减速箱厂总平面布置设计及其生产计划制定论文

南京工程学院课程设计说明书(论文)题目减速箱厂总平面布置设计及其生产计划制定课程名称工业工程课程设计院（系、部、中心）机械工程学院专业工业工程班级工程121学生姓名学号201121139设计地点工程中心2-214指导教师高成冲邱胜海王云霞设计起止时间：2015年12月28日至2016年01月15日前言《生产计划与控制》和《设施规划与物流分析》是工业工程专业重要的主干专业课程。企业生产计划与设施规划是工业工程学科中公认的重要研究领域和分支。工业工程课程设计是上述两门课程的重要实践性教学环节，综合运用所学专业知识，完成工厂布置设计工作、生产计划制定而进行的一次基本训练。其目的是：（1）能正确运用工业工程基本原理及相关专业知识，学会由产品入手对工厂生产系统进行调研分析的方法。（2）通过对某工厂布置设计的实际操作，熟悉系统布置实际方法中的各种图例符号和表格，掌握系统布置设计方法的规范设计程序。（3）通过课程设计，熟悉企业生产计划制定的方法。（4）通过课程设计，培养学生学会如何编写有关技术文件。通过课程设计，初步树立正确的设计思想，培养学生运用所学专业知识分析和解决实际技术问题的能力。随着现代系统优化技术的发展和计算机辅助设计技术的应用，工厂布置设计已广泛地采用计算机辅助设计来进行设施规划与布置。由于影响设施布置的因素错综复杂，并且各因素之间相互影响、相互制约，而且大多数因素还具有不确定性，因此，在设施布置设计中常常以物流分析作为其主要内容。大多数的计算机辅助设施布置设计软件也都是以物流分析为主。作为现代设施设计人员，掌握并应用计算机辅助设施布置设计的方法和程序已成为必备素质。同样的，作为现代生产与运作管理重要部分的生产管理，同时也是比较盛行的企业资源规划（ERP）系统的最核心模块，本次课程设计通过具有较强工程背景的计算应用和软件操作，帮助学生认识物料需求计划（MRP）、能力计划（CapacityPlanning）、库存分析与控制等生产管理中的概念与重要性，以及了解生产管理的各项做法，并增进对生产管理的执行或运用能力，掌握ERP的操作方法和程序。目录前言 1第一部分设施规划与物流分析 3一、课程设计题目 3二、原始给定条件 3（一）减速箱的结构及有关参数 3（二）作业单位划分 5（三）减速箱生产工艺过程 5三、产品—产量分析 7四、产品工艺过程分析 7（一）计算物流量 7（二）绘制各零件的工艺过程图 8（三）绘制产品总工艺过程图 10（四）绘制产品初始工艺过程表 12（五）绘制产品较佳工艺过程表 12五、物流分析 13（一）绘制从至表 13（二）绘制物流强度汇总表 14（三）划分物流强度等级 14（四）绘制作业单位物流相关图 15六、作业单位非物流相互关系分析 16七、作业单位综合相互关系分析 17八、工厂总平面布置 20（一）综合接近程度 20（二）作业单位位置相关图 20（三）作业单位面积相关图 21（四）作业单位面积相关图的调整 22九、方案的评价与选择 27十、生产单位、生产类型的确定及组织设计 27（一）生产单位的制定 27（二）生产类型的确定 28（三）组织设计 29第二部分生产计划与控制 29一、物料编码及库存ABC分类 29（一）物料编码 29（二）库存ABC分类 30二、ERP软件的运用 31（一）基本信息的输入 31（二）BOM表的确定 33（三）各清单、订单及工艺的确定的确定 33（四）参数制定及计算，并对结果比较分析 38小结 43参考文献 44第一部分设施规划与物流分析一、课程设计题目减速箱厂总平面布置设计及其生产计划制定二、原始给定条件公司有地16000m2,厂区南北为200m，东西宽80m,该厂预计需要工人300人，计划建成年产100000套减速箱的生产厂。（一）减速箱的结构及有关参数减速箱由39个零件构成，装配图见图2-1所示。每个零件、组件的名称、材料、单件重量及年需求量均列于表2-1中。图2-1减速箱装配图表2-1零件明细表产品名称减速箱产品代号110计划年产量100000第一页序号零件名称零件代号自制外购材料总计划需求量零件图号形状单件重量/kg说明39垫圈√65Mn2000000.00438螺母√Q2352000000.01137螺栓√Q2353000000.03236销√352000000.02235防松垫片√Q2151000000.01034轴端盖圆√Q2351000000.05033螺栓√Q2352000000.02032通气孔√Q2351000000.03031视孔窗√Q2151000000.05030垫片√橡胶纸1000000.00429机盖√HT2001000002.50028垫圈√65Mn6000000.00627螺母√Q2356000000.01626螺栓√Q2356000000.10325机座√HT2001000003.00024轴承√2000000.45023挡油圈√Q2152000000.00422毡封油圈√羊毛毡1000000.00421键√Q2751000000.