文献综述-注塑模具设计与制造

毕业设计文献综述院（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日注塑模具设计与制造摘要本文主要介绍了模具在工业中的重要地位，行业现状及发展趋势，模具生产过程和先进生产技术对本行业的影响等内容。关键词模具,行业发展,先进技术1前言模具工业是国民经济的基础，现代制造业和先进制造技术的重要组成部分，近年来一直受到政府和企业界的高度重视。模具生产的特点是高精度、高复杂度、高一致性、高生产率和低消耗，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，而且决定着企业产品质量、效益及新产品开发能力1。模具作为一种运用先进开发技术和精密加工手段制造而成的工艺装备，被称为“工业之母”。作为一种高附加值的技术密集型产品，模具的技术水平应经直接成为衡量一个国家制造业水平高低的重要指标，模具在很大程度上决定着产品的质量2。模具结构设计合理，操作方便，寿命长，所生产的塑料件能达到使用要求。而模具钢则是影响模具质量的重要因素。模具钢是模具产业最重要的技术和物质基础，其品种规格、性能、质量对模具的性能、寿命、模具制造周期以及工业产品向高级化、多样化、个性化和附加值化方向发展具有决定的意义，因而模具钢的研究开发一直受到各国的重视3。2模具行业现状及发展趋势模具制造是一项十分重要的支柱产业，因为它们的相关产品占消费类产品的70以上。中国模具工业近十年来一直以每年15以上的增长速度快速发展。中国的模具大国地位已得到世界公认。未来，中国模具行业仍将保持产销两旺，持续高速发展，模具产量、质量和水平将会进一步提高。就目前发展趋势来看，按“十一五”期间年均增速1215及20102020年期间年均增速10左右测算。我国模具销售额总量目标将为按年均增速12推算，2020年约2600亿元按年均增速15推算，2020年约3100亿元4。中国模具行业的发展在地域分布上存在不平衡性，东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。模具生产最集中的地区在珠三角和长三角地区，其模具产值约占全国产值的2/3以上。长三角作为中国经济最繁荣的地区，其模具产业正在加快调整发展战略，转变发展方式，提升发展层次，实现由低端制造向高端制造跨越。按照目前的发展趋势，在未来的10年，长三角将成为全国有影响力的精密模具设计研发中心、精密模具制造中心、精密模具检测中心、精密模具人才培训中心，以及机械模具营销总部基地。回顾近几年模具行的发展可以说全国模具行业正在形成一个以数字化和信息化为主要内容的技术改造热潮。模具CAD/CAM是改造传统模具设计与制造方式的关键技术，它以计算机软件的形式，为用户提供一种有效的辅助工具，使技术人员能够借助于计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化5。在信息全球化以及竞争日益激烈的市场需求的情况下，应减少产品开发周期，提高质量和降低成本，已成为模具制造的趋势。其中加快信息传递和减少工作时间，为两个重要的基本要素6。在欧美，CAD/CAE/CAM已成为模具企业普遍应用的技术。在CAD应用方面，已经超越了甩掉图板、三维绘图的初级阶段，目前3D设计已达到7089。而CAE技术已成功地用于模拟注塑过程，为设计者提供了数值与视觉上的直观反馈，消除了错误的优化方法和传统的试验，减少模具改动的周期和成本7。PRO/E、UG、CIMATRON等软件的应用很普遍。应用这些软件不仅可完成2D设计，同时可获得3D模型，为NC编程和CAD/CAM的集成提供了保证。应用3D设计，还可以在设计时进行装配干涉的检查，保证设计和工艺的合理性。数控机床的普遍应用，保证了模具零件的加工精度和质量8。另外，欧美模具企业在生产中广泛应用数控高速铣，三轴联动的比较多，也有一些是五轴联动的。采用高速铣削技术，可大大缩短制模时间，经高速铣削加工后的模具型面，仅需略加抛光便可使用节省了大量时间。此外，由于市场竞争日益激烈，产品更新换代不断加快，快速成型和快速制模技术应运而生，并迅速获得普遍应用。在欧洲模具展上，快速成型技术和快速制模技术占据了十分突出的位置。目前，这些先进制造技术成本较高，在模具制造方面的应用还比较有限，然而可以预见，不久的将来，先进制造技术会在模具制造行业得到广泛的应用并推动模具行业更深远的发展9。3模具生产流程及先进技术的应用塑料产品成型材料有很多种，目前世界投入生产的大约有300多种，其中常用的有40余种10。名称多以其所有合成树脂作为名称来称呼聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯。酚醛树脂、氧树脂,俗称电木（酚醛树脂）,有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲脂）,玻璃钢（热固性树脂用玻璃纤维增强）英文名称尼龙（聚酰胺）PA聚乙烯PE等。