描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787518419906
塑料工厂设计是塑料工业的建设和发展的一个重要环节。随着塑料工业的迅速发展，要使其各种塑料产品工业化，必须有高质量、高速度的设计工作先行，而在生产上的革新、挖潜和技术改造，在很大程度上也依赖于设计工作的支持。科研成果的工业化更需要设计工作的密切配合。进入二十一世纪，我国塑料已由塑料生产大国向塑料生产强国迈进。塑料工业新材料、新工艺、新技术、新装备等领域不断缩小与世界先进国家的技术水平之间的差距，形成具有高附加值，高技术含量，低碳环保的绿色产业链。目前，我国高分子材料加工技术专业主要是以塑料成型加工技术为主，因此，编写一本适合高职教育特点，贴近于专业课程设置的教材十分必要。
本教材以工作过程为导向，按项目化教学模式进行编写。全书分：工厂设计基础知识认知，塑料制品厂工艺设计、车间布置设计和毕业设计四个模块。内容包括工厂设计的任务书、可行性调研报告，塑料工艺流程、物料衡算、设备选型和车间布置等设计方法与步骤，实验研究和毕业论文撰写等。学生通过本课程的学习，能了解并掌握塑料工厂设计的一般方法、步骤与设计内容，为将来的毕业设计和工作奠定一定的基础。
本书也可供从事塑料生产、设计相关技术人员参考。
第 1 章 工厂设计基础知识 1
学习指导 1
1.1 工厂设计一般概念 1
1.1.1 工厂设计的原则 1
1.1.2 工厂设计的分类 2
1.1.3 工厂设计工作程序 3
1.2 编制项目建议书 4
1.3 可行性研究 7
1.3.1 可行性研究的作用 7
1.3.2 可行性研究工作内容 8
1.3.3 可行性研究报告 9
1.4 设计阶段工作 12
1.4.1 编制设计任务书 12
1.4.2 设计准备 13
1.4.3 初步设计阶段 13
1.4.4 施工图设计阶段 15
1.4.5 施工与验收 16
1.5 塑料制品厂工艺设计 17
1.5.1 塑料工业的发展 17
1.5.2 塑料制品生产的特点 18
1.5.3 塑料制品厂工艺设计的内容 20
1.5.4 塑料制品厂工艺设计的要求 21
思考题 22
第 2 章 厂址选择与总平面布置 23
学习指导 23
2.1 厂址选择 23
2.1.1 厂址选择的原则 23
2.1.2 厂址场地要求 24
2.1.3 厂址选择工作程序 25
2.2 工厂总平面布置设计 29
2.2.1 总平面布置的内容 29
2.2.2 总平面布置的原则 30
2.2.3 平面布置设计 31
2.2.4 竖向布置设计 34
2.2.5 管线布置与绿化设计 36
2.2.6 总平面布置设计文件 36
思考题 43
第 3 章 生产工艺流程设计 44
学习指导 44
3.1 工艺路线的选择 44
3.1.1 工艺路线选择的原则 44
3.1.2 工艺路线选择程序 46
3.1.3 工艺路线选择案例 46
3.2 工艺流程设计 49
3.2.1 工艺流程设计内容 49
3.2.2 工艺流程设计的步骤 50
3.3 绘制工艺流程图 51
3.3.1 工艺流程草图 51
3.3.2 初步设计工艺流程图 52
3.3.3 施工图阶段工艺流程图 53
3.4 工艺流程设计案例 55
3.4.1 注射成型工艺流程 55
3.4.2 挤出成型工艺流程 58
3.4.3 其他成型工艺流程 61
思考题 63
第 4 章 原材料选用与配方设计 64
学习指导 64
4.1 塑料原料质量规格 64
4.1.1 聚乙烯树脂 64
4.1.2 聚丙烯塑料 67
4.1.3 聚氯乙烯树脂 69
4.1.4 聚酰胺塑料 72
4.1.5 聚苯乙烯塑料 73
4.1.6 塑料助剂 74
4.2 塑料制品配方设计 78
4.2.1 配方设计的要求 78
4.2.2 配方的表示方法 79
4.2.3 塑料配方设计方法 80
4.3 配方设计案例 81
4.3.1 配方设计注意事项 81
4.3.2 聚氯乙烯管材配方 83
