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文獻綜述
學院（系）
專 業(yè)
班 級
姓 名
學 號
塑料注塑模具的現(xiàn)狀和發(fā)展
0 引言
模具的應用范圍十分廣泛，在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%～90%的零部件都要依靠模具成型，一個車型的轎車，共需4000套模具，價值2-3億元。在“十五"期間，我國平均每年有20個當量車型投入生產(chǎn)。模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復雜性、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工方法所不能比擬的。模具工業(yè)發(fā)展水平的高低，已成為國家或地區(qū)制造業(yè)水平高低的重要標志。美國把模具稱為“美國工業(yè)的基石”，把模具工業(yè)視為“不可估量其力量的工業(yè)”，日本把模具說成是“促成社會繁榮富裕的動力”，把模具工業(yè)視為“整個工業(yè)發(fā)展的秘密” [1]。由于模具工業(yè)的重要性，模具成型工藝在各個工業(yè)部門得到了廣泛的應用，使得模具行業(yè)的產(chǎn)值己經(jīng)大大超過素有“工業(yè)之母”之稱的機床、刀具工業(yè)的產(chǎn)值。
模具工業(yè)的發(fā)展，已成為制造業(yè)中科技含量增長最快的行業(yè)之一。根據(jù)2007中國國際模具展情況通報會，近年來我國模具工業(yè)以年均20%的速度持續(xù)增長，目前已擁有3萬多家模具生產(chǎn)企業(yè)，模具生產(chǎn)總量已躍居世界第三，直接帶動實現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)值2．4萬億元[2]。
1 塑料模具在我國歷史上的背景
我國模具工業(yè)發(fā)展起步較晚，特別是塑料模具。20世紀80年代前，模具工業(yè)基礎(chǔ)差，技術(shù)設(shè)備落后，管理水平低。隨著我國改革開放的不斷深入，經(jīng)濟建設(shè)的高速發(fā)展，1989年國務(wù)院頒布了《關(guān)于當前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》，模具被列為機械工業(yè)技術(shù)改造序列的首位，成為重點支持發(fā)展的產(chǎn)業(yè)；1997年以來，又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入《當前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》和《鼓勵外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》，從而極大的促進了我國模具工業(yè)的快速發(fā)展。模具產(chǎn)品不斷向著復雜、精密、高效、長壽命方向發(fā)展，模具工業(yè)逐漸成為技術(shù)密集，設(shè)備先進，管理科學的行業(yè)[3]。
2 注塑模具在我國的現(xiàn)狀
塑料是20世紀發(fā)展起來的新興材料，由于應用廣泛，已替代部分金屬、木材、皮革及硅酸鹽等自然材料，成為現(xiàn)代工業(yè)和生活中不可缺少的一種人造化學合成材料，并與金屬、木材和硅酸鹽三種傳統(tǒng)材料一起，成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中四種重要的原材料之一。塑料的興起，必定推動塑料成型制品的廣泛應用，特別是在電子玩具、電子儀表、電器設(shè)備、通信工具、生活用品等方面獲得大量應用。
2.1 塑料制品在模具行業(yè)中占重要地位
