年产600万件手机后盖注塑成型工艺设计样本.doc

年产600万件手机后盖注塑成型工艺设计摘 要手机后盖是手机机外壳关键组成部分，不仅是消费者审美表现，同时能保护内部元件不受损害。现在主流成型方法是注塑成型，但生产中存在表面质量不高，后续加工步骤多、工序繁杂等问题，此次毕业设计会对以上问题进行改善优化。该设计图纸包含成型设备图、注射模具装配图、成型工艺步骤图、物料循环图、车间布局图、全厂布局图、制品图，说明书内容包含制品规格确实定、生产配方优化、确定合适成型方法和所需成型设备（注射机、辅助成型）台数、对生产过程进行热量衡算和物料衡算、合理车间和工厂布局（水路、电路）、最终进行工厂效益核实。此次突出设计模具流道采取是热流道设计，流道中凝料一直处于熔融态，无需凝料脱出，缩短成型周期，提升生产效率，也无需凝料回收加工，同时能够提升制品表面质量。关键词：手机后盖，注塑成型，热流道The Injection Molding Process Design of 6 Million Mobile Phone Back CoverABSTRACTThe mobile phone cover is one important component parts of the mobile phone shell, not only embodies the consumer aesthetic, but also protect the internal components from damage. The current main forming method is injection molding. In the production, therearemanyproblems, such as, the surface quality is badly, the subsequent processing steps is to much, the process is complicated, This graduation design will be optimized on the above problems. The design drawings include molding equipment drawing, injection mold assembly drawing, molding process flow diagram, material cycle diagram, workshop layout, whole plant layout drawing. The instructions of include determining the specifications of production, the optimization of production formula, the proper molding Method and equipment for molding (injection molding machine, auxiliary units). Beside, Ill calculate the heat quality and material in the process of the production, the reasonable layout of workshop and factory (water, plant, circuit) and the benefits of factory. Finally the design of the runner mold is hot runner, the coagulation material in which has been in a molten state, without the extrusion, the molding cycle will be shorten and the efficiency will be