【正文】 .................................................... 21 ........................................................................................................ 22 脫模機構(gòu)設(shè)計 ......................................................................................................................... 22 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)項目 3 3 模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng) ......................................................................................................................... 23 模具材料 ................................................................................................................................ 24 結(jié) 語 ............................................................................................................................................ 25 致 謝 ............................................................................................................................................ 26 參考文獻 ............................................................................................................................................ 26 第一章 前言 現(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)、資金密集型的行業(yè)。它作為重要的生產(chǎn)裝備行業(yè)在為各行各業(yè)服務(wù)的同時，也直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)服務(wù)。由于模具生產(chǎn)要采用一系列高新技術(shù)，如CAD/CAE/CAM/CAPP 等技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、激光技術(shù)、逆向工程和并行工程、快速成型技術(shù)及敏捷制造技術(shù)、高速加工及超精加工技術(shù)等等，因此，模具工業(yè)已成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個重要組成部分，有人說，現(xiàn)代模具是高技 術(shù)背景下的工藝密集型工業(yè)。模具技術(shù)水平的高低，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力，因此已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。 模具工業(yè)是無以倫比的 效益放大器 。用模具加工產(chǎn)品大大提高了生產(chǎn)效率，而且還具有節(jié)約原材料、降低能耗和成本、保持產(chǎn)品高一致性等特點。因此模具被稱為 效益放大器 ，在國外，模具被稱為 金鑰匙 、 進入富裕社會的原動力 等等。從另一個角度上看，模具是人性化、時代化、個性化、創(chuàng)造性的產(chǎn)品。更重要的是模具發(fā)展了，使用模具的產(chǎn)業(yè)其產(chǎn)品的國際競爭力也提高了。據(jù)國外統(tǒng)計資 料，模具可帶動其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的比例大約是 1:100，即模具發(fā)展 1 億元，可帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè) 100 億元。 模具不是批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。它具有單件生產(chǎn)和對特定用戶的依賴特性。就模具行業(yè)來說，引進國外先進技術(shù)，不能采用通常的引進產(chǎn)品許可證和技術(shù)轉(zhuǎn)讓等方式，而主要是引進已經(jīng)商品化了的 CAD/ CAM /CAE 軟件和精密加工設(shè)備等。模具的 CAD/CAE/CAM 涉及面廣、集多種學(xué)科與工程技術(shù)于一體，是綜合型、技術(shù)密集型產(chǎn)品。如 塑料 模具的 CAE 技術(shù)要利用高 分子材料學(xué)、流變學(xué)、傳熱學(xué)、計算力學(xué)、計算機圖形學(xué)等知識，涉及的領(lǐng)域還包括聲波及電磁場、溫度場等各類物理場，通過工程分析、來建立 塑料 成型的數(shù)學(xué)和物理模型，構(gòu)造有效的數(shù)值計算方法，實現(xiàn)成型過程的動態(tài)仿真分析。現(xiàn)代化的模具要實現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計、數(shù)字化制造、數(shù)字化管理、數(shù)字化生產(chǎn)流程。這些模具的數(shù)字化代表了現(xiàn)代模具的一個方面，沒有模具的數(shù)字化，就沒有現(xiàn)代模具。模具的 CAD/CAE/CAM 技術(shù)日新月異，重要的工作是后續(xù)對人員的培訓(xùn)和對于引進的軟件進行二次開發(fā)。像我們熟知的 CIMATRON公司不但在 塑料 模具的 CAD/ CAM 軟件上在中國保持其市場占有率并且在擴大，而且在 沖壓模 具、多成份 橡膠 制鞋模具等領(lǐng)域開拓，也將大顯身手；開發(fā) FUTABA、 LKM、 MISUMI 標(biāo)準(zhǔn)模架數(shù)據(jù)庫的工作也已提上日程。這是為模具行業(yè)服務(wù)的具體體現(xiàn)。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)項目 4 4 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 80年代以來，在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支 持和引導(dǎo)下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為 13%， 1999年我國模具工業(yè)產(chǎn)值為 245億，至 2021年我國模具總產(chǎn)值預(yù)計為 260270億元，其中塑料模約占 30%左右。在未來的模具市場中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。 我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn) 48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、 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(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)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 VCD和 DVD齒輪模具，所生產(chǎn)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(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設(shè)計軟件，糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差，達到了標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒形要求。還能生產(chǎn)厚度僅為 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 2～ ，表面粗糙度 m，模具質(zhì)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。 