毕业设计（论文）文献综述-诺基亚N73手机面框的注塑模设计.doc

文献综述注塑模的现状和发展0引言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。虽然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。而整体上国内外模具正向着的专业化、标准化、集成化、智能化、虚拟化、网络化的发展趋势。本次选题诺基亚N73手机面框是一种人们常用的塑料制品，此有塑料制品大批量生产需求。本次设计选用注塑模来生产此塑料制品。所谓注塑成型是指，受热融化的材料由高压射入模腔，经冷却固化后，得到成形品的方法。该方法适用于形状复杂部件的批量生产，是重要的加工方法之一。1 注塑模具工业发展概况和应用背景 塑料模具工业近20年来发展十分迅速，早在7年前塑料的年产量按体积计算已经超过钢铁和有色金属年产量的总和，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以上是注塑模具。2我国注塑模具工业概况 我国虽然很早就开始制造和使用模具，但长期为行程高技术含量的产业。直到10世纪年代后期，随着科技的进步，国务院和国家有关部门对发展模具工业给予了高复重视和支持，募集工业才驶入快速发展轨道。 近年来，我国模具工业发生了巨大的变化。在我国模具生产企业中，数字化设备比较齐全，模具CAD/CAE/CAM技术已经被广泛的应用，采用高速加工的先进技术的企业也逐渐增多。模具标准间使用覆盖率级模具商品化率都已经有了较大幅度的提高。热流道技术在塑料模具行业中应用比例越来越高。 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。 3 注塑模在国内外发展现状及存在的差距 产品结构现状。我国塑料模具工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大的发展，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、65 kg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2；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22如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星IK模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求该公司还能生产厚度仅为O08 InlTl的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等注塑模型腔制造精度可达002005 mm，表面粗糙度Ra 02舯，模具质量、寿命明显提高，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501 000万次，交货期较以前缩短，但与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2934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CMOLD气辅软件，取得较好的效果HJ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现在，热流道模具已逐渐开始推广，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，以及具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置，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5080相比，差距较大 CADCAECAM应用现状。