improved. At the same time, there is no need to recycle and process the coagulation material, and this method can improve the surface quality of the products.KEY WORDS: Mobile phone cover，Injection molding，Hot runner 目录前言3第1章 制品分析及生产配方设计51.1 制品结构分析和工艺分析51.1.1 制品结构分析51.1.2 制品工艺及性能分析61.2 产品配方设计7第2章 注射机型号选定92.1 制品体积、重量计算92.2 型腔数目标确定92.3 注射机型号确实定102.4 注射机工艺参数校核102.4.1 注射机注射容积校核102.4.2 注射机注射压力校核112.4.3 注射机锁模力校核112.4.4 注射机开模行程校核112.4.5 注射机和模具安装部位相关尺寸校核12第3章 模具结构设计133.1 浇注系统设计133.2 成型零部件设计143.3 导向和定位部分设计143.4 脱模机构设计143.5 排气机构设计153.6 模温调整系统设计153.7 注射模具模架选择153.8 注射模具材料选择16第4章 注塑工艺过程及过程控制174.1 工艺过程174.1.1 成型前准备过程174.1.2 注射过程174.1.3 后处理174.2 注射过程控制184.2.1 塑化184.2.2 流动和冷却18第5章 工厂设计和计算205.1 物料和能量计算205.1.1 物料衡算205.1.2 能量衡算205.2 车间部署225.2.1 生产设备布局225.2.2 车间非工艺设计225.3 工厂部署23第6章 工厂生产和效益计算246.1 生产安排246.1.1 生产人员配置246.1.2 车间人员编制246.2 工厂核实256.2.1 工厂面积成本预算256.2.2 生产设备花费预算266.3 效益核实266.3.1 产品费用预算266.3.2 职员工资预算276.3.3 利润核实27结论28谢 辞29参考文件30附录31 前言自智能手机问世以来，越来越多我们历来无法想象功效逐步来到我们身边，智能手机已经和我们生活息息相关，智能手机已然替换了我们身边很多常见电子设备，改变着我们生活方法和周围行业。多年来，伴随国产品牌华为、小米、魅族、OPPO、VIVO等崛起，智能手机不管从价格上还是从质量上来说均到了消费者认可1。据统计，至为止年全球智能手机总销量超出14.7亿部，智能手机出货量增加，对应手机配件市场也是发展快速。所以多年来手机配件市场需求量巨大，以上这些特点在手机外壳上表现尤为显著。手机后盖做为手机外壳关键部分，其市场前景更为宽广。手机后盖属于薄壁、面积较大制品，现在工业关键成型方法为注塑成型，生产过程中存在生产效率低，表面质量不高，后续加工步骤多、工序繁杂等问题。这些问题能够经过对原料改善，优化模具结构，进行工艺控制等方法进行改善。 为了满足使用要求，塑料手机后盖所用塑料为工程塑料，关键为聚碳酸酯（PC）、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯（ABS）和聚碳酸酯+丙烯晴-丁二烯-苯乙烯三大类。 PC材料强度高，抗拉伸强度69MPa、抗弯曲强度96MPa、耐高温、长久使用可耐130C温度环境、透明性好、无毒2。最早韩国几家手机制造商采取高流动性牌号纯PC材料进行生产，但PC原料配色及表面涂覆不如ABS，稍后主张采取PC+ABS材料，PC/ABS是合成材料，是二者共混产物，兼具PC和ABS特点而且含有优良成型加工性能，流动性好，强度较高(抗拉伸强度56MPa，抗弯曲强度86MPa)3。日本厂家高端手机后盖关键采取PC+ABS材料，而对于档次较低手机外壳直接采取ABS做手机外壳。