【文章內(nèi)容簡介】 的沖擊及振動。 注塑成型工藝應(yīng)用 隨著塑料作為工程結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用的進(jìn)一步推廣，注塑制品的用途已擴大到國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域中，并將逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬和非金屬制品。注塑制品以其性能高度集成化、超精密化、制品輕量化、薄壁化、超小型或超大型等特點廣泛應(yīng)用在國防、交通運輸業(yè)、建筑材料、農(nóng)業(yè) 、科教衛(wèi)生和日常生活用品中，用注塑機成型的塑料制品的量接近整個塑料制品總質(zhì)洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 量的 1/4。至今，不僅塑料制品的數(shù)量和應(yīng)用種類都有了顯著的增長，而且絕大多數(shù)的新舊生產(chǎn)方法也都逐漸形成合理的系統(tǒng)，使塑料制品的生產(chǎn)日益成為一個既專業(yè)而又較大的生產(chǎn)部門 [12]。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 第 3 章生產(chǎn)工藝流程的確定 完整的注塑生產(chǎn)工藝流程應(yīng)按以下順序展開：成型前的準(zhǔn)備，注塑過程，制件的后處理。 成型前的準(zhǔn)備 為使注塑順利完成保證制件的質(zhì)量，成型前必須足夠的前期準(zhǔn)備工作。前期的準(zhǔn)備工 作包括選擇合適的 ABS 材料以及對原材料的預(yù)處理、料筒清洗、對脫模困難的塑料制件的脫模劑選用等。由于注射原料的種類、形態(tài)、塑件的結(jié)構(gòu)、有無嵌件以及使用要求的不同，各種塑件成型前的準(zhǔn)備工作也不完全一樣 [13]。 1. ABS 材料的選擇以及處理 ABS 的用途很廣，種類很多，例如通用 ABS、透明 ABS、耐寒 ABS、阻燃 ABS。本課題選用的原材料用于小型風(fēng)扇后殼網(wǎng)罩，必須選取成本較低適合做風(fēng)扇后殼網(wǎng)罩的原材料。查取《工程塑料手冊》中的國產(chǎn) ABS牌號及用途，本課題選取了上海高橋石化公司化工廠的通用 R102 中沖擊型 ABS 塑料。根據(jù) R102 中沖擊型 ABS 塑料塑料的特性及供料狀況，一般在成型前應(yīng)對原料進(jìn)行外觀（指色澤、粒子大小及均勻性等）和工藝性能（熔體流動速率、流動性、熱性能及收縮率）的檢驗。此種 ABS 的吸水率大約在 %%。如果在注塑前吸收過多的水分，制品的外觀和機械性能都會受損。為了使注塑順利成型并確保制品的質(zhì)量，在成型前應(yīng)根據(jù)注塑成型工藝允許的含水量進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥處理，一般加工前放在烘箱中以 8085℃ 24 小時或用干燥料斗以 80℃烘 12 小時。把水分含量控制在 %以下，最好不超過 %[14]。 2. 料筒的清洗 ABS 熱穩(wěn)定不太好，注射成型結(jié)束后應(yīng)立即用機筒清洗劑清理料筒。即使上次注射工作完成后對料筒已經(jīng)清洗過，但是也很難保證清洗干凈所以本次注射工作時也要進(jìn)行二次清洗，保證殘余廢料清除堵塞料筒，保證洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 本次注塑順利完成?；蛘邽榱丝s短工作時長可以直接更換新的料筒。料筒溫度應(yīng)根據(jù)各種塑料的熔點來確定。本課題選用螺桿式注塑機料筒溫度可比熔點高 10~30℃。料筒溫度對制品的收縮率有很大影響，溫度高，收縮率大；反之，收縮率小。由于 ABS 熱穩(wěn)定性差，料筒溫度一般不超過 300℃，熔體在料筒內(nèi)的停留時間不超過 30min，否則易使熔體變色 [15]。 