随着轻工业及汽车制造业的迅速发展，模具设计制造日益受到人们的广泛关注，已形成一个行业但我国模具行业缺少技术人员，存在品种少、精度低、制造周期短、寿命短、供不应求的现状一些大型、精密、复杂的模具还不能自行制造，每年需要花几百万、上千万美元从国外进口，制约了模具工业的发展，所以大力发展模具工业势在必行为了提高模具企业的设计水平和加工能力中国模具协会向全国模具行业推荐适合模具企业使用的CADCAECAM系统模具设计和加工使用的CADCAECAM系统，不要求系统十分庞大，但对某些方面要求较高，如曲面造型、三轴数控加工等一些国外的CADCAECAM系统，虽然具有强大的三维曲面造型、结构有限元分析、计算机辅助制造和产品数据管理能力等，但价格昂贵，一般企业难于承受目前在国内应用的主要软件有美国FIE公司的CADCAECAM集成化系统PROENGINEER、美国EDS公司的CADCAM软件UG一、法国MATRADATAVISION公司的集成化软件、美国SOLIDWORKS公司的SOLIDWORKS软件L、美国CV公司的CADDS5软件、美国SDRC公司集成化CADCAECAM软件、英国DELCAM公司CADCAM软件DUCT、以色列CIMATRON公司的三维CADCAM软件CIMATRON、美国ACTECH公司的注塑模CAE分析软件CMOLD10J、澳大利亚MOLDFLOW公司的注塑模CAE分析软件M一11 J，国内华中理工大学模具技术国家重点实验室的注塑模CADCAECAM集成化系统HSC31、北京航空航天大学软件工程研究所的CADCAM软件CAXA和郑州工业大学注塑模CAE分析软件ZMOLD等.对于国内一些大型模具企业，它们的CADCAM应用状况多停留在购买国外先进的CADCAM系统和设备上，但在其上进行的二次开发较少，资源利用率低对于国内一些中小型模具企业，则很少应用CADCAM，有些仅停留在以计算机代替固板绘图所以有必要改善国内模具企业的CADCAM应用状况，使它们真正做到快速、准确地对市场做出反映，使制造出的模具产品质量高、成本低，即达到敏捷制造的目的 产业组织结构现状。目前我国的模具生产企业可划分为四大类，即专业模具厂，专门生产模具外供；产品厂的模具分厂或车间，以供给本产品厂所需的模具为主要任务；三资企业的模具分厂，其组织模式与专业模具厂相类似，以小而专为主；乡镇模具企业，与专业模具厂相类似其中以第二类数量最多，模具产量约占总产量的70以上 我国模具行业管理体制分散，目前有19个大行业部门制造、使用模具，却没有统一的管理部门靠中国模具工业协会来统筹规划、集中攻关，跨行业、跨部门管理困难很多 模具适宜于中小型企业组织生产，而我国技术改造投资向大中型企业倾斜时，中小型模具企业的投资得不到保证包括产品厂的模具车间、分厂在内，技术改造后不能很快收回其投资，不少模具企业技术改造后负债累累，影响其发展虽然大多数产品厂的模具车间、分厂技术力量较强，设备条件较好，生产的模具水平也较高，但设备利用率低我国模具价格长期以来与其价值不协调，造成模具行业“自身经济效益小，社会效益大”的现象“干模具的不如干模具标准件的，干标准件的不如模具带件生产的，干带件生产的不如用模具加工产品的”不正常现象严重存在，极大地挫伤了模具企业(包括模具车间和分厂)职工的积极性这也是模具行业人才留不住、青年技术人员、青年工人不愿学技术的原因之一 4注塑模具的发展趋势 经过近几年的发展，塑料模具已显示出一些新的发展趋势： 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。 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 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。 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。 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。 目前，国外的注塑机发展主要通过以下几个方面： 微型化与大型化。微型化是各类产品今后的重要发展方向，有越来越多的市场需求。目前虽然已有重量为万分之一克的注射制品成型加工技术装备，也已有直径为 1mm 的塑 料管生产设备和 3ml 的中空吹塑机等， 但是日本已提出开发重量为十万分之一克的注射成型加工装备；而用于替代人体血管的直径小于 0.5mm 的塑料管生产设备，已为一些国家在研发中。大型化也是今后产品的发展方向之一。 目前，小轿车车身板生产用的 8000kN 合模力的注射机已开发出来，2000mm 的塑料管、宽 10m 的片材和 5000L 的中空容器等大型塑料制品生产设备已有商品出现。