但伴随高分子学科发展，PC生产成本降低，而且大家对手机外观审美，力学，轻量化一系列要求不停提升，PC材质手机外壳因为使用性能好，即使表面配色和涂覆性不如ABS，不过伴随共混技术日渐成熟和手机外壳贴膜技术发展，还有模具设计、注塑技术等方面突破，最近几年手机厂家开始不停推出PC材质手机外壳，主打青春时尚色彩Ipone5C采取就是PC材质手机后盖，这款手机一上市就得到了受到年轻人追捧，以后国产手机厂家也开始推出手机外壳为PC材质手机，小米红米系列手机，就是这类代表。使得PC材质手机后盖占有绝正确主导市场，各大手机厂商采取PC材料做手机壳料百分比正在逐步上升。 第1章 制品分析及生产配方设计1.1 制品结构分析和工艺分析1.1.1 制品结构分析图1-1 手机后盖 图1-1为就是此次设计制品主视图,材质为PC。因为手机在使用过程会出现磕碰，手机后盖需要有一定强度，韧性和抗划痕性。手机后盖上有一定数量卡扣，需要一定装配精度才能和手机机身进行正确配合。因为制品是手机后盖，塑件表面要求无熔接痕，飞边，毛刺等缺点外，其表面粗糙度无特殊要求。制品精度等级要求不高，采取通常精度（5级精度）即可，该制品尺寸未注公差，公差等级查表可选择MT3。该制品壁厚均匀，形状较为规则，成型要求轻易控制为了方便脱模，制件需有一定脱模斜度。聚碳酸酯属于硬质塑料，依据表1-1内外脱模斜度应取230为宜，在脱模时可采取推板和推杆联合脱模以使其成功脱模。表1-1 单边脱模斜度推荐值脱模高度/mm61010181830自润滑性塑料1451301045软质塑料2145130115硬质塑料2302152145 1.1.2 制品工艺及性能分析1. PC注射成型工艺过程(1) 成型前准备：对原材料进行预处理（关键是进行干燥处理）、对料桶进行清洗（预防杂质污染制品）、选择合适脱模剂。(2) 进行注射、成型，得到制品。(3) 制件后处理。2. PC注射成型工艺参数（1）注射机：螺杆式 （2） 螺杆转速（r/min）：28（3） 预热和干燥：温度（C） 110120 时间 (h) 810 （4） 密度（g/ cm）:1.181.22 （5） 材料收缩率（%）：0.40.6（6） 料筒温度（C）：后段210240 中段230280 前段 240285 （7） 喷嘴温度（C）：240250 （8） 模具温度（C）：85140 （9） 注射压力（MPa）：80160 （10） 成形时间（S）：注射时间 2090 高压时间 05 冷却时间 20120 总周期 50220 （11） 适应注射机类型：螺杆、柱塞均可 （12）后处理： 红外线灯、烘箱 温度（ 110 C） 时间（h）24 3. PC性能分析 PC是聚碳酸酯简称，是一个无定型热塑性工程塑料，主链由碳酸酯链和苯环连接而成，碳酸酯链柔性和苯环刚性使其含有优良工程性能。(1) 使用性能：力学性能好，又突出拉伸强度和冲击强度；耐寒热性好，可在较宽温度范围内使用；吸水率低、成型收缩率低、尺寸精度高；含有优良耐化学腐蚀性能和以增强易阻燃、无毒、易着色。(2) 成型性能：PC为无定型塑料，牌号很多，各个牌号基础性能和成型特征各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件进行分析;无定型材料熔体粘度对温度敏感，高温时易水解，制品质量对含湿量很敏感，成型前含水量应小于0.02%，必需充足干燥，要求表面光泽塑件应要求长时间预热干燥；流动性差，溢边料0.08mm左右；料温对其性能影响较大、料温过高易分解，对要求精度较高塑件，模温宜取 5060 C，要求光泽及耐热型料宜取 6080 C。注射压力应比加工聚苯乙烯稍高，通常选择螺杆式注塑机注射机进行生产，温度控制在 160220 C，注射压力100 MPa为宜；PC在升温时粘度增高，塑料制品上脱模斜度取值宜稍大，取1 以上，对收缩率影响极小4。1.2 产品配方设计配方设计目标是，在原料关键成份基础上，再不影响原有材料性能情况下，经过部分助剂添加，来提升所生产制品性能5。在配方设计中要注意：(1) 满足材料使用耐久性标准。(2) 充足发挥所添加跟组分作用。(3) 依据制品使用环境和使用性能，合理添加助剂。