一般根据受热后其性质不同可分为热塑性塑料和热固性塑料11。模具生产的过程一般包括接受任务书（通常模具设计任务书由塑料制件工艺员根据成型塑料制件的任务书提出，模具设计人员以成型塑料制件任务书、模具设计任务书为依据来设计模具）；收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工及特殊加工数据，例如塑料制件在外表形状、颜色透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的几何结构是否合理等；消化工艺数据，分析工艺任务书所提出的成型方法、设备型号、材料规格、模具结构类型等要求是否恰当；确定成型方式，采用直压法、铸压法还是注射法；选择成型设备，初步估计模具外形尺寸，判断模具能否在所选的注射机上安装和使用；确定模具类型，选择理想的模具结构在于确定必需的成型设备，理想的型腔数。其中有型腔的布置、分型面的确定、选择顶出方式、确定浇注系统脱模方式、主要成型零部件计算等；绘制模具结构草图为正式绘图做准备；最后模具的校核，包括基本结构方面和设计图纸方面12。模具CAD/CAE/CAM是模具设计、制造的发展方向。PRO/E是全方位的3D产品，专业的CAD/CAE/CAM软件，它实现了模具设计、成型工艺优化、模具结构优化、模具加工的全部集成，缩短了产品的开发周期，提高了设计质量。利用PRO/E软件开发模具，通过模具成型零件的充模仿真和开模仿真，检查所设计成型零件在结构和尺寸上的正确性，从而在模具正式投入生产前发现和解决设计中存在的问题，减少试模次数，降低设计周期和生产成本，这种技术对模具企业具有深远的影响。现代经济的飞速发展,推动了我国模具工业的前进。CAD/CAM/CAE技术的日臻完善和在模具制造上的应用,使其在现代模具的制造中发挥越来越重要的作用,CAD/CAM/CAE技术已成为现代模具的制造的必然趋势13。CAD/CAM/CAE计算机辅助设计、模拟与制造一体化,CAD/CAM/CAE一体化集成技术是现代模具制造中最先进、最合理的生产方式。使用计算机辅助设计、辅助工程与制造系统,按设计好的模具零件分别编制该零件的数控加工程序是从设计到制造的一个必然过程。4结语塑料模具设计的内容牵涉到很多方面，在设计模具的过程中必须根据具体情况综合考虑，突出重点，只有按科学合理的模具设计程序与设计方法进行设计，才能设计制造出高水平，高质量的模具。总之，随着模具技术的迅速发展及机械各类产品的多样化、复杂化，模具应用的广度和深度将不断向纵深发展，模具需求增长速度将继续高于国民经济总体发展的速度，供小于求的被动状态将大有改变。因此，在模具设计及制造中，采用新技术、新工艺、新设备可持续发展模具工业，更将成为所有企业得以占据市场制高点的必由之路。中国是一个模具设计制造的大国，但是我们的基础工作做的并不是那么的好，在未来的模具设计过程中我们首先要注重模具设计的质量。从最基本的工作做起，只有我们的模具设计达到了质量上的合格，才有可能跟国外的模具行业进行比拼。首先，我国模具行业的发展在有了质量上的保证外，逐渐的自主研究创新，改革。设计出有中国特色的产品，进而可以在国际上有立足的余地。中国有句老话叫物以惜为贵，这个道理是所有人都明白的。所以，有了自己在模具行业的独特设计，就有了自己的立足之地。其次，模具设计同样是随着社会的发展而逐渐更新的，我们在模具设计的过程中要坚持不懈的努力，不能有松懈的想法，因为社会是发展的大家都在努力的探索研究，如果我们松懈下来就会被别人给甩在身后面，那么我们与别人的距离就会差的更远，相反只要我们坚持不懈的努力，相信总有一天我国的模具行业可以达到世界的先进水平参考文献1王焕庭,李茅华,徐善国机械工程材料M大连理工大学出版社，200052蒋媛聚焦中国模具J模具专刊（工业设计），20083党根茂,骆志斌,李集仁等模具设计与制造M西安西安电子科技大学出版社，1995124张立明我国现阶段模具行业的发展状况及发张趋势J机械工程师，20085钟元，七丁，微凉模具CAD/CAE调查报告J航空制造技术，20086JIUNGMINGHUANG,YUANGTSANJOU,SHENTSUWANGETCAWEBBASEDMODELFORDEVELOPINGAMOLDBASEDESIGNSYSTEMJEXPERTSYSTEMSWITHAPPLICATIONS,20097CHINGPIAOCHEN,CHIHHUNGTSAI,YUNHSIANGHSIAOETCSIMULATIONANDEXPERIMENTALSTUDYINDETERMININGINJECTIONMOLDINGPROCESSPARAMETERSFORTHINSHELLPLASTICPARTSVIADESIGNOFEXPERIMENTSANALYSISJEXPERTSYSTEMSWITHAPPLICATIONS,2009