儿童乐高积木制作过程.pptx

高分子成型加工与设备,课程设计可行性,报告,-,儿童,乐高,积木生产,性能,要求与,原料,选择,Contents,01,02,03,04,生产背景与目标,配方,设计与成型方法,05,总结,设备选择与工艺流程,01.,生产,背景与目标,我国现今,16,岁以下儿童有,3.6,亿左右，占人口的比重约,20%,。目前我国儿童消费已,占到家庭总支出的,30%,左右,，全国,0-12,岁的孩子每月消费总额超过,35,亿元。,玩具,消费背景,据预测，在,2016,年，我国人口增长将保持每年,1600,万,-2000,万人的水平，这是我国玩具消费的一个重要群体。,玩具,市场预测,玩具市场,规模,国际市场：,中,国是世界最大的玩具生产国和出口国,，,江苏、浙江、广东和上海等省市也是重要的玩具生产和出口基地，呈现出区域产业集群现象。近年来玩具消费从成熟的欧美地区逐渐延伸至新兴市场，,亚洲、南美、澳洲等地玩具消费增长迅速,。其中亚洲地区的,增长速度最快，达到,6.2%,。,01.,生产,背景与目标,2011-2013,年全球玩具市场零售额总量分析,玩具市场,规模,国内市场：,截至,2013,年，国内玩具制造行业规模以上企业数量达到了,1291,家，从业人员达到了,62.35,万人。资产总额达到了,825.01,亿元,。,2013,年，国内玩具制造行业规模以上企业实现销售收入,1664.44,亿元，同比增长,21.11%,;,实现销售利润,184.51,亿元，同比增长,24.57%,;,实现利润总额,83.34,亿元，同比增长,33.3,%,。行业整体毛利率为,11.09%,，整体销售利润率为,5.01%,01.,生产,背景与目标,01.,生产,背景与目标,乐高积木是由丹麦的奥利,柯克,克里斯琴森（,Ole Kirk Christiansen,）发明的一种塑料积木，,一面有凸粒，另一面有可嵌入凸粒的凹槽,，形状有,1300,多种，每一种形状都有,12,种不同的颜色，以红、黄、蓝、白、黑为主。它靠小朋友自己动脑动手，可以拼插出变化无穷的造型，令人爱不释手，被称为“魔术塑料积木”。,乐高积木介绍此次设计将以乐高型,拼装,塑料积木制品为,生产目标,，对其进行生产设计。,02.,性能,要求与原料选择,产品对象及其性能分析：,乐高型拼装塑料积木,主要针对幼儿和青少年,群体,使用,，,产品除,具有较好的强度和模量外，,对,电、热有良好的,隔绝性,，,由于,该产品会长期与人体皮肤接触,，需要,有一些特殊的性能要求,。,GB 6675.1-2014,玩具安全 第,1,部分：基本规范,GB 6675.2-2014,玩具安全 第,2,部分：机械与物理性能,GB 6675.3-2014,玩具安全 第,3,部分：易燃性能,GB 6675.4-2014,玩具安全 第,4,部分：特定元素的迁移,1,.,力学性能,拼装塑料积木在使用过程中要无数次的堆叠和拆散，塑料的强度和模量需要有较高要求，此外材料的韧性也需要较高要求,。力学性能是产品的基本要求。,2.,无毒,无味,由于,玩具,会长期与人体皮肤接触，若是在加工合成过程中加入一些甚至只是微量的有毒性物质都会对人体造成很大的危害，所以在原料选择过程中,避免具有,毒性,的,原料,，,无毒、环境友好型的材料是首要选择目标。,3,.,成型性,好,因为产品的形状多样，所以对其的成型性要求较高，使加工方便，便于生产。,4,.,易,上色,塑料玩具积木的一个特点就是颜色鲜艳，,便于辨认,，所以应该选择着色性,好的,原料,5,.,稳定性,产品,在,使用过程中，随着环境的改变,，需要,其保持良好的,稳定性,，,延长使用时间,。所以,在,原料选择,中,需要,加,如,光稳定剂,等。