某汽车配件厂年产30万辆小轿车前后保险杠，采用PP/EPDM塑料。模具为一模两腔，即前后保险杠同时出模，前保险杠重3.9kg，后保险杠重4.4kg，一套合重8.3kg。生产周期135s，试进行年产30万套前后保险杠的物料衡算。产品合格率为90%，破坏检验率为0（只作尺寸检验）。浇口废品占7%（不合格品和浇口废品可二次使用），损耗3%。工作制度按每天3班次，每班8h，其他的有关数据参考收集的资料。
解：①根据题目给出的已知量，确定以年产量为基准进行逆算。
②年工作时数。注塑成型属于周期性的间歇生产，以全年365d减去（双休日104d、固定年假日11d），机械检修30d和模具拆装等临时停机10d，则：年工作日=365-104-11-30-10 =210（d），年工作小时数=210×24=5040（h）
图5-4 汽车保险杠生产物料流程图
③按产品套数计算
设计日产量 =300000/[210×（90%-0）]
=1587.3≈1588（套 /d）
设计时产量 =1588/24 =66.2（套 /h）
设计年产量 =1588×210 =333480（套 /a）
生产周期折小时数 =135/60×60 =0.0375（h）
每台注塑机年合格品生产能力 =（5040/0.0375）×90%
=120960（套 /台）（前后保险杠）
注塑机台数 =300000/120960 =2.48（台）（取3台）
合格产品产量 =300000（套 /a）=1429（套 /d）≈60（套 /h）
④按产品质量计算
设计年产量 =333480（套 /a）×8.3（kg/套）
=2767884（kg/a）
=2767.88（t/a）
合格产品年产量 =300000（套 /a）×8.3（kg/套）
=2490000（kg/a）
=2490（t/a）
不合格产品年产量 =2767.88-2490 =277.88（t/a）
因为不合格品和浇口的材料可再次使用，但生产中的损耗是不能再用的，则：
输入物料（原材料的消耗量）=合格产品量 +损耗量总量
合格品生产损耗 =2490×3% =74.7（t/a）
不合格品生产损耗 =277.88×3% =8.34（t/a）
浇口废品损耗 =2767.88×7%×3% =58.31（t/a）
原材料消耗量 =2490 +74.7 +8.32 +58.31 =2631.13（t/a）
⑤物料平衡表
5.1.3.2 硬聚氯乙烯排水管生产物料衡算
某塑料厂拟建年产3000t的硬聚氯乙烯排水管生产车间。产品执行《GB/T 10002.3—2011 给水用硬聚氯乙烯（PVC-U）阀门》国家标准，根据收集和查阅的技术资料，完成车间生产的物料衡算。管材线重为0.85kg/m，树脂表观密度450kg/m3。
解：PVC管材生产可以采用单螺杆挤出工艺路线，也可以采用双螺杆挤出工艺。如果采用单螺杆挤出机生产一般需要造粒工序，造粒工艺流程见图3-10所示。
下面以单螺杆挤出工艺进行物料衡算。
管材挤出工艺流程见图3-14。原料从储料仓加入挤出机，经过挤出机螺杆剪切摩擦和外加热，将原料熔融塑化，挤出进入机头（模具）成型PVC管坯，经冷却定型、牵引、切断、质量检查、检斤入库。下脚废料经破碎，部分循环再用。
主要材料选用PVC-SG5型树脂，该树脂适合无增塑剂的硬制品加工，加工性能好（η=1.7～1.8mPa·s）。由于PVC热稳定性较差，加工过程中要加入热稳定剂。考虑本产品用于排水管，可以选用三盐基硫酸盐、二盐基亚磷酸铅、硬脂酸铅、硬脂酸钡和炭黑等助剂组成的稳定体系，并用硬脂酸和石蜡作为加工内、外润滑剂，改善加工性。为增加制品刚度添加少量碳酸钙填料。粒料中回收料允许最大加入量为5%。参考配方如表5-3所示。
表5-3 PVC硬管原料配方
（1）计算基准选取
年工作日：354d（一年365 d减去11d法定假日）
年工作小时数：354×24=8496（h）（每天工作24h计算）
设备维修时数：25d/a=600h/a；特殊情况停年时数：15d/a=360h/a
（2）设计资料数据
①技术停车时数
挤出机6d清理一次，每次8h，每年耗时：
（355-15-25）÷6×8 =420（h/a）
树脂筛每3d清理一次，每次2h，每年耗时：
（355-15-25）÷3×2 =210（h/a）
②实际年开机时数
挤出机实际开机：
（354-25-15）×24-420 =7116（h/a）
