文献综述-注塑模具技术

毕业设计论文文献综述院（系）名称工学院机械系专业名称材料成型及控制工程2012年03月10日注塑模具技术摘要通过翻阅相关的参考资料和文献，本文介绍了注塑模具的发展和主要研究成果；注塑模具的成型原理、影响因素、组成；注塑模具的发展趋势、存在的问题，这些对注塑模具技术有一个大致的了解，为进一步学习注塑模设计提供了方向性的指导和准备。关键字模具先进制造技术，注塑模具，精密制造前言随着时代的发展社会的进步，越来越多的新产品、新事物出现，人们的物质极大的满足，制造行业也得到极大地发展，特别是模具行业。自改革开放以来，我国的模具事业也得到了迅速发展，模具事业已从过去的单纯仿制、加工粗糙，发展到现在已大量运用先进技术和理论知识，并且积累了丰富的制模经验。更重要的是这已不是个别的企业，而是涌现出大批具有相当水平的模具企业，是我国模具水准的整体提升。模具水准的提高不仅需要先进的制造技术和成熟的经验，更要依赖优秀的质量管理体系，具备所有这些条件才能使我国的塑料模具一步一步走向世界，走向成功。为了适应社会的发展需求，各院校都比较重视模具课程在机械设计及其自动化专业的开设，使培养的学生懂得模具设计方面的技术。经过多年的发展，现代模具技术在工业、农业、国防、航空航天、商业、旅游、医药卫生、办公自动化及生活服务等众多领域获得了越来越普遍的应用。模具技术，尤其是模具加工技术的不断进步与创新，使整个制造业乃至整个社会都发生了和正在发生着翻天覆地的变化。模具技术可以从某个角度折射出一个国家的科学水平和综合国力。由于社会的需求，造就了一批从事设计、开发和模具加工技术的高级人才。而设计和开发的基础是对机械系统和控制理论等的理解和掌握，才能较好的使用其中的资源来进行设计。先进制造技术是指微电子技术、自动化技术、信息技术等先进技术给传统制造技术带来的种种变化与新型系统。具体地说，就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。主要包括计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。先进制造技术是制造业企业取得竞争优势的必要条件之一，但并非充分条件，其优势还有赖于能充分发挥技术威力的组织管理，有赖于技术、管理和人力资源的有机协调和融合。先进制造业正在急剧地改变着传统制造业的产品结构和生产模式，注塑模具制造业也不例外。1注塑模具的发展和成果11注塑模具的发展史1943年位于葡萄牙马立尼亚格兰特市一家小型玻璃模具厂股东阿尼巴尔萌发了生产注塑模具的构想。由于未能获得其他股东的支持，他不得不出售自己拥有的公司股份以筹集资金，并开始专注于注塑模具的研发和制造。两年后，他成功地制造了第一只注塑模具。此后，随着国内外先进技术的引进越来越多的模具企业出现，注塑模具行业已从传统的热塑成型逐渐向高效、精确、尖端发展，大量使用高精度数控设备，并在模具设计过程中普遍使用计算机辅助设计软件系统。一些发达国家凭借先进的信息技术支持，内部已实现了模具项目设计及生产数据快速交换，并进一步加强了客户同生产企业间的交流与沟通。随着技术的发展与日臻完善，模具企业专业化程度不断提高，不少企业已逐步向模胚、抛光、大型模具或高精度模具等特定专业领域发展。12主要研究成果我国塑料模具工业从起步到现在，历经半个多世纪的发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产彩电塑壳注射模具、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。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设计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，如成功地在计算机机外壳以及一些厚壁零件上运用气辅技术。2注塑模具成型特点、原理、影响因素及组成21注塑模具制造的特点1型腔及型芯呈立体型面。塑件的外部和内部形状是由型腔和型芯直接成型的，这些复杂的立体型面加工难度比较大，特别是型腔的盲孔型内成型表面加。2精度和表面质量要求高，使用寿命要求长。一般塑件的尺寸精度要求为IT67，表面粗糙度RA0201M，相应的注塑模具零件的尺寸精度要求达到IT56，表面粗糙度RA01。