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摘要
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具是生產(chǎn)各種產(chǎn)品的重要工藝裝備，它以其特定的形狀通過一定的方式使原材料成型，采用模具生產(chǎn)零部件，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、成本低、節(jié)省能源和原材料等一系列優(yōu)點(diǎn)，在鑄造、鍛造、沖壓、塑料等行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，了解注塑模具對(duì)了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品的質(zhì)量有很大意義。
關(guān)鍵詞：塑料模具，注塑模，氣體注射成型，模具制造技術(shù)，發(fā)展前景
前言
隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)塑料模具提出越來越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復(fù)雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度，注射成型是當(dāng)今市場上最常用、最具前景的塑料成型方法之一，因此注塑模具作為塑料模的一種，就具有很大的市場需求量。而傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)，根本不能滿足市場對(duì)模具的專業(yè)模具廠家數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加較快。“三資”企業(yè)及私營企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。我國模具生產(chǎn)最為集中的地區(qū)在珠三角和長三角地區(qū)，約占全國模具總產(chǎn)值的三分之二以上，模具發(fā)展有力地支持著這兩個(gè)地區(qū)工業(yè)的快速發(fā)展。雖然我國模具總量已位居世界第三，但設(shè)計(jì)制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等發(fā)達(dá)國家，模具商品化和標(biāo)準(zhǔn)化程度也低于國際水平。但是我國的塑料模已從過去的單純仿制、加工粗糙，發(fā)展到現(xiàn)在已大量運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)和理論知識(shí)， 并且積累了豐富的制模經(jīng)驗(yàn)。涌現(xiàn)出大批具有相當(dāng)水平的模具企業(yè)，是我國模具水準(zhǔn)的整體提升。模具水準(zhǔn)的提高不僅需要先進(jìn)的制造技術(shù)和成熟的經(jīng)驗(yàn)，更要依賴優(yōu)秀的質(zhì)量管理體系，具備所有這些條件才能使我國的塑料模具一步一步走向世界，走向成功。總體說來，我們的塑料模具制造水平與世界先進(jìn)水平的差距還是很大的[1]。
由于多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面也取得較大進(jìn)展，所以氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，現(xiàn)在，熱流道模具已逐漸開始推廣，有的廠采用率達(dá)20 %以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，以及具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達(dá)不到10 % ，與國外的50 %～80 %相比，差距較大[2]。
1注射模簡介
塑料注射成型所用的模具稱為注射成型模，簡稱注射模。它是實(shí)現(xiàn)注射成型工藝的重要設(shè)備。由于，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是采用注射模設(shè)計(jì)來完成燈座的模具設(shè)計(jì)，所以在文獻(xiàn)綜述中介紹一下注射模。注射模的成型原理是將塑料從注塑機(jī)的料斗送進(jìn)注射機(jī)的加熱的料筒中，經(jīng)過加熱融化成為流動(dòng)狀態(tài)后，在柱塞和螺桿的推動(dòng)下，熔融塑料被壓縮并向前移動(dòng)，進(jìn)而通過料筒前的噴嘴以很快的速度注入溫度較低的閉合模腔中，充滿型腔的熔料在受壓的情況下，經(jīng)冷卻固化后即可保持模具腔所賦予的形狀，然后開模分型獲得成型塑件，這樣就完成了一個(gè)模具的基本生產(chǎn)過程。注射模根據(jù)結(jié)構(gòu)和使用的目的可以分成很多種類，一般情況下分為普通注射模和特種注射模。普通注射模又可以分為：單分型面結(jié)構(gòu)注射模和雙分型面注射模。特種注射模分為：滑動(dòng)型芯注射模、閉合式注射模、螺紋注射模等[3]。
2注塑模具制造的特點(diǎn)[4]
由于模具的生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，由于塑料模具工業(yè)快速發(fā)展及各方面差距的存在，預(yù)計(jì)我國今后塑料模具的發(fā)展必將大于模具工業(yè)總體發(fā)展速度。所以我們必須對(duì)塑料模具以下特點(diǎn)有所了解。
（1）型腔及型芯呈立體型面。
