我国塑料模具现状与发展趋势

合肥通用职业技术学院毕业设计论文题目：我国塑料模具现状与发展趋势系别：数控与材料工程系专业：模具设计与制造学制：三年姓名：童胜明学号：15130228指导教师：葛婧二零一六年五月十日指导教师评语及成绩：指导教师：年月日我国塑料模具现状与发展趋势摘要现在，模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。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及美感和手感的要求越来越高，这就为塑料制品提供了更为广阔的市场。关键词：塑料磨具；现状；发展；趋势目录第一章我国塑料模具的发展……………………………………11.1CAD/CAM/CAE技术的应用…………………………………11.2电子信息工程技术的应用……………………………………11.3气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟………………………11.4热流道技术的应用更加广泛…………………………………11.5精密、复杂、大型模具的制造水平有了很大提高……………11.6模具寿命不断提高…………………………………………21.7模具效率不断提高…………………………………………21.8采用模具先进加工技术及设备………………………………2第二章我国塑料模具现状…………………………………………32.1新型材料塑料简介…………………………………………32.2我国塑料模具现状…………………………………………32.3我国塑料模具的差距…………………………………………52.3.1塑料模具产品水平…………………………………………52.3.2工艺装备水平………………………………………………62.3.3开发能力及经济效益等方面…………………………………62.3.4管理及其他方面…………………………………………62.3.5产需矛盾…………………………………………………6第三章我国塑料模具的发展趋势………………………………73.1在模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术………………73.2快速原型制造(RPM)及相关技术将得到更好的发展……………73.3高速铣削加工将得到更广泛的应用………………………………73.4模具高速扫描及数字化系统将在逆向工程中发挥更大作用………83.5电火花铣削加工技术将得到发展……………………………………83.6气体辅助注射技术和高压注射成形等工艺将进一步发展…………8总结…………………………………………………………………10参考文献……………………………………………………………11插图清单图2-1国内外产品水平…………………………………………………………51第一章我国塑料模具的发展塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的,在我国,起步较晚,但发展很快,特别是最近几年,无论在质量、技术和制造能力上都有很大发展,取得了很大成绩。这可以从下列几个方面来看。1.1CAD/CAM/CAE技术的应用现在CAD/CAM/CAE技术在塑料模的设计制造上应用已越来越普遍,特别是CAD/CAM技术的应用较为普遍,取得了很大成绩。目前,使用计算机进行产品零件造型分析、模具主要结构及零件的设计、数控机床加工的编程等已成为精密、大型塑料模具设计生产的主要手段。一些塑料模主要生产企业利用计算机辅助分析(CAE)技术对塑料注塑过程进行流动分析、冷却分析、应力分析等,合理选择浇口位置、尺寸、注塑工艺参数及冷却系统的布置等,使模具设计方案进一步优化,也缩短了模具设计和制造周期。1.2电子信息工程技术的应用应用电子信息工程技术进一步提高了塑料模的设计制造水平。国内一些主要的塑料模生产企业已经实现了通过客户提供的产品三维信息盘片和网上产品电子信息来进行预算、报价、设计审定、设计更改等,这不仅缩短了生产前的准备时间,而且还为扩大模具出口创造了良好的条件。由于直接利用了用户提供的产品电子信息,大大缩短了CAD/CAM的技术准备时间,也相应缩短了模具的设计和制造周期。1.3气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟几年前还是刚刚开始应用的气体辅助注射成型技术近年来发展很快,更趋成熟。目前,不少企业已能在电视机外壳、洗衣机外壳、汽车饰件以及一些厚壁塑料件的模具上成功地运用气辅技术,一些厂家还使用C—MOLD气辅软件,取得了良好效果。1.4热流道技术的应用更加广泛近年来,热流道技术发展很快,热流道模具比例不断提高。虽然在全国范围来说,热流道模具比例仍旧不高,但也有些模具企业,热流道模具已占其模具生产总量的1/3左右。现在,一般内热式、外热式元件以及分流板多点热喷嘴的结构应用已比较普遍,具有先进水平的针阀式喷嘴和通断控制式喷嘴国内也能自行设计制造。与此相应,国产商品化热流道系统元件也已出现。1.5精密、复杂、大型模具的制造水平有了很大提高目前,国内生产的小模数塑料齿轮等精密塑料模具已达到国外同类产品水2平。在齿轮模具设计中采用最新的齿轮设计软件,纠正了由于成型压缩造成的齿形误差,达到了标准渐开线造型要求。