3工艺流程长，制造时间紧。对于注塑件而言，大多是与其它零部件配套组成完整的产品，模具制造完成后，还需要反复地试模与修正，使开发和交货的时间非常紧张。4异地设计、异地制造。由用户提出最终制品设计，模具制造厂家根据用户的要求设计制造模具，制品的注射生产在别的厂家。这样就造成了产品的设计、模具设计制造和制品的生产异地进行的情况。5专业分工，动态组合。模具生产批量小，一般属于单件的生产，但是模具需要很多的标准件，大到模架，小到顶针，这些不能也不可能只由一个厂家单独完成，且制造工艺复杂，普通设备和数控设备使用极不均衡。22注塑模的成型原理及作用注塑塑料注射成型机简称注射机或塑料注塑机是将注塑热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种注塑形状的塑料制品的主要注塑成型设备。注塑注射成型是通过塑料注塑机和模具来实现的。尽管注塑塑料注塑机的类型很多，但是无论那种注塑塑料注塑机，其基本功能有两个（1）加热塑料，使其达到熔化状态；（2）对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。一般注塑模具主要有以下几部分构成注塑系统，注射系统是塑料注塑机最主要的组成部分之一，其作用是，在注塑1料机的一个循环中，注塑模具能在规定的时间内将一定数量的塑料加热塑化后，在一定的压力和速度下，通过螺杆将熔融塑料注入模具型腔中。合模系统，合模系统的作用是保证模具闭合、开启及顶出制品。2液压系统，注塑设备液压传动系统的作用是实现塑料注塑机按工艺过程所要求3的各种动作提供动力。23注塑模具成型影响因素塑料材料的选择。塑料是以高分子合成树脂为主要成分，加入适量的添加剂组成的。即使是成分相同的塑料，由于生产厂家，出厂时间和环境条件的不同，注射成型的塑件还会存在形状与尺寸稳定性的差异问题。因此，注塑成型的塑料除了要求具有良好的流动性能和成型性能之外，还要求用它们成型出的制品能够具有形状和尺寸方面的稳定性。1）模具设计的好坏。设计注塑模具时除考虑一般模具的设计要素塑料材料、注塑模具、注塑工艺、注塑设备外，还应注意以下几方面合理确定注射模的设计，由于塑料制品本身精度高，必须充分考虑到模具制造1公差要求、塑料收缩率的波动。考虑成型收缩的均匀性，由于成型收缩率的波动对塑件精度及精度的稳定性影2响很大，正确设计浇注系统和温度调节系统是最有效的途径。避免制品在脱模时的变形，由于精密注射塑料制品一般尺寸小、壁薄，有时还3带有薄肋，易产生变形，因此模具结构应便于制品脱模，最好采用脱模板脱模。合理选择模具成型零件的结构，对于复杂塑件成型型腔的精加工可采用镶拼结4构，这样既便于精加工又减小了热处理变形，同时又利于排气和维修。2）工艺条件收缩的控制。在模塑过程中产生收缩的有热收缩、相变收缩、取向收缩和压缩收缩。这几种收缩特性与模温、注射压力、注射速度有关。因此，注射成型时必须选择最佳的成型工艺参数并确保工艺条件的稳定性。3）注塑机的性能。注塑成型一般都需要在专门的注塑机上进行。在技术参数、控制精度、液压系统及结构方面有其独到要求。总之，影响精密注射成型的因素是多方面的，只有从塑料材料、模具设计制造、注塑工艺及注塑设备等方面不断完善，才能更好地发挥注射成型技术在塑料制品成型生产中的作用，成型出高精度、高性能、高品质的塑料制品。24注塑模具的组成注塑模的基本结构都是由定模和动模两大部分组成的。定模部分安装在注塑机的注塑模固定板上，动模部分安装在注塑机的移动板上。根据模具上各部件的作用不同，一般注塑模可由以下几个部分组成1）浇注系统，浇注系统是熔融塑料从注塑机喷嘴进入模具型腔所流经的通道，它由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。2）导向机构，导向机构分为动模与定模之间的导向机构和顶出机构的导向机构两类。3）脱模机构，用于开模时将塑件从模具中脱出的装置，又称顶出机构。常见的有顶杆脱模机构、推板脱模机构和推管脱模机构等。4）侧向分型与抽芯机构，当塑件上的侧向有凹凸形状的孔或凸台时，就需要有侧向的凸模或型芯来成型，使侧向凸模或侧向型芯移动的机构称为侧向抽芯机构。5）加热放冷却系统，为了满足注塑工艺对模具的温度要求，必须对模具温度进行控制，常常设有冷却系统并在模具内部或四周安装加热元件。