筆記本電池蓋的注射模具設(shè)計(jì)-塑料注塑模含NX三維及26張CAD圖
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一、 選題依據(jù)
1．論文（設(shè)計(jì)）題目
筆記本電池蓋注射模具設(shè)計(jì)
2．研究領(lǐng)域
工程設(shè)計(jì)
3．論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值
現(xiàn)在塑料產(chǎn)品在我們的生活中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，因此模具設(shè)計(jì)工作者一直在努力提高其生產(chǎn)效率。本設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)針對(duì)筆記本電池后蓋進(jìn)行注塑模具設(shè)計(jì)，包括產(chǎn)品材料的選擇，產(chǎn)品的成型特點(diǎn)，注塑模具的設(shè)計(jì)等；在模具設(shè)計(jì)的過(guò)程中，關(guān)鍵的幾個(gè)問(wèn)題是解決分型面的選擇、澆口位置確定、頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、斜頂?shù)脑O(shè)計(jì)、塑件澆注系統(tǒng)布局、冷卻系統(tǒng)的布局等問(wèn)題；首先運(yùn)用 Solidworks 軟件對(duì)塑件進(jìn)行三維造型，對(duì)塑件進(jìn)行型腔布局設(shè)計(jì)，然后實(shí)現(xiàn)分模，最后運(yùn)用 CAD 完成其他系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中運(yùn)用 Solidworks，CAD 等軟件輔助完成電池后蓋的注塑模具設(shè)計(jì)，有效的提高了注塑模具的生產(chǎn)效率。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中本著降低生產(chǎn)成本、縮短生產(chǎn)周期和提高生產(chǎn)效率的宗旨，盡可能地設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、裝配比較方便的模具。
注塑模具，也被稱(chēng)為注射模具，主要用于熱塑性塑料成型，注塑成型塑料產(chǎn)品占超過(guò)塑料模具的一大半比例。模具開(kāi)發(fā)產(chǎn)品要適應(yīng)現(xiàn)在“交貨期短”，“精度高”，
“質(zhì)量好”，“價(jià)格低”等要求。注塑模具設(shè)計(jì)主要包括材料的選擇，市場(chǎng)調(diào)研，塑膠，塑料零件建模和流程分析及設(shè)計(jì)，注塑機(jī)，注塑模具及零部件，以及相關(guān)的計(jì)算和驗(yàn)證，以及工程圖繪制參數(shù)的選擇。在模具設(shè)計(jì) CAD / CAE 技術(shù)的應(yīng)用，可以大大減少模具設(shè)計(jì)時(shí)間，使設(shè)計(jì)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化[1]。
注射成型有三大工藝條件，即：溫度、壓力、時(shí)間。在成型過(guò)程中，尤其是精密制品的成型，要確立一組最佳的成型條件決非易事，因?yàn)橛绊懗尚蜅l件的因素太多，有制品形狀、模具結(jié)構(gòu)、注射裝備、原材料、電壓波動(dòng)及環(huán)境溫度等。塑料模具的設(shè)計(jì)不但要采用 CAD 技術(shù)，而且還要采用計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）技術(shù)。這是發(fā)展的必然趨勢(shì)。注塑成型分兩個(gè)階段，即開(kāi)發(fā)/設(shè)計(jì)階段（包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和模具制造）和生產(chǎn)階段（包括購(gòu)買(mǎi)材料、試模和成型）。傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產(chǎn)前，由于設(shè)計(jì)人員憑經(jīng)驗(yàn)與直覺(jué)設(shè)計(jì)模具，模具裝配完畢后，通常需要幾次試模，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，不僅需要重新設(shè)置工藝參數(shù)，甚至還需要修改塑料制品和模具設(shè)計(jì)，這勢(shì)必增加生產(chǎn)成本，延長(zhǎng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。目前國(guó)際市場(chǎng)上主要流行的，運(yùn)用范圍最廣的注射模流動(dòng)模擬分析軟件有澳大利亞的 MOLDFLOW、美國(guó)的
CFLOW、華中科技大學(xué)的 H-FLOW 等。其中 MOLDFLOW 軟件包括三個(gè)部分： MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS （產(chǎn)品優(yōu)化顧問(wèn)，簡(jiǎn)稱(chēng) MPA），MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT （注射成型模擬分析，簡(jiǎn)稱(chēng) MPI），MOLDFLOW PLASTICS
XPERT （注射成型過(guò)程控制專(zhuān)家，簡(jiǎn)稱(chēng) MPX）。采用 CAE 技術(shù)，可以完全代替試
