塑料文献综述详细

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1、一、塑料注射模具简介塑料注射成型所用的模具称为注射成型模，简称注射模。它是实现注射成 型工艺的重要工艺装备。我国塑料模具工业起步晚,底子薄，与工业发达国家相 比存在很大的差距。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求 是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速 度，注射成型是当今市场上最常用、最具前景的塑料成型方法之一，因此注塑模 具作为塑料模的一种，就具有很大的市场需求量。而传统模具设计制造技术，根 本不能满足市场对模具的 要求。因此，研制和开发新的模具设计、制造技术势在必行。注射模根据结构与使用的目的可以分为很多种类，一般分为普通注射模具 和特种注射

2、模具。普通注射模具有可分为:单分型面结构注射模具和双分型面注射模具。特种注射模具又可分为：滑动型芯式注射模,瓣合式注射模具,螺纹注射模 具，滑动型芯与瓣合块相结合注射模具。注射模的设计，其成型原理是将塑料从注塑机的料斗送进加热的料筒中， 经过加热熔化呈流动状态后，在柱塞和螺杆的推动下，熔融塑料被压缩并向前移 动，进而通过料筒前的喷嘴以很快的速度注入温度较低的闭合模腔之中，充满型 腔的熔料在受压的情况下，经冷却固化后即可保持模具腔所赋予的形状，然后开 模分型获得成型塑件。这样在操作上完成了一个周期的生产过程。通常，一个成 型周期从几秒钟到几分钟不等，时间的长短取决于塑件的大小、形状和厚度、模 具

3、的结构、注射机的类型及塑料的品种和成型工艺条件等因素。二、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工，如 果采用传统的加工方法，不仅要求工人技术水平高、辅助工夹具多、刀具多，而 且加工的周期长。2、精度和表面质量要求高，使用寿命要求长。目前一般塑件的尺寸精度要求为 IT67，表面粗糙度Ra0.2O.lym，相应的注塑模具零件的尺寸精度要求达到 IT56，表面粗糙度RaO.lym以下。激光盘记录面的粗糙度要达到镜面加工的水 平的0.020.01pm这就要求模具的表面粗糙度达到0.0

4、1pm以下。长寿命注塑模 具对于提高高效率和降低成本是很必要的，目前注塑模具的使用寿命一般要求 100万次以上。精密注塑模要用刚度大的模架，增加模板的厚度，增加支承柱或 锥形定位元件以防止模具受压力后产生变形，有时内压可以达到lOOMPa。顶出 装置是影响制品变形和尺寸精度的重要因素，因此应该选择最佳的顶出点，以使 各处脱模均匀。高精度注塑模具在结构上多数采用镶拼或全拼结构，这要求模具 零部件的加工精度、互换性均大为提高。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，而且在很多的情况下都是在其它部件已经完成，急切等待注塑件的 配套上市。因为对制品的形状或尺

5、寸精度要求很高，加之由于树脂材料的特性各 异，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。模具制造不是最终目的，而是由用户提出最终制品设 计，模具制造厂家根据用户的要求，设计制造模具而且在大多数情况下，制品的 注射生产也在别的厂家。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。三、模具发展状况在我国，随着国民经济的高速发展，模具工业的

6、发展也十分迅速。1999年中国大 陆制造工业对模具的总市场需求量约为330亿元，今后几年仍将以每年10%以上的 速度增长。在现代生产中，模具是大批量生产各种产品和日用生活品的重要工艺装备，它以 其特定的形状通过一定的方式使原料成型。由于模具成型具有优质、高产、省料 和成本低等特点，现已在国民经济各个部门，特别是汽车、拖拉机、航天航空、 仪器仪表、机械制造、家用电器、石油化工、轻工日用品等部门得到极其广泛的 应用。模具是塑料成型加工的一种重要的工艺装备，模具生产的最终产品的价值 往往是模具自身价值的几十倍、上百倍，因此模具工业是国民经济的基础工业， 模具的生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产