08020定距环√Q2351000000.09019密封盖√Q2351000000.05018可穿透端盖√HT1501000000.04017调整垫片√08F2000000.00416螺塞√Q2351000000.03215垫片√橡胶纸1000000.00414游标尺√1000000.05013大齿轮√401000001.00012键√Q2751000000.08011轴√Q2751000000.80010轴承√2000000.4509螺栓√Q23524000000.0258端盖√HT2001000000.0507毡封油圈√羊毛毡1000000.0046齿轮轴√Q2751000001.4005键√Q2751000000.0404螺栓√Q23512000000.0143密封圈√Q2351000000.0202可穿透端盖√HT2001000000.0401调整垫片√08F2000000.010（二）作业单位划分根据减速箱的结构及工艺特点，设立如表2-2所示的11个单位，分别承担原材料的存储。备料、热处理、加工与装配、产品性能试验、生产管理等各项生产任务。表2-2作业单位建筑汇总表序号作业单位名称用途建筑面积备注1原材料库储存钢材、铸锭20×30露天2铸造车间铸造12×243锻造车间锻造12×244机加工车间车、铣、钻12×365精密车间精镗、磨削12×366热处理车间热处理12×127标准件、半成品库储存外购件、半成品12×248组装车间组装减速器12×369成品库成品储存12×1210办公、服务楼办公室、食堂等80×6011设备维修车间机床维修12×24（三）减速箱生产工艺过程减速箱的零件较多，但是大多数零件为标准件。假定标准件采用外购，总的工艺过程可分为制作与外购、半成品暂存、组装、性能测试、产品存储等阶段。1、零件的制作与外购制作的零件如表2-3～表2-8，表中的利用率为加工后产品与加工前的比率。表2-3减速箱零件加工工艺过程表产品名称件号材料单件质量/kg计划年产量年产总质量机盖29HT2002.500100000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1原材料库备料2铸造车间铸造803机加工车间粗铣、镗、钻804精密车间精铣、镗985半成品车间暂存表2-4减速箱零件加工工艺过程表产品名称件号材料单件质量/kg计划年产量年产总质量机座25HT2003.000100000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1原材料库备料2铸造车间铸造803机加工车间粗铣、镗、钻804精密车间精铣、镗985半成品库暂存

表2-5减速箱零件加工工艺过程表产品名称件号材料单件质量/kg计划年产量年产总质量大齿轮25401.000100000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1原材料库备料2锻造车间锻造803机加工车间粗铣、插齿、钻804热处理车间渗碳淬火5机加工车间磨986半成品库暂存表2-6减速箱零件加工工艺过程表产品名称件号材料单件质量/kg计划年产量年产总质量轴11Q2750.800100000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1原材料库备料2机加工车间粗车、磨、铣803精密车间精车954热处理车间渗碳淬火5机加工车间磨986半成品库暂存表2-7减速箱零件加工工艺过程表产品名称件号材料单件质量/kg计划年产量年产总质量齿轮轴6Q2751.400100000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1原材料库备料2机加工车间粗车、磨、铣803精密车间精车954热处理车间渗碳淬火5机加工车间磨986半成品库暂存表2-8减速箱零件加工工艺过程表产品名称件号材料单件质量/kg计划年产量年产总质量端盖8HT2000.050100000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1原材料库备料2铸造车间铸造603机加工车间精车802、标准件、外购件与半成品暂存生产出的零件加工完经过车间检验合格后，送入半成品库暂存。外购件与标准件均放在半成品库。3、组装所有零件在组装车间集中组装成减速箱成品。4、性能测试所有成品都在组装车间进行性能测试，不合格的就在组装车间进行修复，合格后送入成品库，即不考虑成品组装不了的情况。5、成品存储所有合格减速箱均存放在成品库等待出厂。三、产品—产量分析生产的产品品种的多少及每种产品产量的高低，决定了工厂的生产类型，进而影响着工厂设备的布置形式。根据以上已知条件可知，待布置设计的减速箱厂的产品品种单一，产量较大，其年产量为100000台，属于大批量生产，厂房适合于按产品原则布置，车间内部宜采用按工艺布置方式，组装车间采用流水线布置方式。