,6.,耐,老化,塑料的一个特点就是老化，造成资源的浪费。如今玩具需求量与日俱增，具有耐老化性能的玩具变得炙手可热。,7.,阻燃性,此外为了人身安全，还添加了阻燃剂，避免在接近火源时引起燃烧。,02.,性能,要求与原料选择,02.,性能,要求与原料选择,ABS:,ABS,综合性,能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好；,有,高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别；,流动性比,HIPS,差一点，比,PMMA,、,PC,等好，柔韧性好；,适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件。,02.,性能,要求与原料选择,ABS:,1,3-,丁二烯,：提供延展性、抗冲击性、韧性。,丙烯腈,：提供硬度、刚度、耐热性、稳定性、耐酸碱盐,苯乙烯,：提供良好的加工性、易上色性、表面光洁度。,接枝共聚,02.,性能,要求与原料选择,PC:,PC:,加工性能好、阻燃性、抗氧化性、尺寸稳定、蠕变小，但长期暴露于紫外线中会发黄。,ABS,PC,共混,提高高分子材料的物理力学性能、加工性能，降低成本，扩大使用范围,02.,性能,要求与原料选择,原料,选择：,02.,性能,要求与原料选择,原料,作用,ABS,可以在,-25,60,的环境下表现正常，而且有很好的成型性，加工出的产品表面光洁，易于染色和电镀，其耐油、耐酸碱盐及化学试剂等性能良好,PC,无毒无味，电绝缘性好,环氧脂肪酸,增塑剂,氧化锌硫代丙酸二月桂脂,增加材料的耐老化性能,二苯甲酮,紫外线吸收剂，光稳定剂,AMS-576,抗静电剂,碳酸钙,填充剂,主要原料,：,ABS,、,PC,共,混,添加剂：环氧脂肪酸、氧化锌硫代丙酸二月桂脂、二苯甲酮,、,AMS-576,、烷基,-,二（聚氧乙烯基）季铵乙内盐氢氧化物、碳酸钙,原料,用量,ABS,100,PC,15,环氧脂肪酸,2,氧化锌硫代丙酸二月桂脂,0.5,二苯甲酮,0.5,全氯戊烷癸烷,0.5,AMS-576,1,碳酸钙,30,ABS,配方,单位：质量份,03.,配方设计与成型方法,03.,配方设计与成型方法,按成型方法分,注射成型,挤出成型,压制成型,压延成型,注射,在,加压下，将物料由加热料筒经过主流道、分流道、浇口，注入闭合模具型腔的模塑,方法。,03.,配方设计与成型方法,注射成型,注射模塑,(,注塑,),注压,03.,配方设计与成型方法,塑化,注塑充模,冷却固化,加料,脱模,准备,过程。将塑料在料筒内受热达到,充分,熔融状态和良好可塑性,塑料熔体在柱塞或螺杆的推动下，经喷嘴、模具浇注系统流入型腔,冷却制品，使,模内刚成型好的制品具有一定的刚性和强度,增密,保压,03.,配方设计与成型方法,1.,生产,速度,快,、周期,短,、效率,高,，,可,实现自动化,；,2.,制品密度均匀、尺寸精度高，适于,制造复杂精密且具有特殊要求的小零件,；,3.,可一次成型且易更新换代；,4.,产品质量稳定性能可靠,挤出,指,物料通过挤出机料筒和螺杆间的作用，边受热塑化，边被螺杆向前推送，连续通过机头而制成各种截面制品或半制品的一种加工方法。,03.,配方设计与成型方法,主要包括管材、棒材、板材、片材等,加料段,熔融段,均化段,塑料自料斗进入挤出机的料筒内，在,螺杆的旋转作用下,，由于料筒内壁和螺杆表面的摩擦作用而向前运动。