【正文】 1 塑料模具認知 一、 我國塑料模具發(fā)展現(xiàn)狀與出口前景 模具數(shù)量的發(fā)展情況 當今，模具生產(chǎn)技術水平的高 低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標準之一。正如德國 把模具稱為“金屬加工中的帝王”，把模具工業(yè)視為“關鍵工業(yè)”；美國 把模具稱為 “美國工業(yè)的基石” ， 把模具工業(yè)視為“不可估量其力量的工業(yè)”；日本 把模具稱為“促進社會富裕繁榮的動力”，把模具工業(yè)視為“整個工業(yè)發(fā)展的秘密”。 近年來，人們對各種設備 和 日 用品 的輕 化 、 美觀和手感的要求越來越高，這就為塑料制品提供了更為廣闊的市場。塑料制品業(yè)要發(fā)展，必然要求塑料模具 產(chǎn)業(yè)隨之發(fā)展。汽車、家電、辦公用品、工業(yè)電器、建筑材料、電子通信等塑料制品 的 主要用戶行業(yè) 發(fā)展迅速。因此，塑料模具業(yè)也快速發(fā)展。 據(jù)“中美塑料高峰論壇”數(shù)據(jù)， 20xx 年，我國（未包括港澳臺統(tǒng)計，下同）塑件模具銷售額約為 365 億元。塑料模具銷售額和進出口情況如表 01 和02 所示。 表 01： 20xx~20xx 年塑料模具銷售額 單位：億元人民幣 年份 20xx 20xx 20xx 銷售額 244 288 365 注： 大量自產(chǎn)自用 內(nèi)配的塑料模具未計入銷售額中 表 02： 20xx~20xx 年塑膠 模具 進出口情況 單位：億美元 年份 20xx 20xx 20xx 進口 出口 注：在海關統(tǒng)計中， 塑料模具和橡膠模具在同一稅目中，因此表中數(shù)據(jù)包含這兩類模具，但塑料模具占其中的絕大多數(shù)。 從以上兩個數(shù)據(jù)表可以看出，中國塑料模具發(fā)展很快，三年平均發(fā)展速度是年均增長的22%，比模具行業(yè)總體發(fā)展速度高 出約 3 個百分點。然而，這樣快的發(fā)展速度仍舊跟不上市場要求， 20xx 年至 20xx 年國產(chǎn)塑料模具在國內(nèi)市場中的滿足率分別只有 %、 和%。雖然滿足率在逐年提高，但是進口的塑料模具目前仍占我國市場的 20%以上。 模具水平的發(fā)展情況 在生產(chǎn)量高速增長的情況下，中國塑料模具水平也有很大的提高。國內(nèi)目前已能生產(chǎn)單套重量達 60 噸的大型模具、型腔精度達 ? m 的精密模具、一模 7800 腔的多腔模具及4m/min 以上擠出速度的高速模具。模具壽命也有很大提高， 可以達到 100 萬模次以上。 典型的高水平模具如表 03 所示。 表 03：典型模具舉例 大型模具 汽車保險杠、整體儀表板、大屏幕彩色電視機、大容量洗衣機等塑件模具 精密模具 光盤、導光板、手機、音像設備、小模數(shù)齒輪、車燈等塑件模具 復雜模具 多色注塑、多層注塑、低壓注塑、帶件注塑、模內(nèi)轉(zhuǎn)印、蒸汽注塑、熱流道注塑、氣體輔助注塑等塑件模具 多腔模具 塑料封裝模具、塑料包裝模具等 模具 高速模具 塑料型材擠出模，包括雙腔、雙色、雙材質(zhì)等共擠模具 2 模具工業(yè) 的發(fā)展趨勢 ⑴ 模具產(chǎn)品將向著更大型、更精密、更復雜及 更經(jīng)濟快速方向發(fā)展；模具生產(chǎn)將朝著信息化、無圖化、精細化、自動化方向發(fā)展；模具企業(yè)將向著技術集成化、設備精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化、經(jīng)營國際化方向發(fā)展。 ⑵ 模具 CAD／ CAE／ CAM／ PDM 正向集成化、三維化、智能化、網(wǎng)絡化和信息化方向發(fā)展?？旖莞咚俚男畔⒒瘯r代將帶領模具行業(yè)進入新時代。 ⑶ 模具的質(zhì)量、周期、價格、服務四要素中，已有越來越多的用戶將周期放在首位，要求模具盡快交貨，因此模具生產(chǎn)周期將繼續(xù)不斷縮短。 ⑷ 大力提高開發(fā)能力，將開發(fā)工作盡量往前推，直至介入到模具用戶的產(chǎn)品開發(fā)中去，甚至在尚無明確的 用戶對象之前進行開發(fā) (這需要在有較大把握和敢冒一定風險的情況下進行 )，變被動為主動。以及 “你給我一個概念，我還你一個產(chǎn)品 ”的一站式服務模式都已成為發(fā)展趨勢。 ⑸ 隨著模具企業(yè)設計和加工水平的提高，過去以鉗工為核心，大量依靠技藝的現(xiàn)象已有了很大變化。在某種意義上說： “模具是一種工藝品 ”的概念正在被 “模具是一種高新技術工業(yè)產(chǎn)品 ”所替代，模具 “上下模單配成套 ”的概念正在被 “只裝不配 的概念所替代。模具正從長期以來主要依靠技藝 ， 而變?yōu)榻窈笾饕揽考夹g。這不但是一種生產(chǎn)手段的改變，也是一種生產(chǎn)方式的改變，更是一 種觀念的改變。這一趨向使得模具標準化程度不斷提高，模具精度越來越高，生產(chǎn)周期越來越短，鉗工比例越來越低，最終促使整個模具工業(yè)水平不斷提高。 ⑹ 高速加工、復合加工、精益生產(chǎn)、敏捷制造及新材料、新工藝、新技術將不斷得到發(fā)展。 模具行業(yè)存在的問題 我國塑料模具行業(yè)發(fā)展 水平 和國外先進水平相比，主要存在六個方面的問題。 ⑴ 發(fā)展不平衡，產(chǎn)品總體水平較低。雖然個別企業(yè)的產(chǎn)品己達到相當高的水平，個別企業(yè)的部分產(chǎn)品已達到或接近國際水平，但總體來看，模具的精度、型腔表面粗糙度、生產(chǎn)周期、壽命等指標與國外先進水平相比尚有較大 差距。包括生產(chǎn)方式和企業(yè)管理在內(nèi)的總體水平與國外工業(yè)發(fā)達國家相比尚有 10 年以上的差距。 ⑵ 工藝裝備落后，組織協(xié)調(diào)能力差。雖然部分企業(yè)經(jīng)過近幾年的技術改造，工藝裝備水平己比較先進，但大部分企業(yè)工藝裝備仍比較落后。更主要的是我們的企業(yè)組織協(xié)調(diào)能力差，難以很好整合或調(diào)動社會資源為我所用，從而就難以承接比較大的項目。 ⑶ 大多數(shù)企業(yè)開發(fā)能力弱。一方面是技術人員比例低、水平不夠高，另一方面是科研開發(fā)投入少，更重要的是觀念落后，對開發(fā)不夠重視。 ⑷ 管理落后更甚于技術落后。技術落后往往容易看到，管理落后有時卻難以意識到。國內(nèi)外模具企業(yè)管理上的差距十分明顯，管理的差距所帶來的問題往往比技術上的差距更為嚴重。 ⑸ 市場需求旺盛，生產(chǎn)發(fā)展一時還難以跟上，供需矛盾一時還難以解決，供不應求的局 面還將持續(xù)一段時間，特別是在中高檔產(chǎn)品方面矛盾更為突出。 ⑹ 體制和人才問題的解決尚待時日。在社會主義市場經(jīng)濟中，在經(jīng)濟全球化的過程中，競爭性行業(yè)，特別是像模具這樣依賴于特殊用戶，需單件生產(chǎn)的行業(yè)，許多企業(yè)目前的體制和經(jīng)營機制仍舊很難適應多變的市場。人才的數(shù)量和素質(zhì)水平也跟不上行業(yè)的快速發(fā)展。雖然各地都在努力解決這兩個問題，但要得到較好解決尚待時日 。 展望未來，由于國際、國內(nèi)宏觀環(huán)境總體良好，國內(nèi)塑料模具各主要用戶行業(yè)仍將持續(xù)以較快速度發(fā)展，塑料模具也必將持續(xù)高速發(fā)展。