3. 脫模劑的選用 由于本設(shè)計的網(wǎng)罩規(guī)格為 400mm 400mm，制件較大勢必會造成脫模困難影響脫模進(jìn)度較低注塑機工作效率。因此注射成型前，需給模具涂脫模劑。常用的脫模劑有三種：硬脂酸鋅、液體石蠟和硅油。除了硬脂酸鋅不能用于聚丙烯外，上述三種脫模劑對于一般塑料均可使用，其中尤以硅油效果最佳，經(jīng)噴涂烘烤后能固化在型腔表面形成硅脂，只需使用一次，即可長效脫模，但價格較貴。硬脂酸鋅多用于高溫模具，液體石蠟多用于中低溫模具。為克服手工涂抹的不均勻性，目前市面上多使用霧化脫模劑，其種類和性能如表 31 所示 [16]。 表 31 霧化脫模劑種類及性能 種類 脫模效果 塑 件表面處理適應(yīng)性 甲基硅油（ TG 系列） 優(yōu) 差 液體石蠟（ TB 系列） 良 良 蓖麻油 (TBM 系列 ) 良 優(yōu) 注塑過程 塑料在注射機料筒內(nèi)加熱，經(jīng)塑化達(dá)到理想的流動狀態(tài)，然后通過注射機的注射螺桿將塑料熔體注入閉合的模具型腔內(nèi)，在完成注射、充模、保壓、冷卻后，塑件固化定型，隨即開啟模具使塑件脫模。注射過程一般包括加料、塑化、注射和冷卻、脫模 [17]。 1. 加料 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 由于注射成型是一個 周期過程，因而需定量或定容加料，以保證操作穩(wěn)定。加料過多、受熱的時間過長等容易引起塑料的熱降解，同時注射機功率損耗增多；加料過少，料筒內(nèi)缺少傳壓介質(zhì)，型腔中塑料熔體壓力降低，難于補料（即補壓），容易引起塑件縮孔、縮松、凹陷及欠料等缺陷。 2. 塑化 塑料在料筒中受熱，由固體顆粒轉(zhuǎn)換成黏流態(tài)并且形成具有良好可塑性的均勻熔體的過程稱為塑化。決定塑料塑化質(zhì)量的主要因素是物料的受熱情況和受到的剪切混合作用。通過料筒對物料加熱，使固體態(tài)的塑料熔融，物料間的剪切作用，使混合和塑化擴展到聚合物分子的水平，而不僅僅是靜態(tài) 的熔融，它使塑料熔體的溫度分布、物料組成和分子形態(tài)都發(fā)生了改變，并更趨于均勻。 3. 注射充模 注射充模程序中分兩個步驟：一個是注射過程，另一個是保壓過程。注射過程是螺桿在油缸活塞推動下，迅速前移，推動計量腔內(nèi)熔融料經(jīng)噴嘴進(jìn)入模具空腔的過程。為保證充模質(zhì)量，注射時應(yīng)有一定的注射壓力，這個注射壓力也是螺桿前移時對物料的推力 [ 18]。 注射的壓力與原料的性能，模具結(jié)構(gòu)及制品形狀有關(guān)。一般控制在 70 ~160MPa 之間。注射壓力過大時，制品脫模困難。有時會出現(xiàn)制品飛邊，制品成型內(nèi)應(yīng)力較大；而較小的注射壓力 ，又容易使制品外形質(zhì)量差。制件不密實，收縮變形大，不同塑料制品的注射壓力在注射工藝中應(yīng)給出一定壓力范圍。 保壓階段是指模腔被熔融料充滿時至流道澆口固化開始，這段時間為保壓過程。所謂保壓，即把注射壓力（或稍低于此注射壓力）恒定一段時間，目的是防止注入模腔內(nèi)熔融料外溢；另一方面是為補充模腔內(nèi)制品成型收縮量。保壓時間和注射壓力的決定因素相同 ,一般在 20~90s 內(nèi) [19] 。 4. 脫模 塑件冷卻到一定的溫度即可開模，在推出機構(gòu)的作用下使塑件脫模。塑件脫模后，必須將模具內(nèi)的殘留物清除干凈，以備下一周期成型。成型帶嵌 件塑件時，必須在未注入塑料前，先將嵌件安放在模內(nèi)需要的位置上，此項工作在閉模前進(jìn)行。