但是，工业用各种大型塑料制品 的生产需求仍很明显，诸如洲际长途输液输气超大直径塑料管的生产，10000L 甚至更大容积的塑料储装容器等的生产都已有需求产生。 个性化。长期以来塑料机械的机型、功能、规格的划一和固定不变性已不能满足市场要求。客户由于生产的塑料制品要求经常变化和经营上有效投资的考虑，需要塑料机械工业能为其提供最大行程注射机、 小注射量大合模力或大合模力小注射量 的注射机、混料与注射联用的成型设备、附有特殊外围配套装置的挤出生产线、木材（或其它材料） 与塑料共混成型加工设备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。 节能化。节能降耗目前已经成为注塑机最主要的发展趋势，全电动、两板式注塑机将 成为未来国际市场的主流。随着市场的国际化，竞争将愈演愈烈，短周期、高质量、长寿命的模具行业和用户的追求，这必将使模具技术全面深入地应用于塑料模具模具行业中，同时与并行工程、精益生产、敏捷制造等多种生产模式的结合日益密切，最终使塑料模具行业发生重大变革。5 本设计的目的与意义诺基亚N73手机面框的形状、尺寸和表面质量是由模具保证的，所以在大量生产中可以获得稳定的加工质量，可以满足一般的装配和使用要求。注塑成型是受热融化的材料由高压射入模腔，经冷却固化后，得到成形品的方法,能应用于形状复杂部件的批量生产。注塑成型过程大致可分为以下六个阶段“合模-注射-保压-冷却-开模-制品取出”，上述工艺反复进行，就可连续生产出制品。注塑成型具有对塑料品种适应性强，可一次成型形状复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的塑料制件，生产效率高，易于实现自动化等优点，是热塑性塑料成型的一种重要方法。除了热塑性塑料注射成型以外，一些热固性塑料也可以成功地用于注塑成型，且具有效率高、产品质量稳定的特点；低反泡塑料（密度为0.2-0.9g/cm3）的注塑成型可以生产缓冲、隔声、隔热等性能优良的塑料制件；双色或多色注射成型可以生产多种颜色、美观适用的塑料商品。此外，应用热流道注射成型工艺在获得大型塑件、降低或消除浇注系统凝料等方面具有明显优点。注塑成型具有成型周期短，自动化程度高，可成型复杂制品和小型制品，脱模简单。对模具依赖性强，使用广泛（占全部成型制品的70%以上），并逐渐扩大其工艺范围。因此，研究注塑工艺技术对发展生产、增强效益、更新产品等方面具有重要作用。 诺基亚N73手机面框生产批量很大，形状复杂，尺寸精确、带有金属嵌件的塑料制件，它要求生产效率高，实现自动化。根据原理，在注塑模、压缩模、传递模中，选用注塑模生产最佳。通过本设计，学习注塑模具设计的特点和全过程，训练工程设计能力，并对大学四年所学知识来一个很好的综合，查漏补缺。更重要的亲身经历整个设计过程，认真分析设计的每一部分，更或触类旁通，在精神上、思想上有一个明悟，为将来的工作、锻炼做准备。6本课题存在的缺陷产生机理及解决办法注塑成型加工过程中是一个涉及模具设计、模具制造、原材料特性和原材料预处理方法、成型工艺、注塑机操作等多方面因素，并与加工环境条件、制品冷却时间、后处理工艺密切相关的复杂加工流程。因此，制品质量的好环就不单取决于注塑机的注塑精度、计量精度，或是仅仅由模具设计的优劣和模具加工的精度级别决定，通常，它还会受到上述的其他因素的影响和制约。在如此众多的复合因子约束下，注塑成型制品的缺陷的出现就在所难免，于是，寻求缺陷产生的内在机理以及预测制品可能产生缺陷的位置和种类，并用于指导模具设计和改进、归纳缺陷产生的规律、制订更为合理的工艺操作条件就显得尤为重要。我们将从影响注塑成型加工过程中的塑料材料特性、模具结构、注塑成型工艺及注塑设备三个主要因素来阐述注塑成型缺陷产生机理及解决办法。 注塑工艺参数主要包括：注塑压力，压力的存在是为了克服熔体流动过程中的阻力，或者反过来说，流动过程中存在的阻力需要注塑机的压力来抵消，以保证填充过程顺利进行；注塑时间（这里所说的注塑时间是指塑料熔体充满型腔所需要的时间，不包括模具开、合等辅助时间）合理的注塑时间有助于熔体理想填充，而且对于提高制品的表面质量以及减小尺寸公差有着非常重要的意义；注塑温度，注塑温度必须控制在一定的范围内。