树脂筛：
（354-15-25）×24-210=7326（h/a）
（354-15-25）×24=7536（h/a）
破碎机：
（354-15-25）×8=2512（h/a）（单班工作）
③年开机率
挤出机组：
7116/（354×24）=0.84
高速混合机：
7560/（355×24）=0.89
树脂筛：
7326/（354×24）=0.86
破碎机：
2512/（354×24）=0.30
④设备有效利用系数
C =（8×60-20）/（8×60）=0.958
（每班工作8h，班前准备15min，班后清理5min）
⑤各工段物料损耗数据见表5-4
表5-4 挤出工段物料损耗率一览表
（3）挤出成型工段物料衡算
设计年产量：3000t/a，即
Qp1=Qp=3000t/a
挤出总损耗：
α1=6%(www.xing528.com)
①投料量：
Qm1 =Qp1 /（1-α）=3000/（1-6%）=3191.49（t/a）
②损耗量：
Qi1 =α×Qm1 =6%×3191.49 =191.49（t/a）
其中：自然损耗
3191.43×0.2% =6.38（t/a）
扫地料
3191.49×0.1% =3.19（t/a）
废料
3191.49×5.7% =181.91（t/a）
③回收料计算
生产过程中可回收利用的废料181.92（t/a），但用量不能超过新旧料总量的5%。破碎过程损耗率为5%，据此计算
回收量为：
181.91×（1-5%）=172.82（t/a）
破碎过程损耗：
172.82×5%=9.10（t/a）
允许利用回收料量为Qm1的5%，即：
3191.49×5%=159.57（t/a）
每年剩余回收量（排出）：
172.82-159.57=13.25（t/a）
回收利用率：
159.57/172.82=0.923=92.3%
④挤出成型工段物料平衡表见表5-5。
表5-5 挤出成型工段物料平衡表
（4）造粒工段物料计算
注意：PVC管材生产，现在大多企业都采用双螺杆挤出机，直接采用粉料成型工艺，而不需要造粒工序。
①挤出造粒过程产物量：
Qp2 =Qm1-回收料用量
Qp2 =3191.49-159.57 =3031.92（t/a）
α2 =0.5%
投料量：
Qm2 =Qp2 /（1-α2）=3031.92/（1-0.5%）=3047.15（t/a）
损耗量：
Qi2 =3047.15×0.5% =15.24（t/a）
其中自然损耗：
3047.15×0.2% =6.09（t/a）
扫地料：
3047.15×0.3% =9.14（t/a）
②混合过程物料衡算
产出量：
Qp3 =Qm2 =3047.15（t/a）
α3 =0.1%
投料量
Qm3 =Qp3 /（1-α3）=3047.15/（1-0.1%）=3050.2（t/a）
损耗量
Qi3 =Qm3·α=3050.2×0.1% =3.05（t/a）
③计算各组分物料的用量，结果见表5-6，方法如下：
每吨产品消耗量（kg）=1000×配方中组分的百分率（%）
组分年需要量=粉料年需要量×组分占整个粉料量的百分率
组分日需要量=年需要量 ÷实际开车天数
每小时组分需要量=年需要量 ÷实际开机时间
表5-6 原料消耗综合表
注：以挤出机实际开机天数296.5d计，开机时数7116h。
④筛选过程物料计算
筛选过程的物料PVC树脂粉， Qp4=2718.34（t/a）
损耗率：
α4=2.5%
投料量：
Qm4 =Qp4 /（1-α4）=2718.34/（1-0.025）=2788.04（t/a）
损耗量：
Qi4 =Qm4 ×α4 =2788.04×2.5% =69.70（t/a）
其中：自然损耗：
2788.04×0.2%=5.58（t/a）
扫地料：
2788.04×2.3%=64.12（t/a）
⑤造粒工段物料平衡表见表5-7。
表5-7 造粒工段物料平衡表
（5）计算结果整理
将上述各工序计算结果整理，绘制物料流程图（图5-5），物料平衡表（表5-8）和排出物综合表（表5-9）。
图5-5 物料流程图（数字单位t/a）
表5-8 总物料平衡表 单位：t/a
表5-9 排出物综合表
注：以年工作日314d算。
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