变形金刚注塑模具结构设计 37页

'变形金刚注塑模具结构设计第一章概述1.1国际塑料模具工业的发展的新动态快速模具(RapidTooling以下简称RT)制造技术是一种快捷、方便、实用的模具制造技术,是传统金属模具所不能涵盖的，亦无法取代的制模手段，它既是模具制造的一个重要分支,又是对传统金属模具的有力补充。随着社会需要和科学技术的发展，产品的竞争愈来愈激烈，更新的周期越来越短，因而要求设计者不但能根据市场的要求很快地设计出新产品，而且能在尽可能短的时间内制造出产品，进行必要的性能测试，征求用户的意见并进行修改，最后形成能投放市场的定型产品。用传统方法制作样件时,需采用多种机械加工机床,以及相应的工卡量具，既费时，成本又高，根本不适应日新月异的变化。正是基于这样一个背景，快速原型，快速模具，快速样件的快速制作工艺相继涌现。快速原型制造技术(RapidPrototyping以下简称RP)是80年代末发展起来的一项高新技术,它是集CAD/CAM技术、激光技术、计算机数据控制技术(CNC)、精密伺服驱动技术和高分子材料合成技术于一体。RP技术的原理就是:将计算机内的三维实体模型进行分层切片得到各层截面的轮廓,计算机据此信息控制激光器有选择地固化一层层的液态光敏树脂,形成一系列具有微小厚度的片状实体,再逐层聚合堆积,形成一个与所设计同样的三维实体模型,这就是第一个实物原型。当然,原型基材不同,成型工艺亦不尽相同,但其原理是一致的。自3DSYSTEM公司1988年推出的第一台SLA成型机后,Vantico公司适时推出的一系列光固化树脂,在全球所有的3D公司生产的SLA成型机上大量使用,表现出精度高、韧性好、耐候性强、适用范围广的特点,目前已在众多的SLA成型机上得以广泛的使用。有了原型,接下来的后续工序即是快速模具和快速制件,Vantico公司拥有三种获取快速制模和快速制件的制作工艺,即真空注型工艺,低压灌注工艺和高温树脂型腔模具工艺。真空注型工艺(VacuumCasting)即用原型来翻制硅胶软模或聚氨酯软模,将硅胶或聚氨酯树脂浇入置有原型的容器内,待软模完全固化后,沿分型面裁切软模,取出原型,再将软模合模后置于带有真空装置的真空注型机内,浇注改性的聚氨酯树脂,十几分钟后,37 待树脂固化完毕(必要时须进行后固化处理),就可以脱模并获得形状与原型一致的塑料制件。由于制件是在真空环境下浇注成形,故制件不带有气泡,精度较高,不过由于真空注型设备的尺寸限制,一般只适合中小制件的制作。低压灌注工艺(PartsInMinutes)又叫聚氨酯低压灌注工艺,同样是利用原型翻制树脂简易模具(包括软模、硬模及抽芯活块)并需考虑浇冒口的位置和流道。将模具夹紧达到规定的合模力,再把改性的聚氨酯树脂通过专用设备注入模具内,在室温下快速固化,十几分钟后即可取出形状与原型一致的制件。这种工艺制作的制件可以大到汽车保险杠大小的制品,一般适合中大型制件的制作。高温树脂型腔模具工艺(InjectionMoulding)使用高温树脂利用原型来翻制树脂型腔模,再将树脂型腔模镶嵌在标准的金属模架内,再安装在普通注塑机上,使用常规工程塑料(如ABS,PP)注射成形。该工艺制模周期大大缩短,制模成本明显降低。打出的制件与金属模无异。目前这一工艺只适用于中小件,型腔寿命在几千件范围之内。在以上工艺中,前两种工艺中用到的塑料制件材料皆为改性的聚氨酯树脂,其机械性能非常类似于橡胶、ABS、PP、PE及HDPE等工程塑料,可以做成各种颜色或透明色,制件精度高,收缩率极小只有0.01～0.05%。RP技术与RT技术的结合可快速实现原型,模具,样件的单件或小批量生产,这一生产模式对新产品研发尤为重要。主要表现在以下几个方面:外形设计:很多产品特别是家电产品和汽车产品对外形的美观和新颖性要求极高。传统的做法是将产品效果图显示于电脑终端,但经常发生"画出来好看做出来不好看"的现象。采用RT技术可以很快作出制件,供设计人员和用户审查,使得外形设计及检验更直观有效便捷。检查设计质量:以模具制造为例,传统的方法是根据几何造型在数控机床上开模,这对于一个价值数十万至数百万元的复杂模具来说风险太大,设计上任何不慎反映到模具上都是不可挽回的损失。通过RT技术,设计上的各种细微差错就能在样件上及时反映出来,这就大大减少了开模风险。功能检测:设计人员可以通过样件快速进行功能测试以判断是否最好地满足设计要求,从而优化产品设计。装配干涉检验:在有限空间内的复杂系统,对其进行装配干涉检验是及为重要的。用样件进行装配模拟,可以观察工件之间如何配合,如何相互影响。供货投标及用户评价:由于能够及时地将产品样件提供给用户,极大地增强了产品竞争力。以上主要介绍了塑料件的快速制模技术,实际上威狮模具树脂系统应用领域非常广泛,37 例如塑料件的焊接夹具、陶瓷模具、文物复制及假肢制作等,只要是掌握了材料的性能,操作工艺是灵活的,就可以在模具制造领域尽情地发挥。另外快速原型制造技术与快速模具制造技术的有机结合,为RT技术插上了腾飞的翅膀,已成为不可阻挡的发展趋势,必将迎来一场新的技术革命。1.2我国模具工业发展现状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%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。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。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50～100万次，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C-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%相比，差距较大。　　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Parametric37 Technology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。但目前我国模具标准化程度的商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%～80%相比，仍有差距。项目国外国内注塑模型腔精度0.005～0.01mm0.02～0.05mm型腔表面粗糙度Ra0.01～0.05μmRa0.20μm非淬火钢模具寿命10～60万次10～30万次淬火钢模具寿命160～300万次50～100万次热流道模具使用率80%以上总体不足10%标准化程度70～80%小于30%中型塑料模生产周期一个月左右2～4个月在模具行业中的占有量30～40%25～30%表1-1　国内外塑料模具技术比较表有关方面预测，模具市场的总体趋势是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展，使各种异型材挤出模具、PVC塑料管材接头模具成为模具市场新的经济增长点，高速公路的迅速发展，对汽车轮胎也提出了更高要求，因此子午线橡胶轮胎模具，特别是活络模的发展也将高于总平均水平；以塑代木，以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大；家用电器行业在“十五”37 期间将有较大发展，特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大；而电子及通讯产品方面，除了彩电等音像产品外，笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展，这些都是塑料模具市场的增长点。1.3我国模具设计技术今后发展方向1.提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。2.在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。3.推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常重要。　　4.开发新的成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。　5.提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件的规格品种。　6.应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。　37 7.研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。1.4毕业设计课题资料查询1.4.1分析塑件结构及工艺技术要求该塑件名为大油壶盖，机构简单，关键在于自动卸螺纹，采用的材料：HDPE（高压聚乙烯），其技术要求1.大批量生产；2.自动卸螺纹。在设计脱模机构时会比较复杂，而且要实现全自动对传动系统的设计是重点。1.4.2了解塑件的加工性能和工艺性能。HDPE(高密度聚乙烯)Highdensitypolyethylene[7]⑴．密度：  0.941～0.965g/⑵．熔料温度 ：220～280℃⑶．料筒恒温 ：220℃⑷．模具温度 ：20～60℃⑸．注射压力 ：具有很好的流动性能，避免采用过高的注射压力80～140MPa（800～1400bar）；一些薄壁包装容器除外可达到180MPa(1800bar)⑹．