塑料成型制品是以塑料為主要結(jié)構(gòu)材料經(jīng)成型加工獲得的制品，又稱塑料制件，簡稱塑件。塑料成型是將各種形態(tài)的塑料原料(粉狀、粒狀、熔體或分散體)熔融塑化或加熱達到要求的塑性狀態(tài)，在一壓力下經(jīng)過要求形狀模具或充填到要求形狀模具模腔內(nèi)，待冷卻定型后，獲得要求形狀、尺寸及性能塑料制件的生產(chǎn)過程。注塑模具是塑料成型加工中的工藝裝備。它是利用其特定形狀去復制成型或復制加工具有一定形狀和尺寸制件的工具。注塑模具是成型塑料制件的工藝裝備或工具。根據(jù)塑料成型工藝方法的不同，通常將塑料模具分為注塑模具、壓縮模具、傳遞模具、擠出模具、中空吹塑模具等。合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進的模具是實現(xiàn)現(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)必不可少的三大重要因素。尤其是塑料模具對實現(xiàn)塑料成型工藝要求、保證塑料制件質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本起著重要作用。塑料模具一般可多次使用，適應大批量生產(chǎn)，因此，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中重要的工藝裝備。
隨著工業(yè)國家或地區(qū)將制造業(yè)紛紛轉(zhuǎn)移到我國，大批海外企業(yè)涌入，使我國模具行業(yè)迎來發(fā)展的良好機遇。在技術(shù)方面，我國模具的精密度、復雜程度和壽命都有很大提高。此外，CAD/CAM/CAE技術(shù)得到廣泛應用，高速加工、復合加工等先進的加工技術(shù)也得到進一步推廣；模具的標準化程度也有一定提高?！熬盼濉逼陂g，國內(nèi)模具行業(yè)產(chǎn)值年增13%，模具商業(yè)化程度提高近10%，模具進口金額近10億美元，出口額1億美元。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計，2002年我國共進口模具12．72億美元，比2001年增長14．4%，其中塑料橡膠模具進口金額達到6．93億美元，占總進口量的54.5%；2002年我國共出口模具2．52億美元，比2001年增長34%，其中塑料橡膠模具出口金額1．72億美元。
注塑模具在量和質(zhì)方面都有較快的發(fā)展，我國最大的注塑模具單套重量己超過50噸，最精密的注塑模具精度己達到2。制件精度很高的小模數(shù)齒輪模具及達到高光學要求的車燈模具等也已能生產(chǎn)，多腔塑料模具已能生產(chǎn)一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生產(chǎn)擠出速度達6m/min以上的高速塑料異型材擠出模具及主型材雙腔共擠、雙色共擠、軟硬共擠、后共擠、再生料共擠出和低發(fā)泡鋼塑共擠等各種模具。在CAD/CAM技術(shù)得到普及的同時， CAE技術(shù)應用越來越廣，以CAD/CAM/CAE一體化得到發(fā)展，模具新結(jié)構(gòu)、新品種、新工藝、新材料的創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)，特別是汽車、家電等工業(yè)快速發(fā)展，使得注塑模的發(fā)展迅猛。
整體上我國塑料模具無論是在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都有了很大進步，但與國民經(jīng)濟發(fā)展的需求、世界先進水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、復雜、長壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進口。在總量供不應求的同時，一些低檔塑料模具卻供過于求，市場競爭激烈，還有一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有供過于求的趨勢[4]。
2.2 注射模在模具中的重要性
注射模是注塑模具成型方法中的一種，它在注塑模具成型中具有以下重要性：
1）塑料具有質(zhì)量輕、比強度大、絕緣性好、成型生產(chǎn)率高和價格低廉等優(yōu)點。塑料已成為金屬的良好代用材料，出現(xiàn)了金屬材料塑料劃的趨勢。
2）注塑成型由于可以一次成型各種結(jié)構(gòu)復雜、尺寸精密和帶有金屬嵌件的制品，并且成型周期短，可以一模多腔，大批量生產(chǎn)時成本低廉，易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，因此在塑料加工行業(yè)中占有非常重要的地位[5]。
3 我國塑料模具行業(yè)模具存在的問題
隨著中國加入世貿(mào)組織，世界上玩具業(yè)出現(xiàn)越來越多的“中國制造”牌子的產(chǎn)品，中國塑料模具行業(yè)也越來越壯大，但是和國外先進水平相比，還是存在差距，主要存在以下問題。