四、产品工艺过程分析（一）计算物流量通过对产品加工、组装、检验等各种加工阶段以及各工艺过程路线的分析，计算每个工艺过程各工序加工前工件单件重量及产生的废料重量，并根据全年生产量计算全年物流量。具体计算过程如表4-1所示：表4-1各零件物流量计算（二）绘制各零件的工艺过程图根据各零件的加工工艺过程与物流量，绘制各零件的工艺过程如图4-1~图4-6所示。图中序号分别是：1—原材料库，2—铸造车间，3—锻造车间，4—机加工车间，5—精密车间，6—热处理车间，7—半成品库。图4-1机盖物流量图4-2机座物流量图4-3大齿轮物流量图4-4轴物流量图4-5齿轮轴物流量图4-6端盖物流量（三）绘制产品总工艺过程图减速器总的生产过程可分为零件加工阶段→总装阶段→性能实验阶段，所有零件、组件在组装车间集中组装。将减速器所有工艺过程汇总在一张图中，得到减速器总工艺过程图如图4-7所示。该图清楚地表示出减速器生产的全过程以及各工序和各作业单位之间的物流情况，为进一步进行深入的物流分析奠定了基础。图4-7减速器总工艺过程图（四）绘制产品初始工艺过程表为了研究各零件、组件生产过程之间的相互关系，将总工艺过程图中的产品按照物流强度大小顺序，由左到右排列于产品工艺过程表中，即最左边的产品物流强度最大，由左到右物流强度逐渐递减，这样得到减速器初始工艺过程表如表4-2所示。表4-2初始产品工艺过程表（五）绘制产品较佳工艺过程表由初始产品工艺过程表4-2可知，按照现行的工艺顺序，存在物流倒流的情况，为了使物流顺流强度W达到最大，可对某些作业单位的顺序进行交换。通过交换调整，得到调整后的较佳产品工艺过程如表4-3所示。表4-3较佳产品工艺过程表五、物流分析（一）绘制从至表根据减速器较佳产品工艺过程表4-3，绘制出减速器工艺过程物流从至表，如表5-1所示。表5-1减速器加工工艺从至表（单位：t）（二）绘制物流强度汇总表根据产品的工艺过程和物流从至表，统计各单位之间的物流强度，并将物流强度汇总到物流强度汇总表5-2之中。表5-2物流强度汇总表（三）划分物流强度等级将各作业单位对的物流强度按大小排序，自大到小填入物流强度分析表中，根据物流强度分布划分物流强度等级。作业单位对或称为物流路线的物流强度等级，应按物流路线比例或承担的物流量比例来确定。针对减速器的工艺过程图，利用表5-2中统计的物流量，按由小到大的顺序绘制物流强度分析表5-3。表5-3中未出现的作业单位之间不存在固定的物流，因此，物流强度等级为U级。表5-3物流强度分析表（四）绘制作业单位物流相关图根据以上分析，绘制作业单位物流相关图，如图5-1所示。图5-1作业单位物流相关图六、作业单位非物流相互关系分析针对减速器生产特点，制定个作业单位间相互关系密切程度理由如表6-1所示。根据表6-1制定减速器“基准相互关系”，如表6-2所示，在此基础上建立非物流作业单位相互关系图，如图6-1所示。表6-1减速器各作业单位关系密切程度理由表6-2基准相互关系图6-1作业单位非物流相关图七、作业单位综合相互关系分析从图5-1和图6-1可知，减速器厂作业单位物流相关与非物流相互关系不一致。为了确定各作业单位之间综合相互关系密切程度，需要将两表合并后再进行分析判断。其合并过程如下：1.选取加权值加权值的大小反映工厂布置时考虑因素的侧重点，对于减速器来说，物流因素（m）影响明显大于其他非物流因素（n）的影响，因此，取加权值m:n=2:1。2.综合相互关系的计算根据该厂各作业单位对之间物流与非物流关系等级的高低进行量化，并加权求和，求出综合相互关系如表7-1所示。当作业单位数目为11时，总作业单位对数为：p=11*(11-1)/2=55式中，p作业单位对数。因此，表7-1中将有55个作业单位对，即将有55个相互关系。表7-1作业单位之间综合相互关系计算表3.划分关系密级在表7-1中，综合关系分数取值范围为-1~12，按分数排列得出各分数段所占比例如表7-2所示。在此基础上与表7-3中推荐的综合相互关系密级程度划分比例进行对比，若各等级相差太大，则需要对表7-1中作业单位对之间的关系密切程度作适当的调整，使各等级比例与表7-3中推荐的比例尽量接近。表7-2综合相互关系密级等级划分表7-3综合相互关系密级与划分比例4.建立作业单位综合相互关系表将表7-1中的综合相互关系总分转化为关系密级等级，绘制成作业单位综合相互关系图，如图7-1所示。图7-1作业单位综合相互关系图八、工厂总平面布置（一）综合接近程度由于减速器厂作业单位之间相互关系数目较多，为绘图方便，先计算各作业单位的综合接近程度，如表8-1所示。综合接近程度分数越高，说明该作业单位越应该靠近布置图的中心；分数越低，说明该作业单位应该远离布置图的中心，最好处于布置图的边缘。因此，布置设计应该按综合接近程度分数高低顺序进行，即按综合接近程度分数高低顺序来布置作业单位顺序。表8-1综合接近程度排序图（二）作业单位位置相关图在绘制作业单位位置关系图时，作业单位之间的相互关系用表8-2所示的连线类型来表示。为了绘制简便，用“○”内标注号码来表示作业单位，而不严格地区分作业单位的性质。