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塑料注射模具發展現狀
我國塑料模工業從起步到現在,歷經半個多世紀,有了很大發展,模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5kg大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具;精密塑料模具方面,已能生產照相機塑料件模具、多型腔小模數齒輪模具及塑封模具。如天津津榮天和機電有限公司和煙臺北極星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齒輪模具,所生產的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達到了國外同類產品的水平,而且還采用的齒輪設計軟件,糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差,達到了標準漸開線齒形要求。還能生產厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達0.02~0.05mm,表面粗糙度Ra0.2μm,模具質量、壽命明顯提高了,非淬火鋼模壽命可達10~30萬次,淬火鋼模達50~1000萬次,交貨期較以前縮短,但和國外相比仍有較大差距,具體數據見表一。
成型工藝方面,多材質塑料成型模、多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創新設計方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟,如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29~34英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術,一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件,取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設備及技術。熱流道模具開始推廣,有的廠采用率達20%以上,一般采用內熱式或外熱式熱流道裝置,少數單位采用具有*水平的高難度針閥式熱流道裝置,少數單位采用具有*水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達不到10%,與國外的50~80%相比,差距較大。
在制造技術方面,CAD/CAM/CAE技術的應用水平上了一個新臺階,以生產家用電器的企業為代表,陸續引進了相當數量的CAD/CAM系統,如美國EDS的UGⅡ、美國ParametricTechnology公司的Pro/Emgineer、美國CV公司的CADS5、英國Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統和軟件的引進,雖花費了大量資金,但在我國模具行業中,實現了CAD/CAM的集成,并能支持CAE技術對成型過程,如充模和冷卻等進行計算機模擬,取得了一定的技術經濟效益,促進和推動了我國模具CAD/CAM技術的發展。近年來,我國自主開發的塑料模CAD/CAM系統有了很大發展,主要有北航華正軟件工程研究所開發的CAXA系統、華中理工大學開發的注塑模HSC5.0系統及CAE軟件等,這些軟件具有適應國內模具的具體情況、能在微機上應用且價格較低等特點,為進一步普及模具CAD/CAM技術創造了良好條件。
隨著模具向精密化和大型化方向發展,加工精度超過1μm的超精加工技術和集電,化學,超聲波,激光等技術綜合在一起的復合加工在今后的模具制造中將有廣闊的前景.高速加工使工件獲得光滑表面,節省加工時間,典型的步進距僅有0.0254mm,而尖點只有0.001mm高,經過高速加工的工件表面大多數都非常光潔,無需鉗工的進一步加工.目前,機加工工具制造商都熱衷于生產為高速加工而專門設計的加工中心,在美國采用高速加工技術以減少或省去鉗工工序是一種效益相當可觀的措施,這種技術在歐洲和日本也頗受歡迎.另外,用充分硬化的材料加工模具的型腔是模具加工業發展的另一個重要趨勢.高主軸轉速及小的刀具半徑所進行的輕度切削形成了足夠的轉矩,可以用來加工硬度高達64HRC的金屬材料,由于不需要再進行熱處理,常規熱處理后的回火以及抵消由熱處理引起的幾何變形所進行的磨削加工也都不需要了,該技術在日本倍受青睞,如今在美國也受到了廣泛的關注并正向歐洲傳播.
隨著各種新技術的迅速發展,國外已出現了模具自動加工系統,該系統由多臺機床合理組合,配有隨行定位夾具或定位盤,有完整的機具,刀具數控庫和數控柔性同步系統,具有實時質量監測控制系統.
4,我國的模具產品將向大型,精密,標準化方向發展
一方面模具成型零件日漸大型化和為提高生產效率開發的"一模多腔"造成了模具日趨大型化,另一方面電子信息產業,醫學的迅猛發展帶來了零件微型化及精密化,有些模具的加工精度公差就要求在1μm以下.另外多功能復合模具將得到進一步發展,新型多功能復合模具除了沖壓成型零件外,還擔負疊壓,攻絲,鉚接和鎖緊等組裝任務,生產效率進一步提高.