(4) 降低成本。PC树脂即使含有优良性能，但纯PC树脂在成型过程中存在流动性差，制品耐磨性差等缺点。所以在生产中需采取适宜牌号原料，以满足生产需求。经查阅资料，德国拜耳企业生产牌号为PC1837注塑级聚碳酸酯性能优良，含有高冲击强度、使用温度范围广，良好自由染色性，耐疲惫性佳，耐磨损佳，制品成形收缩率低、尺寸稳定性性好，无臭无味对人体无害，符合安全使用标准。第2章 注射机型号选定伴随模具工业发展，为了满足生产，注射机规格也变得多个多样。进行设计前需依据课题任务书产量计算出能够满足生产所需注塑机理论规格，然后依据计算结果选择能够满足生产需求规格注塑机，最终对其参数进行校核6。2.1 制品体积、重量计算依据制品图可知，设计制品长度为136mm，宽度为69.5mm，壁厚为1.5mm内部两个小长方体底边长依次为10mm、4mm。（制品体积可近似按长方体减去中间两个小底面为正方形长方体体积进行计算）其体积为： V=136*1.5*69.5-（10*10+4*4）*1.5=9.326cm查阅资料可知PC密度：1.181.22 g/ cm，取1.18g/ cm，其质量为：M=1.18*9.326=11g2.2 型腔数目标确定每个模具设计之前全部必需考虑型腔数量，能够从注塑机规格、塑件成本、交货期等方面考虑，以确定模具是单型腔还是多型腔并决定型腔数量。依据任务书可知，年产量为600万件手机后盖，每模成型周期取60S，成品合格率95%。整年工作日=整年365天-104个双休日-7天固定假期 - 30天（歇工、检修）-10（意外故障）=214天（模具拆装所需时间已经包含）假设为一模一腔，一台注塑机年产量=214*24*3600/60*0.95=308160件注塑机台数=6000000/308160=19.47台采取进一法取值，取20台，考虑到生产过程成本控制，因为此次模具采取热流道设计，这类模具成本较高，若采取一模一腔设计，模具成本较高，所以模具设计采取一模2腔结构，10台注塑机进行生产。2.3 注射机型号确实定查设计资料可知PC塑料成型时注射压力控制在80160MPa，手机后盖属于薄壁制品需要较大注射压力，但不能超出160MPa。综合以上结果初步选定注射机型号为XZ-ZY-60（卧式）注塑机。关键技术规格见表2-1：表2-1 注塑机关键参数理论注射容积（cm）60螺杆直径（mm）30注射压力（MPa）180注射速率（g/s）70塑化能力（g/s）35螺杆转速（r/min）0-200锁模力（KN）400拉杆有效距离（mm）220*300开模行程（mm）250喷嘴球半径(mm)SR102.4 注射机工艺参数校核2.4.1 注射机注射容积校核每台注射机全部有额定注射容量，模具中塑件体积和流道体积之和不能超出该额定注射量，不然会造成缺料，影响制品质量。设计主流道体积约为： V=3.140.6322.5=3.9882cm因为该模具采取热流道设计不存在分流道，无需考虑分流道体积，所以模具总共需填充塑件体积约为：V=29.326+3.9882=22.6402cm22.6402cm60cm,由注塑容量校核，该型号注塑机满足生产使用要求。 2.4.2 注射机注射压力校核注射压力校核关键是查验注塑机提供注射压力是否能满足制品成型时所需压力。由设计资料可知PC塑料在成型时压力在80160MPa之间，XZ-ZY-60型卧式注射机能提供最大注射压力为180MPa，能够满足PC塑料在成型过程中所需要用压力，符合生产要求。2.4.3 注射机锁模力校核型腔数目是影响注射机锁模力大小关键原因，当模具型腔数量确定以后就能够依据型腔数量对注射机锁模力进行校核，检验是否满足需要。在计算模具型腔内压力时可按：P=kp7P-模腔及流道内塑料熔体平均压力（MPa）p-注塑机料筒内螺杆或柱塞施加个塑料熔体压力（MPa）k-损耗系数，在1/32/3之间取值型腔压力P和损耗系数k之间关系很复杂，不易取值，所以在生产中小型塑料制品时，为了便于计算，模腔内压力通常取2040MPa。这里取值40MPa。