塑料旋鈕注塑模具設計【含CAD圖紙+文檔】

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　　　　　　　　　　　 文獻綜述 學院（系） 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 塑料模具綜述 在現代工業(yè)生產中，因為成型模具的優(yōu)質，高產，省料和低成本等特點，在工業(yè)生產中已經越來越重要，并且也被更加廣泛的運用著。據統(tǒng)計，近年全世界的模具年產值保持在600-660億美元之間，而生產出來的產品的價值往往是模具價格的數十倍，甚至上百倍，而在這其中，塑料一起有意的加工性和品種功能的多樣性，已經成為較木材，水泥，鋼鐵這些材料中發(fā)展最快的一類， 近年來，塑料模具工業(yè)迅速發(fā)展，體現在模具產品向著大型、精密、復雜的方向發(fā)展，綜合技術含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短。在我國，起步較晚，但是發(fā)展很快，特別是最近幾年，在改革開放之后，在國家產業(yè)政策的支持和引導下，發(fā)展的尤其迅速，但與國外塑料模具的先進水平相比，依然存在一定差距。 我國列入國家標準中的塑料模具鋼僅為3Cr2Mo和3Cr2MnNiMo。國外常用的塑料模具鋼已形成較完整的系列，如美國塑料模具鋼有7個鋼號，形成完整的P系列：日本日立金屬公司有15個鋼號：日本大同特殊鋼13個鋼號。我國塑料模用鋼的隨意性較大，80％是用碳鋼和40Cr鋼。對于復雜、精密模具，為避免熱處理變形，一般在退火態(tài)、正火態(tài)或調質態(tài)加工使用，因此壽命僅為國外同類模具的1／10～112。國內汽車塑料模具企業(yè)大多愿意選用德國、日本、瑞典三大系列的模具鋼，高光模具材料用NK80、2738、P20；關鍵模具材料用進口的2738、NAK80、S136等。但是，在國內購買歐洲模具鋼材，價格上揚30％～40％，嚴重影響了國內模具的競爭力。國際上，汽車模具已進入專業(yè)化、標準化階段，汽車模具基本是由專業(yè)的模具制造商提供，模具商品化率在70％以上，還有許多專門生產模具標準件的企業(yè)，汽車模具標準件多達幾百種。國外模具的標準化率可達85％(如德國、日本)，中小模具的局部結構標準化程度高(如日本的手機模具)。德國的保險杠模具，模架是標準的，熱流道是標準的，和國內相比，周期快，成本降低30％。國內模具企業(yè)大型模具的標準化程度約為25％～30％。模具的標準化程度已成為制約國內模具制造周期的瓶頸之一。也影響了國內模具的競爭力。 雖然在發(fā)展初期我國的模具有很大的局限，但是發(fā)展還是很快的，特別是最近幾年的發(fā)展，在質量，技術和制造能力上都有了很大的發(fā)展，而且也在其他的方面獲得了很大的發(fā)展。（1）模具cad/cam/cae等技術已得到了較廣泛的發(fā)展。（2）模具標準化工作是代表模具工業(yè)和模具技術發(fā)展的重要標志。而到目前為止，我國制定的各項國家標準和多個標準號已經基本能滿國內普遍模具生產技術的發(fā)展需要。（3）模具加工設備郵過去依靠進口到逐步實現自行設計制造。（4）我國模具的瓶中、制造精度已經達到較高的水平。從過去只能制造簡單模具發(fā)展到可以制造大型、精密、復雜、長壽命模具。 如上所述，我國模具的質量，技術和制造能力近年來發(fā)展的確很迅速，有些已經達到或者接近國際水平，尤其是隨著改革開放政策的不斷深入，“三資”企業(yè)的蓬勃發(fā)展，都對我國塑料模具設計制造水平的提高起到了非常大的作用。然而，由于我國模具制造基礎薄弱，各地發(fā)展極不平衡，因此總體來看，與國際先進水平相比和與國內外市場需求相比，差距還是很大的。主要表現在一下幾個方面。(1)塑料模具的產品水平。在型腔精度表面的粗糙度，生產周期，以及淬火和非淬火鋼模具壽命方面都有很明顯的差距（2）工藝裝備水平.我國塑料模制造企業(yè)設備數控化率和cad/cam應用覆蓋面比國外低得多，且設備不配套、利用率低的現象十分嚴重。國產設備在精度、加工表面粗糙度、剛性、穩(wěn)定性、可靠性及刀具和附件的配套性和精度保持性等方面與國外相比仍有較大差距。（3）開發(fā)能力及經濟效益等方面國外模具企業(yè)技術人員比例很高，多數企業(yè)在25%以上，有些在50%以上，有些企業(yè)往往是大多數職工可在技術與生產崗位上互換，具有很高素質，加之企業(yè)對產品開發(fā)很重視，經常與產品廠一起共同開發(fā)產品與模具，因此有很強的開發(fā)能力^我國模具企業(yè)技術人員比例低，多數企業(yè)在。