目前存在的主要問題通過國內(nèi)外交流與合作，通過全行業(yè)的共同努力，通過各方面的共同支持， 一 定會逐漸得到較好的解決。 3 模具 出口前景分析 中國是發(fā)展中國家，具有生產(chǎn)發(fā)展水平較低，勞動力資源豐富，生產(chǎn)成本低廉及市場前景廣闊等一般發(fā)展中國家同樣的一些特點，但中國人均 GDP 己超過 20xx 美元，同時還具有相當雄厚的技術和工 業(yè)基礎，人們聰慧、勤勞、靈巧和改革開放良好環(huán)境等一些特殊的特點 。這些特點很適 合發(fā)展模具工業(yè)，因此中國模具工業(yè)雖然起步較晚，但發(fā)展十分迅速。 從國際來看，一是由于許多外資在中國投資設廠的越來越多，二是工業(yè)發(fā)達國家模具生產(chǎn)成本越來越高，因此世界上許多工業(yè)發(fā)達國家將模具逐步轉(zhuǎn)移到中國的趨向十分明顯。由于中國的模具技術提高快，在價格方面又有較大的優(yōu)勢，模具性價比高，因此不少工業(yè)發(fā)達國家到中國采購模具的趨向也十分明顯。還有一個方面是有些發(fā)展中國家由于技術和工業(yè)基礎薄弱，模具生產(chǎn)發(fā)展一時還跟不上經(jīng)濟發(fā)展所需，因此模具供不應求需要進口的現(xiàn)象也較為普遍。他們進口工業(yè)發(fā)達國家的模具雖然質(zhì)量水平高，但 價格昂貴，而中國模具在同樣能滿足要求的前提下，價格比較適中，因而也有不少市場。 從 近幾年中國模具的出口市場 來看 ， 除了歐、美、日本等工業(yè)發(fā)達國家是中國出口模具的最主要市場之外，印度、泰國、馬來西亞、越南等國家也有相當大的市場，我國香港和臺灣的轉(zhuǎn)口貿(mào)易也占了相當大的市場。中國模具工業(yè)協(xié)會每年都組織模具企業(yè)到歐、美參加有關的國際展覽會，對發(fā)展國際交流與合作起到了很好的促進作用。 近三年來中美模具貿(mào)易情況 如表 04 所示 。 表 04： 20xx~20xx 中美模具貿(mào)易情況 單位：億美元 年份 20xx 20xx 20xx 中國出口美國 美國出口中國 進入 2 1 世紀， 20xx～ 20xx 年，中國模具出口額從 億美元增加到 億美元，七年年均增長率為 ％，這充分說明了以往的出口業(yè)績。 從上述中國的特點、國際市場狀況以及以往業(yè)績和競爭力等多方面情況進行分析，可以看出中國的塑料模具出口前景將繼續(xù)看好。 二 、 塑料 成型工藝 注射成 型 工藝 注射成 型 原理及特點 注射 成 型 又稱注射模塑，是熱塑性塑料制件的一種主要成 型 方法。除氟塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可用此方法成 型 。近年來，注射成 型 已成功地用來成 型 某些熱固性塑料制件。 注射成 型 的原理是將顆粒狀態(tài)或粉狀塑料從注射機的料斗送進加熱的料筒中，經(jīng)過加熱熔融塑化成為黏流態(tài)熔體，在注射機柱塞或螺桿的高壓推動下，以很高的流速通過噴嘴，注入模具型腔，經(jīng)一定時間的保壓冷卻定型后可保持模具型腔所賦予的 形 狀，然后開模分型獲得成 型 塑件。這樣就完成了一次注射工作循環(huán)，如圖 01 所示。 4 （ a）塑化階段 （ b） 注射 階段 （ c） 塑件脫模 圖 01 螺桿式注射機注射成型 原理 1— 料斗； 2— 螺桿轉(zhuǎn)動傳動裝置； 3— 注射液壓缸； 4— 螺桿； 5— 加熱器； 6— 噴嘴； 7— 模具 注射成 型 的特點是：成 型 周期短，能一次成 型 外形復雜、尺寸精密、帶有嵌件的塑料制 件；對各種塑料的適應性強；生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。