保压压力 ：收缩程度较高，需要长时间对制品进行保压，尺寸精度是关键因素，约为注射压力的30％～60％⑺．背压：5～20MPa（50～200bar）；背压太低的地方易造成制品重量和色散不均⑻．注射速度 ：对薄壁包装容器需要高注射速度，中等注射速度往往比较适用于其它类的塑料制品⑼．螺杆转速 ：高螺杆转速（线速度为1.3m/s）是允许的，只要满足冷却时间结束前就完成塑化过程就可以；螺杆的扭矩要求为低⑽．计量行程 ：0.5～4D（最小值～最大值）；4D的计量行程为熔料提供足够长的驻留时间是很重要的残料量   2～8mm，取决于计量行程和螺杆直径⑾．回收率 ：可达到100％回收⑿．收缩率 ：1.2～2.5％；容易扭曲；收缩程度高；24h后不会再收缩（成型后收缩）1.4.3塑料的适用范围典型应用范围电冰箱容器、存储容器、家用厨具、密封盖等。1.4.4塑件收缩及补缩问题，尽量减少残余内应力和翘曲变形。37 ⑴．HDPE是半结晶材料，成型收缩率较大，在1．5％～2.5％之间。⑵．HDPE容易发生环境应力开裂现象。可以通过采用很低流动特性的品种以减小成型塑件的内部应力，从而减轻开裂现象。在温度高于60℃的环境中，HDPE成型的塑件很容易在烃类溶剂中溶解，但其抗溶解性比LDPE还要好一些。1.4.5注塑工艺及模具条件⑴．干燥：如果贮存恰当则无须干燥。⑵．模具温度：50～95℃。6mm以下壁厚的塑件应使用较高的模具温度，6mm以上壁厚的塑件使用较低的模具温度。塑件冷却温度应当均匀以减小收缩率的差异。为了取得合理的成型周期，冷却回路直径应不小于8mm，并且距模具表面的距离应在1．3J之内(这里“J，’是冷却回路的直径)。⑶．注射压力：70～105MPa。⑷．注射速度：建议使用高速注射。⑸．流道和浇口：流道直径应在4～7．5mm之间，流道长度应尽可能短一些的浇口，浇口长度不要超过0.75mm。这种树脂特别适十采用热流道。1.4.6模具材料模具多采用45钢，各标准模架和凹模也采用45钢，部分零件采用T8A，T10A。45钢属于低碳碳素钢，强度低，韧度、塑性和焊接性均好，主要用于型腔简单，生产批量较小的塑料模，采用反印法制造模具，然后经渗碳淬火、回火处理，可或的外表高硬度又耐磨，心部韧性好的模具，其加工性能较好，脱碳敏锐性较小。该模具的其他各部分零件详见后面章节内容。1.4.7模具的热量损耗，冷却水用量，生产效率模具的热量损耗，冷却水用量，生产效率见第四章第5节。1.5毕业设计思想简述本次模具设计尽量借用计算机来完成复杂的计算和建模分析，总结前人的设计经验，结合塑件的具体结构和塑料材料的具体性能，尽量设计出高的，科学的，自动化高的先进的模具。在模具的结构设计中，尽量采用标准件，降低模具设计工作量，节约原材料，降低成本，在保证质量的前提下尽量简化模具结构。37 大学四年的本科学习即将结束，毕业设计是其中最后一个环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。在完成大学四年的课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。对于模具设计这个实践性非常强的设计课题，我们进行了大量的实习。在指导老师的协助下和在工厂师傅的讲解下，同时在现场查阅了很多相关资料并亲手拆装了一些典型的模具实体，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。并在图书馆借阅了许多相关手册和书籍，设计中，将充分利用和查阅各种资料，并与同学进行充分讨论，尽最大努力搞好本次毕业设计。在设计的过程中，将有一定的困难，但有指导老师的悉心指导和自己的努力，相信会完满的完成毕业设计任务。由于学生水平有限，而且缺乏经验，设计中不妥之处在所难免，肯请各位老师指正。37 第二章塑件成型工艺分析2.1塑件的使用要求该塑件（烟灰缸）作为日常用品，由于要承受烟头的温度，要耐高温性能好，且具备安全无毒，化学稳定性高，不易分解等特点和价格低廉的要求。同时，要有一定的机械强度，在一定高度掉下时不会出现裂纹的现象。2.2塑件的材料分析根据1.1中队塑件的分析要求，同时考虑到原材料价格要低廉，现在决定选用工程塑料PP。PP聚丙烯是继尼龙后发展的又一优良树脂品种，它是一种高密度、无侧链、高结晶必备的线性聚合物，具有优良的综合性能。本着色是呈白色半透明，蜡状；比聚乙烯轻。透明度也比聚乙烯好，比聚乙烯刚硬。物料性能密度小，强度、刚度、硬度、耐热性均优于低压聚乙烯，可在100度左右使用，具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响，但低温时变脆，不耐模易老化，适于制作一般机械零件，耐腐蚀零件和绝缘零件。；PP聚丙烯的主要特点是密度小，约为0.9g%每立方米。它的力学性能如屈服强度、抗张强度、抗压强度及硬度等，均优于低压聚乙烯，并有很突出的刚性，耐热性好，可在１００摄氏度以上使用。若不受外力，则温度升到１５０摄氏度也不变形。基本不吸水，并且有较好的化学稳定性，除对浓硅酸、硝酸、外，几乎很稳定。高频电性优良，且不受温度影响，成形容易。缺点是耐磨性不高，成型收缩率较大，低温呈脆性。热变形温度较低。比重：０．９－０．９１克／ｍ³　成型收缩率：１．０－２．５％　成型温度：１６０－２２０℃　成型特比：１．结晶料，吸湿性小，易发生融体破裂，长期与热金属接触易分解。２．流动性好，但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔，凹痕、变形。３．冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，并注意控制成型温度，料温低温高压时容易取向，模具温度低于５０度时，塑件不光滑，易产生熔接不良，流痕，９０度以上易发生翘曲变形。４．塑料壁厚须均匀，避免缺角，尖角、以防止应力集中。结论：经以上分析，ＰＰ塑料比较适合用作烟灰缸的原材料，而且其成型性能良好，适宜采用注射成型的方法生产，成型原材料充分干燥。表１　　　　　　　　ＰＰ塑料的部分技术指标技术指标数值密度（ｇ／ｍ－³　）０．９０～０．９１收缩率（％）１．０～３．０37 透明度半透明拉伸弹性模量/GPa1.1~1.6抗压强度MPa67熔点℃170~176弯曲弹性模量/GPa1.45从零件图上可以看出，其壁厚为5mm。2.3塑件的尺寸精度分析塑件的尺寸要求并不严格，各尺寸均为自由尺寸，所以取较低的精度等级便可以满足日常的使用要求，根据GB/T—14486—1993，按MT5级塑料件精度来确定各尺寸公差值。2.4塑件的表面质量分析该塑件用作盛烟灰看、烟蒂的器皿，同时也是家具饰品，所以要求外表面美观，塑件外表面应无尖锐的毛刺、斑点和明显的熔接痕。考虑到塑件表面质量高时，其模具的加工成本也会高，根据塑件的使用要求和模具加工成本综合考虑，塑件外表面的粗糙度取Ra=3.2。.2.5塑件的结构工艺性分析从零件图——见本书（烟灰缸下体）可看出，该塑料结构简单，左右对称。腔体深度为25mm，除局部地方受结构影响外，总体壁厚均为5mm.在PP塑件壁厚推荐值中，塑件的总体尺寸适中，成型性能良好。塑件中，底部转弯处有两个Ｒ５的倒角。由于采用的是ＰＰ塑料，且该塑件属于小塑件，外表面质量要求较高，于是取脱模斜度为１°。37 第三章　成型设备的选择与模塑工艺参数的编制3.1塑件的体积和重量通过对立体图的初步分析，经估算，该零件的体积为V=86.41×109.41×30-70.6×79.49×20-35.93×17.77×30=151343mm³≈151.3cm³取PP材料的密度P=0.9g/cm³M（塑）=PV=0.9×151.3=136.17g3.2型腔数量的确定考虑到该塑件虽然是日常用品，但由于材料问题，需求量不是很大。产品的形状简单，模腔布置方便，尺寸精度要求又低，因此确定为小批量生产，采用一模一腔的模具结构形式。与多型腔模具相比，单型腔模具具有塑料制件的形状和尺寸一致性好、成型的工艺条件容易控制、模具结构简单紧凑、模具制造成本低、制造周期短等特点。3.3浇注系统凝料的估算浇注系统凝料的体积，可以根据经验按照塑件体积的0.2~1倍来估算。同时考虑到模具是一模一腔，其流道会比较简单，长度也比较短，浇注系统的凝料是很少见得，现采用按塑件体积的0.2倍来进行浇注系统凝料体积的估算，所以对于确定一模一腔，注塑机一次注入模具型腔的注射量为：V总=V塑（1+0.2）×2=136.17×1.22cm³=326.808cm³3.4注射机的选用及其技术参数根据上面2.3中估算出的一次注入模具型腔塑料总体积，在按照注射机的每次注射量应小于或等于其公称注射量的80%估算，得：V≥V总/0.8=326.808/0.8=408.51cm³根据以上计算结果，现选定额定注射量为500cm³，型号为ＸＳ－ＺＹ－５００螺杆式注射机，其主要技术参数如下所示。国产注射机的规格与性能（型号ＸＳ－ＺＹ－５００）项目　　　　　　　　　　型号ＸＳ－ＺＹ－５００额定注射量／ｃｍ³５００螺杆直径/ｍｍ65注射压力/ＭＰａ145注射行程/ｍｍ200注射方式螺杆式锁模力/ＫＮ3500最大成型面积/ｃ㎡100037 最大开合模行程/ｍｍ500模具最大厚度/ｍｍ450模具最小厚度/ｍｍ300喷嘴圆弧半径/ｍｍ18喷嘴孔直径/ｍｍ3、5、6、8顶出形式　中心液压顶出，顶出距离１００ｍｍ,两侧顶杆机械顶出动、定模固定板尺寸//mm700×850拉杆空间/ｍｍ540×440合模方式液压-机械液压缸――流量/L/min　　　――压力/MPa200、256.5电动机功率/km22螺杆驱动/kn7.5加热功率/kw14机器外形尺寸/mm65000×13000×20003.5成型工艺参数正确的注射成型工艺参数可以保证塑料熔体良好塑化，顺利充模、冷却与定型，从而产出合格的塑料制件。