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 制件的后處理 由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力作用下的變形流動行為非常復(fù)雜，再加上流動前塑化不均以及充模后冷卻速度不同，制件內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的結(jié)晶、取向和收縮，導(dǎo)致制件內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)晶、取向和收縮應(yīng)力，脫模后除引起時效變形外，還會使制件的力學(xué)性能、光學(xué)性能及表觀質(zhì)量變壞，嚴(yán)重時還會開裂。為了解決這些問題，常需進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚韥砀纳扑芗男阅芎吞岣咚芗叽绲姆€(wěn)定性。常用的后處理方法有退火和調(diào)濕兩種 [20]。 1. 退火處理 退火處理是使塑件在定溫的加熱液體介質(zhì)或熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時間。一般退火溫度應(yīng)控制在高于塑件使用溫度 10~20℃或者低于塑料熱變形溫度 10~20℃為宜。退火時間視塑件厚度而定。退火后應(yīng)使塑件緩冷至室溫。退火處理的實質(zhì)是松弛聚合物中凍結(jié)的分子鏈、消除內(nèi)應(yīng)力及提高結(jié)晶度、穩(wěn)定結(jié)晶結(jié)構(gòu)。 2. 調(diào)濕處理 調(diào)濕處理是使塑件在一定的濕度環(huán)境中預(yù)先吸收一定的水分，使塑件尺寸穩(wěn)定下來，以避免塑件在使用過程中發(fā)生更大的變化。調(diào)濕處理所用的加熱介質(zhì)一般為沸水或醋酸鉀溶液（沸點為 121℃），加熱溫度為100~121℃（熱變形溫度高時取上限，反之取下限），保濕時間與塑件厚度有關(guān)，通常取 2~9h。調(diào)濕處理對改善塑料內(nèi)的晶體結(jié)構(gòu)、提高制品韌性、改善內(nèi)應(yīng)力分布狀況都有好處，而且效果比熱處理更佳 [21]。 廢料的后處理 再先進(jìn)精密的機器以及工人熟練程度都不能保證每件制品都是成品以及對原料的浪費，肯定會產(chǎn)生廢料。廢料該怎么處理是擺在當(dāng)代先進(jìn)工廠大問題。隨著現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)的迅速發(fā)展，尋求控制成本、避免資源的浪費以及對環(huán)境的破壞等問題的措施已變得越來越重要和緊迫 [22]。本設(shè)計本著節(jié)約資源避免環(huán)境污染的理念，力求 對廢料的科學(xué)處理。廢料經(jīng)過洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 篩選能回收的必須回收粉碎進(jìn)行二次利用。本設(shè)計的廢料粉碎機參數(shù)如下表 32 所示： 表 32 塑料粉碎機的規(guī)格及各種參數(shù) 型號 SWP320 破碎能力 130~300kg/h 轉(zhuǎn)刀直徑 320mm 刀軸速度 電源 380V， 50Hz 功率 11Kw 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 第 4 章 物料衡算與 能 量衡算 物料衡算 物料衡算指的是利用質(zhì)量守衡定律對物料進(jìn)行操作前后物料的總量與產(chǎn)物及物料損失狀況的計算方法，即進(jìn)入設(shè)備用于生產(chǎn)的物料 的總量恒等于產(chǎn)物和物料損失的量。物料衡算直接與生產(chǎn)經(jīng)濟效益相關(guān)。物料衡算應(yīng)在已知產(chǎn)品規(guī)格和產(chǎn)量的前提下進(jìn)行所需原輔材料量、廢品量及消耗量的計算 [23]。 物料衡算的意義 物料衡算的意義在于以下幾點： 1. 實際動力消耗量。 2. 生產(chǎn)過程所需熱量或冷量。 3. 設(shè)備選型，決定規(guī)格，臺數(shù)，提供依據(jù)。 4. 