成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術(shù)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(shù)，一些廠家還使用了 CMOLD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(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達 20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采 用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進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(shù)方面， CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個新臺階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當(dāng)數(shù)量的 CAD/CAM系統(tǒng)，如美國 EDS的 UGⅡ、美國 Parametric Technology公司的 Pro/Engineer、美國 CV公司的 CADS英國 Deltacam公司的 DOCT日本 HZS公司的 CRADE、以 色列公司的 Cimatron、美國 ACTech公司的 CMold及澳大利亞 Moldflow公司的 MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了 CAD/CAM的集成，并能支持 CAE技術(shù)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(shù)經(jīng)濟效益，促進和推動了我國模具 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模 CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的 CAXA系統(tǒng)、華中理工大學(xué)開發(fā)的注塑模 CAE軟件等，這些軟件 具有適應(yīng)國內(nèi)模具的具體情況、能在微機上應(yīng)用且價格較低等特點，為進一步普及模具 CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。 ? 近年來，國內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如： P 3Cr2Mo、 PMS、 SMⅠ、 SMⅡ等，對模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響，但總體使用量仍較少。塑料模標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度一般在 30%以下，和國外先進工業(yè)國家已達到 70%80%相比，仍有很大差距。 2我國塑料模具工業(yè)和 技術(shù)今后的主要發(fā)展方向 包括： 提高大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的設(shè)計制造水平及比例。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)項目 5 5 在塑料模設(shè)計制造中全面推廣應(yīng)用 CAD/CAM/CAE技術(shù)。 推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。 開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。 提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。 應(yīng)用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù)對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。 ? 研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程。 3國外的注塑模的發(fā)展情況 注塑成型是最大量生產(chǎn)塑料 制品的一種成型方法，二十多年來，國外的注塑模 CAD技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速。 70年代已開始應(yīng)用計算機對熔融塑料在圓形、管形和長方形型腔內(nèi)的流動情況進行分析。 80年代初，人們成功采用有限元法分析三維型腔的流動過程，使設(shè)計人員可以依據(jù)理論分析并結(jié)合自身的經(jīng)驗，在模具制造前對設(shè)計方案進行評價和修改，以減少試模時間，提高模具質(zhì)量。近十多年來，注塑模 CAD技術(shù)在不斷進行理論和試驗研究的同時，十分注意向?qū)嵱没A段發(fā)展，一些商品軟件逐步推出，并在推廣和實際應(yīng)用中不斷改進、 提高和改善。 1 我國模具工業(yè)的概況 我國模具工業(yè) 近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計， 2021年我國模具生產(chǎn)廠點約有 2萬多家，從業(yè)人員約 50 多萬人， 2021年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿， 2021年模具產(chǎn)值 530 億元。進口模具 美元，出口模具 ，分別比 2021 年增長 18%、 %和 %。進出口之比 2021 年為 :1，進出口相抵后的進凈口達 億美元，為凈進口量較大的國家。 在 2 萬多家生產(chǎn)廠點中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有 20 多家，中型企業(yè)幾十家，其余都 是小型企業(yè)，多數(shù)只有幾十名職工，百十萬產(chǎn)值，自有資金有限，靠自我發(fā)展很困難。 近年來， 模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品； 塑料 模和 壓鑄 模比例增大；專業(yè)模具 廠數(shù)量增加，能力提高較快； 三資 及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。 2021 年模具行業(yè)還顯現(xiàn)另外兩個特點，一是各地政府對模具工業(yè)的發(fā)展進一步關(guān)注。許多地方政府進一步認識到模具工業(yè)對發(fā)展制造業(yè)的重要意義，因此加強了模具工業(yè)園區(qū)的建設(shè)。已有的園區(qū)進一步擴大，如寧波余姚、寧海和蘇州昆山等模具園區(qū)都有所擴大；新的模具工業(yè)園區(qū)正在加緊建設(shè)，如重慶、大連、深圳市等已建立模具園區(qū)；另外沈陽、西安、成都、上海、寧波北侖、浙江黃巖等地都在積極籌備建立模具園區(qū)，以利帶動地區(qū)模具及相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈乃至制造業(yè)的發(fā)展，有些高 科園內(nèi)模具企業(yè)已占有相當(dāng)?shù)姆萘?，像天津高新區(qū)就有40 多家模具企業(yè)。 二是外資及社會投資模具產(chǎn)業(yè)增長顯著。許多地方加強了吸引外資及合資投入模具工業(yè)的工作，特別是在高新技術(shù)園區(qū)和工業(yè)園區(qū)，外資、合資模具企業(yè)進一步增加，如蘇州昆山模具園區(qū)， 60%以上是外資企業(yè)。大連模具園區(qū)到日本、韓國招商。而有些地區(qū)高科技園內(nèi)模具企業(yè)已占有相當(dāng)?shù)姆萘?，像天津高新區(qū)有 40 多家模具企業(yè)。由于汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的拉動，社會投資模具產(chǎn)業(yè)有所加強，如五糧液集團投資 5 億元建立汽車模具生產(chǎn)廠，比亞迪公司投資 2 億元建立了北京汽車模具公司，等等。 從地 區(qū)分布來說，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)（模具產(chǎn)值已占全國總量的 70%左右）發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)較為集中的省份是廣東和浙江。我國模具總量雖然已位居日、美、德之后，但設(shè)計制造水平在總體上要比德、美、日、法、意等發(fā)達國家落后許多，也要比英國、加拿大、西班牙、葡萄牙、韓國、新加坡等有差距。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)項目 6 6 注塑模具 CAD 發(fā)展概況及趨勢 計算機輔助設(shè)計 ((Computer Aided Design, CAD)是當(dāng)代