7、品制造业水平高低的重要标 志。由于塑料模具工业快速发展及上述各方面差距的存在，因此我国今后塑料模 具的发展必将大于模具工业总体发展速度。塑料模具生产企业在向着规模化和现 代化发展的同时，专和精仍旧是一个必然的发展趋势。从技术上来说，为了满足 用户对模具制造的“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求。 通过对塑件材料、质量、体积的分析与计算，合理选用注塑机，并对各个参 数进行了校核，设计出一副合理，经济，适用的塑料注塑模具。国外发达国家模具标准化程度为七成到八成，而我国只有三成左右。如能广泛应 用模具标准件，将会缩短模具设计制造周期四分之一，并可减少由于使用者自制 模具件而造成的工

8、时浪费。应用模具计算机辅助绘图技术设计模具已较为普遍， 推广使用模具标准件，能够实现部分资源共享，这会大大减少模具设计的工作量 和工作时间，对于发展计算机辅助绘图技术、提高模具的精密度有重要意义。四、模具制造技术的发展方向基于以上模具制造的五个特点，对现代模具制造业提出了相应的要求。当前 模具制造的发展方向主要表现为以下五个方面：1、从一般的机加工方法，发展至采用光机电相结合的数控电火花成形、数 控电火花线切割以及各种特殊加工相结合，例如电铸成形、粉末冶金成形、精密 铸造成形、激光加工等。从而可以加工出复杂的型腔和型芯，以及保证较高的加 工精度要求。目前慢走丝线切割和电火花放电加工精度要求。目

9、前慢走丝线切割 和电火花放电加工精度可达到1.5ym,加工表面粗糙度可达到Ra0.004ym,基本 上达到了精面要求。2、先进的技术支持条件。模具的服务对象主要是电器、汽车厂家，产品的 更新换代快，而且模具的设计已经从二维发展为三维，实现了可视化设计，不但 可以立体、直观地再现尚未加工出的模具体，真正实现了 CAD/CAM 体化， 而且三维设计解决了二维设计难于解决的一些问题，诸如：干涉检查、模拟装配 等。3、模具快速制造技术。当前快速制造有三个发展方向：分别是基于并行工程 的注塑模具快速制造、基于快速原型技术的注塑模具快速制造和咼速切削技术。 基于并行工程的注塑模具快速制造这种生产方式。3.

10、1基于并行工程的注塑模具快速制造这种生产方式。是以注塑模具的标准化设计为基础的，它主要体现为经营管理、模具设计 为基础的，它主要体现为经营管理、模具设计和模具制造的三个体系的标准化。 为了实现标准化，需要解决三项关键技术：一是统一数据库和文件传输格式；二 是充分利用和开发Internet和Intranet，实现信息的集成和数据资源的共享；三是 解决生产的组织、协调和专业分工，确定各个部门和层次的项目分解和利益分配 的基准和算法。3.2基于快速原型技术的注塑模具快速制造。直接从CAD模型生产工模具被认为是一种可以减少新产品成本和开发周期 的重要的方法，近些年来，这种将CAD技术、快速成型（RP）

11、和快速工模具制 造（RT）等高新技术相结合，已经对传统的注塑模具的制造产生了重大的冲击。 CAD技术的应用在很大程度上代替了实物的评估和试验，减少了新产品研制过 程中的迭代次数，从而加快了新产品的开发速度。3.3高速切削技术（High Speed Machining）的应用。高速切削技术制造模具，具有切削效率高，可明显缩短机动加工时间，加工精度 高，表面质量好，因此可大大缩短机械后加工、人工后加工和取样检验辅助工时 等许多优点。在某注塑模的高速铣削中，材料硬度为5658HRC，原来采用电火花加工 （EDM）,每个零件需时90min,采用直径为12mm球头铣刀，主轴转速1500r/ min、 工