温度、压力、时间是影响注射成型工艺的重要参数。试模时可以根据实际情况进行必要的调整。要保证塑件质量合格及稳定所必须的条件是准确而稳定的工艺参数。下表是PP塑料的具体参数PP塑料的注射成型工艺参数项目塑件PP注射机类型螺杆转速（r/min-1）喷嘴形式温度/℃前段料筒温度中段后端模具温度/℃螺杆式30~60直通式170~190180~200190~220150~17040~8037 注射压力/MPa保压压力/MPa注射时间/s保压时间/s冷却时间/s成型周期/s70~12050~600~520~6015~5040~12037 第四章模具结构方案的确定4.1分型面位置的确分型面是决定模具结构形式的一个重要要素，有分模及排气的作用，由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件结构工艺性及尺寸精度嵌件的位置、塑件的推出、排气等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较以选出较为合理的的方案。遵循以下几项基本原则：（1）分型面应选在塑件外形最大的轮廓处（2）分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模（3）分型面的选择应保证塑件的精度要求（4）分型面的选择应满足塑件的外关质量要求（5）分型面的选择要便于模具的加工精度（6）分型面的选择应有利于排气具体位置见装配图~~4.2型腔数量的最后确定及型腔的排列形式综合所选注射机的各个参数，考虑到模架尺寸也不宜太大以免造成装模困难，现最终确定型腔数量为一模一腔。由于是单腔，且零件对称，所以不考虑型腔的排列形式。4.3浇注系统的设计与计算浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。一般由主流道---分流道---浇口和冷料穴等四部分组成。主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流通动通道，是流体最先流经模具的部分。主流道通常位于模具中心塑料熔体的人口处，它将注射机喷嘴注射处得熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道德尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间，另外，由于与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的交口套。主流道设计有以下要点：（1）交口套内孔锥度取值为2~6度，太大会造成压力减少，太小会使流速增大，造成成型困难，粗糙度在Ra=1.6~0.8um之间。（2）主流道大端与分流道交接处该倒圆角R=1~3mm，以减少流阻力。（3）主流道尽量短，小型模具应尽量小于60mm，以减少冷料回收，和热量损失。（4）主流道与喷嘴接触处通常设计成半球形凹坑，深度常取3~5mm。4.3.1主流道尺寸的确定1.主流道长度：根据主流道设计要点和对模具尺寸的估算，现初取L=70mm进行设计。2.主流道小端直径：d比注射机喷嘴直径大（0.5~1）mm取喷嘴直径为6mm则主流道小端直径为7mm。37 1.主流道球面半径：R比注射机喷嘴半径大（1~2）mm喷嘴球面半径为18mm则主流道球面吧半径为20mm.2.主流道锥角：取a=4度3.主流道大端直径：D<=2t=2×5=10mm.4.主流道大端圆角：取r=3mm.4.3.2主流道的凝料体积V=π/3×L(r²+R²+Rr)=3.14/3×70（9+9+9）=1798.2mm³主流道当量半径：R=(3+3)/2=4.5mm。4.3.3主流道交口套形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，极易磨损，对材料的要求比较高，故将其分开设计，以便拆卸更换。同时也便于用优质钢进行热处理。现取材料为T10A碳素工具钢，热处理淬火硬度53~57HRC。同时为了防止转动，浇口套采用螺钉固定结构。与浇口套相配的定位圈直径取D=200mm。采用H9/f9的过度配合。浇口套是浇注系统的关键部分，浇口套的位置、类型及尺寸对塑件质量影响很大。其作用是使塑料以较快的速度进入并充满型腔。它很快适时冷却，封闭，防止型腔内塑料熔体倒流。该塑料外表质量要求较高，而且塑件体积较小，型腔容易充满，为了不影响外观，现决定选用圆形直浇口，浇口开设在分型面上动模一侧，对产品外观影响很小。4.4成型零件结构的确定3.4.1凹模的结构设计为了加工方便，简化加工工艺，和避免塑件上可能产生的拼接痕迹和变形，型腔将直接在定模固定板上加工，做成整体式凹模。4.4.2凸模（型芯）的结构设计通过对塑件的结构分析可知，该塑件的型芯是成型零件内表面的大型芯，因塑件包紧力较大，所以采用组合式结构并设计在动模一侧。4.5排气与引气系统结构的确定当塑料熔体充填模具型腔时，必须将浇注系统和型腔内的空气以及塑料在成型过程中产生的低分子挥发气体顺利的排出模外。如果型腔内因各种原因产生的气体不能被排除干净，塑件上就会产生气泡、产生熔接不牢、表面轮廓不清及充填不满等成型缺陷，另外气体的存在还会产生反压力而降低充模速度，因此设计模具时必须考虑型腔的排气问题。因为本模具结构简单、体积小，所以模具成型型腔中的气体是很少的，根据对塑件的分析，最后确定排气系统设计在分型面上，可以利用推杆、活动型芯、活动镶件以及双支点固定的型芯端部与模板的配合间隙进行排气。同时也有利于减少加工成本和不必要的加工工时，提高工作效率。4.6冷料穴的设计37 冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。其作用是捕捉料流前锋的冷料，防止冷料进入型腔而影响塑件质量，通过在冷料穴末端设计拉料杆，主流道冷穴在开模时又能起到把主流道的凝料拉出的作用。4.7模具结构形式的确定通过以上分析，塑件选用直浇口，塑件体积较小，这就决定了模架的选取，中小型模架。同时因为成型塑件的动模大型芯采用直通式结构，所以模架中需要一块支持板来支承，而且通过电板在背面用六角螺钉拉紧。考虑塑件的形状、高度、壁厚等，决定选用推杆推出方式实现塑件脱模。37 第五章主要零部件的设计计算5.1成型零件的工作尺寸计算该塑件的尺寸精度比较低，又没有什么过高的配合要求，所以各尺寸均未标注公差。在实际生产中，为了简化计算，对这类尺寸在计算时往往只加上它的收缩量，公差则按模具的经济制造精度取得。现对该塑件的成型零件尺寸计算也按此方法计算，公差按经济制造精度IT7级取得。类型塑件尺寸（mm）计算公式制造公差﹙﹚收缩率(Scp％)计算结果(mm)型腔径向尺寸计算Ls1=72.45Ls2=90Ls3=30其他R=5Lm=(ls+ls×Scp-¾Δ):选用IT7级Scp=75％136.76157.4752.478.72型腔深度尺寸计算Hs=25Fm=(Ho+Hs×Scp-Δ):选用IT7级Scp=75％43.72型芯径向尺寸计Ls1=62.45Ls2=79.73Ls3=25Lm=(ls+ls×Scp+Δ):选用IT7级109.32Scp=75％139.5643.7837 算型芯高度计算HmHm=(hs+hs×Scp+Δ):选用IT7级Scp=75％43.78查书《塑料成型工艺与模具设计》表B得：Smax=2.5Smin=1.0（本材料为PP：聚丙烯）∵Scp=×100％∴Scp=×100％=75％∵选用IT7公差塑件基本尺寸在80~180mm∴△=0.04∴=Δ=×0.04≈0.0131.制造公差2.Scp塑料的平均收缩率3.ls塑件基本尺寸5.2成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算塑料模具型腔在成型过程中受到熔体高压的作用，应具有足够高的强度和刚度。如果型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏，也可能因刚度不足而产生挠曲变形，而导致溢料和飞边的出现。降低塑料尺寸精度并影响顺利脱模。因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚，不能单纯地凭经验来确定型腔侧壁和底板的厚度。模具型腔壁厚的计算应以最大压力为准。最大压力是在注射时熔体充满型腔的瞬间产生的。随着塑料的冷却和浇口的冻结，型腔内压力逐渐降低，在开模时接近常压。理论分析和生产证明，大尺寸模具型腔刚度不足时主要矛盾，型腔壁厚应以满足刚度条件为准，而对于小尺寸的模具型腔，在发生大的弹性变形前，其应力往往超过了模具材料的许用应力，因此强度不够是主要矛盾，所以设计型腔壁厚应以满足强度条件为标准。5.2.1成型零件钢材的选用37 根据对成型零件的综合分析，该塑料的成型零件要有足够的刚度、强度、硬度、耐磨性、及良好的抗疲劳性能，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能，又因为该塑料为大批量生产，所以构成型腔的嵌入式凹模钢材选用Ｐ２０（预加硬钢，参考硬度：ＨＢ２８５～３３０）。对于塑件内表面来说，由于脱模时与塑件的磨损严重，因此选用Cr12MoV（耐磨铬钢，球化退火后参考硬度为：ＨＢ２３５淬火温度：９８０～１０２０℃）。　