1）模具設(shè)計人才缺乏。近年模具設(shè)計人才尤為緊缺。很多企業(yè)的人事經(jīng)理對模具設(shè)計人才和數(shù)控加工人才表現(xiàn)出極大的熱情。他們表示，會看圖紙，會使用AUTOCAD等應用軟件繪制模具圖紙及加工圖紙，有一定工作經(jīng)驗的模具設(shè)計人員和懂加工工藝的數(shù)控加工人員，是目前社會較缺乏、企業(yè)最急需的人才。
2）發(fā)展不平衡。產(chǎn)品總體水平較低。雖然個別企業(yè)的產(chǎn)品已達到或接近國際先進水平，但總體來看，模具的精度、型腔表面的粗糙度、生產(chǎn)周期、壽命等指標與國外先進水平相比尚有較大差距。包括生產(chǎn)方式和企業(yè)管理在內(nèi)的總體水平與國外工業(yè)發(fā)達國家相比尚有10年以上的差距。
3）工藝裝備落后，組織協(xié)調(diào)能力差。雖然部分企業(yè)經(jīng)過近幾年的技術(shù)改造，工藝裝備水平已經(jīng)比較先進，有些三資企業(yè)的裝備水平也并不落后于國外，但大部分企業(yè)的工藝裝備仍比較落后。更主要的是，企業(yè)組織協(xié)調(diào)能力差，難以整合或調(diào)動社會資源為我所用，從而就難以承接比較大的項目。
4）供需矛盾短期難以緩解。近幾年，國產(chǎn)塑料模具國內(nèi)市場滿足率一直不足74%，其中大型、精密、長壽命模具滿足率更低，估計不足60%。同時，工業(yè)發(fā)達國家的模具正在加速向中國轉(zhuǎn)移，國際采購越來越多，國際市場前景看好。市場需求旺盛，生產(chǎn)發(fā)展一時還難以跟上，供不應求的局面還將持續(xù)一段時間。
5）大多數(shù)企業(yè)開發(fā)能力弱，創(chuàng)新能力明顯不足。一方面是技術(shù)人員比例低、水平不夠高，另一方面是科研開發(fā)投入少；更重要的是觀念落后，對創(chuàng)新和開發(fā)不夠重視。模具企業(yè)不但要重視模具的開發(fā)，同時也要重視產(chǎn)品的創(chuàng)新。這既要求塑料機械企業(yè)在技術(shù)人才、技術(shù)創(chuàng)新方面要具有雄厚的實力，也要求企業(yè)能在第一時間內(nèi)準確把握客戶的個性化需求[6]。
4 注塑模具制造技術(shù)的發(fā)展趨勢
經(jīng)過近幾年的發(fā)展，塑料模具已顯示出一些新的發(fā)展趨勢：?
4.1 大力提高注塑模開發(fā)能力
將開發(fā)工作盡量往前推，直至介入到模具用戶的產(chǎn)品開發(fā)中去，甚至在尚無明確用戶對象之前進行開發(fā)，變被動為主動。
目前，電視機和顯示器外殼、空調(diào)器外殼、摩托車塑件等已采用這種方法，手機和電話機模具開發(fā)也已開始嘗試。這種做法打破了長期以來模具廠只能等有了合同，才能根據(jù)用戶要求進行模具設(shè)計的被動局面。???
4.2注塑模具從依靠鉗工技藝轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽楷F(xiàn)代技術(shù)
隨著模具企業(yè)設(shè)計和加工水平的提高，注塑模具的制造正在從過去主要依靠鉗工的技藝轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕揽考夹g(shù)。這不僅是生產(chǎn)手段的轉(zhuǎn)變，也是生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變和觀念的上升。這一趨勢使得模具的標準化程度不斷提高，模具精度越來越高，生產(chǎn)周期越來越短，鉗工比例越來越低，最終促進了模具工業(yè)整體水平不斷提高。
目前我國已有10多個國家級高新技術(shù)企業(yè)，約200個省市級高新技術(shù)企業(yè)。與此趨勢相適應，生產(chǎn)模具的主要骨干力量從技藝型人才逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)型人才是必然要求。
4.3 全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)