显示管隔离器注塑模、多注射头塑封模、高效多色注射塑料模、纯平彩电塑壳注塑模、洗衣机滚筒注塑模、塑料管路三通接头注塑模、汽车灯及汽车饰件注塑模、冰箱吸塑发泡模等一大批精密、复杂、大型模具的设计制造水平也已达到或接近国际水平。使塑件尺寸精度达到6～7级的塑料模具国内已可生产,其分型面接触间隙为0.02mm,模板的弹性变形为0.05mm,型面的表面粗糙度为Ra=0.05mm～0.025mm。使用CAD三维设计、计算机模拟注塑成形、有些模具零件达到互换、抽芯脱模机构设计新颖等,对精密、复杂模具的制造水平提高起到了很大作用。20吨以上的大型塑料模具的设计制造也已达到相当高的水平。34英寸彩电塑壳和48英寸背投电视机壳模具,615kg洗衣机塑料模具、汽车保险杠和仪表盘的注塑模等大型模具,国内都已可生产。国内最大的塑料模具已达50吨。1.6模具寿命不断提高通过采用优质模具钢、对模具工作零件进行相应的热处理、采用高质量模架再镶入淬火工具钢件等结构,近年来模具寿命不断提高,不少模具的寿命已能达到100万次以上。1.7模具效率不断提高挤出速度达215m/min以上的高速塑料异型材挤出模国内已能商品化供应。双腔共挤、多腔注塑(塑封膜已达600腔)、采用热流道技术等使模具效率不断提高。不少企业在自动脱模(脱流道)方面精心设计,同时更加重视冷却系统的设计,使模具的效率大幅度提高,有的甚至能使注塑生产效率提高几倍。1.8采用模具先进加工技术及设备采用模具先进加工技术及设备,使模具制造能力大为提高。高速铣削技术及高速铣削机床在模具加工中的使用,已使模具加工效率有了显著提高。目前,主轴转速达到25000r/min以上的高速铣床国内已引进多台,转速达到8000r/min以上的机床就更多了。使用高速铣床,采用高速铣削技术,不但能使模具精度和表面质量得到大幅度提高,而且模具制造周期大为缩短。国外引进的高精度数控电加工机床的使用也使模具制造能力得到提高。某些国外电加工机床具有内容丰富、实用可靠的工艺数据和专家系统,使模具的深槽窄缝加工、微细加工、镜面加工等效率和质量大大提高。新的模糊控制系统具有加工反力的监测和控制,提高了大面积加工的深度控制精度。电火花混粉加工技术的应用有效地提高了模具表面质量。模具逆向工程技术、快速经济模具制造技术、三维扫描测量技术及数控模具雕刻机的发展与应用,对模具制造能力的提高也起到了很大作用。3第二章我国塑料模具现状2.1新型材料塑料简介塑料作为20世纪的一种新兴材料，其使用范围已经深入到社会生活与生产的方方面面，成为继金属、木材、硅酸盐之后的现代工业生产中的重要原材料。塑料的迅速发展，带动了塑料模具材料的发展。随着高性能塑料的开发和生产规模的不断扩大，塑料制品的种类日益增多，并向精密化、大型化和复杂化发展，使塑料模具工作条件更加复杂和苛刻，对塑料模具材料的性能要求也在不断提高。目前，全球范围内塑料模具材料的开发速度都在加快，品种也在迅速增加。新型塑料模具材料的开发，对保证模具质量、提高模具使用寿命和降低生产成本都有着至关重要的作用，能进一步地推动塑料工业更快、更好地向前发展。2.2我国塑料模具现状80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为245亿，至2002年我国模具总产值约为360亿元，其中塑料模约30%左我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5Kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星Ⅰ.K模具有限公司制造多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.02mm～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达10～30万次，淬火钢模达50～1000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在29～34英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了4C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的50%～80%在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UGⅡ、美国ParametricTechnology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大影响，但总体使用量仍较少。塑料模具标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。目前,塑料模具在整个模具行业中所占比重约30%，在模具进出口中的比重高达50%~70%。而近年来我国塑料模具发展迅速。塑料制品的应用日渐广泛，为塑料模具提供了非常广阔的市场。随着工业发达国家将制造业纷纷转移到我国，使我国塑料模具工业面临空前发展机遇。在外资的带动下，在高新技术驱动和支柱产业应用需求的推动下，我国塑料模具形成了一个巨大的产业链条，从上游的原辅材料工业和