5.2.2凹模侧壁厚度计算根据塑件的外形尺寸，型腔厚度按刚度计算比较合理。整体式矩形型腔的任何一侧壁均可看做是三边固定、一边自由的矩形板。在塑料熔体的作用下，矩形板的最大变形发生在自由边的中点，变形量为：Cp（H1²）²/Es².s应使，按刚度条件计算侧壁厚度S17.46mm取s=17.46mm型腔的尺寸大概为：l=86.14(长)b=90(宽)h=25(高)式中：_____型腔侧壁自由边的变形量c______由H/l决定的系数，∵25/86.14≈0.3∴c=0.930.见下表P_____型腔内熔体的压力，MPa。通常取注射压力的20％~40％，大致为28~56MPa，塑料材料为PP，且塑件要求精度不高，现取P=40MPa。E_______为模具材料的弹性模量，为2.1×10MPa。________为允许变形量，mm.H1/l0.30.40.50.60.70.80.91.01.21.52.0c0.9300.5700.3300.1880.1170.0730.0450.0310.0150.0060.002W0.1080.1300.1480.1630.1760.1870.1970.2050.2100.2350.254在实际生产中模具结构的设计中，凹模是做成整体式的，所以型腔的侧壁厚度要保证S17.46mm。5.2.3凹模底部厚度计算按刚度条件计算整体式矩形型腔的底板，如果后部没有支持板，直接支撑在模脚上，中间是悬空的，那么底版可以看成是周边固定的受力均匀载荷的矩形板。由于熔体的压力，板的中心将产生大的变形量，按刚度条件计算底板厚度公式为：h37 23.973mm式中：c_____由型腔边长比l/b决定的系数。见下表。∵l/b=86.14/90≈1.0∴c=0.0138l/b1.01.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0c0.01380.01640.01880.02090.02260.02400.02510.02600.02670.02720.02775.2.3动模垫板厚度计算动模垫板厚度和所选模架的两个垫块之间的跨度有关，通过下面的分析所选定的模架大型模架B型560×900mm，1818系列其对应的垫块长度为33mm。Lˊ=230-66=164>157.47,模具型腔压力上面已经求出为40MPa，现结合型腔的布置，通过公式计算得动模垫板厚度：h25.385mm取h=30mm5.3标准模架的选择根据以上的分析，现选取中小型模架A2型（大型模架B型）周界尺寸范围560mm900mm。定模和动模均采用两块模板，有支撑板，设置以推杆推出塑件的机构组成模架。适用于立式与卧式注射机上，用于直浇道，采用斜导柱侧向抽芯、单型腔成型，其分型面可在合模面上，也可设置斜滑块垂直分型脱模式机构的注射模。5.3.1模架的确定在此之前已经确定型腔数目为一腔，再根据上面计算出的型腔侧壁厚度变可以在分型面上所占的宽和长（W×L）大约为157.47×136.76mm。选定大型模架B型1818系列为本设计所用模架。模架的选择采用经验公式估算：5.3.2　　各模板尺寸的确定1.定模板厚度A>h+Ls3>23.973+52.47>76.443取A=80mm。2.定模板宽度L>Ls1+s>136.76+17.46>154.22取L=180mm。3.定模板长度W>Ls2+s>157.47+17.46>174.93取W=230mm。4.动模板尺寸B选取B=25mm.W1=W=230mmL1=L180mm。37 5.垫块的选择C=60W2=33h　　　　　　　　　　　为凹模底部厚度。　　　　ｓ　　　　　　　　　　　凹模侧壁厚度。Ls3、Ｌｓ１、　Ｌｓ２、为型腔径向尺寸。5.3.3导柱长度的确定导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高8~12mm，以免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔的情况。导柱应具有硬而耐磨和坚韧而不易折断的内芯，本设计选用20钢（经过表面淬火处理）。布置在模具四周，导柱与模板之间采用H7/m6的过度配合，导柱的导向部分采用H7/f7的间隙配合。L=60mm。第六章脱模机构的设计与计算37 注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的凹模或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也称为顶出机构。脱模机构的设计一般遵循以下原则：1.塑件滞留于动模一侧，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。2.由于塑件收缩时包紧型芯，因此推出力作用点尽量靠近型芯，同时推出力应施于塑件刚性和强度部位。3.结构合理可靠，便于制造和维护和能获得良好的塑件外观。6.1推出方式的确定推杆脱模机构是最简单、最常用的一种形式，具有制造简单、更换方便、推出效果好的特点。本设计采用推杆推出机构实现塑件脱模。因为该塑件的分型面简单，有一定壁厚，结构也不复杂，采用推杆推出的脱模机构可以简化模具结构，给制造和维护带来方便。6.2脱模力的计算塑件在模具中冷却定型时，由于体积收缩，其尺寸逐渐缩小，而将型芯或凸模包紧，在塑件脱模时必须克服这一包紧力，若制件不带通孔，脱模时还要克服大气压力。动模大型芯脱模力计算：公式由参考书查得：Ft=Fb(μcosα-sinα)=Ap(μcosα-sinα)=0.0066×0.8×10（0.2×cos0°-sin0°）=10560NA=2×32.76×25+2×63.65×25+70.68×25=6587.5mm²≈0.0066m²A___塑件包络型芯的面积;P___塑件对型芯单位单位面积上的包紧力。本设计为模内冷却，P为0.8×10~1.20×10Pa。μ____塑件对钢的摩擦系数，取μ=0.2。α____脱模斜度。取其为0。.Ft____脱模力（推件力）。6.3推杆尺寸的确定。（1）推杆长度L=Hm+h+C-h1=43.78+30+60-20=113.78mm。（2）推杆工作部分直径取d=6mm。（3）在推杆固定板上的孔为d+1=7mm，推杆台肩部分的直径常为d+5=11mm，推杆固定板上的台阶孔为d+6=12mm。第七章模具冷却系统的计算7.1冷却介质37 PP属于中等粘度塑料，其成型温度不太高，为200℃，模具温度为40~80℃。现模具温度初步选定为50℃，同时由于水的比热容大，传热系数高，成本低，所以决定选用常温水对模具进行冷却。7.1冷却系统计算（1）Ｍ单位时间内注入模具中塑料熔体的总质量①塑料制品的体积　　　Ｖ总＝Ｖ塑＋Ｖ浇＝151.3+75.65=226.95cm³②塑料制品的质量m=ρV=0.9×226.95204.255g=0.227kg③塑件的壁厚为5mm，查表可以确定其冷却时间t冷=25s,通过所选注射机注射量查表确定注射时间t注=3s,取脱模时间t脱=10s。注射周期t=t冷+t注+t脱=25+3+10=38s。由此得每小时注射次数：N=(3600÷38)s=≈95次。④单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量：M=N.m=95④0.227kg/h=21.5kg/h。（2）确定单位质量的塑件在凝固时所释放的热量Qs。查表知PP的单位热流量值为590ｋＪ／ｋｇ。（3）计算冷却水的体积流量q。设冷却水道入水温度为θ2=22℃，出水口的水温θ1=25℃，取水的密度ρ=1000kg/m³，水的比热容C=4.187kJ/(kg.℃)。则根据公式可得：Qv=MQs÷（60ρC（θ1-θ2））=21.5×590÷（60×1000×4.187（25-22））≈0.0168m³/min(4)冷却水路直径d根据Qv=0.0168m³/min，通过查表可确定模具冷却水孔直径为12mm。（5）冷却水在管内的流速VV=4Qv÷（60πd²）=40×0.0168÷（60×3.14×0.012²）≈2.477m/s（6）求冷却管壁与水交界面的膜传热系数h因为平均水温为23.5℃，查表可得f=6.7(按插值法确定)，则有：H=4.187f(ρv)÷d=4.187×6.7×(1000×2.477)÷0.012kJ(㎡.h.℃)=2.3827×10kJ(㎡.h.℃)（7）计算冷却水通道的导热总面积A37 A=MQs/hΔθ=8.76×590/2.3827×10(50-(22+25)/2)=0.0081m㎡（8）计算模具所需冷却水管的总长度LL=A/πd=0.00816/3.14×0.012m=0.026=260mm（9）冷却水路的根数X设每条水路的长度为300mm，则冷却水路的根数为：X=L/l=260/300=0.87根分析可知，计算结果显然不符合实际，实际当中，水路的布置往往受模具结构和塑件形状的影响。为使凹模和型芯能充分冷却，需要根据两模腔的实际布置情况来加以修改。所以调整之后，冷却水路的直径也可适当取小些，现确定取较为常用的值：d=8mm。第八章注射机有关参数的校核37 8.1注射量得校核通过上面的计算，浇注系统的尺寸已经确定，现在就可以对注射量进行校核了。塑件连同浇注系统的实际总体积V=226.95cm³。显然V=226.95cm³<注射机额定注射量=500cm³。校核合格！8.2注射压力的校核查有关模具设计手册可知，PP成型厚壁塑件时所需的注射压力为70~120MPa，这里去P=80MPa所选注射机的公称压力为145MPa，注射压力安全系数为K=1.25~1.4，现取K=1.3，所以有：KP=1.3×80=104<145,故注射机压力满足要求。