之間，且大多數只注重模具開發(fā)，不重視產品開發(fā)，因此綜合開發(fā)能力很低，在市場上常處于被動地位（4）經濟效益方面，國外工業(yè)發(fā)達國家每個模具職工平均創(chuàng)造模具產值15萬~ 20萬美元，而我國只有4萬~5萬元人民幣^國外模具企業(yè)大都有一定利潤，而我國模具企業(yè)大都是微利甚至虧損^ 2.4管理及其他方面 國內外模具企業(yè)管理上的差距十分明顯^管理上差距所帶來的問題往往比技術上的差距更為嚴重^利用計算機進行科學管理在國外企業(yè)中已十分廣泛，而國內還很少采用^到目前為止，通過ISO 9000認證的模具企業(yè)全國還不到1%。^另外，諸如企業(yè)結構、產品結構、技術結構及企業(yè)運營機制等方面，國內外差距也較大。（5）產需矛盾 我國塑料模具市場總體上供不應求，特別是大型、精密、復雜、長壽命塑料模產需矛盾十分突出，滿足率只有60呢左右^尤其是為工程塑料配套的模具，目前滿足率只有40呢左右。工程塑料是我國重點支持和優(yōu)先發(fā)展的產業(yè)，預計每年將有25呢的增長率^為解決這個矛盾，每年只好大量進口 ^ 1999年共進口橡塑模具約4億美元，其中絕大部分是塑料模具。 由于塑料工業(yè)的快速發(fā)展及上述各方面差距的存在，因此我國今后塑料模具的發(fā)展速度必將大于模具工業(yè)總體發(fā)展速度。"十，五"期間，預計每年可望達到12^以上的市場增長率。塑料模具生產企業(yè)在向著規(guī)?；同F代化發(fā)展的同時。^小而專"、^小而精"仍I日是一個必然的發(fā)展趨勢。從技術上來說，為了滿足用戶對模具制造的"交貨期短"、^精度高'^'質量好"、^價格低"的要求，以下的發(fā)展趨勢也較為明顯。 (1)在模具設計制造中將全面推廣CAD/CAM/CAE技術 CAD/CAM/CAE技術是模具技術發(fā)展的一個重要里程碑，實踐證明，CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向?，F在，全面普及CAD/CAM/CAE技術的條件已基本成熟。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，技術培訓工作也日趨簡化。在普及推廣模具CAD/CAM/CAE技術的過程中，應抓住機遇，重點扶持國產模具軟件的開發(fā)和應用；加大技術培訓和技術服務的力度;進一步擴大的技術應用范圍。有條件的企業(yè)應積極做好模具CAD/CAM/CAE技術的深化應用工作，即開展企業(yè)信息化工程，可從計算機輔助工藝設計開始逐步向計算機集成制造系統(tǒng)乃至向虛擬制造發(fā)展，逐步深化和提高，用于模具設計制造的計算機軟件將向智能化、集成化方向發(fā)展。 (2)快速原型制造（RPM)及相關技術將得到更好的發(fā)展.快速原型制造RPM技術是美國首先推出的。它是伴隨著計算機技術、激光成形技術和新材料技術的發(fā)展而產生的，是一種全新的制造技術，是基于新穎的離散/堆積（即材料累加〉成形思想，根據零件模型，快速自動完成復雜的三維實體（模型〉制造。RPM技術是集精密機械制造、計算機、技術、激光成形技術和材料科學最新發(fā)展的高科技技術，被公認為是繼配技術之后的一次技術革命。RPM技術可直接或間接用于模具制造，首先是通過立體光固化SLA、疊層實體制造LOM、激光選區(qū)燒結SLS、三維打印3D-P、熔融沉積成形FDM等不同方法得到制件原型，然后通過一些傳統(tǒng)的快速制模方法，獲得長壽命的金屬模具或非金屬的低壽命模具，主要有精密鑄造、粉末冶金、電鑄和熔射〔熱噴涂〉等方法。這種方法制模具有技術先進、成本較低、設計制造周期短、精度適中等特點，從模具的概念設計到制造完成，僅為傳統(tǒng)加工方法所需時間的1/3和成本的1/4左右。因此，快速制模技術與快速原型制造技術的結合，將是傳統(tǒng)快速制模技術進一步深入發(fā)展的方向。用RPM技術制造出原型后，或用實物，使用旋轉鑄造(用熱硬化橡膠做模具〉可快速、低成本地制造小批量零件，發(fā)展前景很好。 RPM技術還可以解決石墨電級壓力振動（研磨〉成形法中母?！搽姌O研具〉制造困難問題，使該法獲得新生。