减速器厂作业单位位置相关图如图8-1所示.表8-2关系密级表示法符号系数值线条数密切程度等级颜色规范A4////绝对必要红E3///特别重要桔黄I2//重要绿O1/一般蓝U0不重要不着色X-1不希望棕XX-2极不希望黑图8-1减速器厂作业单位位置相关图（三）作业单位面积相关图选取绘图比例1：1000，绘制单位为mm，减速器厂作业单位面积相关图，如图8-2所示。图8-2减速器厂作业单位面积相关图（四）作业单位面积相关图的调整根据减速器的特点，考虑相关规定以及各方面的限制条件，得到减速器平面布置方案如图8-3、图8-4、图8-5和图8-6所示。图8-3减速器厂平面布置图之一图8-4减速器厂平面布置图之二图8-5减速器厂平面布置图之三图8-6减速器厂平面布置图之四九、方案的评价与选择运用加权因素法对减速器厂进行评价，其评价过程和评价结果如表9-1所示。表9-1加权因素评价表方案评价因素ABCD相对重要性ai等级得分等级得分等级得分等级得分物流效率与方便性A4E3O1O110空间利用率E3E3E3I28辅助服务部门的综合效率I2I2I2I29工作环境安全与舒适I2E3I2I25管理的方便性I2I2I2I28布置方案的可扩展性I2O101017产品质量E3E3I2I27外观E3E3I2I24环境保护E3E3I2E36其他相关因素I2I2I2I23综合得分Tj179167125123综合排序1234由综合排序可选出第一个方案为最优方案，因此选方案一为减速器厂的总体布置方案。十、生产单位、生产类型的确定及组织设计（一）生产单位的制定任何一个企业都是由多个生产车间、职能管理部门、仓储部门及其他辅助部门所组成的。通常把企业的各级各类组成部分成为作业单位，每个作业单位又可细分为更小的作业单位或作业单元，如生产部门分为各个车间和加工中心，每个车间又分为各个班组。具体划分如图10-1所示，为组织结构图。图10-1组织结构图每个车间内部都有具体的构成形式，如生产班组、后勤小组、质检小组等，具体结构如图10-2所示：图10-2车间内部组织结构图（二）生产类型的确定产品品种的多少和产量的高低直接决定了企业的生产类型以及设备的布置形式。大批大量生产类型一般采取流水线布置形式，单件小批量生产类型一般采取机群式布置形式，而多品种小批量生产类型则可以采取成组原则布置形式。本课程设计所涉及的产品减速箱是大批大量的生产类型，适合于按产品原则布置，宜采用流水线式的生产方式。（三）组织设计生产组织设计包括车间设计、车间作业系统设计两大部分，主要制定车间的加工班组及每班工时等，如图10-3所示。图10-3生产组织设计第二部分生产计划与控制运用ERP软件对减速器厂的生产进行管理，运用软件的几个主要功能：制定销售订单，确定主生产计划，能进行物料需求计划的计算，对能力需求计划进行比较和分析等。一、物料编码及库存ABC分类（一）物料编码由于是新建立的减速箱厂，所以主要是生产齿轮减速器，由于其零部件繁多故对其进行编码以方便管理，具体如表1-1所示。表1-1零部件编码表（二）库存ABC分类库存ABC分类和帕累托图有着类似的思想，按占用的成本比例之间的关系将库存分为三类：1）将存货单元累计在20%，但却占总成本的80%的物料划分为A类库存；2）将存货单元累计在20%~50%，但却占总成本的15%的物料划分为B类库存；3）将存货单元累计在50%~100%，但却占总成本的5%的物料划分为C类库存。具体计算如表1-2所示。表1-2ABC分类表二、ERP软件的运用（一）基本信息的输入1.输入员工信息如图2-1所示。图2-1员工信息2.输入物料信息如图2-2所示。图2-2物料信息3.输入客户资料如图2-3所示。图2-3客户资料4.模拟供应商资料如图2-4所示。图2-4供应商资料（二）BOM表的确定以产品减速器为父，各组件为子，再将各零件分配到相应的组件为子级，具体情况如图2-5所示。图2-5产品物料清单（三）各清单、订单及工艺的确定的确定1.模拟销售清单如图2-6所示。图2-6销售清单2.模拟销售订单如图2-7所示。图2-7销售订单3.模拟采购清单如图2-8所示。图2-8采购清单4.根据图2-9所示的采购计划制定采购订单。图2-9采购计划5.输入库存管理信息如图2-10所示。图2-10库存管理信息6.模拟工作中心如图2-11所示。图2-11工作中心7.制作工作日历如图2-12所示。图2-12工作日历8.确定工艺路线如图2-13所示。图2-13工艺路线（四）参数制定及计算，并对结果比较分析1.输入计划参数如图2-14所示。图2-14计划参数2.进行销售预测如图2-15所示。图2-15销售预测3.制定主生产计划如图2-16所示。图2-16主生产计划4.计算物料需求计划如图2-17所示。图2-17物料需求计划5.制定CRP如图2-18所示并且输出各工作中心能力分析如图2-19~2-21所示。图2-18能力需求计划管理图2-19工作中心2CRP曲线图2-20工作中心3CRP曲线工作中心4、5、6与上图情况类似。