8.3锁模力的校核1.塑件和浇注系统在分型面上的总面积为A总，则A总=A塑=6587.5mm³2.模具型腔内的涨型力FF涨=A总P模=6587.5×40N=2.64×10N该注射机的公称锁模力为F=3500KN，锁模力安全系数K2为1.1~1.2，这里取K2=1.2，则有：K2F总=1.2×2.64×10N<3500KN。所以注射机锁模力合格！8.4安装部分相关尺寸的校核1.模具的平面尺寸模具长宽尺寸应与注射机拉杆的内间距离相适应，以保证模具至少能从一个方向穿过拉杆间的空间安装在注射机上。根据300×450mm<260×360(拉杆空间)，故校核合格。2.模具高度尺寸245mm,200mm<245mm<300mm,处于模具的最小壁厚和最大壁厚之间，故校核合格。3.模具定位圈直径为Φ100mm=注射机定位孔直径Φ100mm，符合安装要求。8.5开模行程的校核S=H1+Ｈ２＋（５～１０）ｍｍ＝120+43.78+（5~10）=168.78~173.78mm<500mmH1_____塑件高度（包含浇注系统高度）。H2_____塑件被推出的距离。故校核合格！37 总结37 毕业设计是检验我们在校期间对专业知识的掌握和熟练程度，是对我们所学专业知识的一次验收。这次毕业设计是对我们所学知识的一次综合运用，把所学的知识运用到实际加工中。通过这次毕业设计，巩固且扩充了“塑料成型工艺与模具设计”等课程所学的内容，掌握了塑料模具设计的方法和步骤，知道如何运用相关资料、书籍与手册、图表等来查阅设计中所需的相关数据和内容。且学会了综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识。进行塑料模具设计工作的实际训练，培养和提高了独立工作的能力。在做毕业设计时，让我知道自己专业知识的缺乏与不扎实、不牢固性，也让我意识到自己还有很多地方需要加强的。在设计时，也难免会遇到一些难以解决的凝难问题,但通过老师的耐心指导和同学之间的相互交流与讨论，使我很顺利地克服了这些。从而从中也学到了许多,使自身在各方面的能力都有了很大的提高和完善，各方面在能力都得到了很好的煅炼。毕业设计不仅是老师对我的学习所进行的一次测试，也是我对自身的一次检查，是我对所学课程的一次深入的综合复习,也是今后走向社会在工程设计中的一次实践与经验。通过这次设计，让我发现了自身知识的缺乏和不足，从而更好更彻底地认识、规划、完善自己，去适应这种竞争激烈的社会现实，我将会在以后的工作中做得更好,更完善。致谢37 本次毕业设计历时七个周，从方案的选择、系统的设计到CAD绘制装配图、零件图，最后完成说明书。其间每一过程都得到老师的细心指导，老师经常安排见面会，兢兢业业地为我们排忧解难，多次指出我们设计中的错误，并讲解错误的原因，使我们能及时改正.帮助我们开拓设计思路，精心点拨、热忱鼓励。对工作认真负责，不仅治学严谨而且为人师表，堪称良师益友，教给我们的不仅是知识还有待人处世的积极态度。在此，向罗老师表示最衷心的感谢和最诚挚的意。在设计过程中，大部分设计时间都是在宿舍进行的，本次毕业设计的完成过程中，尤其是设计前期长时间在实宿舍里做，还得到了室友的热情帮助，在此向他们表示衷心的感谢。同学之间相互指点，在一起讨论问题，使我受益非浅。在此感谢帮助过我的同学，感谢学校给予我们良好的工作环境。设计过程中所用到的工具书、参考资料等，都是由学校图书馆提供，在此感谢学校图书馆所有工作人员的默默支持。感谢大学三年来对我学习、生活的关心和帮助的所有老师及共同走过三年同窗的同学。在这里请接受我诚挚的谢意！最后还要感谢所有的答辩老师，你们辛苦了，在百忙之中还有抽时间来指导我们的毕业设计，在此向你们表示衷心的感谢！参考文献37 [1].崇凯.机械制造技术基础课程设计指南.北京：化学工业出版社.[2].教育部高等教育司北京市教育委员会.高等学校毕业设计（论文）指导手册（机械卷）高等教育出版社[3].刘小年刘振魁.机械工程基础.第二版.北京：机械工业出版社[4].王之烁王大康。机械设计综合课程设计.第二版.北京：机械工业出版社[5].赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书.第二版.北京：机械工业出版社，2000[6].邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程.北京：机械工业出版社，2004[7].李益民.机械制造工艺简明手册.北京：机械工业出版社，1993[8].艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册.第三版.北京：机械工业出版社,2002[9].王光斗，王春福.机床夹具设计手册.第三版.上海：上海科学技术出版社，2000[10].李洪.机械制造工艺金属切削机床设计指导.沈阳：东北工学院出版社，1989[11].张进生.机械工程专业课程设计指导.北京：机械工业出版社，2003[12].张龙勋.机械制造工艺学课程设计指导书及习题.北京：机械工业出版社，1999[13].陶崇德，葛鸿翰.机床夹具设计.第二版.上海：上海科学技术出版社，1989[14].薛源顺.机床夹具设计.北京：机械工业出版社,2000[15].于骏一.机械制造技术基础.北京：机械工业出版社,2004[16].冯辛安.机械制造装备基础.第二版.北京：机械工业出版社,2005[17].张福润.机械制造技术基础.第二版.武汉：华中科技大学出版社，2000[18].王先稜.机械制造工艺学.北京：机械工业出版社,1998[19].王小华.机床夹具图册.北京：机械工业出版社,1992[20].孙已德.机床夹具图册.北京：机械工业出版社,198437 附录一yrobot功能的一种机器人国内注塑模的现状及发展趋势塑料制品在日常社会中得到广泛利用，模具技术己成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。国内注塑模在质与量上都有了较快的发展。但是与国外的先进技术相比，我国还有大部分企业仍然处于需要技术改造、技术创新、提高产品质量、加强现代化管理以及体制转轨的关键时期。关于全国塑料加工业区域分布，珠三角、长三角的塑料制品加工业位居前列，浙江、江苏和广东塑料模具产值在全国模具总产值中的比例也占到70％。现在，这3个省份的不少企业已意识到塑模业的无限商机，正积极组织模具产品的开发制造。塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用。塑料制品成形的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料模具市场中塑料成形模具产量中约半数是注塑模具。目前，我国模具生产厂点约有3万多家，从业人数80多万人。2005年模具出口7.4亿美元，比2004年的4.9亿美元增长约50％，均居世界前列。2006年，我国塑料模具总产值约300多亿元人民币，其中出口额约58亿元人民币。除自产自用外，市场销售方面，2006年中国塑料模具总需求约为313亿元人民币，国产模具总供给约为230亿元人民币，市场满足率为73.5%。在我国，广东、上海、浙江、江苏、安徽是主要生产中心。广东占我国模具总产量的四成，注塑模具比例进一步上升，热流道模具和气辅模具水平进一步提高。注塑模具在量和质方面都有较快的发展，我国最大的注塑模具单套重量己超过50吨，最精密的注塑模具精度己达到2微米。制件精度很高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，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、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CAD/CAM技术得到普及的同时，CAE技术应用越来越广，以CAD/CAM/CAE一体化得到发展，模具新结构、新品种、新工艺、新材料的创新成果不断涌现，特别是汽车、家电等工业快速发展，使得注塑模的发展迅猛。整体来看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进步，但与国民经济发展的需求、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需大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。 经过近几年的发展，塑料模具已显示出一些新的发展趋势： 1、大力提高注塑模开发能力。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，甚至在尚无明确用户对象之前进行开发，变被动为主动。37 目前，电视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等已采用这种方法，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。   2、注塑模具从依靠钳工技艺转变为依靠现代技术。随着模具企业设计和加工水平的提高，注塑模具的制造正在从过去主要依靠钳工的技艺转变为主要依靠技术。这不仅是生产手段的转变，也是生产方式的转变和观念的上升。这一趋势使得模具的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，最终促进了模具工业整体水平不断提高。