模，CAE 技術(shù)提供了從制品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的完整解決方案，在模具制造加工之前， 在計(jì)算機(jī)上對(duì)整個(gè)注射成型過(guò)程進(jìn)行模擬分析，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應(yīng)力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設(shè)計(jì)者能盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)修改制件和模具設(shè)計(jì)，而不是等到試模以后再返修模具[2]。這不僅是對(duì)傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方法的一次突破，而且對(duì)減少甚至避免模具返修報(bào)廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等，都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。
我國(guó)國(guó)內(nèi)的模具市場(chǎng)的現(xiàn)狀并不樂(lè)觀，引起這種結(jié)果的原因是多方面的，大概可 以分為三方面的原因：沒(méi)有檔次比較高的產(chǎn)品、行業(yè)內(nèi)缺乏具體的工藝標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)制造的利潤(rùn)較低。
4．目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)
4.1 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀
我國(guó)的模具制造企業(yè)主要是以民營(yíng)企業(yè)或者個(gè)體經(jīng)營(yíng)為主的，而這兩種企業(yè)的模式發(fā)展受多種條件的影響，比如，資金、空間、技術(shù)信息交流等，很難形成一定的大規(guī)模。甚至有相當(dāng)一部分企業(yè)仍然是依靠傳統(tǒng)設(shè)備和手工進(jìn)行加工生產(chǎn)，所以只可以生產(chǎn)一些中、低檔模具，由于信息問(wèn)題，他們也很難接觸到一些先進(jìn)的成型技術(shù)和國(guó)家最先進(jìn)的成型設(shè)備。如此一來(lái)，便更使得中低檔的模具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)變得更加的激烈。國(guó)內(nèi)模具制造企業(yè)一般都能夠認(rèn)識(shí)到自己在技術(shù)方面的落后，但是，自己都很難看到管理方面的落后。這些模具生產(chǎn)企業(yè)不但沒(méi)有工藝流程的具體的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而且，主要的生產(chǎn)模式依然是最傳統(tǒng)的師傅領(lǐng)導(dǎo)徒弟的模式。但是，國(guó)內(nèi)以此種模式生產(chǎn)和生存時(shí)，國(guó)外的一部分先進(jìn)的模具企業(yè)已經(jīng)采用生產(chǎn)流程進(jìn)行管理?，F(xiàn)代模具行業(yè)早就已經(jīng)轉(zhuǎn)入了數(shù)字化的時(shí)代，由電腦設(shè)計(jì)圖紙，并且依靠電腦先輸入加工的數(shù)據(jù)，然后制作模具。在此種國(guó)際形勢(shì)下，國(guó)內(nèi)模具行業(yè)不但技術(shù)上跟不上時(shí)代的潮流，而且在管理方面也差一個(gè)步伐，行業(yè)內(nèi)再?zèng)]有一個(gè)具體的流程標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題便更加阻礙了企業(yè)的發(fā)展步伐了。 模具生產(chǎn)可以通過(guò)信息化的管理來(lái)實(shí)現(xiàn)。模具企業(yè)的信息化，即是指將 ERP、INTERNET 等一些信息化技術(shù)應(yīng)用到模具企業(yè)中，用 IT 的形式將模具企業(yè)業(yè)務(wù)全過(guò)程、技術(shù)溝通過(guò)程、模具企業(yè)內(nèi)部的業(yè)務(wù)管理過(guò)程固定下來(lái)，以達(dá)到提高模具企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理水平和模具企業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)的效率的目的[3]。綜合各方面的現(xiàn)狀，可將我國(guó)模具技術(shù)大致分類(lèi)，具體有以下幾個(gè)方面走勢(shì)：
（1）模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)及其應(yīng)用日趨成熟。
（2）大力發(fā)展快速成型技術(shù)。
（3）優(yōu)質(zhì)模具材料會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)展，同時(shí)一些更為先進(jìn)的熱處理技術(shù)和表面處理技術(shù)得到應(yīng)用。
（4）模具生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化水平和一些標(biāo)準(zhǔn)件的使用率會(huì)得到很大的提高。
（5）模具行業(yè)會(huì)向復(fù)雜化、精密化和大型化方向的發(fā)展。
（6）模具成型新技術(shù)與新工藝會(huì)得到開(kāi)發(fā)，不斷涌現(xiàn)和推廣。
（7）將熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)推廣應(yīng)用在塑料模具中。
（8）在模具加工的應(yīng)用里逐步推廣高速銑削。
（9）模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程得到進(jìn)一步的研究和應(yīng)用。