从上面几个工作中的CRP曲线图可以看出各工作中心的负荷都正常没有超过额定负荷的，但各工作中心的效率都明显的不高，还需调整工作负荷。6.输出MRP结果如图2-22所示。图2-22MRP输出结果小结首先我要感谢邱老师、高老师和王老师这三个星期对我们的辛勤指导，在我们困惑时给我们及时的解答，在我们松懈时给我们适当的鞭策，在我们收货时与我们共享喜悦，师恩难忘，千言万语难表心意。言归正传，这次课程设计主要是将我们这学期所学习的《现代设施规划与物流分析》与上学期的《生产计划与控制》两门课的理论内容进行一次实践，就是对减速箱厂进行总平面布置设计及其生产计划的制定。这次课程设计让我充分的复习完善了书本上的知识内容，也学到了很多书本上没有学过的知识，还加强了自己的软件操作能力和计算机各方面的操作水平，为我们以后走向工作岗位进行了良好的铺垫，这些都是老师的功劳啊。由于刚学习了《现代设施规划与物流分析》这门课程，所以刚开始做第一部分减速箱厂布局时感觉还是很简单的，做起来也挺快的，运用起来比较得心应手。但是《生产计划与控制》这门课上了有一学期了，很多知识都已经有所遗忘，但好在有老师的指导和同学们的帮助，我们本着一不怕苦二不怕累的精神和态度积极完成课程设计老师布置的任务，终于在这最后的关头我们完成了。收获的喜悦让我们感到了付出的意义之所在都没有，也让我们这个团队更加的团结。总而言之，这次的课设让我受益匪浅，非常感谢老师们给我们提供的广阔舞台，让我们自己去动手操作，让我们将书本联系实际，实现价值。谢谢老师，老师辛苦了。参考文献1、蒋祖华等.《工业工程专业课程设计指导书》.北京：机械工业出版社,20062、潘尔顺编著.《生产计划与控制》.上海：上海交通大学出版社,20033、戢守峰等编著.《现代设施规划与物流分析》.北京：机械工业出版社,20044、邱胜海、高成冲编.《生产计划与控制实验指导书》.南京工程学院讲义,20115、王丽亚等著.《生产计划与控制》.北京：清华大学出版社,2015

附录资料：不需要的可以自行删除聚合物成型新工艺振动辅助成型原理及特点：原理：动态注射成型技术如果在注射成型过程中引入振动，使注射螺杆在振动力的作用下产生轴向脉动，则成型过程料筒及模腔中熔体的压力将发生脉动式的变化，改变外加振动力的振动频率与振幅．熔体压力的脉动频率与振幅也会发生相应的变化，熔体进入模腔进行填充压实的效果也必然会发生相应的变化。通过调控外加振动力的振动频率与振幅．可以使注射成型在比较低的加工温度下进行，或者是可以降低注射压力和锁模力，从而减小成型过程所需的能耗，减小制品中的残余应力，提高制品质量。分类：在机头上引入机械振动；机头引入超声振动；在挤出全过程引入振动振动力场对挤出过程作用的机理挤出过程中的振动力场作用提高了制品在纵向和横向上的力学性能，并且使二者趋于均衡这种自增强和均衡作用是聚合物大分子之间排列和堆砌有序程度提高的结果，也是振动力场对聚合物熔体作用的结果，可以解释为是振动力场作用使聚合物熔体大分子在流动过程中发生平面二维取向作用而产生“拟网结构”的结果。在振动塑化挤出过程中，由于螺杆的周向旋转和轴向振动，聚合物熔体受到复合应力作用，在螺槽中不仅受到螺槽周向剪切力作用，而且也受到轴向往复振动剪切力作用。由于轴向振动作用具有交变特征，因此，与周向剪切作用的复合作用在空间和时间维度上进行周期性变化，可以把这种复合作用描述成空间矢向拉伸时也不会解离。在纵向上由于有牵引拉伸作用，取向程度较高，大分子链、片晶较多地沿拉伸方向排列，因而其力学性能较高；其他方向上因拟网结构被固化，也出现部分大分子取向，表现为制品的横向力学性能的提高和纵横向性能趋于均衡；而在薄膜挤出吹塑时，制品厚度小，由于轴向振动分量作用减弱了纵向流动剪切和拉伸的诱导取向作用，动态挤出时的薄膜制品的纵向拉伸强度较稳态挤出时有所下降。总说：在高分子材料成型加工过程中引入振动，会对高分子材料成型过程产生一系列影响。振动力场能量的引入并不是能量的简单叠加，而是利用高分子材料成型过程在振动力场作用下表现出来的非线性特性，降低成型过程能耗，提高产品质量，是一种新型的低能耗成型方法。特点：振动挤出对塑料制品性能的影响在动态塑化挤出成型过程中，振动力场被引入塑化和成型的全过程，不仅对物料的输送、熔融、塑化和熔体输运过程产生了影响，而且改变了聚合物熔体在制品成型过程中的流动状态，并对制品的微观结构形成历程和形态产生了重要的影响。振动塑化过程的脉动剪切作用可以提高聚合物熔体中微观有序结构的程度与分布，如大分子的取向，这种局部有序性在制品成型的过程中并不会完全松弛，在熔体冷却过程中对结晶聚合物的晶体的形成或分子的取向结构产生一定的影响，得到在微观水平上具有更有序的长程结构的聚合物制品。因此，在不添加任何塑料助剂的情况下，振动塑化挤出加工可提高制品的力学性能。另一方面，振动塑化过程具有强烈的脉动剪切和拉伸效果，与稳态加工过程中的单向剪切作用相比，这种作用对于改善复杂流体中的多相体系之间的混合与分散具有明显的效果，能有效的促进多相体系中的均质、均温进程，提高多相体系微观结构的均化程度因此，通过振动塑化挤出加工制备的高分子材料具有优化的分散结构和力学性能，这种制备与成型技术对于制备高分子材料及其制品具有明显的优势。