目前我国已有10多个国家级高新技术企业，约200个省市级高新技术企业。与此趋势相适应，生产模具的主要骨干力量从技艺型人才逐渐转变为技术型人才是必然要求。3、模具生产正在向信息化迅速发展。在信息社会中，作为一个高水平的现代模具企业，单单只是CAD/CAM的应用已远远不够。目前许多企业已经采用了CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技术及其它先进制造技术和虚拟网络技术等，这些都是信息化的表现。向信息化方向发展这一趋向已成为行业共识。4、注塑模向更广的范围发展。随着人类社会的不断进步，模具必然会向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企业的业务很是红火，利润水平和职工收入都很好。因此，模具企业应把握这个趋向，不断提高综合素质和国际竞争力。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越来越高。为了满足市场需要，未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工都必将有较快发展。超大型、超精密、长寿命、高效模具；多种材质、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。更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之将产生一些特殊的、更为先进的加工方法。各种模具型腔表面处理技术，如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。中国塑料模具行业和国外先进水平相比，主要存在以下问题。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或接近国际先进水平，但总体来看，模具的精度、型腔表面的粗糙度、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，工艺装备水平已经比较先进，有些三资企业的装备水平也并不落后于国外，但大部分企业的工艺装备仍比较落后。更主要的是，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、供需矛盾短期难以缓解。37 近几年，国产塑料模具国内市场满足率一直不足74%，其中大型、精密、长寿命模具满足率更低，估计不足60%。同时，工业发达国家的模具正在加速向中国转移，国际采购越来越多，国际市场前景看好。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。4、大多数企业开发能力弱，创新能力明显不足。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，对创新和开发不够重视。模具企业不但要重视模具的开发，同时也要重视产品的创新。这既要求塑料机械企业在技术人才、技术创新方面要具有雄厚的实力，也要求企业能在第一时间内准确把握客户的个性化需求。模具生产技术水平的高低不仅是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，而且在很大程度上决定着这个国家的产品质量、效益及新产品开发能力。我国目前的模具开发制造水平比国际先进水平至少相差10年，特别是大型、精密、复杂、长寿命模具的产需矛盾十分突出，已成为严重制约我国制造业发展的瓶颈。模具是工业的基础工艺装备，在电讯、汽车、摩托车、电机、电器、仪器、家电、建材等产品中，80%以上都要依靠模具成形，用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产力和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。因此，我们应该认清形势，认准方向加快发展速度，而不是永远依靠进口产品。当然，近年来我国的注塑模行业发展速度也不可小觑，我们应该以此为契机，在最短的时间内赶上发达国家。塑料模具尽管成为时下最为诱人的“奶酪”，但樱桃好吃树难栽。由于塑料零配件形状复杂、设计灵活，对模具材料、设计水平及加工设备均有较高要求，并不是人人都可以轻易涉足的。专家认为，目前中国与国外水平相比还存在较大差距，眼前需尽快突破制约模具产业发展的三大瓶颈：一是加大塑料材料与注塑工艺的研发力度；二是塑模企业应向园区发展，加快资源整合；三是模具试模结果检验等工装水平必须尽快跟上，否则塑料模具发展将受到制约。37 附录二Thedomesticpresentsituationanddevelopmenttrendofinjectionmoldyrobot功能的一种机器人Plasticproductsineverydaysocialwidelyinuse,mouldtechnologyhasbecomethemeasureofanationalproductmanufacturingleveloneoftheimportantmarks.Domesticinjectionmoldinqualityandquantityistherapiddevelopment.Butcomparedwithforeignadvancedtechnologyinourcountry,andmostoftheenterpriseisstillneedtotechnicalinnovation,technologyinnovation,improveproductquality,strengthenthemodernmanagementsystemandthekeyperiodoftransition.Abouttheregionaldistributionplasticprocessingindustry,thepearlriverdelta,Yangtzeriverdeltaofplasticproductsprocessingindustryamongthetop,zhejiang,jiangsuandguangdongplasticmoldproductionvalueinthenationalmoldtheratiooftotaloutputvaluealsoaccountedfor70%.Now,thethreeprovincesofmanyenterprisesalreadyawareofplasticmoldindustryunlimitedbusinessopportunities,isactivelyorganizationmouldproductdevelopmentmanufacturing.Plasticproductsincar,machineryandelectronicproducts,instruments,aerospaceandothercountriespillarindustryandPeople"sDailylifeandrelatedfieldsofawiderangeofapplications.Plasticproductsformingmethodalthoughmany,butthemainmethodisinjectionforming,theworldplasticmouldplasticformingmoldproductioninthemarketinabouthalfisinjectionmold.Atpresent,ourcountrymoldproductionChangDianaboutmorethan30000,thenumberofemployeesmorethan80people.2005dieexport$740million,morethan$2004in490milliontoabout50%growth,arehighintheworld.In2006,China"stotalplasticmouldabout300onehundredmillionyuan,theexportofRMB5.8billionyuan.Exceptfortheproduction,salesmarket,in2006Chinaplasticmouldaggregatedemandisabout31.3billionyuanRMB,totalsupplyforthedomesticmouldabout23billionyuanRMB,themarketmeetratewas73.5%.Inourcountry,guangdong,Shanghai,zhejiang,jiangsu,anhuiisthemainproductioncenter.Guangdongaccountsforfortypercentofthetotaloutputinmould,plasticinjectionmould37 