CAD/CAM/CAE技術(shù)的應用是模具制造技術(shù)的動力。隨著電腦軟件的開發(fā)和應用，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大技術(shù)培訓和技術(shù)服務(wù)的力度；進一步擴大技術(shù)的應用范圍[7]。世界較先進的豐田汽車模具制造廠在這方面為我們提供了比較成功的經(jīng)驗，它的模具從設(shè)計到加工完全依賴高科技，將實體設(shè)計加上數(shù)控編程，取代了人工實型制作和機床操作；精細模面設(shè)計和精細數(shù)控編程大大減少了鉗修；高精度加工取消了模具的研合、修配?，F(xiàn)在數(shù)控編程人員已超過了現(xiàn)場操作工人，數(shù)控編程的工時費用，超過了機床的加工工時費50%。
4.4 注塑模向更廣的范圍發(fā)展。
隨著人類社會的不斷進步，模具必然會向更廣泛的領(lǐng)域和更高水平發(fā)展。隨著市場的發(fā)展，塑料新材料及多樣化成型方式今后必然會不斷發(fā)展，因此對模具的要求也越來越高。為了滿足市場需要，未來的塑料模具無論是品種、結(jié)構(gòu)、性能還是加工都必將有較快發(fā)展。超大型、超精密、長壽命、高效模具；多種材質(zhì)、多種顏色、多層多腔、多種成型方法一體化的模具將得到發(fā)展。更高性能及滿足特殊用途的模具新材料將會不斷發(fā)展，隨之將產(chǎn)生一些特殊的、更為先進的加工方法。各種模具型腔表面處理技術(shù)，如涂覆、修補、研磨和拋光等新工藝也會不斷得到發(fā)展。
4.5 模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式逐步得到認同
隨著先進制造技術(shù)的不斷發(fā)展和整體制造水平的提高，在模具行業(yè)出現(xiàn)了一些新的設(shè)計、生產(chǎn)、管理理念與模式；創(chuàng)造最佳管理和效益的團隊精神；提高快速應變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網(wǎng)絡(luò)制造等新的生產(chǎn)哲理；廣泛采用標準件通用件的分工協(xié)作生產(chǎn)模式；適應可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保要求的綠色設(shè)計與制造等。
進入21世紀以來，在經(jīng)濟全球化的新形勢下，隨著資本、技術(shù)和勞動力市場的重新整合，我國將成為世界裝備制造業(yè)的基地[7]。而在現(xiàn)代制造業(yè)中，無論哪一行業(yè)的工程裝備，都越來越多地采用由模具工業(yè)提供的產(chǎn)品。尤其近年來我國各行業(yè)的超高速發(fā)展，給模具行業(yè)帶來了無限商機。為了適應用戶對模具制造的高精度、短交貸期、低成本的迫切要求，模具制造企業(yè)正廣泛應用現(xiàn)代先進制造技術(shù)來提升競爭實力，來滿足各行各業(yè)對模具這一基礎(chǔ)制造技術(shù)的先進水平尚需要我們做出不懈的努力[8][9]！
豐富且廉價的人力資源、龐大的市場及其它許多有利條件，使中國已成為承接工業(yè)發(fā)達國家模具業(yè)轉(zhuǎn)移的良好目的地。隨著國際交往的日益增多和外資在中國模具行業(yè)的投入日漸增加，中國模具已經(jīng)與世界模具密不可分，中國模具在世界模具中的地位和影響越來越重要[10]。
5 電視遙控器鍵盤蓋注塑分析
現(xiàn)代的電視遙控器設(shè)計的小巧玲瓏，曲面設(shè)計具有流線感，各零件之間配合得非常嚴密，因此對于遙控器外殼各方面的精度要求也越來越高。電視遙控器鍵盤蓋有許多按鍵部位，而且各部位圓角過渡非常圓滑，是一個復雜多曲面的典型零件。數(shù)控加工主要有以下幾個難點：
1）遙控器是日常生活中跟手親密接觸的產(chǎn)品，表面要求圓滑，不能有棱角及棱線，這就要求前蓋和后殼以及電池蓋配合精密，模具要在精度高的CNC加工中心上加工。
2）按鈕部位數(shù)目眾多，且過渡圓角較小，要求在定模上延伸出來，對加工提出了更高要求。
3）由于前蓋和后殼裝配時采用數(shù)目較多的暗扣，模具設(shè)計上采用了很多的抽芯機構(gòu)，給模具的加工也增添了一定的困難。
隨著科技的發(fā)展，遙控器也越來越具有科技含量，外形也越來越美觀，更加符合人體美學和手感更加舒適，重量也變的更輕，而這就要求電視遙控器的壁厚要更加薄，塑料性能更加強勁。雖然塑件薄壁化有很多優(yōu)點，但卻降低了塑件的可成型性，以至于用常規(guī)的注塑成型方法無法成型這些薄壁塑件。在進行薄壁塑件的成型時，主要有三個常見問題：
1.短射。短射（Sbortshots）是指由于模具型腔填充不完全造成塑件不完整的質(zhì)量缺陷，即熔體在完成填充之前就已經(jīng)凝結(jié)。