我國(guó)的模具以塑料、五金模具為主。特別是廣東地區(qū)的模具行業(yè)里經(jīng)營(yíng)的主要是塑膠、五金模具，因此，廣州的模具行業(yè)首先在經(jīng)營(yíng)模式上占有很大的優(yōu)勢(shì)。雖然廣東的模具業(yè)里主要是一些中小型的企業(yè)，但是它們的分布范圍相當(dāng)?shù)膹V泛，并且，有許多模具制造業(yè)比較集中地區(qū)，比如，廣州的番禺區(qū)、深圳的龍崗區(qū)、東莞、汕頭等地。 隨著大量的模具企業(yè)的快速增長(zhǎng)，模具行業(yè)的整體水平也得到了相應(yīng)的增長(zhǎng)。與此同時(shí)，廣東的一些大型企業(yè)和快速發(fā)展起來(lái)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，紛紛開(kāi)始了對(duì)模具制造的投入，目的是使自己生產(chǎn)的產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力得到大幅度的提高。與此同時(shí)，在我國(guó)沿海的 一些工業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū)，也陸續(xù)的聚集了成千上萬(wàn)的中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)[4]。
此外，近年來(lái)我國(guó)家電的發(fā)展突飛猛進(jìn)，使得人們的生活環(huán)境變得更加高質(zhì)量， 給人們提供了很大的便利。同時(shí)隨著人們生活質(zhì)量的提高，大眾對(duì)電器類(lèi)產(chǎn)品的各方面要求都在漸漸提高。為了適應(yīng)這種變化，工作者就要不停的研發(fā)新的產(chǎn)品，以滿足大眾的需求，并且要加快速度研發(fā)以適應(yīng)產(chǎn)品的更新?lián)Q代，而這更新?lián)Q代的速度一直在逐漸的加快，尤其是在廣東的一些地區(qū)，這種需求更加要強(qiáng)烈。由于我國(guó)模具業(yè)的快速發(fā)展，使得像電池后蓋這類(lèi)的薄壁產(chǎn)品的注塑模具不管是在國(guó)內(nèi)還是在國(guó)外都得到了快速發(fā)展，且有發(fā)展前景非?？捎^。在我國(guó)的南方地區(qū)，超薄類(lèi)零件的模具在當(dāng)?shù)氐貐^(qū)的需求量很可觀，而且它的出口量也是非常大的。相信在不久的以后，隨著南方的其它各個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的支持不斷增加，超薄件的注塑模具的生產(chǎn)成本一定可以很大程度的得到降低，生產(chǎn)周期也可以不斷地有所減小，它的生產(chǎn)技術(shù)也會(huì)有個(gè)更為樂(lè)觀的發(fā)展前景[5]。
4.2 國(guó)外現(xiàn)狀
國(guó)外注塑模具制造行業(yè)的最基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化。追求的目標(biāo)是提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)化程度達(dá)到 70%～
80%，實(shí)現(xiàn)部分資源共享，大大縮短設(shè)計(jì)周期及制造周期，降低生產(chǎn)成本.最大限 度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力 滿足用戶(hù)需求。模具企業(yè)在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了專(zhuān)業(yè)化， 在模具企業(yè)的生產(chǎn)管理方面，也有越來(lái)越多的采用以設(shè)計(jì)為龍頭、按工藝流程安排加工的專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)方式，降低了對(duì)模具工人技術(shù)全面性的要求，強(qiáng)調(diào)專(zhuān)業(yè)化。
國(guó)外注塑成型技術(shù)在也向多工位、高效率、自動(dòng)化、連續(xù)化、低成本方向發(fā)展。因此，模具向高精度復(fù)雜、多功能的方向發(fā)展。例如：組合模、即鈑金和注塑一體注塑鉸鏈一體注塑、活動(dòng)周轉(zhuǎn)箱一體注塑；多色注塑等；向高效率、高自動(dòng)化和節(jié)約能源，降低成本的方向發(fā)展。例如：疊模的大量制造和應(yīng)用，水路設(shè)計(jì)的復(fù)雜化、裝夾的自動(dòng)化、取件全部自動(dòng)化[6]。
在歐美模具企業(yè)得到廣泛應(yīng)用,歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平在國(guó)際上是一流的。將高新技術(shù)應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)與制造，已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。
（1）CAD/CAE/CAM 的廣泛應(yīng)用，顯示了用信息技術(shù)帶動(dòng)和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性在歐美，CAD/CAE/CAM 已成為模具企業(yè)普遍應(yīng)用的技術(shù)。在 CAD 的應(yīng)用方面，已經(jīng)超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級(jí)階段，目前 3D 設(shè)計(jì)已達(dá)到了 70%～
89%。PRO/E、UG、CIMATRON 等軟件的應(yīng)用很普遍。應(yīng)用這些軟件不僅可完成
2D 設(shè)計(jì)，同時(shí)可獲得 3D 模型，為 NC 編程和 CAD/CAM 的集成提供了保證。應(yīng)用 3D 設(shè)計(jì)，還可以在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行裝配干涉的檢查，保證設(shè)計(jì)和工藝的合理性。數(shù)控機(jī)床的普遍應(yīng)用，保證了模具零件的加工精度和質(zhì)量。30～50 人的模具企業(yè)， 一般擁有數(shù)控機(jī)床十多臺(tái)。經(jīng)過(guò)數(shù)控機(jī)床加工的零件可直接進(jìn)行裝配，使裝配鉗工的人數(shù)大大減少。CAE 技術(shù)在歐美已經(jīng)逐漸成熟。在注射模設(shè)計(jì)中應(yīng)用 CAE 分析軟件，模擬塑料的沖模過(guò)程，分析冷卻過(guò)程，預(yù)測(cè)成型過(guò)程中可能發(fā)生的缺陷。在沖模設(shè)計(jì)中應(yīng)用 CAE 軟件，模擬金屬變形過(guò)程，分析應(yīng)力應(yīng)變的分布，預(yù)測(cè)破裂、起皺和回彈等缺陷。CAE 技術(shù)在模具設(shè)計(jì)中的作用越來(lái)越大，意大利 COMAU 公司應(yīng)用 CAE 技術(shù)后，試模時(shí)間減少了 50%以上。