,物料受到料筒的外加热和螺杆与料筒之间的强烈剪切搅拌作用，温度不断升高，物料,逐渐熔融,黏流体在机头口模阻力造成的回压作用下被进一步,混合塑化均匀,03.,配方设计与成型方法,1.,连续成型，产量大，生产效率高；,2.,制品外形简单，是断面形状不变的连续型材；,3.,制品质量均匀密实，各向异性小，尺寸精确性较好；,4.,不能生产三维尺寸的制品，制品往往需要二次成型,；,03.,配方设计与成型方法,压制,模塑料在闭合模腔,内,主要借助,加压,(,一般尚须加热,),的，实现成型物料造型的一次成型技术。,03.,配方设计与成型方法,压制成型,模压成型,层压成型,广泛用于,热固性塑料,和橡胶制品。,预压,预热,模压,为改善制品质量和提高模塑效率等，将粉料或纤维状模塑料预先压成一定,形状,为改善模塑料的加工性能和缩短成型周期等，把模塑料在成型前先行,加热,在模具内加入所需量的塑料，闭模、,排气,，在模塑温度和压力下保持一段时间，然后脱模清,模,03.,配方设计与成型方法,1.,间歇操作，工艺成熟，生产控制方便，成型设备和模具,简单且,精确,；,2.,所得制品内应力小，取向程度低，不易变形，稳定性好。,3,.,需要交替加热与冷却模具,，生产,周期长，效率低，较难实现自动化，不能成型形状复杂和较厚制品。,03.,配方设计与成型方法,压延,将接近粘流温度的物料通过一系列相向旋转着的,平行辊筒,的间隙，使其受到挤压和延展作用，成为具有,一定厚度和宽度的薄片状,的制品的连续成型方法。,03.,配方设计与成型方法,广泛用于橡胶和热塑性塑料的成型加工。,03.,配方设计与成型方法,03.,配方设计与成型方法,特点：,1.,连续生产，生产能力大，操作方便、易自动化；,2.,产品,质量均匀、致密、精确,；,3.,成型不用模具，辊筒为成型面，制品为薄层连续型材；,4.,断面尺寸固定，制品形状单一且尺寸易受设备宽度的限制；,5.,设备庞大，投资高，辅助设备多。,用途：,1.,用于橡胶成型加工，包括压片、压型、粘胶、擦胶；,2.,用于塑料和复合材料的成型加工；,3.,用于造纸和金属等加工行业,。,注射,压制,压延,周期,短、效率,高；,制品,密度均匀、尺寸精度高，适于制造复杂精密且具有特殊要求的小零件,；,制品质量均匀密实，,各向异性小,，尺寸精确性较好；,不能,生产三维尺寸的,制品,；,需要交替加热与冷却模具，生产周期长，效率,低；,不能,成型形状复杂和较厚制品,。,断面尺寸固定，,制品形状单一且尺寸易受设备宽度的限制,产品；,质量,均匀、致密、精确,挤出,03.,配方设计与成型方法,04.,设备选择与工艺流程,工艺流程,:,原料按配方比例加入到密炼机混炼,混炼后产品通过喂料机加入挤出机造粒,得到的粒料通过注射机注塑成型,出去注塑多余残料，得到产品,，包装存储,04.,设备选择与工艺流程,混合设备,生产设备,其他生产设备,设备,04.,设备选择与工艺流程,混合设备,生产此项产品，物料的配方需要,事先混合均匀,，用于物料混合的设备有,z,形捏合机，高速混炼机，开炼机、密炼机、螺杆挤出机等。其中,z,形捏合机、高速混炼机、开炼机、密炼机为间歇式混合设备，考虑到工业生产的效率与成本，本设计,采用,密炼机,混炼，后通过,螺杆,混合,挤出机,造粒,。,04.,设备选择与工艺流程,生产设备,此设计采用了注射成型的加工方法，故生产设备为塑料注射机（注塑机），由于产品为小型塑料制品，故可以采用柱塞式注射机，也可采用移动螺杆式注射机，本设计采用,移动螺杆式注射机,。,04.,设备选择与工艺流程,移动螺杆式注射机,04.,设备选择与工艺流程,移动螺杆式注射机,04.,设备选择与工艺流程,模具,设计：,采用,动模模具,模具工作,步骤,：,1,、,合,模锁紧，注射冲模,2,、,保,压固化,04.,设备选择与工艺流程,3,、,开,模顶出制品,模具,设计：,采用,动模模具,模具工作,步骤,：,04.,设备选择与工艺流程,模具设计时应考虑每一次注射量的充分应用，因此采用如下图所示的模具形状,.,04.,设备选择与工艺流程,模具设计过程中还需考虑冷却过程，设计时要预留冷却水管路。