12、作台进给1500r/ min进行高速加工，加工每个零件只需5min，工效提高了18倍。今后，电火花成形加工应该主要针对一些尖角、窄槽、深小孔和过于复杂的 型腔表面的精密加工。高速成切削加工在发达国家的模具制造业中已经处于主流 地位，据统计，目前有85%左右的模具电火花形加工工序已被高速加工所取代。 但是由于高速切削的一次性设备投资比较大，在国内，高速成切削与电火花加工 还会在较长时间内并存。模具的高速切削中对高速切削机床有下列技术要求：主轴转速高，功率大； 机床的刚度好；主轴转动和工作台直线运动都要有极高的加速度。由于高速 切削时产生的切削热和刀具的磨损比普通速度切削高很多，因此，高速刀具的配

13、 置十分重要，主要表现为：刀具材料应硬度高、强度高、耐磨性好，韧度高、 抗冲击能力强，热稳定和化学稳定性好；必须精心选择刀具结构和精度、切削 刃的几何参数，刀具与机床的连接方式广泛采用锥部与主轴端面同时接触的 HSK空心刀柄，锥度为1： 10，以确保高速运转刀具的安全和轴向加工精度。 型腔的粗加工、半精加工和精加工一般采用球头铣刀，其直径应小于模具型腔曲 面的最小曲率半径；而模具零件的平面的粗、精加工则可采用带转位刀片的端铣 刀。4、发展新的塑料模具材料及模具表面技术。主要是发展易加工、抛光性好 的材料，预硬易切削钢（一般2835HRC之间）、耐蚀钢、硬质合金钢以及时效 硬化型钢、冷挤压成型钢

14、。表面工程可以弥补模具材料的不足，降低模具材料的 研发及加工的费用。近年来迅速发展起来的激光表面强化技术、物理气相沉淀技 术（PVD）、化学气相沉淀技术（CVD）、热喷涂技术等新的表面技术，而传统 的表面技术（如热扩散、电镀）也有很大的完善与发展，如电镀技术已经发展到 复合电镀技术。5、基于信息注塑模具的制造新模式。与注塑模具制造活动有关的信息包括 产品的信息和制造信息。现代制造过程可以看作是原材料或毛坯所含的信息量的 增值过程，信息流驱动将成为制造业的主流。它包括两个层面：一是通过企业内 部的局域网，完成模具报价、人员的安排、制品原始数据、模具加工工艺、质量 检测、试模具与交付等任务；二是通

15、过企业外部的互联网完成企业与用户、与外 协企业之间的信息交换，这种制造方式必须通过动态联盟（Virtual Organization） 这种新的生产模式来实现的。动态联盟分三层：紧密层、合作关系层和松散层。五、新兴特殊注射成型技术对模具制造的发展要求注射成型技术作为塑料加工成型方法中最重要的方法之一，已经得到相当广 泛的应用。据统计，注塑制品约占整个塑料制品的20%30%，而在工程塑料中 有80%以上的制品是采用注塑成型加工的。但随着塑料制品应用的日益广泛，不 同的领域对塑料制品的开头精度、功能成本等方面提出了很多更高的要求，因此 在传统注塑成型技术的基础上，又发展了许多特殊的新兴注塑成型技术

16、，如低压 注射成型、熔芯射击成型、装配注射成型、磁场定向注射成型、单色多模注射成 型、气体辅助注射成型、薄壳注射成型技术等。因些必须改变注塑模具的设计和 制造体系，才能够满足成型要求。另外，随着微机电系统的产业生命线的进展，微细型注塑模具设计与制造技 术的研究近年来得到了人们的重视，随着MEMS产业化的进程，微注塑成型技 术有着巨大的潜力和发展空间。微型注塑成型通常用于医疗、电信、计算机、电 气等领域，医疗和电子器械越来越小型化，因此对人们希望制件可以做得越来越 小。微型注塑成型有许多优点，如工模具的成本可以更低，而且原料的成本也大 大的降低，研究适合微型注塑模具和微型注塑机的成型理论和制造方法，寻找和 研制适合微型塑料制件生产的塑料原料，以及开发相应的检测仪器设备，已经成 为目前国内外的研究热点。六、总结实施标准化、专业化推动了我国塑料模具加工工业的发展，并将继续为我国塑料 模具生产企业