浅谈注塑车间的布局设计

浅谈注塑车间的布局设计

李淑玮，连文龙，马友桥，连卓奕

（风帆有限责任公司，河北 保定 071051）

摘要：车间布局设计是工艺设计的重要组成部分，关系整个项目的成败。注塑车间的布局应以工艺流程为基础，根据厂区周边情况、生产物流特点、产品特性合理规划空间，完成车间布局，使作业流程中的浪费和过载达到最小化、空间和劳动力得到最大限度的利用、满足节能环保要求 。

关键词：注塑车间布局；设计；节能环保；

Discussion on Layout Design of Injection Molding Workshop

（Fengfan Co., Ltd,baoding,Hebei 071051 China）

Abstract: Workshop layout design is an important component of process design, which is related to the success or failure of the entire project. The layout of the injection molding workshop should be based on the process flow, and the space should be reasonably planned according to the surrounding situation of the factory, production logistics characteristics, and product characteristics. The workshop layout should be completed to minimize waste and overload in the operation process, maximize the utilization of space and labor, and meet energy-saving and environmental protection requirements.

Keywords: Workshop layout; Design; Energy conservation and environmental protection;

0前言

车间布局设计是运用工程学原理和方法，研究探讨车间的布局、工艺流程的设计。通过对工艺流程、生产规模、主要设备、物流情况、环保、安全等各项内容的综合研究，同时还要留有适当的发展余地，完成车间的布局设计。

车间布局设计的内容可分为厂房布局和设备布局。厂房布局是对整个车间的厂房和各个组成部分，按照它们在生产中和生活中所起的作用进行合理的平面布置和安排；设备布局是根据生产流程情况及各种有关因素，把各种工艺设备在一定的区域内进行排列。

车间布置设计时重点考虑的问题：最大限度地满足工艺生产、设备维修的要求；充分有效地利用车间的建筑面积和建筑体积；未来发展和厂房扩建留有余地；劳动安全与工业卫生设计符合有关的规范和规定；统筹供需链，力求做到厂房功能分区合理，布置紧凑，运输距离短；避免人流和物流平面交叉。本文结合新建注塑车间布局设计案例，探讨注塑车间布局设计过程中的要点。

1 厂房设计与功能相结合

本文所提及的注塑车间为某集团公司新建车间，其产品主要是供下游装配车间使用。为方便物料周转，缩短运输距离，其选址时尽量靠近装配车间物料流入端，并为将来的发展和厂房扩建留有余地。

注塑车间一般有六个组成部分[1]：生产部分，包括注塑机、辅机、回收粉碎、模具检修等；仓库部分，如原材料、半成品、模具备件工装存放处；通道，包括物流、人员、检修等各种主辅通道；管理部门，如办公室、资料室等；生活部分，如休息室、浴室、更衣室等，以上部分设置在车间内部；公用部分，包括水、电、气、环保、通风等各种配套设备设施，一般设置在车间周边区域。

根据项目建设要求的注塑加工能力及生产经营需求，测算原料、半成品、成品、副产品的数量及储存方式；测算生产工艺设备的数量及型号；根据工艺定额及项目规划确定人员数量；明确公用配套设施的布局方式；由此确定各区域面积。

为降低投资，根据功能划分将不同的区域设计成不同的高度。注塑区高度设计过程中主要考虑的因素有：设备高度、模具吊装高度、各种管道布置需要的高度等。由于注塑区注塑机尺寸差异较大，以项目所需的最大注塑机高度为参照，通过降低设备基础，放置在基坑内，进而降低注塑区车间高度及厂房建设费用，同时还可有效降低冬季取暖、夏日降温的运行费用。为充分利用车间立体空间，将提升物料储存库的高度。

各区域的布置遵循动静分区的原则：将噪音大的区域集中布置，如粉料区、集中供料区，并放置在有吸音结构的室内，同时将办公区放置在远离噪音侧。

各区域的布置遵循物流顺畅的原则：根据物料流向将原材料区布置在最右侧，成品库放置在最左侧，接近下游装配区；中间是注塑区域，可有效降低无效的物流周转。

注塑生产区域遵循设备成组原则[1]：根据产品加工工艺过程进行布局设计，将工艺相同的设备集中于一处，有利于集中管理，机台之间可以相互补充，整合能力强，效率高。

公用设施配套区域遵循就近原则：缩短水、电、气的输送距离，降低设备功率，减少运行成本。

整个布局力求顺畅、紧凑、合理，避免往返交叉和长距离运输或多次无效运输（见图1）。

图1：注塑车间布局示意图

2 工艺设备布局与生产工艺和先进技术相结合

工艺设备布置就是把车间内的各种设备按照工艺流程要求加以定位，注塑车间除了主要生产设备注塑机外，还包括注塑生产的各种辅机，如机械手、模温机等。注塑机设备要与厂房建筑的主要柱网相对定位，设备与设备之间也要相对定位，设备布置主要取决于生产流程和设备安装和操作检修的需要，同时也要考虑其它专业对布置的要求。