青島海爾模具有限公司還構建了基于RE(逆向工程技術)及RPM^的模具并行開發(fā)系統(tǒng)，具有開發(fā)質量高、開發(fā)成本低及開發(fā)周期短等優(yōu)點。 (3)高速銑削加工將得到更廣泛的應用。國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，機床主軸轉速可達40000r/min-100000 r/min， 快速進給速度可達到30 m/min-40 m/min，加速度可達1g，換刀時間可提高到1s~2s。這樣就大幅度提高了加工效率，并可獲得RA小于1微米的加工表面粗糙度。另外，還可加工硬度達60HRC的模塊，形成了對電火花成形加工的挑戰(zhàn)。高速切削加工與傳統(tǒng)切削加工相比還具有溫升低（加工工件只升高3攝氏度〉。熱變形小等優(yōu)點。目前它已向更高的敏捷化。智能化。集成化方向發(fā)展。高速銑削必須與相應的軟件、加工工藝。刀具及其夾緊頭相配合。高速銑削加工技術的發(fā)展促進了模具加工技術的發(fā)展，特別是對汽車。家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。 （4）模具高速掃描及數字化系統(tǒng)將在逆向工程中發(fā)揮更大作用。高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)已在我國200多家模具廠點得到應用，取得良好效果。該系統(tǒng)提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能， 大大縮短了模具的研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)可快速安裝在已有的數控銑床及加工中心上，用雷尼紹的SPZ-1掃描測頭實現快速數據采集，采集的數據通過軟件可自動生成各種不同數控系統(tǒng)的加工程序及不同格式的CAD數據，用于模具制造業(yè)的^逆向工程"。高速掃描機掃描速度最高可達3m/min，大大縮短了模具制造周期。由于模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車^家電等行業(yè)得到成功應用，相信在"十，五"期間將發(fā)揮更大的作用。逆向工程和并行工程將在今后的模具生產中發(fā)揮越來越重要的作用。 （5）電火花銑削加工技術將得到發(fā)展。電火花銑削加工技術也稱為電火花創(chuàng)成加工技術，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術，它是用高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數控銑一樣〉，因此不再需要制造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用。預計這一技術將得到發(fā)展。 （6）超精加工和復合加工將得到發(fā)展。航空航天等部已應用納米技術，必須要有超高精度的模具制造超高精度的零件。隨著模具向精密化和大型化方向發(fā)展，加工精度超過1微米的超精加工技術和集電、化學、超聲波、激光等技術綜合在一起的復合加工將得到發(fā)展。兼?zhèn)鋬煞N以上工藝特點的復合加工技術在今后的模具制造中將有廣闊的前景。（7）熱流道技術將得到推廣。由于采用熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量，并能大幅度節(jié)省制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。國外熱流道技術的發(fā)展很快，許多塑料模具廠生產的模具已有一半用上了熱流道技術，有的廠甚至已達80%以上，效果十分明顯；國內近幾年來已開始推廣應用，但總體還達不到10%，個別企業(yè)已達到30%左右。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產價廉高質量的元器件，是發(fā)展熱流道技術的關鍵。 （8）氣體輔助注射技術和高壓注射成形等工藝將進一步發(fā)展。氣體輔助注射成形是一種塑料成形的新工藝，它具有注射壓力低、制品翹曲變形小、表面質量好以及易于成形壁厚差異較大的制品等優(yōu)點，可在保證產品質量的前提下，大幅度降低成本。