percentagerisefurther,mouldofhotflowpathandauxiliarymouldtoahigherlevel.Injectionmoldinginquantityandqualityarerapiddevelopment,China"slargestsinglesetofweightofinjectionmoldhasmorethan50tons,theprecisionofinjectionmoldoneselfachieveprecision2microns.Highprecisionpartsofsmallmodulegearmouldandreachtherequirementsofthehighlightslearnlampmouldetchasalsocanproduce,plasticmoldcavityhasbeenabletoproduceamodeofplasticmoldcavity7800,high-speedmoldproductionspeedcanhaveupto6m/minabovethehigh-speedplasticdifferentprofileextrusiondieandthedualchamberco-extrusionprofiles,double-colorcoextrusion,softhardco-extrusion,werecrowded,againofextrusionandlowfoamingrawsteel-plasticco-extrusion,etc.Variouskindsofmold.InCAD/CAMtechnologyproliferates,CAEtechnologyusedmoreandmorewidelytoCAD/CAM/CAEintegrationgetdevelopment,mouldnewstructuresandnewvarieties,newtechnology,newmaterialofcreativeworkconstantlyemerging,especiallycar,homeelectricalappliancesindustryfastdevelopment,thedevelopmentofinjectionmoldmakesrapid.ThewholeChinaplasticmouldwhetherinquantity,orinquality,technologyandabilityhasmadeagreatprogress,butwiththeneedsofthedevelopmentofthenationaleconomy,theworldadvancedlevel,comparedtoagapstill.Somelarge,sophisticated,complex,thelonglifeofhigh-gradeplasticmouldstillneedtoimportalotofeveryyear.Inthetotalamountofdemandexceedingsupplyatthesametime,somecheapplasticmoldbutsupplyexceedsdemand,marketcompetitionisintense,andsometechnicalcontentistoohighmiddle-gradeplasticmouldalsohasthetrendofsupplyexceedsdemand.Afterarecentdevelopment,plasticmouldhasshownsomenewdevelopmenttendency:1,improvetheinjectionmolddevelopmentability.Willdevelopmentworktopushforthasfaraspossible,untiltheinterventiontomouldusersoftheproductdevelopment,eveninthereisnoexplicituserobjectbeforedevelopment,changethepassivetoactive.Atpresent,thetelevisionanddisplayenclosure,airconditionershell,motorcycleplasticparts,areusingthismethod,themobilephoneandtelephonemoulddevelopmenthasalsostartedtotry.Thiskindofpracticebrokethemoldfactoryforalongtimecanonlywaittohavethecontract,canaccordingtotherequirementsofusersofthediedesignofthepassivesituation.2,injectionmoldingskillfromrelyonfitterintorelyonmoderntechnology.37 Asmoulddesignandprocessingenterprisestoraisethelevelof,injectionmouldmanufacturingisfromthepastreliesmainlyonthetransformationoftheskillsoffittermainlyrelyontechnology.Thisisnotonlythemeansofproductionchange,andchangethewayofproductionandtheriseoftheconcept.Thisisatrendcontinuingtoimprovethestandardizationtheaccuracyismoreandmorehigh,productioncycleandshorter,moreandmorelowproportionfitter,andfinallyachievetheoveralllevelofdieandmouldindustryisgrowing.Atpresentourcountrymorethan10nationalhighandnewtechnologyenterprise,about200﹑hightechnologyandnewtechnologyenterprise.Andadapttothetrend,themainproductionmoldbackbonestrengthfromskilltalentedpersongraduallyintotechnologytalentsisaninevitablerequirement.3,moldproductionistoinformationrapiddevelopment.Intheinformationsociety,asahighlevelofmodernmoldenterprise,justCAD/CAMapplicationalreadyisfarfromenough.AtpresentmanyenterpriseshaveusedtheCAE,CAT,PDM,CAPP,KBE,KBS,RE,CIMS,ERPtechnologyandotheradvancedmanufacturingtechnologyandvirtualnetworktechnologyandsoon,thesearetheperformanceoftheinformation.Toinformationwaythistrendhasbecometheindustryconsensus.4,injectionmoldtomorewidescopedevelopment.Withhumansocietyadvances,mouldwilltoawiderangeofareasandhigherleveldevelopment.Now,cangrasptheopportunity,todevelopthemarket,hasfoundanewgrowthpointofthemouldenterpriseandcanproducehightechnologycontentofthebusinessisverymoldenterpriseisbooming,theprofitlevelandtheincomeofworkersandstaffareverygood.Therefore,mouldenterpriseshouldseizetheofthistrend,andconstantlyimprovethecomprehensivequalityandinternationalcompetitiveness.Withthedevelopmentofthemarket,newmaterialsandvariousplasticformingmethodwillinthefuturedevelopment,thereforetorequestmoldingtoolmoreandmoreisalsohigh.Inordertomeettheneedsofthemarket,thefutureoftheplasticmouldwhethervarieties,structure,performanceorprocessingwillhavemorerapidly.Super,superprecision,longservicelife,highefficiencymould;Avarietyofmaterial,avarietyofcolor,multilayermuchhousing,avarietyoftheshapingmethodintegrationofmoldwillbedeveloped.Higherperformanceandmeetspecialusemouldnewmaterialwilldevelopment,thenwillproducesomespecial,moreadvanced37 