上述结果表明，引入振动力场后，在产量相同的条件下，输送塑化的能耗需求降低，螺杆的长径比可以相应减少，而且在一定的振动参数范围内，不但能够保证甚至还能提升制品综合性能。众多的实验研究和生产实践表明：将振动力场引入聚合物成型加工的全过程可以降低聚合物熔体黏度、降低出口压力、减少挤出胀大、提高熔融速率、增加分子取向、降低功耗、提高制品力学性能等。在聚合物的加工全过程中引入的振动力场，对聚合物的加工过程产生了深刻影响，表现出许多传统成型加工过程中没有的新现象，如加工温度明显降低、熔体粘度减小、挤出胀大减小、制品产量和性能提高，以及振动力场的引入能有效促进填充、改性或共混聚合物体系中各组份间的分散、混合和混炼等。在塑料挤出加工中引入振动场，侧重于通过改变挤出加工中的过程参数(压力、温度、功率)来改善挤出特性，使之更有利于塑料的挤出成型加工；同时，振动场的作用也使挤出成型制品质量得以提高。而在塑料注射成型中，振动场的引入侧重于改善制品的物理机械性能；当然，振动场的存在对加工的压力、温度和熔体的流动性也有一定的影响，总之，在塑料成型加工中应用振动技术通过引入振动场使加工过程发生了深刻变化。塑料熔体的有效粘弹性由于振动场的作用，宏观上表现为熔体的粘度减小。流动性增加，挤出压力或注射压力降低，流率增大，功耗降低。振动改善了塑料成型加工过程，使成型制品的性能也得到一定程度的提高。气辅成型的原理、特点、应用现状及前景：气体辅助注射成型技术的工艺过程是：先向模具型腔中注入塑料熔体，再向塑料熔体中注入压缩气体。辅助气体的作用，推动塑料熔体充填到模具型腔的各个部分,使塑件最后形成中空断面而保持完整外形。与普通注射成型相比，这一过程多了一个气体注射阶段，且制品脱模前由气体而非塑料熔体的注射压力进行保压。在成型后的制品中，由气体形成的中空部分被称为气道。由于具有廉价、易得且不与塑料熔体发生反应的优点，因此一般所使用的压缩气体为氮气。气体辅助注射成型的流程以短射制程为例，一般包括以下几个阶段。第一阶段：按照一般的注塑成型工艺把一定量的熔融塑胶注射入模穴；第二阶段：在熔融塑胶尚未充满模腔之前，将高压氮气射入模穴的中央；第三阶段：高压气体推动制品中央尚未冷却的熔融塑胶，一直到模穴末端，最后填满模腔；第四阶段：塑胶件的中空部分继续保持高压，压力迫使塑料向外紧贴模具，直到冷却下来；第五阶段：塑料制品冷却定型后，排除制品内部的高压气体，然后开模取出制品。(1)熔体注射阶段：在模具中注射填充量不足的塑料熔料。(2)气体填充阶段：在熔融塑料未完成充满模腔前，将计量的定量气体由特殊喷嘴注射入熔体中央部分，形成扩张的气泡，并推进前面的熔化芯部，从而完成填充模具过程。气体注射时间、压力、速度非常重要。(3)冷却保压阶段：在工作循环的冷却阶段，气体将保持较高的压力，气体压力将补偿塑料收缩导致的体积损失。达到某种程度时，气泡将进一步渗透到熔体中，即二次气体渗透。(4)最终排气阶段：塑料冷却定型后，将气体从最终模制件中抽出。根据具体工艺过程的不同，气体辅助注射成型可分为标准成型法、副腔成型法、熔体回流法和活动型芯法四种。1、标准成型法标准成型法是先向模具型腔中注入经准确计量的塑料熔体，再通过浇口和流道注入压缩气体。气体在型腔中塑料熔体的包围下沿阻力最小的方向扩散前进，对塑料熔体进行穿透和排空，最后推动塑料熔体充满整个模具型腔并进行保压冷却，待塑料制品冷却到具有一定刚度和强度后，开模将其顶出。2、副腔成型法副腔成型法是在模具型腔之外设置一个可与型腔相通的副型腔。首先关闭副型腔，向型腔中注射塑料熔体，直到型腔充满并进行保压。然后开启副型腔，向型腔内注入气体。由于气体的穿透，使多余出来的熔体流入副型腔。当气体穿透到一定程度时，关闭副型腔，升高气体压力以对型腔中的熔体进行保压补缩),最后开模顶出制品。3、熔体回流法熔体回流法与副腔成型法类似，所不同的是模具没有副型腔。气体注入时，多余的熔体不是流入副型腔，而是流回注射机的料筒。4、活动型芯法活动型芯法是在模具型腔中设置活动型芯。首先使活动型芯位于最长伸出位置，向型腔中注射塑料熔体，直到型腔充满并进行保压。然后注入气体，活动型芯从型腔中逐渐退出以让出所需的空间。待活动型芯退到最短伸出位置时，升高气体压力实现保压补缩,最后制品脱模。气体辅助注射成型技术所需配置的设备主要包括注射机、气体压力控制单元和供气及回收装置。气体辅助注射成型技术的特点:传统的注射成型不能将制品的厚壁部分与薄壁部分结合在一起成型，而且由于制件的残余应力大，易翘曲变形，表面有时还会有缩痕。通常，结构发泡成型的缺点是，制件表面的气穴往往因化学发泡助剂过分充气而造成气泡，而且装饰应用时需要喷涂。气体辅助注射成型则将结构发泡成型与传统的注射成型的优点结合在一起，可在保证产品质量的前提下大幅度降低生产成本，具有良好的经济效益。气体辅助注射成型技术的优点主要体现在：●所需注射压力小。