（2）精度和表面質(zhì)量要求高，使用壽命要求長。
（3）工藝流程長，制造時(shí)間緊。
（4）異地設(shè)計(jì)、異地制造。
（5）專業(yè)分工，動(dòng)態(tài)組合。
3模具制造技術(shù)的發(fā)展方向
由于市場對(duì)現(xiàn)代模具制造業(yè)提出了一些新的要求，當(dāng)前模具制造的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為以下四個(gè)方面[5]：
3.1機(jī)加工方法的發(fā)展 采用光機(jī)電相結(jié)合的數(shù)控電火花成形、數(shù)控電火花線切割以及各種特殊加工相結(jié)合，例如電鑄成形、粉末冶金成形、精密鑄造成形、激光加工等。從而可以加工出復(fù)雜的型腔和型芯，以及保證較高的加工精度要求。目前慢走絲線切割和電火花放電加工精度要求。目前慢走絲線切割和電火花放電加工精度可達(dá)到±1.5μm，加工表面粗糙度可達(dá)到Ra0.004μm，基本上達(dá)到了精面要求[6]。
3.2先進(jìn)的技術(shù)支持條件 模具的服務(wù)對(duì)象主要是電器、汽車廠家，產(chǎn)品的更新?lián)Q代快，而且模具的設(shè)計(jì)已經(jīng)從二維發(fā)展為三維，實(shí)現(xiàn)了可視化設(shè)計(jì)，不但可以立體、直觀地再現(xiàn)尚未加工出的模具體，真正實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM一體化，而且三維設(shè)計(jì)解決了二維設(shè)計(jì)難于解決的一些問題，諸如：干涉檢查、模擬裝配等。
3.3 基于快速原型技術(shù)的注塑模具快速制造 直接從CAD模型生產(chǎn)工模具被認(rèn)為是一種可以減少新產(chǎn)品成本和開發(fā)周期的重要的方法，近些年來，這種將CAD技術(shù)、快速成型（RP）和快速工模具制造（RT）等高新技術(shù)相結(jié)合，已經(jīng)對(duì)傳統(tǒng)的注塑模具的制造產(chǎn)生了重大的沖擊[7]。CAD技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上代替了實(shí)物的評(píng)估和試驗(yàn)，減少了新產(chǎn)品研制過程中的迭代次數(shù)，從而加快了新產(chǎn)品的開發(fā)速度。
3.4高速切削技術(shù)在模具快速制造中的應(yīng)用 高速切削技術(shù)制造模具，具有切削效率高，可明顯縮短機(jī)動(dòng)加工時(shí)間，加工精度高，表面質(zhì)量好，因此可大大縮短機(jī)械后加工、人工后加工和取樣檢驗(yàn)輔助工時(shí)等許多優(yōu)點(diǎn)。在某注塑模的高速銑削中，材料硬度為56~58HRC，原來采用電火花加工，每個(gè)零件需時(shí)90min，采用直徑為12mm球頭銑刀，主軸轉(zhuǎn)速1500r/ min、工作臺(tái)進(jìn)給1500r/ min進(jìn)行高速加工，加工每個(gè)零件只需5min，工效提高了18倍[8]。
4新興特殊注射成型技術(shù)對(duì)模具制造的發(fā)展要求
注射成型技術(shù)作為塑料加工成型方法中最重要的方法之一，已經(jīng)得到相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。隨著塑料制品應(yīng)用的日益廣泛，不同的領(lǐng)域?qū)λ芰现破返拈_頭精度、功能成本等方面提出了很多更高的要求，因此在傳統(tǒng)注塑成型技術(shù)的基礎(chǔ)上，又發(fā)展了許多特殊的新興注塑成型技術(shù)，如低壓注射成型、熔芯射擊成型、裝配注射成型、磁場定向注射成型、單色多模注射成型、氣體輔助注射成型、薄殼注射成型技術(shù)等。因些必須改變注塑模具的設(shè)計(jì)和制造體系，才能夠滿足成型要求[9]。
隨著微機(jī)電系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)生命線的進(jìn)展，微細(xì)型注塑模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的研究近年來得到了人們的重視，微型注塑成型通常用于醫(yī)療、電信、計(jì)算機(jī)、電氣等領(lǐng)域，醫(yī)療和電子器械越來越小型化，因此對(duì)人們希望制件可以做得越來越小。微型注塑成型有許多優(yōu)點(diǎn)，如工模具的成本可以更低，而且原料的成本也大大的降低，研究適合微型注塑模具和微型注塑機(jī)的成型理論和制造方法，尋找和研制適合微型塑料制件生產(chǎn)的塑料原料，以及開發(fā)相應(yīng)的檢測儀器設(shè)備，已經(jīng)成為目前國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)[10]。
5我國塑料模具工業(yè)和技術(shù)今后的主要發(fā)展方向
盡管我國模具有了長足的進(jìn)步，部分模具已達(dá)到國際先進(jìn)水平，但無論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要嗎，與發(fā)達(dá)國家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距?；诖朔N現(xiàn)狀，我國塑料模具工業(yè)和技術(shù)的主要方向如下：
（1）提高大型、精密、復(fù)雜、高效、長壽命模具的設(shè)計(jì)制造水平及比例 。
（2）在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)?；诰W(wǎng)絡(luò)的CAD/
CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設(shè)計(jì)與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用[11]。
（3）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。
（4）推廣應(yīng)用暖流道技術(shù)。氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。氣助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下。大幅度降低成本。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制體輔，而且其常用于較復(fù)雜的大型制品。模具設(shè)計(jì)和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動(dòng)分析軟件，顯得十分重要[12]。
（5）開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。
（6）提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。
（7）各種模具型腔表面技術(shù)，如修補(bǔ)、涂覆、研磨、和拋光等工藝會(huì)得到進(jìn)一步發(fā)展。
6目前存在的問題
由于我國模具行業(yè)起步比較晚，與國外相比，有一定的差距，主要表現(xiàn)在：
6.1模具設(shè)計(jì)人員缺乏 模具人才的培養(yǎng)需要較大規(guī)模的硬件設(shè)備和高水平的師資力量。更重要的是，學(xué)模具設(shè)計(jì)需要的時(shí)間很長，一般要2到3年的實(shí)踐才可以成為一名合格的模具技術(shù)人員。
6.2制造水平低 國內(nèi)模具制造水平檔次低于國外模具制造廠家，制造工藝條件參差不齊，不少廠家因?yàn)樵O(shè)備不配套，很多工序依靠手工完成，嚴(yán)重影響了精度和質(zhì)量。國家模具大多采用2Cr13和3Cr13作精密熱處理，而國外則采用專用模具材料DINI2316，其綜合機(jī)械性能，耐磨耐腐蝕性能及拋光亮度均明顯優(yōu)于國產(chǎn)材料。這從根本上影響了國產(chǎn)模具的外觀質(zhì)量和使用壽命。
6.3發(fā)展不平衡，產(chǎn)品總體水平較低 雖然個(gè)別企業(yè)的產(chǎn)品己達(dá)到相當(dāng)高的水平，個(gè)別企業(yè)的部分產(chǎn)品已達(dá)到或接近國際水平，但總體來看，模具的精度、型腔表面粗糙度、生產(chǎn)周期、壽命等指標(biāo)與國外先進(jìn)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(dá)國家相比尚有10年以上的差距。
6.4大多數(shù)企業(yè)開發(fā)能力弱 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(duì)開發(fā)不夠重視。
6.5管理落后 技術(shù)落后往往容易看到，管理落后有時(shí)卻難以意識(shí)到。國內(nèi)外模具企業(yè)管理上的差距十分明顯，管理的差距所帶來的問題往往比技術(shù)上的差距更為嚴(yán)重。
6.6市場需求旺盛，生產(chǎn)發(fā)展一時(shí)還難以跟上 供需矛盾一時(shí)還難以解決，供不應(yīng)求的局面還將持續(xù)一段時(shí)間，特別是在中高檔產(chǎn)品方面矛盾更為突出。
7總結(jié)部分
面對(duì)對(duì)于我國模具行業(yè)的現(xiàn)狀，我認(rèn)為大力發(fā)展和推廣信息化、數(shù)字化技術(shù)是極其重要的，同時(shí)應(yīng)在政策上引導(dǎo)具有較強(qiáng)能力的企業(yè)單位研發(fā)新的設(shè)計(jì)方法，在模具制造方面向復(fù)雜，高精度，長壽命模具上面有更大的突破。努力提高企業(yè)管理水平，實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化推動(dòng)了我國塑料模具加工工業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)模具標(biāo)準(zhǔn)件上品種、上水平、上規(guī)模。逐步建立起適應(yīng)我國國情的模具科研設(shè)計(jì)、人才培訓(xùn)和生產(chǎn)體系，不但要使我國進(jìn)一步成為模具生產(chǎn)大國，與此同時(shí)我們還要繼續(xù)為我國塑料模具生產(chǎn)企業(yè)提高技術(shù)水平、增強(qiáng)競爭實(shí)力、加快融入國際大市場的步伐提供必要的技術(shù)保障。
本人通過對(duì)模具專業(yè)的學(xué)習(xí)，掌握了常用材料在各種成型過程中對(duì)模具的工藝要求，各種模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算的方法，在模具制造方面，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝，基本上達(dá)到能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)一般模具的要求。
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