机械5

塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的。近年来，人们对各种设备和用品轻量化要求越来越高，这就为塑料制品提供了更为广阔的市常塑料制品要发展，必然要求塑料模具随之发展。汽车、家电、办公用品、工业电器、建筑材料、电子通信等塑料制品主要用户行业近年来都高位运行，发展迅速，塑料模具也快速发展。2000年，我国（未包括港澳台统计，下同）塑料模具产值约100亿元，2004年已发展到212亿元，4年平均增长率为21高于模具行业总体发展速度近4个百分点。 1.塑料模具市场情况 我国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大发展，但与国民经济发展需求和世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具已供过于求，市场竞争激烈；一些技术含量不太高的中档塑料模具也有一些趋向于供过于求。 2.塑料模具水平及发展趋向 近年来，我国塑料模具水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达50t以上的注塑模，精密塑料模的精度已可达到3μm，制件精度为0.5μm的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产4m/mi
n以上挤出速度的高速塑料异型材挤出模及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩大，高速加工及RP/RT等先进技术的采用已越来越多。模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都已有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提高。三资企业蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高。 经过近几年的发展，在塑料模具的开发、结构和企业管理等方面已显示出了一些新的趋向，现综合如下： （1）模具的质量、周期、价格、服务四要素中，已有越来越多的用户将周期放在首位，要求模具尽快交货，这已成为一种趋势。为满足用户的这一要求，各方面的工作必须跟上。 （2）大力提高开发能力，将开发工作尽量往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，甚至在尚无明确的用户对象之前进行开发（这需要在有较大把握和敢冒一定风险的情况下进行），变被动为主动。目前，电视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等已经采用这种方法，手机和电话机模具开发也已开始尝试。这种做法打破了长期以来模具厂只能等有了合同，才能根据用户要求进行模具设计的被动局面。事实证明，这种做法不但使模具厂变被动为主动，而且对开发业务和缩短模具生产周期也十分有利，受到用户的欢迎。青岛海尔模具公司等企业的“你给我一个概念，我还你一个产品”的一站式服务模式及太仓求精模塑公司和浙江陶氏模具集团有限公司等企业主动开发的办法已被越来越多企业所接受，这可能也是今后发展的一种趋向。 （3）随着模具企业设计和加工水平的提高，过去以钳工为核心，大量依靠技艺的现象已有了很大变化。在某种意义上说：“模具是一种工艺品”的概念已逐渐被“模具是一种高新技术工业产品”所替代，模具“上下模单配成套”的概念正在被“只装不配”的概念所替代。模具正从长期以来主要依靠技艺而变为今后主要依靠技术。这不但是一种生产手段的改变，也是一种生产方式的改变，更是一种观念的改变。这一趋向使得模具标准化程度不断提高，模具精度越来越高，生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促使整个模具工业水平不断提高，正在被社会所接受。我国模具行业，目前已有4个国家级高新技术企业，近百个省市级高新技术企业。与此趋向相适应，生产模具的主要骨干力量从技艺型人才逐渐变为技术型人才是十分必要的。当然，目前及相当长一段时间内，技艺型人才仍是十分重要的，因为模具毕竟难以完全摆脱对技艺的依靠。 （4）模具企业及其模具生产正在向信息化方面迅速发展，这也是一种趋向。21世纪，信息越来越多，信息技术越来越先进发达，信息已与人们的生产和生活休戚相关。在目前的信息社会中，高水平的模具，现代模具企业，单单只是CAD/CAM的应用已远远不够。