气体辅助注射成型可以大幅度降低对注射机吨位的要求，使注射机投资成本降低，电力消耗下降，操作成本减少。此外，由于模腔内压力的降低，还可以减少模具损伤，并降低对模具壁厚的要求，从而降低模具成本。●制品翘曲变形小。由于注射压力小，且塑料熔体内部的气体各处等压，因此型腔内压力分布比传统注射成型均匀，保压冷却过程中产生的残余应力较小，使制品出模后的翘曲倾向减小。●可消除缩痕，提高表面质量，降低废品率。气体辅助注射成型保压过程中，塑料的收缩可由气体的二次穿透予以补偿，且气体的压力可以使制品外表面贴紧模具型腔，所以制品表面不会出现凹陷。此外，该技术还可将制品的较厚部分掏空以减小甚至消除缩痕。●可以用于成型壁厚差异较大的制品。由于采用气体辅助注射成型可以将制品较厚的部分掏空形成气道从而保证制品的质量，因此采用这种方法生产的制品在设计上的自由度较大，可以将采用传统注射成型时因厚薄不均必须分为几个部分单独成型的制品合并起来，实现一次成型。●可以在不增加制品重量的情况下，通过气体加强筋改变材料在制品横截面上的分布，增加制品的截面惯性矩，从而增加制品的刚度和强度，这有利于减轻汽车、飞机、船舶等交通工具上部件的重量。●可通过气体的穿透减轻制品重量，节省原材料用量，并缩短成型周期，提高生产率。●该技术可适用于热塑性塑料、一般工程塑料及其合金以及其他用于注射成型的材料。气体辅助注射成型技术的缺点是：需要增加供气和回收装置及气体压力控制单元，从而增加了设备投资；对注射机的注射量和注射压力的精度要求有所提高；制品中接触气体的表面与贴紧模壁的表面会产生不同的光泽；制品质量对工艺参数更加敏感，增加了对工艺控制的精度要求。气体辅助注射成型技术的应用:气体辅助注射成型技术可应用于各种塑料产品上，如电视机或音箱外壳、汽车塑料产品、家具、浴室、厨具、家庭电器和日常用品、各类型塑胶盒和玩具等。具体而言，主要体现为以下几大类：●管状和棒状零件，如门把手、转椅支座、吊钩、扶手、导轨、衣架等。这是因为，管状结构设计使现存的厚截面适于产生气体管道，利用气体的穿透作用形成中空，从而可消除表面成型缺陷，节省材料并缩短成型周期。●大型平板类零件，如车门板、复印机外壳、仪表盘等。利用加强筋作为气体穿透的气道，消除了加强筋和零件内部残余应力带来的翘曲变形、熔体堆积处塌陷等表面缺陷，增加了强度/刚度对质量的比值，同时可因大幅度降低锁模力而降低注射机的吨位。●形状复杂、薄厚不均、采用传统注射技术会产生缩痕和污点等缺陷的复杂零件，如保险杠、家电外壳、汽车车身等。生产这些制品时，通过采用气体辅助注射技术并巧妙布置气道，适当增加加强筋数目，同时利用气体均匀施压来克服可能的缺陷，使零件一次成型，不仅简化了工艺，还降低了生产成本。随着气体辅助注射成型技术的深入研究和广泛应用，形式各异的新型气体辅助注射成型技术也相继问世，如外部气辅注射成型、液辅注射成型、水辅注射成型、顺序注射与气辅注射相结合成型、局部气体辅助注射、振动气体辅助注射等。我国气体辅助注射成型技术的应用起步虽然较晚，但随着家电、汽车等工业的快速发展，对成型塑料制品的要求也在不断提高，有力地推动了这项技术的引进、研究和推广应用。气体辅助注塑成型优点在不降低质量的前提下用现代注塑机和成型技术可以缩短生产周期。通过便用气谇犏切扯射成型的方法，制品质量得到提高，而且降低了模具的成本。使用气体辅助注射成型技术时，它的优点和费用的节约是非常显着的。1、减少产品变形：低的注射压力使内应力降低，使翘曲变形降到最低；2、减少锁模压力：低的注射压力使合模力降低，可以使用小吨位机台；3、提高产品精度：低的残余应力同样提高了尺寸公差和产品的稳定性；4、减少塑胶原料：成品的肉厚部分是中空的，减少塑料最多可达40％；5、缩短成型周期：与实心制品相比成型周期缩短，不到发泡成型一半；6、提高设计自由：气体辅助注射成型使结构完整性和设计自由度提高：7、厚薄一次成型：对一些壁厚差异大的制品通过气辅技术可一次成型：8、提高模具寿命：降低模腔内压力，使模具损耗减少，提高工作寿命：9、降低模具成本：减少射入点，气道取代热流道从而使模具成本降低；10、消除凹陷缩水：沿筋板和根部气道增加了刚度，不必考虑缩痕问题。树脂传递模塑成型（RTM）的成型原理、特点、及应用前景：RTM的基本原理是将玻璃纤维增强材料铺放到闭模具的模腔内，用压力将树脂胶液注入模腔，浸透玻纤增强材料，然后固化，脱模成型制品。RTM成型技术的特点：1、可以制造两面光的制品；2、成型效率高，适合中等规模的玻璃钢产品生产（20000件/年内）；3、RTM为闭模操作，不污染环境；不损害健康；4、增强材料可任意方向铺放，容易实现按制品受力状况合理铺放增强材料；5、原材料及能源消耗少；6、建厂投资少。RTM技术适用范围（见课件）很广，目前已广泛用于建筑、交通、电讯、卫生、航空航天等工业领域。已开发的产品有：汽车壳体及部件、娱乐车构件、螺旋桨、天线罩、机器罩、浴盆、淋浴间、游泳池板、座椅、水箱、电话亭、电线杆、小型游艇等。