國外發達國家模具標準件使用覆蓋率一般為80%左右,隨著我國模具工業的發展,模具標準化工作必將加強,模具標準化程度將進一步提高,模具標準件的應用和生產在"十一五"期間必將得到較大的發展.
5,熱流道,氣輔模具及適應高壓注塑成型工藝將得到進一步發展
采用熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量,并能大幅度節約制作的原材料,國外許多塑料模具廠所生產的塑料模具50%以上采用了熱流道技術,有的已經達到80%以上,效果十分明顯;氣體輔助注射成形具有注射壓力低,制品翹曲變形小,表面質量好以及易于成形壁厚差異較大的制品等優點,可在保證產品質量的前提下,大幅度降低成本;高壓注射成形可強制樹脂收縮率,增加塑料件尺寸的穩定性;另外注射壓縮成形技術,可使成形件局部內應變小,能得到縮孔少的厚壁成形件,而對于塑件狹窄的部件也可注入樹脂,并可用小注射力能得到優良制品,這些技術正在逐步推廣使用.
6,快速經濟模具的前景十分廣闊
多品種小批量生產時代的到來,人們要求模具的生產周期越短越好,因此快速經濟模具將有廣闊的發展前景.預計21世紀,用各種超塑性材料來制作模具,用環氧,聚酯或在其中填充金屬,玻璃等增強物制作簡易模具等生產方式占工業生產的比例將達到75%以上.快速經濟模具主要包括快速原型制造技術,表面成形制模技術,澆鑄成形制模技術,冷擠壓及超塑成形制模技術,無模多點成形技術,KEVRON鋼帶沖裁落料制模技術,模具毛坯快速制造技術等.
7,模具材料及*表面處理技術將進一步受到重視
因選材和用材不當,致使模具過早失效,大約占失效模具的45%以上,因此選用鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命顯得十分重要,提高鋼的純凈度,等向性,致密度和均勻性及研制更高性能或具特殊性能的模具鋼,開發模具鋼品種規格,擴大其他模具材料如硬質合金,陶瓷材料,復合材料等的應用范圍是主要研究熱點;用鋁合金作模具材料以縮短制模周期,降低模具成本,將在快速經濟模具中得到較快發展
成型工藝方面,多材質塑料成型模、多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創新設計方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟,如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29~34英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術,一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件,取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設備及技術。熱流道模具開始推廣,有的廠采用率達20%以上,一般采用內熱式或外熱式熱流道裝置,少數單位采用具有*水平的高難度針閥式熱流道裝置,少數單位采用具有*水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達不到10%,與國外的50~80%相比,差距較大。
在制造技術方面,CAD/CAM/CAE技術的應用水平上了一個新臺階,以生產家用電器的企業為代表,陸續引進了相當數量的CAD/CAM系統,如美國EDS的UGⅡ、美國ParametricTechnology公司的Pro/Emgineer、美國CV公司的CADS5、英國Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統和軟件的引進,雖花費了大量資金,但在我國模具行業中,實現了CAD/CAM的集成,并能支持CAE技術對成型過程,如充模和冷卻等進行計算機模擬,取得了一定的技術經濟效益,促進和推動了我國模具CAD/CAM技術的發展。近年來,我國自主開發的塑料模CAD/CAM系統有了很大發展,主要有北航華正軟件工程研究所開發的CAXA系統、華中理工大學開發的注塑模HSC5.0系統及CAE軟件等,這些軟件具有適應國內模具的具體情況、能在微機上應用且價格較低等特點,為進一步普及模具CAD/CAM技術創造了良好條件。
隨著模具向精密化和大型化方向發展,加工精度超過1μm的超精加工技術和集電,化學,超聲波,激光等技術綜合在一起的復合加工在今后的模具制造中將有廣闊的前景.高速加工使工件獲得光滑表面,節省加工時間,典型的步進距僅有0.0254mm,而尖點只有0.001mm高,經過高速加工的工件表面大多數都非常光潔,無需鉗工的進一步加工.目前,機加工工具制造商都熱衷于生產為高速加工而專門設計的加工中心,在美國采用高速加工技術以減少或省去鉗工工序是一種效益相當可觀的措施,這種技術在歐洲和日本也頗受歡迎.另外,用充分硬化的材料加工模具的型腔是模具加工業發展的另一個重要趨勢.高主軸轉速及小的刀具半徑所進行的輕度切削形成了足夠的轉矩,可以用來加工硬度高達64HRC的金屬材料,由于不需要再進行熱處理,常規熱處理后的回火以及抵消由熱處理引起的幾何變形所進行的磨削加工也都不需要了,該技術在日本倍受青睞,如今在美國也受到了廣泛的關注并正向歐洲傳播.