P值取定以后，依据公式：F=0.1PA=0.1 * 40 * 13.6 * 6.95 * 2= 380 KN(A为制件和流道在分型面上投影面积)320KN400KN,注射机锁模力适宜。2.4.4 注射机开模行程校核每台注塑机含有一定开模行程，为了确保制件顺利取出，取出制件时开模离应该小于注射机最大开模行程。该模具是两板式结构，且采取是热流道结构设计，不用考虑流道脱出，所以凝料脱出距离为0，所以开模行程校核距离:开模行程 S 塑件脱模距离 + 塑件高度 + 510（mm） =150+1.5+10=161.5250，注射压力适宜。2.4.5 注射机和模具安装部位相关尺寸校核因为注射机规格不一样，模具安装部位、形状、尺寸均不相同。在模具设计过程中，要注意和注射机安装部位尺寸精度进行配合，包含定位环、喷嘴、顶针和内六角螺钉安装位置。在设计及安装过程中注意以下校核问题：(1) 注塑机喷嘴球面半径和定位环主流道入口处半径配合，通常前者稍小于后者12mm,确保在注塑过程中降低溢料产生，以免造成浪费。(2) 在安装过程中确保注射机喷嘴和主流道中心线必需在一条直线上。(3) 在安装过程中，螺钉使用尽可能用标准件，以方便装配降低无须要麻烦。第3章 模具结构设计模具结构取决于塑件结构，模具结构通常包含浇注系统、成型零部件、合模导向机构、侧向分型抽芯结构、脱模机构、排气机构和模温调整系统8。在此次设计中制品中没有和分型面垂直孔结构，在模具设计中不用考虑侧向分型结构设计。3.1 浇注系统设计物料经由注射机喷嘴射出经由流道至模腔，这段流道就是浇注系统，它包含主流道、分流道和浇口。因为本设计采取热流道熔融物料经由主流道热咀直接充满型腔，无须分流道和冷料井设计，无流道凝料产生。热流道，又称无流道，是近几年来快速发展起来一个流道设计方法9。在每个注射周期完成后，流道中物料仍处于熔融状态，下一个周期注射时仍然通畅，缩短了成型周期。热流道设计包含热流道分流板和热咀设计。此次设计制品为手机后盖，对其外观质量要求较高，在浇口选择上采取贝斯特企业生产MV25型针阀咀（见图3-1）该型号浇口浇注制品浇口痕迹漂亮，在制品上不留下进浇口残痕，而且在注射过程中物料不会出现流涎和拉丝，适合生产外观质量要求较高塑件。图3-1 贝斯特热流道MV25型针阀咀分流板（见图3-2）设计采取直接进料热分流板，熔融物料由主流道经由热流道分流板经过热咀直接进入型腔成型，确保制品质量。热流道分流板中设计有发烧管和感温线，它们和外部热流道温控器相连，以此来控制热流道分流板温度，确保热咀和流道中物料时刻处于熔融状态。图3-2 热流道分流板 3.2 成型零部件设计制品成型是在成型零部件地方完成，设计内容包含凸模和凹模设计。该制品外表面由凹模成型，制品表面简单，凹模易于设计加工，便采取了整体式结构，而内表面有较多数量卡扣，采取镶嵌式结构，能够降低加工难度。3.3 导向和定位部分设计为了避免模具动模、定模在合模时或来自注射过程中侧压力使模具分型面处发生错位，而损伤到模具型芯，为了确保正确合模，所以需要设计导向定位机构。此次设计模具精度要求不高，所以在设计上采取简单合模导向机构即可满足生产要求，在动模底板上设置导柱，定模边设置导向孔，总共有四个，分布在型芯四面，合模时导柱和导向孔先配合从而使模具正确合模。3.4 脱模机构设计脱模时要同时考虑到制品脱出和系统凝料脱出，该设计采取热流道设计，没有流道凝料产生，所以只需考虑方便脱出制品即可。对脱模机构设计通常要求结构尽可能简单，能可靠运行、不能对制件造成损坏、尽可能让塑件停留在动模，以方便脱出。手机后盖属于薄壁，投影面积（分型面投影）大类型制品，若只采取顶杆脱模，因为顶杆截面较小，和制品接触承力面积小，强脱时易产生应力发白现象，严重时会顶破制件，造成制品报废，为便于脱模，所以在设计中采取顶板和顶杆联合脱模形式脱模10。3.5 排气机构设计模具设计时应设计排气结构，模具排气不良时，型腔中会有空气，在熔体作用下残留空气会产生反作用力，反抗充模过程，空气残余量极少时，会渗透塑件内部形成气泡，形成缺点塑件，所以在模具设计中一定不能忽略排气机构设计11。