思考题 85
第 5 章 工艺平衡计算 86
学习指导 86
5.1 物料衡算 86
5.1.1 物料衡算方法 87
5.1.2 物料衡算步骤 88
5.1.3 物料衡算案例分析 91
5.2 能量衡算 97
5.2.1 热量衡算 98
5.2.2 动力介质消耗量计算 100
5.2.3 能量消耗综合表 102
5.2.4 能量衡算案例分析 103
思考题 105
第 6 章 设备选型设计与计算 106
学习指导 106
6.1 设备选型的原则 106
6.2 设备的分类与选择设计 107
6.2.1 设备选型设计步骤 107
6.2.2 设备分类与选择 108
6.2.3 设备配台计算 109
6.3 设备选型案例 111
6.3.1 定型设备选择计算 112
6.3.2 非定型设备参数及台数计算 114
思考题 116
第 7 章 车间布置设计 117
学习指导 117
7.1 车间布置设计概述 117
7.1.1 车间布置设计的内容 118
7.1.2 车间布置设计的原则 118
7.1.3 车间布置设计的条件 118
7.1.4 车间布置设计的步骤 119
7.2 车间厂房布置设计 120
7.2.1 车间厂房形式选择 120
7.2.2 车间室内区域划分 121
7.2.3 车间厂房轮廓设计 122
7.3 车间设备布置设计 123
7.3.1 设备布置技术要求 123
7.3.2 车间设备布置图 126
7.4 车间工艺布置设计案例 133
7.4.1 注塑车间工艺布置要点 133
7.4.2 挤出成型车间布置设计 135
7.4.3 塑料配制车间工艺布置设计 137
思考题 141
第 8 章 车间工艺管道设计 142
学习指导 142
8.1 工艺管道设计基础 142
8.1.1 管道材料的选择 142
8.1.2 管径的计算 144
8.1.3 管道连接与补偿 146
8.1.4 管道的保温与标识 147
8.2 车间管道布置设计 148
8.2.1 管道布置的任务 148
8.2.2 管道布置设计原则 148
8.2.3 管道布置设计步骤 149
8.2.4 塑料制品车间管道的铺设 150
8.3 绘制管道布置图 151
8.3.1 管道布置图的内容 151
8.3.2 绘图方法与标注 152
8.3.3 管道安装材料表 154
思考题 155
第 9 章 非工艺项目设计条件 156
学习指导 156
9.1 公用工程设计 156
9.1.1 建筑设计条件 157
9.1.2 给水与排水设计 158
9.1.3 采暖、通风和空调工程设计 160
9.1.4 电气设计条件 161
9.1.5 自动控制设计 162
9.2 环境保护与生产安全 163
9.2.1 工厂设计的环境保护 163
9.2.2 安全生产措施 167
9.3 技术经济分析与设计概算 169
9.3.1 技术经济分析 169
9.3.2 投资估算 173
9.3.3 设计概算 175
思考题 177
第 10 章 毕业设计与毕业论文 178
学习指导 178
10.1 毕业设计准备 178
10.1.1 毕业设计选题 178
10.1.2 信息收集与整理 179
10.2 毕业实验研究 181
10.2.1 实验准备 181
10.2.2 实验研究 182
10.2.3 实验结果分析 183
10.3 毕业论文 184
10.3.1 毕业论文内容组成 184
10.3.2 毕业论文撰写 188
10.4 毕业设计 192
10.4.1 毕业设计说明书 192
10.4.2 设计图纸附件 194
10.4.3 毕业设计实施案例 194
10.5 毕业设计答辩 197
10.5.1 毕业答辩准备 197
10.5.2 毕业设计答辩的程序 198
思考题 199
参考文献 200