6）排气系统，在注塑成型过程中，常常需要开设排气系统，通常是在分型面上有目的的开设若干条沟槽，或利用模具的推杆或型芯与模板之间的配合间隙进行排气。7）其他零部件如用来固定、支承成型零部件或起定位和限位作用的零部件等。3注塑模具的发展趋势和存在的问题31注塑模具的发展趋势1注塑模开发能力的大大提高。随着社会需求的增加，变被动为主动，模具开发企业根据用户的需求直接介入到用户的产品中，甚至在尚无明确用户对象之前进行开发。目前，电视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件、手机和电话机等已采用这种方法，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，促进了模具工业整体水平不断提高。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，模具企业只依靠CAD/CAM的应用是不够的。目前许多企业已经采用了AUTOCAD、CATIA、CAXA、INVENTOR、PRO/E、UG、SOLIDWORKS等技术及其它先进制造技术和虚拟网络技术等。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。并且随着市场的发展，塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展，如气体辅助成型、推拉成型模具、热流道模具、熔芯注射成型用模具、注射/压缩成型模具、叠层模、层状制品注射模、模具滑移成型、铝材模等。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。32注塑模具存在的问题模具快速发展的今天，我国模具制造业的前景并不快乐观。首先，模具制造商对模具制造的认识还不够，对模具新技术的应用力度不大，对在模具制造过程中模具标准设计还没有足够的认识，还停留在老的手工制作又一有经验的模具师傅带队的水平线上，而国外发达国家模具制造，把标准化的模具设计放在了最重要的位置上；其次，企业的设备、管理，有的企业设计人员占到了80，让加工的人能更专心做他该做的事，从设计图上做到按图施工，用规范的设计来保证模具加工的速度、质量，避免了重复作业，重复反修的难题。总之，由于我国模具行业起步比较晚，与国外相比，有一定的差距，主要表现在1模具设计人员缺乏，模具人才的培养需要较大规模的硬件设备和高水平的师资力量。模具设备动辄上百万，投入大，回收慢，而且师资缺乏。更重要的是，培训周期较长，而且模具制造环境脏且累，很少有年轻人选择学这个行当。当然，懂绘图软件，会看图纸，会使用AUTOCAD和PRO/E等绘制模具图纸和加工图纸，有一定经验的模具设计人才和懂加工工艺，会使用MASTERCAM和UG编写套路，有一定经验的数控加工人才，是社会较缺乏，企业最急需的人才。2模具制造水平档次低。国内模具制造厂家，制造工艺条件参差不齐，不少厂家因为设备不配套，很多工序依靠手工完成，严重影响了精度和质量。国外模具材料，其综合机械性能，耐磨耐腐蚀性能及抛光亮度均明显优于国产材料。这从根本上影响了国产模具的外观质量和使用寿命。而且，国内模具厂因要求交货时间短，试模设备局限，修模受时间和场地的限制，往往难以调试出最佳的状态。参考文献1吴生绪塑料成形模具设计技术手册M北京机械工业出版社2008P25282李发致模具先进制造技术M北京机械工业出版社2003P353模具技术现状与发展趋势综述天津大学国家大学科技园（天津）李文鑫，张秀，张心元P894塑料模具设计手册编写组塑料模设计手册北京机械工业出版社P17235徐进模具材料应用手册北京机械工业出版社P40516王树勋典型注塑模具结构图册广东中南工业大学出版社P89957黄圣杰PRO/ENGINEER2001高级开发实例北京电子工业出版社P1021058王树勋邓庚厚典型注素塑模具结构图册长沙中南工业大学出版社P95989曹宏深赵仲治塑料成形工艺与模具设计北京机械工业出版社P9310210陈志刚塑料模具设计北京机械工业出版社P849611李中猛著型腔模设计西安西安电子科技大学出版社P9810612丁浩主编塑料加工基础上海上海科学技术出版社P11211513中国模具工业协会编中国机械制造技术与装备精选集北京机械工业出版社P929614LANGE，K，“1985，HANDBOO