（2）為了縮短制模周期、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，普遍采用高速切削加工技術(shù)高速切削是以高切削速度、高進(jìn)給速度和高加工質(zhì)量為主要特征的加工技術(shù)，其加工效率比傳統(tǒng)的切削工藝要高幾倍，甚至十幾倍。目前，歐美模具企業(yè)在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用數(shù)控高速銑，三軸聯(lián)動(dòng)的比較多，也有一些是五軸聯(lián)動(dòng)的，轉(zhuǎn)數(shù)一般在 1.5 萬(wàn)～3 萬(wàn) r/min。采用高速銑削技術(shù)，可大大縮短制模時(shí)間。經(jīng)高速銑削精加工后的模具型面，僅需略加拋光便可使用，節(jié)省了大量修磨、拋光的時(shí)間。歐美模具企業(yè)十分重視技術(shù)進(jìn)步和設(shè)備更新。設(shè)備折舊期限一般為 4～5 年。增加數(shù)控高速銑床，是模具企業(yè)設(shè)備投資的重點(diǎn)之一。
（3）快速成型技術(shù)與快速制模技術(shù)獲得普遍應(yīng)用
由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代不斷加快，快速成型和快速制模技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并迅速獲得普遍應(yīng)用。在歐洲模具展上，快速成型技術(shù)和快速制模技術(shù)占據(jù)了十分突出的位置，有 SLA、SLS、FDM 和 LOM 等各種類(lèi)型的快速成型設(shè)備， 也有專(zhuān)門(mén)提供原型制造服務(wù)的機(jī)構(gòu)和公司[7]。
在所考察的模具企業(yè)中，有不少是將快速成型技術(shù)和快速制模技術(shù)結(jié)合起來(lái)應(yīng)用于模具制造，即利用快速原型技術(shù)制造產(chǎn)品零件的原型。再基于原型快速地制造出模具。許多塑料模廠家利用快速原型澆制硅橡膠模具，用于少量翻制塑料件， 非常適合于產(chǎn)品的試制。
二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容
1.重點(diǎn)解決的問(wèn)題
（1）模具工作零件的設(shè)計(jì)與工藝路線
（2）模具總體結(jié)構(gòu)的確定
2.設(shè)計(jì)思路和主要內(nèi)容
根據(jù)實(shí)物測(cè)量出電池蓋的尺寸，然后根據(jù)測(cè)出的尺寸利用三維造型軟件
Solidworks 繪制出零件的三維圖，然后運(yùn)用 Imold 插件來(lái)完成 3D 分模，最后運(yùn)用
AUTOCAD 完成模具的設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：塑件的設(shè)計(jì)、收縮率和分型面的確定、模架的選擇、澆道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)的選擇、內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)圖紙的繪制
3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果
（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一套
（2）圖紙一套
（3）畢業(yè)論文
（4）運(yùn)動(dòng)分析
（5）數(shù)據(jù)電子版光盤(pán)
（6）預(yù)申請(qǐng)專(zhuān)利
三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排
1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）
根據(jù)實(shí)物測(cè)量出電池蓋的尺寸，然后根據(jù)測(cè)出的尺寸利用三維造型軟件
Solidworks 繪制出零件的三維圖，然后運(yùn)用 Imold 插件來(lái)完成 3D 分模，最后運(yùn)用
AUTOCAD 完成模具的設(shè)計(jì)。
2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃
第 1 周-準(zhǔn)備、選題和資料收集階段
第 2 周-掌握一定的基礎(chǔ)知識(shí)
第 3 周-了解畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容
第 4 周-開(kāi)題報(bào)告撰寫(xiě)及準(zhǔn)備開(kāi)題答辯
第 5 周-完成分析工作
第 6 周-了解、熟悉塑料模具設(shè)計(jì)內(nèi)容第 7 周-學(xué)習(xí)應(yīng)用 Pro/E 造型模具
第 8 周-完成部分外文翻譯
第 9 周-撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
第 10 周-中期檢查
第 11 周-模具的尺寸和計(jì)算
第 12 周-繪制模具總裝圖及其主要零件圖
第 13 周-對(duì)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維剖析
第 14 周-輸出模具開(kāi)合結(jié)構(gòu)圖第 15 周-制作 PPT 演講稿
第 16 周-準(zhǔn)備答辯
四、需要閱讀的參考文獻(xiàn)
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附：文獻(xiàn)綜述或報(bào)告