塑料是三大合作高分子材料之一，广泛应用于国民经济建设和人们日常生活的各领域。进入二十一世纪，我国由塑料生产大国向塑料工业强国迈进，在新材料、新工艺、新技术、新装备等领域不断缩小与世界先进国家的技术水平差距，形成具有高附加值，高技术含量，低碳环保的绿色产业链。工厂设计是国民经济基本建设的一个重要环节。塑料工业技术进步和各种科研成果的产业化，首先涉及工厂规划和设计问题，而生产上的技术革新、挖潜和改造也依赖于设计工作的支持。因此，做好塑料工厂设计工作对于塑料工业的发展具有重要意义。
为了适应塑料工业的快速发展和高分子材料加工技术人才培养的需要，结合教学实践经验，我们编写了《塑料制品工厂设计》一书。本书重点介绍了塑料工厂设计基础知识、工厂厂址选择和总平面设计、工艺流程、原料选择、工艺平衡计算、设备选型、车间布置设计、管道工艺设计和非工艺设计条件，以及实验研究和毕业论文撰写等知识。学生通过学习，可以了解工厂设计的基本方法与要求，为后续毕业设计课程学习和将来工作奠定一定的基础。
本书由广东轻工职业技术学院谭寿再高级工程师任主编，杨崇岭副教授、孙永红副教授任副主编。谭寿再编写第1、3、5、6、7章，杨崇岭编写第4、10章，孙永红编写第2、8、9章。全书由华南农业大学关丽涛副教授主审。本书在编写过程中，参考了大量公开发表的专著、教材、专业论文等文献，在此向这些作者表示敬意和谢忱。
本书除了作为高分子加工技术专业学生选用教材外，也可以供从事塑料生产、设计相关技术人员参考。
由于塑料工业发展迅速，新技术不断更新，书中的设计数据与现行的生产可能有出入，加之编者水平有限，书中难免存在不足之处，敬请广大同仁和读者不吝赐教，以使之不断完善。
1.1 工厂设计一般概念
工厂设计是综合运用各科专业知识的创造性工作。它是根据国家有关部门批准或建厂单位提出的设计任务书，通过计算、论证、选择，确定企业的生产方法、工艺布置、辅助设施等系列方案，编制设计说明书等文件的过程。
1.1.1工厂设计的原则
工厂设计是工业企业基本建设中的一个重要环节。设计过程中必须要遵循国家基本建设方针和建厂单位提出的设计要求，在广泛深入的调查研究基础上，确定正确的设计方案，提高设计质量及其技术经济指标，更好地满足施工和生产需要。因此，工厂设计应遵循以下原则：
①符合经济建设的总原则，注重生态保护，全面提高质量和效益?实?可持续发展。
②采用先进可靠的生产工艺，技术数据和技术经济指标。设计的技术经济指标以达到或超过国内同类型工厂实际生产的平均水平为宜。
③积极采用新技术，力求在技术上先进适用，在经济上合理有利。宜采用经过试生产证明行之有效的新工艺、新设备、新材料。
④选择的设备要先进可靠。优先选用国产设备，引进国外设备要讲究实效，重视经济效益及国内推广价值。
⑤结合生产实际，因地制宜，体现设计的通用性和独特性相符合的原则，留有适当的发展余地。
⑥贯彻国家关于生产安全的有关规定，完善劳动保护设施和措施，充分体现卫生、安全、环保的原则，采取可靠的“三废”治理措施。
1.1.2工厂设计的分类
工厂建设项目设计有多种分类方式。按项目开发过程可分概念设计，中试设计、基础设计、工程设计；按工厂建设规模大小分大型工厂设计、中型工厂设计和小型工厂设计；按项目设计范围划分全厂设计和车间设计；按项目性质划分新建工厂工程设计、老厂扩建或改建工程设计等；按设计的专业性质分工艺设计和非工艺设计。
（1）工艺设计与非工艺设计
工厂设计是一个系统工程，由工艺、土建、公用工程设计、安全与卫生、环境保护等专业设计人员组成的设计群体完成的设计项目。在整个设计过程中，工艺设计是核心，其他项目设计根据工艺设计提出的设计条件进行设计。
工艺设计由工艺设计专业人员完成，主要设计内容包括以下几方面：
①根据工厂生产的要求，制定全厂总体工艺布局；
②确定生产方法选择和工艺流程设计；
③完成工艺计算与设备选型；
④完成车间布置设计、工艺管道设计；
⑤向非工艺专业提供设计条件；
⑥编制设计文件和工程概（预）算等项设计工作。
非工艺设计分别由建筑、给排水、电气、自控、机械、环境、技术经济等专业的设计人员完成。根据工厂性质不同，非工艺设计的内容包括：总平面布置、土建、采暖通风，给排水、供电、自控、制冷、动力、环保等工程设计，有的工厂还包括设备的设计。