此次设计中模具设计精度为通常精度，不需要尤其设计排气机构，利用模具配合间隙和分型面排气即可。3.6 模温调整系统设计模温调整是注射成型周期关键原因12。此次设计中模温调整系统包含两部分一个是制品冷却，另一个加热系统设计。在成型过程中确保模具温度（本设计模具温度需控制在85140C），同时确保热流道中物料时刻保持熔融状态。制品冷却采取冷却水路，为了提升冷却效率，在制品和热咀周围均匀设置2个冷却水道，热咀周围冷却水运行能够有效地预防拉丝现象。 3.7 注射模具模架选择在实际生产中，为了方便模具日常养护和维修，尽可能选择国家标准模架，而且注塑机对所用模具最大板和最小板厚度全部有限制。依据图3-3，模架选择A3型。A板厚度为32mm B板厚度为40mm C板厚度为100mm模架总高度为 262mm图3-3 模架类型3.8 注射模具材料选择依据表3-1可知，此次设计制品截面小，表面精度要求通常，模具所用钢材采取国家标准45号钢即可。表3-1 模具钢材选择表类别/牌号中国美国日本瑞典德国用途塑料模具钢B302738用于制造生产批量小，模具载面积不大，尺寸精度和表面粗糙度要求不高塑料成型模具或模架。B20501050S50CC50451045S48CC45451045S45CC45B610SM140CrG51400SCr440高级镜面模具钢3-4Cr13420S-1362083制造PVC腐蚀材料较强塑料模具。透明塑胶和抛光性要求较高塑料模具。3Cr2MoP2040CrMo74模具精度高，适合大型复杂模具P4410P20tNiPDS5S7182738 第4章 注塑工艺过程及过程控制4.1 工艺过程4.1.1 成型前准备过程1. 为了确保塑件质量，进行生产之前，要对PC粒料进行干燥，含水量低于0.02%以后才能进行生产13。生产中通常采取一般烘箱干燥法对原料进行干燥。干燥后物料需用密闭容器保留，以防吸收空气中水蒸气。2. 清洗料筒，可用该次生产用PC树脂进行挤出，清除上次生产中残留废料，预防制品中出现杂质。3. 在模具内腔涂覆适量脱模剂（通常为硬脂酸锌），有利于制品顺利脱出。4.1.2 注射过程表4-1 注塑过程工艺参数控制成型温度/C285305注射压力/MPa80160喷嘴温度/C260310模温/C85140该过程是成型工艺关键组成部分。粒状PC物料在注射机料筒内熔融、塑化，以后熔融物料由注射机喷嘴射出，经由主流道、热咀充满型腔，然后保压、冷却、脱出制品。生产时各项标准应严格根据表4-1工艺参数进行设定，安全生产14。4.1.3 后处理从模具脱出塑件性能和正常使用制品性能是有一定差距，刚脱出制品只是含有一定形状和硬度，且内部存在一定内应力，为提升其性能，满足使用要求需要对塑件进行热处理15。温度通常控制在在125135C，处理24h,通常情况下，制品壁厚越厚，后处理时间越长。由图4-1可知，对PC材质手机后盖进行热处理时，温度可选择为130C，时间控制在1.52h。 图4-1 热处理时间对PC内应力降低值影响4.2 注射过程控制注射过程从工艺过程上分存在多个过程，而对成型物料来说只有物料在料筒内塑化、注射过程物料流动和成型后冷却这两个过程16。4.2.1 塑化物料在料筒内由粒状经加热转化为熔融态含有流动性熔体过程，我们称之为塑化。这段时间内，加热设备应该设定适宜温度，温度低，会使物料塑化程度变低，充模困难；温度过高，物料会发生热分解。在PC进行注射生产中料筒各段温度应控制为：后段210240C、中段230280C、前段 240285 C17。4.2.2 流动和冷却该过程包含注射过程流动和成型后冷却。是制品成型关键过程18。熔融物料在很短时间内经历了固体-流体-固体改变，每一点改变全部会影响成型塑件。该过程大致能够分为四个阶段：充模阶段、压实阶段、倒流阶段、冷却阶段19。 1.充模阶段该过程从熔融物料进入型腔开始，至型腔被熔体充满为止。在该阶段中充模时间和充模压力相关。