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注射模具國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)對(duì)比綜述
李方朔
摘要：本文簡(jiǎn)要闡述國(guó)內(nèi)外在注射模具上的差距以及我國(guó)在注塑模具加工中以后的未來(lái)走向。關(guān)鍵詞：塑料模具，注塑模具
模具是塑料成型加工的一種重要的工藝裝備，模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍，因此模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，模具的生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)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)展及上述各方面差距的存在，因此我國(guó)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。塑料模具生產(chǎn)企業(yè)在向著規(guī)?；同F(xiàn)代化發(fā)展的同時(shí)，專(zhuān)和精仍舊是一個(gè)必然的發(fā)展趨勢(shì)。 關(guān)鍵字:塑料模具、發(fā)展 、標(biāo)準(zhǔn)化、CAD/CAM 、差距 塑料模具是成型塑料制品的工藝裝備或工具。根據(jù)塑料成型工藝方法的不同， 通常將塑料模具分為注射模具、壓縮模具、傳遞模具、擠出模具、中空吹塑模具、熱成型模具等。合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具是實(shí)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(duì)實(shí)現(xiàn)塑料成型工藝要求、保證塑料制件質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本起著重要的作用。一副品質(zhì)優(yōu)良的塑料模具可成型幾十萬(wàn)次，甚至上百萬(wàn)次。這與模具設(shè)計(jì)、選材、制造和使用維護(hù)有著很大關(guān)系。對(duì)塑料模具設(shè)計(jì)的要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能、力學(xué)性能等各方面均能滿足使用要求的優(yōu)質(zhì)制件。在模具使用時(shí)，力求生產(chǎn)效率高、自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)便、壽命長(zhǎng)； 在模具制造方面，要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉。
1.我國(guó)塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀
整體來(lái)看，中國(guó)塑料模具無(wú)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(jìn)步，但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求、世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進(jìn)口。在總量供不應(yīng)求的同時(shí)，一些低檔塑料模具卻供過(guò)于求，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(guò)于求的趨勢(shì)。 近年來(lái),塑料模具工業(yè)迅速發(fā)展,體現(xiàn)在模具產(chǎn)品向著大型、精密、復(fù)雜的方向發(fā)展,綜合技術(shù)含量不斷提高,模具制造周期不斷縮短。但與國(guó)外塑料模具的先進(jìn)水平相比,依然存在一定差距。
1.1 模具材料和標(biāo)準(zhǔn)件
國(guó)內(nèi)大多數(shù)冶金廠設(shè)備、工藝較落后,大多采用電爐冶煉，鋼的純度差,表面脫碳層深、碳化物級(jí)別高、疏松超標(biāo)。鋼材的冶金質(zhì)量低、成材率低,一般質(zhì)量的模具鋼多，高質(zhì)量的模具鋼材少。而國(guó)外模具鋼生產(chǎn) 80%以上采用真空精煉和電渣重熔生產(chǎn)， 鋼材純度、等向性高。我國(guó)列入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的塑料模具鋼僅為 3Cr2Mo 和 3Cr2MnNiMo。國(guó)外常用的塑料模具鋼已形成較完整的系列，如美國(guó)塑料模具鋼有 7 個(gè)鋼號(hào)，形成完整的 P 系列，日本日立金屬公司有 15 個(gè)鋼號(hào):日本大同特殊鋼 13 個(gè)鋼號(hào)。 國(guó)外模具的標(biāo)準(zhǔn)化率可達(dá) 85%(如德國(guó)、日本) ，中小模具的局部結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化程度高(如日本的手機(jī)模具) 。德國(guó)的保險(xiǎn)杠模具,模架是標(biāo)準(zhǔn)的,熱流道是標(biāo)準(zhǔn)的,和國(guó)內(nèi)相比，周期快，成本降低 30%。國(guó)內(nèi)模具企業(yè)大型模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度約為 25%～30%。模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度已成為制約國(guó)內(nèi)模具制造周期的瓶頸之一。
1.2 模具的精度、壽命和模具制造周期
國(guó)外的汽車(chē)企業(yè)都在實(shí)施“2 mm”工程，在國(guó)內(nèi)，單一零件還能夠做到，幾百個(gè)零件裝配到一起就沒(méi)有保證了。零件精度低造成修配量大,整模故障率高、穩(wěn)定性差。德國(guó)的模具制造周期在 2 周～20 天,備料 4～5 天,試模 2～3 天。日、韓的模具周期要求 2 周，原因是他們有專(zhuān)門(mén)的模具配件城,滑塊、頂桿、澆口套組件等均可以買(mǎi)到，