工厂设计是一项综合运用多种科学技术的集体创造活动，各设计人员应从全厂设计总体要求出发，顾全大局，相互配合。除考虑本专业的技术要求和施工条件外，还应尽可能为其他专业的设计和施工提供方便，共同完成整个项目的设计工作，以期达到良好的整体效益。
（2）新建工厂设计
新建工厂设计是按照国家经济建设需要上马的新建项目，或满足科研成果形成的新产品开发，或采用新工艺、新技术的新产品需要建设的工厂设计。新建工厂设计涉及面广，设计工作量大，也有代表性。一个新建工厂设计包含整个工厂厂区的全部工程设计，如生产车间、辅助车间的全部工程，办公区、员工生活区，以及公共设施等配套工程设计。
新建工厂设计除考虑当前的生产建设任务需求外，还应根据市场预测和发展需要，或计划部门的批示精神，对工厂未来的发展，尤其近期发展给予足够的重视。如在设备选型和布置，厂房面积或扩建条件，以及各项公用工程设计中均应考虑增产扩容的可能性，在总体布置上要合理安排，预留将来扩建空间，以期逐步达到经济合理的设计规模。
（3）老厂扩（改）建设计
老厂技术改造是迅速发展生产的有效措施。一般是为扩大生产规模，提高产品质量或增加新品种而对原有工厂进行扩建或改造工程的设计，包括全厂性的扩建设计工程、单个生产车间或部分生产设施的改造设计等内容。设计人员应根据设计任务书和可行性研究报告的要求，深入工厂现场分析、比对现有工厂的优劣，总结以往的生产经验，吸取可靠的科研成果。
设计时，根据工厂具体情况，采用先进可靠的新工艺、新技术，改造老的生产设备，更新和补充必要的新型装备。提高产品质量与劳动生产率，换取较高的技术设备水平和较明显的经济效益，使老企业改造成为具有国内或国际先进水平的新工厂。如果是以车间为单位的单项工程改造项目，可以不作全厂性设计。但对该车间的物料供应与贮运、动力供应，给排水等公共方面需求均应提出设计要求，对其中不能满足要求的部分，应根据新的设备要求进行设计。
1.1.3工厂设计工作程序
工厂建设项目和其他基本建设项目一样，必须按一定程序进行。从项目决策、规划设计到施工投产整个过程，一般分为设计前期、设计、设计后期三个阶段，如表 11。
表 11工厂的设计步骤
设计阶段 各设计阶段工作
设计前期 项目建议书，可行性研究，设计任务书编制，选择厂址
设计阶段 初步设计
技术设计
施工图设计 扩大初步设计
施工图设计
设计后期 施工与竣工验收，试车生产，扩建与改建
设计前期主要工作是根据国民经济和社会发展的长远规划，结合区域和行业发展与生产布局的要求，分析投资机会，谋划新建工厂的决策过程。包括在充分市场调研的基础上提出项目建议书；对拟建项目进行可行性研究和环境影响评价；在可行性研究获得批准后，编写设计任务书；根据批准的设计任务书确定厂址选择（另章节介绍）等工作事项。
设计阶段是根据设计任务书的要求，完成整个工厂的设计工作。根据项目的大小和复杂程度，工厂设计分阶段进行。凡大型、技术比较复杂，以及生产比较新颖的工厂设计常采用三个阶段设?，即：初步设计→技术设计→施工图设计。技术比较成熟、生产规模不大的工厂或个别车间、以及技术改造项目可将初步设计与技术设计合并为“扩大初步设计”，扩大初步设计经过审批后直接进行“施工图设计”。
设计后期工作包括项目的施工建设，设备安装、试车运行和竣工验收等各项工作内容。
1.2 编制项目建议书
项目建议书是建设单位根据国民经济发展长远规划和工业布局的要求，结合自然资源和现有的生产力分布情况，在广泛调查研究的基础上提出的项目立项建议，说明项目建设的必要性和基本轮廓。项目建设书编制完成以后，建设单位需要报送上级主管部门审批，经主管机关批准后的项目，才可能由计划部门列入年度建设计划。
项目建议书是开展可行性研究的依据，一般包括以下内容。
（1）项目建设的目的和意义
项目提出的背景和依据，投资的必要性、社会和经济效益。对改建、扩建和更新改造的项目还需简要说明企业现有概况。
（2）产品需求初步预测
产品需求预测是项目建议书的一项重要内容，涉及生产规模的确定，必须对所生产产品的需求、产量、进出口情况、价格等加以说明，其核心是市场研究，应包括以下内容：