2.翹曲變形。翹曲變形（wpargae）是不均勻的內(nèi)部應力導致的塑件缺陷。翹曲變形產(chǎn)生的原因是收縮不均勻、取向不均勻和冷卻不均勻。翹曲變形值超過一定數(shù)值之后塑件將被視為不合格、而且薄壁塑件對翹曲的要求更為嚴格?？梢酝ㄟ^平衡冷卻系統(tǒng)、調(diào)節(jié)冷卻時間、保壓壓力以及保壓時間等措施來改善塑件的翹曲變形缺陷。
3.熔接線。熔接線（Weldline）是型腔內(nèi)兩個或多個熔體流動前沿熔合時形成的界限。熔接線不但影響塑件的外觀質(zhì)量，而且在熔接線處易產(chǎn)生應力集中，削弱塑件的機械強度，對塑件特別是薄壁塑件的機械性能尤為不利，受外力后塑件非常容易在熔接線處開裂。在設(shè)計時可以通過減少澆口數(shù)目或改變澆口位置來減少或改變?nèi)劢泳€的位置來滿足塑件的設(shè)計要求[11]。
6 總結(jié)
在“八五”、“九五”期間。我國已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率越來越高，特別是以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)。我國自主開發(fā)的CAD/CAM系統(tǒng)也有很大發(fā)展。我國整個模具工業(yè)的發(fā)展趨勢來看，雖然經(jīng)過改革開放20年來的努力，在飛速縮小與先進國家的差距，但這個差距還是明顯的，不論是設(shè)計水平還是制造工藝水平方面，都還需要急起直追，例如我國目前模具產(chǎn)品的自給率僅為70%，產(chǎn)品的專業(yè)化、標準化程度低，先進制造技術(shù)NC、CNC加工設(shè)備層次低、數(shù)量少，開發(fā)利用率低，CAD/CAM技術(shù)采用不普遍，其他如大型化、精密化模具、多功能復合模具、熱流道塑料模具、氣體輔助注射模具、高壓注射成型模具以及快速經(jīng)濟模具產(chǎn)品以待開發(fā)[12]。
模具CAD/CAE/CAM 技術(shù)是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，能顯著縮短模具設(shè)計與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。它使技術(shù)人員能借助于計算機對產(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、成型工藝、數(shù)控加工及成本等進行設(shè)計和優(yōu)化。CAD/CAE/CAM計算機輔助設(shè)計、模擬、制造一體化是現(xiàn)代模具制造中最先進最合理的生產(chǎn)方式。使用計算機輔助設(shè)計、輔助工程與制造系統(tǒng)，按設(shè)計好的模具零件分別編制該零件的數(shù)控加工程序是從設(shè)計到制造的一個必然過程[13]。
現(xiàn)代模具制造的必然趨勢,就是機械加工盡可能地取代人工加工，尤其現(xiàn)在數(shù)控車床、多軸聯(lián)動機床、數(shù)控模具雕刻機、電火花加工機床、數(shù)控精密磨床、三坐標測量機、掃描儀等現(xiàn)代設(shè)備在工廠中的廣泛使用，而且這些設(shè)備大部分所用的程序基本上都是應用CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)產(chǎn)生的，操作人員工作按照規(guī)定的程序裝夾工件,配備刀具和操作，機臺就能自動地完成加工任務(wù),并將理想的模具零件制造出來或為下一加工工序完成規(guī)定的部分[14]。
隨著計算機軟件的發(fā)展和進步，CAD/CAE/CAM 技術(shù)也日臻成熟，其現(xiàn)代模具中的應用將越來越廣泛。可以預料不久的將來，模具制造業(yè)將從機械制造業(yè)中分離出來，而獨立成為國民經(jīng)濟中不可缺少的支柱產(chǎn)業(yè)，與此同時，也進一步促進了模具制造技術(shù)向集成化、智能化、益人化、高效化方向發(fā)展。
通過本設(shè)計，學習注塑模具設(shè)計的特點和全過程，訓練工程設(shè)計能力，并對大學四年所學知識來一個很好的綜合，查漏補缺。更重要的是親身經(jīng)歷整個設(shè)計過程，認真分析設(shè)計的每一部分，在精神上、思想上有一個明悟，為將來的工作、生活打下良好的基礎(chǔ)。
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