定原料消耗定額的基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步計算出日消耗量，每小時消耗量等設(shè)備所必須的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 物料衡算的方法 依據(jù) ABS 小型風(fēng)扇后殼網(wǎng)罩注塑生產(chǎn)過程采用流程，連續(xù)操作的形式。根據(jù)物料衡算 公式： ?1G ＝ ?2G ＋ ?3G (41) 式 (41)中： ?1G ―――進(jìn)入設(shè)備的物料總和。 ?2G ―――離開設(shè)備正品量和次品量。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 ?3G ―――加工過程中物料損失量總和。 來做 ABS 的物料衡算： 1. 工作時間選擇：全年 365 天 21 天法定 假日 15 天春節(jié) 農(nóng)忙 =連續(xù)生產(chǎn)時，在 300 天左右，其他時間將考慮全廠檢修，車間檢修或 5%~10%意外停機。 2. 有關(guān)定額，合格率，廢品率，消耗率，回收率等，在任何一產(chǎn)品加工過程中，合格產(chǎn)品都不是百分之百。由于設(shè)備原因，因材料原因以及人為原因都可能造成廢品的出現(xiàn)。經(jīng)過調(diào)查研究后發(fā)現(xiàn)，塑料制品合格率為85%~95%，自然損耗率為 %~%，這主要是貯存，運輸，加工前的消耗，回收率一般在 80%~90%，而回收利率小于原料的 10%。 物料衡算的計算 由計劃任務(wù)書知年產(chǎn)量為 400 萬套小型風(fēng) 扇后殼網(wǎng)罩，單個制品的質(zhì)量為： 252g，確定合格率為 95%，廢品率為 %，自然損耗為 %[25]。 可求出： 年需要物料量 1m =合格產(chǎn)品量 /合格率 =4000000? 252/= 年進(jìn)車間料量 2m = 1m ? （ 1+%） = 自然損耗量 3m = 1m ? 自然損耗率 =? %t= 廢品量 4m = 2m 1m == 小時車間處理料量 =年進(jìn)車間料量 /年生產(chǎn)時間 =(300? 24)=回收率一般在 80%~90%范圍。 回收量 5m =廢品量 ? 回收率 =? 90%t= 新料量 =總物料量 回收料量 = = 列表見 41. 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 表 41 物料核算 合格率 95% 合格產(chǎn)品 1008t 廢品率 % 廢品 自然損耗率 % 自然損耗量 回收率 90% 回收量 進(jìn)車間料量 實際進(jìn)車間料量 進(jìn)機料量 小時車間處理量 能量衡算 當(dāng)物料衡算、生產(chǎn)工藝流程確定后，就可以開始進(jìn)行能量衡算，本設(shè)計對電能和水能的消耗做重點的估算。 電能消耗 在注塑車間中，注塑機為主要的耗電設(shè)備，其他的輔助設(shè)備，如破碎 機、照明等也要耗費電能，為了計算方便，電能的消耗在主要耗電設(shè)備消耗的電能上乘上一個余數(shù) 。 由第 5 章可知，選用注塑機 5 臺，每天工作時間 24 小時，注塑機的功率為 20kW，則車間的耗電量約為： 5 30 300 24 =1296000kW h= 萬度 在注塑過程中，注射機料筒的加熱功率為 20kW，每天物料的加熱所需要的熱量為： (KJ℃ ) （ 25025）℃ = 在注塑過程中，每臺機器每小時所能提供的的熱量為： 20KW 3600s/h=72021KJ 本次設(shè)計選用 5 臺注塑機，每天工作 24 小時， 則 5 24 72021KJ=8640000kJ＞ KJ 能滿足需要。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 水量消耗 水被作為冷卻劑使用，根據(jù)公式： W=Qe/[C0(trt1)] (42) 式中： C0 為冷卻劑的比熱容，一般使用水冷卻劑， C0= 1kcal/（ kg℃）； t