充模压力小时，充模时间长，优异入型腔PC熔料温度会降低，物料粘度变大，流动性变差，给后续充模带来困难；充模压力大，充模时间变短。充模压力大时，PC熔体会受到较大剪切力，在剪切力强力作用下，使PC分子形成较大分子定向，这种现象若保留到料温降低到塑料软化点以后，因为PC分子中存在分子定向，这么制品含有各向异性。在在温差范围较大环境中使用时，这制品会出现裂纹、变形和翘曲等缺点，影响制品使用性能。为了处理这种情况，通常在生产中采取控制注射压力，合适提升充模速率方法，降低分子定向程度，这么还能够提升制品熔接强度。 2.压实阶段 自PC熔体充满模腔，至螺杆保压完成这个过程称为压实阶段。这个过程中充满型腔PC熔体，会因降温冷却而发生收缩，此时注射螺杆还未后退，压力依旧保持未变，料筒中PC熔体会继续进入型腔补缩。该阶段对于提升制品密度和降低成型制品收缩率相关键影响。因为这一阶段存在物料冷却，微观上也就是PC分子定向形成过程，该阶段时间越长，也就意味着PC分子定向程度越大。所以在工业生产中这个阶段时间要严格控制，既要确保制品质量，也要降低分子定向产生。 3.倒流阶段 这一阶段从螺杆后撤开始，至浇口冻结结束。因为螺杆后退，注射机所提供注射压力减小，而型腔中压力和螺杆未后退时提供压力保持一致，因为两个部位压力差存在，型腔中物料会所以发生倒流现象。该设计中流道为热流道设计，浇口不会冻结，但配套热咀中有止逆阀存在，所以倒流情况不会发生。4.冷却阶段 该过程开始自上一阶段结束，至制品从模具中脱出结束，该阶段是成型制品外形阶段。模腔中制品温度降低，这一过程中制品刚度一系列性能显著提升，确保制品在脱模过程中不至于发生扭曲变形，形成废品，浪费原料。第5章 工厂设计和计算5.1 物料和能量计算 5.1.1 物料衡算物料计算依据是质量守恒定律。目标是将生产加工用定量数据描述出来， 经过计算得出原材料消耗、生产损耗、制品产量等一系列生产所需数据，而且依此数据安排生产。此次设计制品为手机后盖，年产量为600万，材质为PC塑料，依据第二章计算可知单个手机后盖质量为11g，模具采取一模两腔，整年工作日取214天。产品合格率取98%，破坏检验率为0，损耗3%，生产周期60S。设计日产量=6000000 / 214*(98%-0) = 28610件/天设计时产量=28610 / 24=1193件/时设计年产量=29514 * 214=6122540件每台注塑机每十二个月工作时间=214 * 24 =5136时每台注塑机年生产量=5136 /（60/3600*98% =308160件注塑机台数=6000000 /（308160/* 2） = 9.87台（取10台）设计年产质量=6122540 * 0.011=67.348 t合格品年产量=6000000 * 0.01 =66 t不合格品年产量=67.348 - 66 =1.348 t生产过程中，为了节省成本，不合格品料能够在破碎、造粒以后混入新料中使用，不过生产中存在有损耗，这是不可避免，而且是不能再回收利用。原料消耗量= 合格品产量+不合格品产量+损耗量 = 66 +1.348+67.348*3% =69.369 t5.1.2 能量衡算 能量衡算内容包含能量衡算和有效能衡算，能量衡算依据是热力学第一定律，有效能衡算依据是热力学第二定律。能量衡算是以物料衡算为基础，对生产所用设备进行热负荷计算，然后串联起全套系统，进行能量平衡计算，系统分析能量在整个生产过程中利用效率，尽可能做到降低生产成本，节省能源。 能量在计算过程中应依据能守恒定律：成型过程能量 = 进入设备能量 - 消耗在设备原件上能量 - 散失在空气中能量20（注射机相关参数见表5-1）表5-1 XS-ZY-60卧式注塑机相关参数油泵压力/MPa6.3电机功率/KW11机器重量/T1.8进入设备能量=GCt= 69369*1172*260=2.11*109 KJ （G为原材料消耗量，由物料计算出C为物料比热容）消耗在各部件上热量= GC( T - t )=1800 * 460 * (260-20) =7.95 * 108 KJ（G为各部件质量，这里取机器重量）散失在空气热量= 