温度太低，熔料塑化不良，影响成型件的质量，增加工艺难度；温度太高，原料容易分解；保压压力与时间，保压压力一般为充填最大压力的85%左右，当然要根据实际情况来确定；背压,背压是指螺杆反转后退储料时所需要克服的压力。采用高背压有利于色料的分散和塑料的融化，但却同时延长了螺杆回缩时间，降低了塑料纤维的长度，增加了注塑机的压力，因此背压应该低一些，一般不超过注塑压力的20%。 注塑机，在生产过程中工艺的调节是提高制品质量和产量的必要途径。由于注塑周期本身很短，如果工艺条件掌握不好,废品就会源源不绝。在调整工艺时最好一次只改变一个条件，多观察几回，如果压力、温度、时间统统一起调的话，很易造成混乱和误解，出了问题也不知道是何道理。调整工艺的措施、手段是多方面的。例如：解决制品注不满的问题就有十多个可能的解决途径，要选择出解决问题症结的一、二个主要方案，才能真正解决问题。此外，还应注意解决方案中的辨证关系。比如：制品出现了凹陷，有时要提高料温，有时要降低料温；有时要增加料量，有时要减少料量。要承认逆向措施的解决问题的可行性。7应解决的主要问题及应达到的技术要求 1）塑件成型工艺分析：通过对塑料工艺分析（包括塑件分析，塑料的性能分析和塑料的注射成型工艺过程及工艺参数分析），初定精度等级和为下面的设计提供参考和准备材料； 2）拟定模具的结构形式：根据注塑工艺的性质、生产和批量大小、制件的几何形状、尺寸及精度要求，以及安全操作等因素来确定； 3）浇注系统的设计：根据塑料熔体进入型腔制件流动的平稳性，时间，制品形状，壁厚，尺寸大小的稳定性等因素来确定。 4）成型零件的结构设计及计算：凸、凹模结构设计合理，强度足够，刃口尺寸精确，确保能生产出合格制件。 5）推出机构与导向定位结构的设计：工作稳定，并能确保凸模与板料顺利分离，确保动模顺利运动，准确定位。6总结 从我国国情出发，我国模具工业的发展步伐日益加快，但在整个模具设计制造水平和标准化程度上，与德国、美国、日本的发达国家相比还存在相当大的差距。存在的问题和差距主要表现在下列5个方面：（1）总量供不应求。（2）企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构都不合理。（3）模具产品水平低很多，生产周期长。（4）开发能力较差，经济效益较差。（5）与国际水平相比，模具企业的管理落后。（6）创新能力低。 认真面对模具工业发展的现状，应该向以下所述的几点进行实行。这样对我国的模具行业有重大意义，这影响着我国能不能走到世界的前列和引领模具技术潮流。1.CAD/CAE/CAM计算机辅助设计、模拟、制造一体化2.先进设备在现代模具制造中的作用3.模具材料及表面处理技术。模具技术未来发展趋势主要是朝信息化、高速化生产与高精度化发展。(1)使计算机辅助设计/加工/工程技术得到广泛使用。(2)让大型模具企业拥有高速数控加工/加工中心/数控机床等先进的加工工艺与装备,可以开展RP/RT或模具逆向工程工作,使硬件装备站在与世界基本同步的水平线上。（3）加快模具CADCAM技术的推广，建立起一套软件开发、使用评价维护体系，形成区域规模优势，相互交流与协作，组成行业集团，尽快与国际接轨，参与国际竞争同时把协同创新设计、激光等先进技术应用到模具制造中去。 在模具成型的方法中，注塑成型具有对塑料品种适应性强，可一次成型形状复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的塑料制件，生产效率高，易于实现自动化等优点，是热塑性塑料成型的一种重要方法。除了热塑性塑料注射成型以外，一些热固性塑料也可以成功地用于注塑成型，且具有效率高、产品质量稳定的特点；低反泡塑料（密度为0.2-0.9g/cm3）的注塑成型可以生产缓冲、隔声、隔热等性能优良的塑料制件；双色或多色注射成型可以生产多种颜色、美观适用的塑料商品。此外，应用热流道注射成型工艺在获得大型塑件、降低或消除浇注系统凝料等方面具有明显优点。注塑成型具有成型周期短，自动化程度高，可成型复杂制品和小型制品，脱模简单。对模具依赖性强，使用广泛（占全部成型制品的70%以上），并逐渐扩大其工艺范围。因此，研究注塑工艺技术对发展生产、增强效益、更新产品等方面具有重要作用。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。虽然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