型腔件加工好裝上就行了。國(guó)內(nèi)配件標(biāo)準(zhǔn)化做不到；零件加工精度做不到。
1.3 加工設(shè)備、模具制造工藝和測(cè)量技術(shù)
德國(guó)、日本模具企業(yè)的加工設(shè)備先進(jìn),基本都是數(shù)控、高速切削、單向走絲線切割或 4 軸～5 軸聯(lián)動(dòng)的高速加工機(jī)床，能實(shí)現(xiàn)模具型面的鏡面加工。而國(guó)內(nèi)模具企業(yè)的 4 軸～5 軸聯(lián)動(dòng)的高速加工機(jī)床占的比例有限，高光模具的加工與國(guó)外相比差距較大。德國(guó)、日本汽車(chē)模具的制造工藝已標(biāo)準(zhǔn)化，制品精度高、制造周期短。精密模具零件的加工均采用在線測(cè)量，這方面國(guó)內(nèi)至少差 15～20 年。
1.4 新工藝、新材料研究和創(chuàng)新能力
一個(gè)國(guó)家的創(chuàng)新、研發(fā)能力體現(xiàn)了國(guó)家的綜合基礎(chǔ)實(shí)力。國(guó)外企業(yè)對(duì)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)很重視,模具廠經(jīng)常會(huì)與材料廠商、產(chǎn)品廠共同開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品和模具；注射機(jī)廠會(huì)與材料廠商共同研發(fā)新機(jī)型；名牌塑料供應(yīng)商會(huì)與名牌汽車(chē)公司聯(lián)合研制以塑代鋼的新塑料和新產(chǎn)品(如 BAYER 與寶馬合作開(kāi)發(fā)全塑賽車(chē)、GE 與克萊斯勒共同開(kāi)發(fā)全塑轎車(chē)) 。這種強(qiáng)強(qiáng)合作，使企業(yè)具有很強(qiáng)的研發(fā)能力。 塑料模具工業(yè)和技術(shù)今后的主要發(fā)展方向 近年來(lái)，我國(guó)的模具工業(yè)雖然有了較大的發(fā)展，但是與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家相比，在許多方面仍然有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備較少，先進(jìn)技術(shù)的普及率不高，大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具的制造技術(shù)還不完善，這些都需要在今后的發(fā)展中逐步予以充實(shí)。
2 我國(guó)塑料模具的發(fā)展
2.1 在塑料模具設(shè)計(jì)和制造中應(yīng)用 CAD/CAM/CAE 技術(shù) 當(dāng)前，CAD/CAM 技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的技術(shù)，塑料制品及模具的 3D 設(shè)計(jì)與成型過(guò)程中 3D 分析將在我國(guó)塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。在今后的塑料模具研究方向中，CAD/CAM 軟件的智能化程度將得到進(jìn)一步提高。
2.2 應(yīng)用熱流道技術(shù)，發(fā)展氣體輔助成型。由于熱流道模具成型后的制品沒(méi)有殘留的凝料，所以，這種成型方法可以節(jié)省大量的塑料制品的原材料，而且利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化， 提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率。氣體輔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。在這種成型方法中，模具設(shè)計(jì)和控制的難度較大，在這方面的研究中，需要著力于氣體輔助成型流動(dòng)分析軟件的研究。
2.3 發(fā)展快速成型制造技術(shù)，縮短模具的設(shè)計(jì)制造周期，降低生產(chǎn)成本。
2.4 應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)，提高模具壽命和質(zhì)量，降低塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。
2.5 提高塑料模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率
在工業(yè)生產(chǎn)中采用標(biāo)準(zhǔn)化，可以較好地保證產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本。目前，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)化的商品化程度已達(dá)到 70%~80%，但是在我國(guó)還不足 30%，我國(guó)的模具生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化程度方面與一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍有較大的差距。 目前,我國(guó)的塑料消費(fèi)費(fèi)量已居世界首位，但人均消費(fèi)量?jī)H為工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的1/7，工業(yè)中等發(fā)達(dá)國(guó)家的 1/4，預(yù)計(jì)要達(dá)到工業(yè)中等發(fā)達(dá)國(guó)家的水平還需 20 年。這無(wú)疑為我國(guó)塑料工藝和塑料模具產(chǎn)業(yè)提供了非常大的發(fā)展空間。因此實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化、專(zhuān)業(yè)化推動(dòng)了我國(guó)塑料模具加工工業(yè)的發(fā)展，并將繼續(xù)為我國(guó)塑料模具生產(chǎn)企業(yè)提高技術(shù)水平、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力、加快融入國(guó)際大市場(chǎng)的步伐提供必要的技術(shù)保障。