processingmethod.Allkindsofmoldcavitysurfacetreatmenttechnology,suchascoating,repair,grindingandpolishingandothernewtechnologyunceasinglywillalsobedeveloped.Chinaplasticmouldindustryandforeignstandards,mainlyexistinthefollowingquestions.1,unevendevelopmentProductoveralllevelislow.Althoughtheindividualenterpriseproductshasreachedorcomeclosetotheadvancedinternationallevel,butoverall,theaccuracy,theroughnessofthecavitysurface,productioncycle,lifeindexandinternationaladvancedlevelthereisabiggapbetweencompared.Includingproductionmodeandtheoveralllevelofenterprisemanagement,withforeignindustrialdevelopedcountriestherearecomparedformorethan10yearsthegap.2,processequipmentbackward,organizationandcoordinationabilityispoor.Thoughsomeofthetechnologicaltransformationoftheenterpriseafterinrecentyears,hasbeenmoreadvancedtechnologyandequipmentlevel,someoftheforeigninvestedenterpriselevelofequipmentisnotbehindabroad,butmostoftheenterpriseprocessequipmentisstilllagbehind.Moreimportantly,theenterpriseorganizationcoordinatedabilityispoor,difficulttointegrateortransferofsocialresourcesuse,thusitwillbedifficulttoundertakelargerprojects.3,thecontradictionbetweensupplyanddemandisdifficulttoeasetheshortterm.Inrecentyears,domesticplasticsmoulddomesticmarketmeetratehasbeenlessthan74%,includingalarge,precision,longlifemoldmeetmoreratelow,lessthan60%estimate.Meanwhile,industrialdevelopedcountriesareacceleratingthemouldtransferringtoChina,internationalpurchasingmoreandmore,theinternationalmarkethasagoodprospect.Themarketdemand,productionisdifficulttokeepupwithdevelopmentatthattime,inshortsupplysituationwillcontinueforaperiodoftime.4,mostenterprisedevelopmentabilityisweak,theinnovationabilityisnotenough.Ontheonehand,lowleveloftechnicalpersonnelproportionisnotquitehigh,ontheotherhandisthescientificdevelopmentlessinput;Moreimportantconceptsbackward,insufficientattentiontoinnovationanddevelopment.Mouldenterprisenotonlytopayattentiontothedevelopmentofthemould,alsowanttopayattentiontotheinnovationoftheproduct.Thisrequiresbothplasticmachineryenterprisesintechnologicaltalents,technologyinnovationtowithsolidstrength,theenterprisecanbeinthetimeaccuratelygraspthepersonalizedneedsof37 customers.Moldproductiontechnologyoflevelisnotonlythemeasureofanationalproductmanufacturelevelofimportantsymbol,andtoagreatextentdeterminethecountryproductsquality,efficiencyandabilityofnewproductdevelopment.Presentthedevelopmentofthemouldmanufacturinglevelthantheadvancedinternationallevelareatleast10years,especiallylarge,sophisticated,complex,thelonglifeofthediecontradictionChanXuisveryoutstanding,hasbecomeseriouslyrestrictthebottleneckofChina"smanufacturingindustry.Moldisthefoundationofindustrialprocessequipment,intelecommunications,automobiles,motorcycles,motor,electricappliances,instrumentsandappliances,buildingmaterialsandotherproducts,andmorethan80%ofallwanttorelyonthatofdieforming,stampingmoldproductionwithexpressedbyhighprecision,highcomplexity,highconsistency,highproductivityandlowconsumption,isotherprocessingmanufacturingmethodcanmatch.Therefore,weshouldunderstandthesituation,lookforthedirectiontospeedupthedevelopmentofspeed,andnotalwaysrelyonimportedproducts.Ofcourse,theinjectionmoldindustryinChinainrecentyearsdevelopmentspeedalsocannotsmallgaze,weshouldregardthisastheopportunity,intheshortestpossibletimetocatchupwiththedevelopedcountries.Plasticmouldalthoughbecomethemostattractivenowadaysthe"cheese",butthecherrytreesplantedgoodhard.Becauseplasticparts,flexiblecomplexshapedesign,mouldmaterial,designlevelandprocessingequipmentarehigherdemand,noteveryonecangeteasily.Expertsthink,atpresentChinaandabroadinlevelhasalargegap,eyesassoonaspossibletorestrictthedevelopmentofmoldanddieindustrybreakthroughthreemajorbottleneck:oneistoincreaseplasticmaterialandinjectionmoldingprocessdevelopmentstrength;2itismodelinginenterpriseshouldbetoparkdevelopment,accelerateresourceintegration;Threeismoldtestingmoldsinspectiontoolinglevelresultsmustbequicklycatchupwith,orplasticmoulddevelopmentwillberestricted.37'