①国内外近期和远期的需要量，主要消费去向的初步预测。
②国内外相同或同类产品近几年的生产能力，产量情况和变化趋势的初步预测。
③产品出口情况预测。产品如果涉及出口外销或取代进口，则必须调查、统计近几年的出口和进口情况、质量等级、销售价格等。
④产品在国内市场的销售情况和在国际市场上的竞争能力，进入国际市场的前景初步设想及销售价格初步预测。非贸易产品不作国外市场和产品进出口情况预测。
（3）产品方案和拟建规模
拟定主要产品和副产品的品种、规格、质量指标，拟建规模（日产量、年产量），并对上述目标阐述其基本理由并作出初步分析。
（4）工艺技术方案
生产一项产品有几种可能的工艺路线，至于选用哪一种生产路线，应有明确的意向。必须考虑到原料来源的可靠性、经济性、合理性。在确定工艺路线时，着重考虑技术上是否成熟、可靠、先进。确定技术路线之后，绘制简单的工艺流程图，确定主要工艺参数；列出初步设备一览表；确定主要建筑物，并标注大致尺寸；对电器、给排水、总图与公用工程等各专业项目应有必要的阐述。
如果项目有引进技术和进口设备，则要与国内的情况进行比较，阐明其先进性和优势，论证引进的必要性，并对引进国别和地区厂商的情况加以分析。
（5）原材料、燃料和动力的供应情况
各类原辅材料、能源动力的需求与供应情况。包括：①资源贮量、品位、成分，以及利用条件的初步评述；②主要原料、燃料和辅助材料的种类，估算年需要量，来源和可能供应的初步意向；③水、电、蒸汽、压缩空气估计需要量。
（6）建厂条件和厂址初步方案
建厂地区初步设想，建厂条件和厂址方案的初步意见。对老厂改、扩建和更新改造项目可简要说明承办企业基本情况，改、扩建有利条件和厂址方案初步设想。
（7）环境保护
初步预测拟建项目对环境的影响，提出环境保护“三废”治理的原则和综合利用初步设想。保护环境是国家的基本国策，依照《中华人民共和国环境保护法》规定，新建工厂项目必须要进行环境影响评价，否则无法通过立项。因此，需要参考同类工厂较成功的经验，采用技术可靠、工艺稳妥、治理措施切实可行的方案，将三废的排放控制在允许的排放标准之内。
（8）工厂组织和劳动定员估算
列出劳动定员一览表，确定全厂人数，作为考核项目技术经济指标的依据。人员的配置一般分一线人员和二线人员两类。一线是指直接从事生产产品有关的工艺操作人员及其辅助工人，将根据各个工段的工艺情况，各控制点、操作线所要达到的控制参数与操作要求确定一线人员数量；二线人员则指从事生产管理及后勤人员，按照管理的标准与要求配置。
（9）项目实施规划设想
项目实施规划包括项目施工执行机构及其能力、施工方式、资金来源及用款计划、采购设备货物和服务的方式、工程计划和进度等。
（10）投资估算
投资估算主要包括：建设投资估算、流动资金估算和建设期贷款利息估算三种。对于老厂改造、扩建和更新的项目，需简要说明利用原有固定资产原值和净值情况。
（11）资金筹措设想
资金是项目建设基本保障，在项目谋划时，就应对资金筹措的可靠性进行评估。具体包括：①资金来源、筹措方式及贷款偿还方式。利用外资项目要说明利用外资的可能性；②贷款利率、管理费、承诺费等情况；③逐年资金筹措数额和安排使用设想。
（12）经济效益和社会效益的初步分析
经济效益分析一般采用财务评价方法，从财务角度考察项目的得失。对数亿元以上投资大的项目，需要对其进行国民经济评价，即从全社会的经济角度来考察项目创造出来的可用来满足人们需要的财富得失。当国民经济评价与财务评价结论不一致时，应以国民经济评价为主导意见。
社会效应分析主要包括：①对发展地区或部门经济的影响；②对提高国家、地区和部门科技进步的影响；③对环境保护和生态平衡的影响；④对节约劳动力或提供就业机会的影响；⑤对节能及综合利用方面的影响；⑥??高产品质量对用户的影响；⑦对减少进口、节约外汇和增加出口创汇的影响。
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