國外該工藝已比較成熟，國內目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成形包括塑料熔體注射和氣體（一般均采用氮氣)注射成形兩部分，比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數需要確定和控制，而且氣體輔助注射常用于較復雜的大型制品，模具設計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成形流動分析軟件顯得十分重要。為了確保塑料件精度，將繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成形工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具。在注射成形中，影響成形件精度的最大因素是成形收縮。高壓注射成形可增加塑料件尺寸的穩(wěn)定性。模具要求剛性好、耐高壓，特別是精密模具的型腔應淬火，澆口密封性好，模溫能準確控制。注射壓縮成形技術是在模具預先半開模狀態(tài)或者在鎖模力保持中壓或低壓， 注射熔融樹脂，然后以最大的鎖模力進行壓縮成形，其效果是：1成形件局部內應力?。?可得到質量好的厚壁成形件；3對于塑件狹窄的部件也可注入樹脂；4用小注射力能得到優(yōu)良的制品。該類模具的理想模具結構是：a注射時樹脂以低的流動阻力迅速充填型腔；b充填后能立刻遮斷澆口部；c壓縮作用應僅限于型腔部。 （9）模具標準化程度將不斷提高。我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30呢左右，國外發(fā)達國家一般為80%左右。為了適應模具工業(yè)發(fā)展，模具標準化工作必將加強，模具標準化程度將進一步提高， 模具標準件生產也必將得到發(fā)展。 （10）優(yōu)質材料及先進表面處理技術將進一步受到重視。在整個模具價格構成中，材料所占比重不大，一般在10%-30%之間，因此選用優(yōu)質鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。對于模具鋼來說，要采用電渣重熔工藝，努力提高鋼的純凈度、等向性、致密度和均勻性及研制更高性能或具特殊性能的模具鋼，如采用粉末冶金工藝制作的粉末高速鋼及采用熔鑄工藝的模具鋼等。另外，模具鋼品種規(guī)格多樣化、產品精料化、制品化，盡量縮短供貨時間亦是重要方向。其他優(yōu)質模具材料如硬質合金、陶瓷材料、復合材料等的擴大應用也十分重要。模具熱處理和表面處理是能否充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善普及常用表面處理方法，即擴滲，如，滲碳、滲氮、滲硼、滲輅、滲釩外，應發(fā)展設備昂貴、工藝先進的氣相沉積〔TIN、TIC等、等離子噴涂等技術。由于鋁合金材料質量輕、切削性能好、導熱導電率高、焊接性能優(yōu)良，用它作模具材料可縮短制模周期和降低模具成本，且用于塑料?？捎?0萬次以上壽命，因此用鋁合金進行高速切削來制作快速經濟模具已在世界上得到較為廣泛的使用，我國也已開始使用。預計今后將得到更好的發(fā)展。 目前,我國的塑料消費量已居世界首位，但人均消費量僅為工業(yè)發(fā)達國家的1/7，工業(yè)中等發(fā)達國家的1/4，預計要達到工業(yè)中等發(fā)達國家的消費水平還需20年。這無疑為我國塑料模具工業(yè)提供了非常大的發(fā)展空間，提供了更多的就業(yè)機會。只要我們不斷追趕國外同行先進企業(yè)、在模具技術"高、精、尖"及管理方面持續(xù)努力，我們就會很快縮短與國外同行先進企業(yè)之間的差異。 參考文獻: 1.謝少芳.盧曉春.阮鋒塑料模具設計質量評價系統(tǒng)的建立[期刊論文]-現代制造工程2009(8〉 2張立軍《塑料模具設計》課程教學方法的深層次探討[期刊論文]-中國科教創(chuàng)新導刊2009(5〉 3^湯彥近基于的注塑模報價系統(tǒng)研究[學位論文]碩士 2005 4詹春毅塑料注射成型中充模階段熔體流動的研究[學位論文]碩士 2005 5^費春紅塑料注射-壓縮精密成型技術及成型裝置的研究[學位論文]碩士 2004 6^黃曉燕注塑模澆口位置的優(yōu)化設計[學位論文]碩士 2004 7^盧曉春模具質量評價與質量管理決策支持系統(tǒng)的研究[學位論文]博士 2004 8^余曉容注塑模優(yōu)化設計理論的研究與應用[學位論文]博士 2004 9^張鵬注射模0：八！;技術與軟件選用方法[期刊論文]-模具制造2003(3〉 7