目前许多企业已经采用的CAE、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技术及其他许多先进制造技术和虚拟网络技术等都是信息化的表现。向信息化方向发展这一趋向已被行业所共认。 （5）随着人类社会的不断进步，模具必然会向着更广泛的领域和更高水平发展。现在，能把握机遇，开拓市场，不断发现新的增长点的模具企业和能生产高技术含量模具的企业日子普遍好过，任务忙不过来，利润水平和职工收入都很好，日子红红火火。因此，模具企业应把握这个趋向，使自己生产的模具向高水平发展，不断提高自己的综合素质和整体实力及进入国际市场的竞争力。 （6）世界上工业发达国家的模具正加速向我国转移，其表现形式：一是迁厂，二是投资，三是采购。这一趋向虽然并非近几年才有，但近几年更加明显。我们应抓住机遇，加快发展步伐。 3.存在的主要问题 我国塑料模具行业与其发展需要和国外先进水平相比，主要存在6个方面的问题。（1）发展不平衡，产品总体水平较低。虽然个别企业的产品已达到相当高的水平，个别企业的部分产品已达到或接近国际水平，但总体来看，模具的精度、型腔表面粗糙度、生产周期、寿命等指标与国外先进水平相比尚有较大差距。包括生产方式和企业管理在内的总体水平与国外工业发达国家相比尚有10年以上的差距。（2）工艺装备落后，组织协调能力差。虽然部分企业经过近几年的技术改造，工艺装备水平已比较先进，有些三资企业的装备水平也并不落后于国外，但大部分企业工艺装备仍比较落后。更主要的是我们的企业组织协调能力差，难以整合或调动社会资源为我所用，从而就难以承接比较大的项目。 （3）大多数企业开发能力弱。一方面是技术人员比例低、水平不够高，另一方面是科研开发投入少，更重要的是观念落后，对开发不够重视。模具企业不但要重视模具开发，而且要重视产品开发。 （4）管理落后更甚于技术落后。技术落后往往容易看到，管理落后有时却难以意识到。国内外模具企业管理上的差距十分明显，管理的差距所带来的问题往往比技术上的差距更为严重。同一个企业，设备不变，人员不变，管理一变，立竿见影，这样的例子并不少见。 （5）供需矛盾一时还难以解决。2004年，国产塑料模具国内市场满足率不足74其中大型、精密、长寿命模具满足率还要低，估计不足60同时，工业发达国家的模具正在加速向我国转移，国际采购越来越多，国际市场前景很好。市场需求旺盛，生产发展一时还难以跟上，供不应求的局面还将持续一段时间。 （6）体制和人才问题的解决尚待时日。在社会主义市场经济中，竞争性行业，特别是像模具这样依赖于特殊用户，需单件生产的行业，国有和集体所有制原来的体制和经营机制已越来越显得不适应。人才的数量和素质水平也跟不上行业的快速发展。虽然各地都在努力解决这两个问题，但要得到较好解决尚待时日。 展望未来，由于国际、国内宏观环境良好，国内塑料模具各主要用户行业仍将以较快速度发展，塑料模具也必将持续高速发展。目前存在的主要问题通过国内外交流与合作。全行业的共同努力和各方面的支持，不久的将来，定会得到较好的解决。 4.发展展望 在信息化带动工业化发展的今天，我们既要看到成绩，又要重视落后，要抓住机遇，采取措施，在经济全球化趋向日渐加速的情况下，尽快提高塑料模具的水平，把自己带入到国际市场中去，促进我国整个模具行业的快速发展。 随着市场的发展，塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展，因此对模具的要求也一定会越来越高。为了满足市场的需要，未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工技术都必将会有较快发展，而且这种发展必须跟上时代发展步伐。展望未来，下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广。当然，这是需要开拓、创新和做出艰苦努力的。 （1)超大型、超精密、长寿命、高效模具将得到发展。 （2)多样材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。 （3)各种快速经济模具，特别是与快速成型技术相结合的RP/RT技术将得到快速发展。 （4)模具设计、加工及各种管理将向数字化、信息化方向发展，CAD/CAM/CAE/CAPP及PDM等将向智能化、集成化和网络化方向发展。 （5)更加高速、更加高精度、更加智能化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广应用。 （6)更高性能及满足特殊用途的各种模具新材料将会不断发展，随之而来的也会产生一种特殊的和更为先进的加工方法。 （7)各种模具型腔表面处理技术、涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。 （8)逆向工程、并行工程、复合加工乃至虚拟技术将得到发展。 （9)热流道技术将会迅速发展，气辅和其他注射成型工艺及模具也将会有所发展。（10)模具标准化程度将不断提高。“十一五”期间，在科学发展观指导下，广大模具企业将进一步深化改革，下功夫搞好科技进步与创新，坚持走新型工业化道路，将速度效益型的增长模式逐步转变到质量和水平效益型的轨道上来，模具工业必将得到更好的发展。 1.1塑件工艺性分析 1.1.1塑件的选材以及原材料分析 注塑材料分为热塑性树脂和热固性树脂两种。热塑性树脂是由线形高分子单体所构成。加热后具有流动性，即具有流动和固化的可逆性；而热固性树脂是由网状三维高分子单体聚合而成的，在经一次加热固化后，再次加热不再具有流动性。 热塑性树脂又分为结晶性与非结晶性两种。。聚苯乙烯成型加工性良好，价格较低，用途广。主要有以下特征： ①流动性良好，成型温度范围宽； ②具有良好的透明性（可见光透过率仅次于聚甲基丙烯酸甲酯，达到90； ③优良的电器性能； ④脆性较大； 从总体来看该塑料成型性优，成型收缩率在0.4～0.8吸湿性0.04～0.05密度为1.04～1.05ｇ.-3该塑料适合筒类制品，因此该制品的材料选用玻璃纤维增强聚丙烯。 1.1.2塑件的几何形状 塑件的几何形状包括脱模斜度、壁厚、加强筋、圆角、支撑面 a、脱模斜度 由于塑件冷却后，产生收缩，会使塑件紧紧包住模具型芯或模具型腔中凸出的部分，为了使塑件易于从模具中脱出，并且避免脱模时拉伤或擦伤塑件，因此在设计塑件时必须考虑到塑件内外表面沿脱模方向应具有足够的脱模斜度。玻璃纤维增强聚丙烯的脱模斜度在30～1 ｂ壁厚 塑件的壁厚与使用要求有关，如果壁厚过薄，塑件在使用上可能不具备足够的强度和刚度。在脱模时难以承受脱模机构的冲击和振动；在成型中，腔体塑料在模具型腔中阻力过大，而使流动性变差，而且不便于塑件从模具中顶出；如果壁厚过厚，会因用料过多使成本增加，并且会使成型时间加长，从而降低生产效率。此外，壁厚过厚的塑件也易产生气泡、缩孔、凹痕、翘曲等缺陷。查表得玻璃纤维增强聚丙烯的最小壁厚为0.75，常用壁厚为4左右。 1.1.3塑件的结构和尺寸精度及表面质量的分析 ①结构分析 该塑件为筒状，总体形状为圆柱形，并且两处径向都有凸台，有内螺纹和外螺纹。因此模具设计时必须设置斜导柱抽芯机构分型和螺纹脱模装置，该塑件属于中等复杂程度。 ②尺寸精度分析 该塑件未标注公差为一般制品精度要求不是很高，重要尺寸，M33×2,M20×2.5，38和长230,φ25，16，需要保证其余尺寸都按结构而定。选用MT6级未注公差。 从塑件的壁厚上看，壁厚比较均匀为4左右因此有利于制品成型。 ③表面质量分析 该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺，内部不得有缩孔强度刚度得以保没有特别的质量要求，故比较容易实现。 1.2注塑机的选择及注塑参数的确定 设计注塑模时，必须了解模具与注塑机的基本关系，设计模具必须针对具体的注塑机。 1.2.1注射机的选用 注射机类型的选择根据塑料的品种,塑件的结构和成型方法,生产批量,现有设备及注塑工艺等进行选择: 每种塑料都有适于成型的压力范围，具体塑件所需成型压力范围不仅与塑料品种有关，也与塑料形状、壁厚及浇注系统断面积大小和长度有关。由于聚苯乙烯注塑成型时成型压力范围在90～130Mpa范围内所以初选注塑机XSL300注塑机，该注塑机最大注射压力是1000g/2（240Mpa）。 1.2.2对注塑机主要参数的校核 注塑机的最大注射量是指注塑机螺杆或柱塞以最大注射行程注射时，一次所能达到的塑料注射量。对于任一种塑料，一次所能注射的熔体克数为： MMAX=VD 式中V－注塑机最大注塑量（3）； D－所注射的塑料熔体密度（g/3）； XS-L-300注塑机最大注塑量为573.04 g 所设计的注塑模，塑件加浇注系统凝料所用的塑料量，不应超过最大注射量。对于正常的批量生产，应满足如下公式：Mr≤0.8 MMAX 式中Mr成型塑件所要求的注射量（加上浇注系统凝料所用塑料量）。 1.2.3塑料注塑工艺参数的确定 查找相关文献和参考，玻璃纤维增强聚丙烯的成型工艺参数可作如下选择：（试模时，可根据实际情况作适当调整） 注塑温度：包括料筒温度和喷嘴温度。 料筒温度：后段温度选用165°C 中段温度选用250°C 前段温度选用185°C 喷嘴温度：选用185°C 模具温度：70°C～90°C 注塑压力：90～130Mpa 注塑时间：0～30s 保压时间：选用15～30s 冷却时间：选用15～30 s 成型周期：40～90 s