通過(guò)對(duì)模具專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)，掌握了常用材料在各種成型過(guò)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，以達(dá)到能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)一般模具的要求。在模具制造方面， 根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。先進(jìn)制造技術(shù)對(duì)注塑模具制造產(chǎn)生了重大的影響，反過(guò)來(lái)，注塑成型新技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展也對(duì)制造技術(shù)不斷提出了新的要求。將信息技術(shù)與現(xiàn)代管理技術(shù)應(yīng)用于制造全過(guò)程，未來(lái)注塑模制造將是以計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)為
主導(dǎo)技術(shù)，以資訊流暢作為首要備件的有極強(qiáng)應(yīng)變能力與競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)。
3.國(guó)外注塑模具的發(fā)展
高新技術(shù)在歐美模具企業(yè)得到廣泛應(yīng)用,歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平在國(guó)際上是一流的。將高新技術(shù)應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)與制造，已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。
3.1 高新技術(shù)應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)與制造
3.1.1 CAD/ CAE/CAM 的廣泛應(yīng)用，顯示了用信息技術(shù)帶動(dòng)和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性。在歐美，CAD/CAE/CAM 已成為模具企業(yè)普遍應(yīng)用的技術(shù)。在 CAD 的應(yīng)用方面，已經(jīng)超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級(jí)階段，目前 3D 設(shè)計(jì)已達(dá)到了 70%～89%。PRO/E、UG、
CIMATRON 等軟件的應(yīng)用很普遍。應(yīng)用這些軟件不僅可完成 2D 設(shè)計(jì)，同時(shí)可獲得 3D 模型，為 NC 編程和 CAD/CAM 的集成提供了保證。應(yīng)用 3D 設(shè)計(jì)，還可以在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行裝配干涉的檢查，保證設(shè)計(jì)和工藝的合理性。數(shù)控機(jī)床的普遍應(yīng)用，保證了模具零件的加工精度和質(zhì)量。30～50 人的模具企業(yè)，一般擁有數(shù)控機(jī)床十多臺(tái)。經(jīng)過(guò)數(shù)控機(jī)床加工的零件可直接進(jìn)行裝配，使裝配鉗工的人數(shù)大大減少。CAE 技術(shù)在歐美已經(jīng)逐漸成熟。在注射模設(shè)計(jì)中應(yīng)用 CAE 分析軟件，模擬塑料的沖模過(guò)程，分析冷卻過(guò)程，預(yù)測(cè)成型過(guò)程中可能發(fā)生的缺陷。在沖模設(shè)計(jì)中應(yīng)用 CAE 軟件，模擬金屬變形過(guò)程，分析應(yīng)力應(yīng)變的分布，預(yù)測(cè)破裂、起皺和回彈等缺陷。CAE 技術(shù)在模具設(shè)計(jì)中的作用越來(lái)越大，意大利 COMAU 公司應(yīng)用 CAE 技術(shù)后，試模時(shí)間減少了 50%以上。
3.1.2 為了縮短制模周期、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，普遍采用高速切削加工技術(shù) 高速切削是以高切削速度、高進(jìn)給速度和高加工質(zhì)量為主要特征的加工技術(shù)，其加工效率比傳統(tǒng)的切削工藝要高幾倍，甚至十幾倍。目前，歐美模具企業(yè)在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用數(shù)控高速銑，三軸聯(lián)動(dòng)的比較多，也有一些是五軸聯(lián)動(dòng)的，轉(zhuǎn)數(shù)一般在 1.5 萬(wàn)～3 萬(wàn)
r/min。采用高速銑削技術(shù)，可大大縮短制模時(shí)間。經(jīng)高速銑削精加工后的模具型面， 僅需略加拋光便可使用，節(jié)省了大量修磨、拋光的時(shí)間。歐美模具企業(yè)十分重視技術(shù)進(jìn)步和設(shè)備更新。設(shè)備折舊期限一般為 4～5 年。增加數(shù)控高速銑床，是模具企業(yè)設(shè)備投資的重點(diǎn)之一。
3.1.3 快速成型技術(shù)與快速制模技術(shù)獲得普遍應(yīng)用
于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代不斷加快，快速成型和快速制模技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并迅速獲得普遍應(yīng)用。在歐洲模具展上，快速成型技術(shù)和快速制模技術(shù)占據(jù)了十分突出的位置，有 SLA、SLS、FDM 和 LOM 等各種類(lèi)型的快速成型設(shè)備，也有專(zhuān)門(mén)提供原型制造服務(wù)的機(jī)構(gòu)和公司。在所考察的模具企業(yè)中，有不少是將快速成型技術(shù)和快速制模技術(shù)結(jié)合起來(lái)應(yīng)用于模具制造，即利用快速原型技術(shù)制造產(chǎn)品零件的原型。再基于原型快速地制造出模具。許多塑料模廠家利用快速原型澆制硅橡膠模具，用于少量翻制塑料件，非常適合于產(chǎn)品的試制。