RTM成型、手糊成型、喷射成型、SMC成型四者的优缺点比较：RTM的基本原理是将玻璃纤维增强材料铺放到闭模的模腔内，用压力将树脂胶液注入模腔，浸透玻纤增强材料，然后固化，脱模成型制品。RTM成型技术的特点：①可以制造两面光的制品；②成型效率高，适合于中等规模的玻璃钢产品生产（20000件/年以内）；③RTM为闭模操作，不污染环境，不损害工人健康；④增强材料可以任意方向铺放，容易实现按制品受力状况例题铺放增强材料；⑤原材料及能源消耗少；⑥建厂投资少，上马快。手糊成型工艺又称接触成型工艺。是手工作业把玻璃纤维织物和树脂交替铺在模具上，然后固化成型为玻璃钢制品的工艺。优点是成型不受产品尺寸和形状限制，适宜尺寸大、批量小、形状复杂的产品的生产。设备简单、投资少、见效快。适宜我国乡镇企业的发展。且工艺简单、生产技术易掌握，只需经过短期培训即可进行生产。易于满足产品设计需要，可在产品不同部位任意增补增强材料；制品的树脂含量高，耐腐蚀性能好。缺点是生产效率低、速度慢、生产周期长、不宜大批量生产。且产品质量不易控制，性能稳定性不高。产品力学性能较低。生产环境差、气味大、加工时粉尘多，易对施工人员造成伤害。喷射成型工艺是将混有引发剂和促进剂的两种聚酯分别从喷枪两侧喷出，同时将切断的玻纤粗纱，由喷枪中心喷出，使其与树脂均匀混合，沉积到模具上，当沉积到一定厚度时，用辊轮压实，使纤维浸透树脂，排除气泡，固化后成制品。喷射成型的优点：①用玻纤粗纱代替织物，可降低材料成本；②生产效率比手糊的高2～4倍；③产品整体性好，无接缝，层间剪切强度高，树脂含量高，抗腐蚀、耐渗漏性好；④可减少飞边，裁布屑及剩余胶液的消耗；⑤产品尺寸、形状不受限制。其缺点为：①树脂含量高，制品强度低；②产品只能做到单面光滑；③污染环境，有害工人健康。片状模塑料SMC的成型工艺主要有以下两类：①将玻纤含量为

25％～40％（根据具体要求而定）的SMC片材，按产品形状要求剪裁成一定的尺寸，揭去两面的PE薄膜，按一定要求叠放在热的对模上进行加压加温成型；②先在热模内按要求铺放好一定量（根据玻纤含量要求而定）的连续玻纤预成型毡，然后将不含玻纤或仅含少量玻纤（一般为5％以下）的SMC片材经剪裁、撕去薄膜后叠放在预成型毡上，最后铺上一层表面毡。在较慢的合模（约需lmin)下使材料流动而安全浸透预成型毡，并在加温加压下固化成型。

后一类工艺的最大特点是：可在成型前改变预成型毡的铺设和局部纤维含量，来满足制件局部的高强度要求，并获得总体强度高于前一类工艺的制品。SMC工艺的特点是：(1)操作方便。整个生产过程易实现机械化、自动化，生产效率高，改善了湿法成型的作业环境和劳动条件。(2)产品的可没计性强。可通过改变组份的种类和配方，改变成型工艺来满足不同产品的不同要求。如耐腐蚀、绝缘、绝热、零收缩、柔性、低密度、高强、A级表面、抗静电等等。(3)成型流动性好。可成型结构复杂的产品，特别适合制作大型薄壳异形制品。能实现制品变厚度，带嵌件、孔洞、凸台、加强筋、螺纹等功能。(4)产品内外光洁，尺寸准确，适合制作汽车外围件，电气零部件，机械部件，防腐容器等产品。适合大规模生产，成本较低。(5)增强材料在生产与成型过程中均无损伤，长度均匀，制品强度较高，可进行轻型结构化设计，色彩艳丽。SMC工艺也有其不足之处，主要是SMC机组、压机、模具要求高投入，同时，生产技术要求较高。5、微孔注射发泡成型原理、特点、应用现状：在传统的结构发泡注射成型中，通常采用化学发泡剂，由于其产生的发泡压力较低，生产的制件在壁厚和形状方面受到限制。微孔发泡注射成型采用超临界的惰性气体受到限制。微孔发泡注射成型采用超临界的惰性气体（CO2、N2）作为物理发泡剂．其工艺过程分为四步：（1）气体溶解：将惰性气体的超临界液体通过安装在构简上的注射器注人聚合物熔体中，形成均相聚合物/气体体系；（2）成核：充模过程中气体因压力下降从聚合物中析出而形成大量均匀气核；（3）气泡长大：气在精确的温度和压力控制大；（4）定型：当气泡长大到一定尺寸时，冷却定型。微孔发泡与一般的物理发泡有较大的不同。首先，微孔发泡加工过程中需要大量惰性气体如CO2、N2溶解于聚合物，使气体在聚合物呈饱和状态，采用一般物理发泡加工方法不可能在聚合物一气体均相体系中达到这么高的气体浓度。其次，微孔发泡的成核数要大大超过一般物理发泡成型采用的是热力学状态逐渐改变的方法，易导致产品中出现大的泡孔以及泡孔尺寸分布不均匀的弊病。微孔塑料成型过程中热力学状态迅速地改变，其成核速率及泡核数量大大超过一般物理发泡成型。与一般发泡成型相比，微孔发泡成型有许多优点。其一是它形成的气泡直径小,可以生产因一般泡沫塑料中微孔较大而难以生产的薄壁（1mm）制品；其二是微孔发泡材料的气孔为闭孔结构，可用和阻隔性包装产品；其三是生产过程中采用CO2或N2，因而没有环境污染问题。

塑料发泡成型因其可减轻制品重量，且制品具有缓冲、隔热效果而广泛应用在日用品、工业部件、建材等领域。传统的发泡成型通常使用特定的卤代烷烃、有机化合物以及卤代烷烃的替代品作为发泡剂。微孔泡沫塑料注射成型是在超临界状