5%*进入设备热量=1.06 * 108 KJ所以能够得出生产所需能量=2.1*109 - 7.95* 08 -1.06*108 =1.20 *109 KJ 因为在生产过程中，还存在部分其它消耗，在计算过程中要在计算基础上乘以1.1，所以：消耗电能 = 1.1*进入设备能量/（860 * 热功率转换系数） = 1.1 * 2.11 * 109 /（860 * 0.85） = 3.18 * 106 KW*h 在该次设计中，冷却介质关键是生产用冷冻水，冷却前后温度控制在5C左右，所以：冷却介质消耗量 = 2.11 * 109 / (4.2 * 5) = 1.0 * 105 T5.2 车间部署车间部署设计，是对生产车间进行合理设计，包含生产设备合理摆放、非工艺设计。在设计过程中要考虑很多原因，包含起设备安装，检修；电路，水路排布；生产操作方便性和配套生活设施设计，同时车间部署要和厂区布局图一致，为生产提供便利条件。5.2.1 生产设备布局此次车间设备为五台注射机，另外场地划分模具放置区、物料存放区、不合格品存放区、成品检验区、成品暂放区。注塑机采取竖向部署，在车间南端，注射机顶端和墙体距离1.5米，每两台注射机制件间隔3.5米，每两台注塑机制件放置盛料容器，以方便加料装置自动上料。制件生产完成后，经注塑工初步检验调出不合格品，送入废品放置区，成品送入成品暂放区。以供后续加工。5.2.2 车间非工艺设计 该部分设计也是车间关键组成。车间非工艺设计包含厂房设计、水电路及管道排布、配电室、维修室和生活设施（办公室、休息室以、厕所等）。注塑车间厂房，为节省成本，降低基建投资，多采取集中式厂房结构，车间墙体能够采取混凝土结构材料，每6米设计一根支柱，间隔安装通风扇，因为厂房跨度较大，顶棚采取钢构，这么能够降低施工周期，节省一定费用。配电室在车间东北角，塑料成型机械工作电压为380V，照明系统电压为220V，这就需要配电室将输入电压转变为适宜电压进行生产。维修室和配电室相邻，关键是对生产过程中机械故障进行维修和对机械进行正常点检，确保生产正常进行。为了不影响生产，给职员提升一个良好休息条件，车间办公室和休息室设计在了和成品暂放区相邻位置。厕所在西南角，和注塑机并列，这么安排能够给职员带来方便。水电路及管道通常埋于地下或是铺设在地沟中，这么能够降低地面突出物产生，降低安全事故，安全生产。注塑机生产时需要用到冷却介质来给制品降温，通常采取生产用冷冻水，温度控制在5C，不能采取深井水，冷却过程中温度高影响，该种水质硬度大，会产生水垢，影响冷却效率。生活用水采取一般自来水即可。 5.3 工厂部署工厂部署要在满足生产任务基础上，能够方便进行全场管理，同时还要留一定发展空间，为企业以后发展考虑。工厂设计过程中要注意：(1) 考虑建厂气象、地质、水文等条件。(2) 车间厂房设计尽可能采取集中式厂房，生产设计满足情况下采取多层结构，提升建筑有效面积。(3) 考虑车间中劳动保护，安全技术和防火、防爆和防腐蚀方法。(4) 各个车间之间布局合理，使生产过程紧凑，降低周转过程。(5) 考虑企业发展，厂房要含有一定扩建空间。第6章 工厂生产和效益计算6.1 生产安排 6.1.1 生产人员配置为了满足车间正常生产，应依据开动机器台数和班次，必需对每个车间安排对应管理人员和生产人员，每个车间人员配置应包含：车间主任、生产组长、技术人员、电工、维修工、注塑机操作工、搬用工、质检员。具体职责为：车间主任：完成车间各方面工作，向生产组长下发生产任务，定时定量完成生产任务。生产组长：负责日常生产工作，对生产人员进行合理配置，合理安排生产班次，负责生产人员考勤。技术人员：主管技术，对生产过程制订适宜成型工艺，处理生产过程中出现工艺问题，培训车间工人使其安全上岗。电工：电气设备日常点检，电路排布，立即排除安全隐患，确保用电安全维修工：车间内设备日常点检工作，注塑机调试，机器故障维修，模具养护、安装和拆卸。注塑机操作工：负责产品生产，上岗之前需要技术人员进行安全培训，以确保安全生产。搬运工