3.2 歐美模具企業(yè)的管理經(jīng)驗(yàn)值得借鑒
3.2.1 人員精簡(jiǎn)，“瘦”型管理
歐美模具企業(yè)大多數(shù)規(guī)模不大，員工人數(shù)超過(guò)百人的較少，所考察的模具企業(yè)人數(shù)一般都在 20～50 人。企業(yè)各類(lèi)人員的配置十分精簡(jiǎn)，一專(zhuān)多能，一人多職，企業(yè)內(nèi)部看不到閑人。精益生產(chǎn)、“瘦”型管理的思想得到了較好的體現(xiàn)。
3.2.2 采用專(zhuān)業(yè)化，產(chǎn)品定位準(zhǔn)
所考察的模具企業(yè)，大多數(shù)都是圍繞汽車(chē)、電子等產(chǎn)業(yè)對(duì)各類(lèi)模具的需求，確定自己的產(chǎn)品定位和市場(chǎng)定位。為了在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中求生存、求發(fā)展，每個(gè)模具廠家都有自己的優(yōu)勢(shì)技術(shù)和產(chǎn)品，并都采取專(zhuān)業(yè)化的生產(chǎn)方式。歐美大多數(shù)模具企業(yè)既有一批長(zhǎng)期合作的模具用戶(hù)，在大型模具公司周?chē)钟幸慌＞呱a(chǎn)協(xié)作廠家。這種互惠、互利、共贏、共存的合作伙伴關(guān)系，有的已持續(xù)了 30～40 年。
3.2.3 采用先進(jìn)管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)集成化管理
歐美的模具企業(yè)，特別是規(guī)模較大的模具企業(yè)，基本上實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)管理。從生產(chǎn)計(jì)劃、工藝制定，到質(zhì)檢、庫(kù)存、統(tǒng)計(jì)等，普遍使用了計(jì)算機(jī)，公司內(nèi)各部門(mén)可通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共享信息。
3.2.4 工藝管理先進(jìn)，標(biāo)準(zhǔn)化程度高
與國(guó)內(nèi)模具廠大多采取以鉗工為主或鉗工包干的生產(chǎn)組織模式不同，歐美的模具生產(chǎn)廠家是靠先進(jìn)的工藝設(shè)備和工藝路線確保零件精度和生產(chǎn)進(jìn)度。每副模具均有詳細(xì)的設(shè)計(jì)圖，包括每個(gè)零件的詳細(xì)設(shè)計(jì)，并且都制定了詳細(xì)的加工工藝。我國(guó)模具要走向世界，必須深化改革、擴(kuò)大出口。歐美模具企業(yè)的先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)管理，使其生產(chǎn)的大型、精密、復(fù)雜模具，對(duì)促進(jìn)汽車(chē)、電子、通訊、家電等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起了極其重要的作用，也給模具企業(yè)帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益。美國(guó)的模具企業(yè)，人均年銷(xiāo)售額在 20 萬(wàn)美元左右；意大利人均年銷(xiāo)售額也在 10 萬(wàn)美元以上。與國(guó)內(nèi)的模具企業(yè)相比， 即使扣除價(jià)格因素的影響，歐美模具企業(yè)的生產(chǎn)效率也比我們高許多倍。要縮小與先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的差距，必須加快技術(shù)進(jìn)步，提高 CAD/CAE/CAM 的應(yīng)用程度，增加數(shù)控加工設(shè)備的比重，用信息技術(shù)進(jìn)一步提高模具的設(shè)計(jì)制造水平。同時(shí)，要學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)外的先進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步深化企業(yè)改革。目前，國(guó)內(nèi)有些模具廠沖模、塑料模都做， 大型、中型、小型模具都做，這樣很難干好，必須走小而專(zhuān)、小而精、小而特的道路。同時(shí)要增強(qiáng)參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的意識(shí)，加強(qiáng)國(guó)際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作與交流，在提高模具國(guó)產(chǎn)化程度的同時(shí)，進(jìn)一步擴(kuò)大出口，走向世界。
4 總結(jié)
我國(guó)模具行業(yè)具有廣闊的市場(chǎng)前景。只有那些能夠把握機(jī)遇、開(kāi)拓進(jìn)取和能夠生產(chǎn)高技術(shù)含量模具的企業(yè)，才能在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中占有一席之地。目前人們已越來(lái)越認(rèn)識(shí)到模具在制造中的重要地位，認(rèn)識(shí)到模具高技術(shù)水平的欠缺。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展，加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專(zhuān)院校也開(kāi)展模具技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。相信中國(guó)模具行業(yè)在不遠(yuǎn)的將來(lái)，一定會(huì)在國(guó)際高端市場(chǎng)占有舉足輕重的地位。
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