整个注塑区根据产品种类的不同、设备的互用性、操作的方便性及生产流程的不同，分为壳体区、盖子区、小零件区。

2.1 壳体区注塑机的布置

壳体区注塑机采用两两相对的摆放模式，方便操作工人能管理多台设备。壳体产品注塑成型后，原来是由人工码放至托盘上（高度通常为1.8米），然后用拉伸膜缠绕包裹后，通过手动搬运车入库。为降低用工人数，本项目中壳体区注塑机操作面的设备间距主要考虑注塑机上方机械手干涉问题、现场辅机放置区域。非操作面间距主要由维修操作空间决定。同时考虑到该工序物流周转人数多、工人劳动强度大，结合公司产品的实际情况，设计了包括码垛机器人、穿梭车、自动缠包机、自动贴标机、AGV及输送线相结合壳体自动化输送方案（见图2），每台码垛机器人可以同时码放2--3个不同型号的产品，产品码放完成后通过穿梭车、输送线送至缠包机工位，完成自动缠包、贴标后，由AGV送至立体库。整个注塑生产过程实现全自动化生产。

图2：壳体区设备布局示意图

2.2盖子区注塑机的布置

盖子产品生产完成后，需要装入周装箱，由于产品结构及尺寸差异较大，依照当前技术水平，实现自动装箱费用较高，难度较大，经济适用性差，故沿用原有的人工装箱的方式。方案设计过程中结合注塑机的生产效率，入库频次，采用双层输送线和直角坐标机械手，实现了空箱自动补给、装有同一产品的周转箱自动归类，自动码托，AGV自动入库（见图3）。

图3：盖子区设备布局示意图

2.3小零件区注塑机的布置

生产小零件的注塑机占地面积小，通过改进优化模具，可以实现小零件无毛边、料把自动脱落的无人生产模式。因此将该类机型首尾集中摆放，实现无人化生产（图4）。产品收集后，通过输送线送至自动码垛区域，由AGV入库。

图4：小零件区设备布局示意图

2.4集中供料及回收造粒区布置

注塑加工类生产企业通常会将生产过程中的废品粉碎直接使用或将粉碎料改性造粒后回收再用。基于产品在粉碎、造粒、输送过程中会产生大量噪音，因此将粉碎、造粒、输送工序按工艺生产路线成组布置在车间东北侧，远离办公区。本文提及的注塑加工企业通过整合相应设备，建造相应隔音设施，设计完成了一套集废品粉碎、材料输送、各组分自动混合的回收造粒系统，减少材料的无效周转及作业人员，降低了噪音污染。

整个区域的工艺布置中，根据各区域注塑机原料的需求量进行合理分区，改变传统共管模式，采用一机一管输送方式，可大幅降低原料输送系统故障风险；针对部分注塑机可能使用黑、白两种颜色材料的现状，为消除管道中残余材料的影响，铺设了双管道；通过在供料系统承接料斗上加装手动切料板，可实现机边取料与管道输送相结合的供料模式，大大提升原料输送系统的灵活性；通过改变原料包装方式，将25Kg的袋装料改为750Kg的大包料，并加装除湿干燥一体机、自动称重计量系统，可实现混料无人化及原料良好的烘干效果。设置粉碎-储存-造粒-供料管线，实现回收、造粒、供料全自动生产（见图5）。

图5：回收造粒区布局示意图

3公用设施布局与相关法律法规及经济性相结合

整个注塑车间水、电、气等公用设施的布局要考虑经济性：投资少、运行维护费用低，布局时遵循就近原则，同时还要符合国家相关法律法规。本文提及的注塑加工企业其配套公用设施布置在车间注塑区北侧（见图6）。

图6：公用设施布局示意图

3.1 循环水系统

根据注塑生产工艺要求，总共有两套循环水系统，模具冷却水、设备冷却水，均采用压力回流式循环冷却系统。由于模具冷却循环冷却水要求进水为低温水，故冬季采用冷却塔冷却，其余季节采用制冷机冷却。设备冷却循环水选用密闭式冷却塔，所有冷却塔设置于本车间北侧循环水泵房屋顶。冷却循环水、冷冻循环水两套系统可根据季节气温变化，互相切换，实现节能运行。

3.2 环保通风系统

通风设备根据划分的区域，分别布置在车间注塑生产现场办公室、组装区上方；环保设备布置在原材料库房的屋顶。通风、环保设备的布置充分利用了整个区域的立面空间，减少占地面积，保证整个车间外围整洁（见图7）。

图7：环保设施布局示意图

4 结论

注塑车间的布局应遵循技术先进、经济合理、节省投资、操作维修方便、设备排列简洁、紧凑、 整齐、美观的设计原则

[2]。设计过程中要合理、有效的利用现有资源，既要兼顾公司现有设备、人员的现状，也要兼收并蓄，充分借鉴融合国内外各行业的先进技术，达到技术上最先进、经济上获得最大效益的目的。

参考文献：

[1]李健心. "注塑车间布局的设计及优化." 塑料制造 11(2006):3.

[2]韦伟明. "注塑车间的生产物流优化." 福建质量管理 000.014(2019):256.