隨著各種新技術的迅速發展,國外已出現了模具自動加工系統,該系統由多臺機床合理組合,配有隨行定位夾具或定位盤,有完整的機具,刀具數控庫和數控柔性同步系統,具有實時質量監測控制系統.
4,我國的模具產品將向大型,精密,標準化方向發展
一方面模具成型零件日漸大型化和為提高生產效率開發的"一模多腔"造成了模具日趨大型化,另一方面電子信息產業,醫學的迅猛發展帶來了零件微型化及精密化,有些模具的加工精度公差就要求在1μm以下.另外多功能復合模具將得到進一步發展,新型多功能復合模具除了沖壓成型零件外,還擔負疊壓,攻絲,鉚接和鎖緊等組裝任務,生產效率進一步提高.
國外發達國家模具標準件使用覆蓋率一般為80%左右,隨著我國模具工業的發展,模具標準化工作必將加強,模具標準化程度將進一步提高,模具標準件的應用和生產在"十一五"期間必將得到較大的發展.
5,熱流道,氣輔模具及適應高壓注塑成型工藝將得到進一步發展
采用熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量,并能大幅度節約制作的原材料,國外許多塑料模具廠所生產的塑料模具50%以上采用了熱流道技術,有的已經達到80%以上,效果十分明顯;氣體輔助注射成形具有注射壓力低,制品翹曲變形小,表面質量好以及易于成形壁厚差異較大的制品等優點,可在保證產品質量的前提下,大幅度降低成本;高壓注射成形可強制樹脂收縮率,增加塑料件尺寸的穩定性;另外注射壓縮成形技術,可使成形件局部內應變小,能得到縮孔少的厚壁成形件,而對于塑件狹窄的部件也可注入樹脂,并可用小注射力能得到優良制品,這些技術正在逐步推廣使用.
6,快速經濟模具的前景十分廣闊
多品種小批量生產時代的到來,人們要求模具的生產周期越短越好,因此快速經濟模具將有廣闊的發展前景.預計21世紀,用各種超塑性材料來制作模具,用環氧,聚酯或在其中填充金屬,玻璃等增強物制作簡易模具等生產方式占工業生產的比例將達到75%以上.快速經濟模具主要包括快速原型制造技術,表面成形制模技術,澆鑄成形制模技術,冷擠壓及超塑成形制模技術,無模多點成形技術,KEVRON鋼帶沖裁落料制模技術,模具毛坯快速制造技術等.
7,模具材料及*表面處理技術將進一步受到重視
因選材和用材不當,致使模具過早失效,大約占失效模具的45%以上,因此選用鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命顯得十分重要,提高鋼的純凈度,等向性,致密度和均勻性及研制更高性能或具特殊性能的模具鋼,開發模具鋼品種規格,擴大其他模具材料如硬質合金,陶瓷材料,復合材料等的應用范圍是主要研究熱點;用鋁合金作模具材料以縮短制模周期,降低模具成本,將在快速經濟模具中得到較快發展
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