,04.,设备选择与工艺流程,产品尺寸设计时应该考虑模具是否能被顶出，故设计时采用如下图所示的形状，即积木块内侧设计成有一定角度，使产品易于脱模,。,机器,型号,设备信息,参考价格,购买渠道,密炼,机,广东,35,升密炼机,1.,捏炼有效容量：,35L,2.,混炼室总容量：,75L3.,主电机功率：,55KW,4.,转子转速（前,/,后）：,30/24.5r/min5.,混炼室倾翻角度：,140,6.,压料气缸内径：,265mm7.,翻转电机功率：,2.2KW,8.,压缩空气压力：,0.6-0.8Mpa9.,冷却水压力：,0.2-0.4Mpa,10.,加热蒸汽压力：,0.5-0.8Mpa11.,外形尺寸（长,宽,高）：,320019002900mm12.,整机重量：,6500kg,（不包括电控柜、油、水）,13,万,中塑在线,双螺杆挤出机,智诚,ZC-65,挤出机,型号,:,zc-65,产品别名,:,双螺杆挤出机,产品,用途,:,造粒,生产能力,:,100-600,（,kg/h,）,旋转刀,数,:,32,（把,）固定,刀,数量,:,1,（把）,回旋,直径,:,100,（,mm,）,进料,口,直径,:,150,（,mm,）,滤筛板,孔径,:,3-6,（,mm,）切,刀,转速,:,1400,（,r/min,）,机器,中,心高,:,1000,（,）电动机功率,:,75-90,（,kw,）,加热,功率,:,50,（,kw,）,适用原料,:,ABS,EVA,TP,配套设备,电仪控制系统,、拉,条造粒系统,15,万,阿里巴巴,柱塞式注射机,SUMITOMO/,住友,SE130EV,产品用途,塑胶产品成型,螺杆直径,25,（,mm,）,射胶量,49,（,g,）,合模力,1300,（,kN,）,49,万,阿里巴巴,04.,设备选择与工艺流程,05.,总结,以“世纪玩具”之称乐高积木以独有的益智性，可玩性，趣味性。在幼儿，青少年，成人等消费人群中占据着相当大的市场份额，有较好的市场前景同时拥有稳健的口碑。在近几年的玩具市场上，乐高积木的市场份额连年提升，销售额连报佳绩，远胜于其他玩具巨头，,尤其在中国市场，乐高积木更是取得,50%,以上的强劲增长。在这种良好的市场大环境下，我们组讨论并且完成了本次设计。,本设计以无毒无味，成型性好，稳定性高，耐老化等性能要求为主要方针，在配方设计上进行一定的调整和改良，,如选择放弃添加有毒，有污染性质的阻燃剂，而是选用,ABS,与,PC,共混的方式对,ABS,进行阻燃改性，使,ABS,在增强阻燃性的同时不带毒性，保护消费者。,类似的改良还有很多,。,05.,总结,在成型方法上，本次设计选用了,注射成型,的方法，一是生产速率快，周期短，效率高，方便于资金流转，二来注射成型加工方便，在加工物尺寸的控制上比较精确，适合于小物件塑料的加工。,在具体的成型过程中，我们总结现在工业生产中的各种细节和要点，沿用最为成熟的方式，使产品做到,质量可靠，工艺精制,。,最后本设计结合已确定的配方和成型方法，在中塑在线和阿里巴巴等大型专业网站上挑选具体合适的加工设备。设备类型主要为混合设备，主要生产设备，其他生产设备三大类，三类设备相互协调和组合，,组成,本次设计的生产线,。,综上所述，,本次设计结合实际，完善工艺，做到制定的要求，满足,GB 6675-2014,玩具安全国家标准。,相信，我们以乐高宗旨：,PLAY WELL,完善出来的产品，,一定能在玩具市场上占有一席之地。,THANK YOU,