所以，注射成 型 廣泛地用于塑料制件的生產(chǎn)中，但注射成 型 的設備及模具制造費用較高，不適合單件及批量較小的塑料制件的生產(chǎn)。 注射成 型 工藝過程 注射成 型 工藝過程包括：成 型 前的準備、注射成 型 過程以及塑件的后處理三個階段。 成 型 前 的準備 為使注射過程能順利進行并保證塑料制件的質(zhì)量，在成 型 前應進行一系列必要的準備工 5 作。 ⑴ 原料外觀的檢驗和工藝性能的測定 檢驗內(nèi)容包括對色澤、粒度及均勻性、流動性（熔體指數(shù)、黏度）、熱穩(wěn)定性及收縮率的檢驗。 ⑵ 物料的預熱和干燥 對于吸水性強的塑料，在成 型 前必須進行干燥處理，除去物料中過多的水分和揮發(fā)物，以防止成 型 后塑件表面出現(xiàn)斑紋和氣泡等缺陷，甚至發(fā)生降解，嚴重影響塑料制件的外觀和內(nèi)在質(zhì)量。各種物料干燥的方法應根據(jù)塑料的性能和生產(chǎn)批量等條件進行選擇。小批量生產(chǎn)用塑料大多數(shù)采用熱風循環(huán)烘箱或紅外線加熱烘箱進 行干燥；大批量生產(chǎn)用塑料宜采用沸騰干燥或真空干燥，其效率較高。 ⑶ 嵌件的預熱 在成 型 帶金屬嵌件，特別是帶較大嵌件的塑件時，嵌件放入模具之前必須預熱，以減少物料和嵌件的溫度差，降低嵌件周圍塑料的收縮應力，保證塑件質(zhì)量。 ⑷ 料筒的清洗 當改變產(chǎn)品、更換原料及顏色時均需清洗料筒。通常，柱塞式料筒可拆卸清洗，而螺桿式料筒可采用對空注射法清洗。 ⑸ 脫模劑的選用 塑料制件的脫模，主要依賴于合理的工藝條件和正確的模具設計。在生產(chǎn)上為順利脫模， 通常使用脫模劑。常用的脫模劑有硬脂酸鋅（除聚酰胺外，各種塑料均可使用）、液態(tài)石 蠟（白油）（適用于聚酰胺）和硅油（潤滑效果好，但價格較貴，使用也較麻煩）等。 注射成 型 過程 完整的注射成 型 過程包括加料、加熱塑化、加壓注射、保壓、冷卻定型、脫模等工序。但從實質(zhì)上講主要是塑化、注射充模和冷卻定型等基本過程。 ⑴ 塑化 塑化是指粉狀或粒狀的物料，在料筒內(nèi)加熱熔融呈黏流態(tài)并具有良好的可塑性的全過程。對塑化的要求是：塑料在進入模腔之前，既要達到規(guī)定的成 型 溫度，又要使熔體各點溫度均勻一致，并能在規(guī)定時間內(nèi)提供上述質(zhì)量的足夠熔融塑料以保證生產(chǎn)連續(xù)順利地進行。 ⑵ 注射充模與冷卻定型 在這個過程中 塑料熔料的溫度將不斷下降，而壓力的變化則如圖 02 所示。 圖 02 注射成型 過程中塑料壓力的變化 6 ① 充模 塑化好的塑料熔體在注射機柱塞或螺桿的推動作用下，以一定的壓力和速度經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入并充滿模具型腔，這一階段稱為充模。這一階段的時間從開始充模到 t1，壓 力變化為：熔體未注入模具型腔前模腔內(nèi)沒有壓力；待型腔充滿時壓力達到最大值 p0。 ② 保壓補縮（ t1~ t2） 這一階段是從熔體充滿型腔時起至柱塞或螺桿退回時為止。在注射機柱塞或螺桿推動下，熔體仍然保持壓力進行補料，使料筒中的熔料繼續(xù)進入型腔， 以補充型腔中塑料的收縮需要。在這段時間內(nèi)，模腔內(nèi)熔體壓力仍為最大值。保壓補縮階段對于提高塑件密度，減少塑件的收縮，克服塑件表面缺陷均具有重要影響。 ③ 倒流階段 （ t2~ t3） 這一階段是從柱塞或螺桿開始后退時起至澆口處熔體凍結時為止。這時模腔中的熔料壓力比澆口前方的高，因此就會發(fā)生型腔中熔體通過澆口流向澆注系統(tǒng)的倒流現(xiàn)象，從而使模腔內(nèi)壓力迅速下降。倒流將一直進行到澆口處熔料凍結時為止， p1 為澆口凍結時的壓力。如果柱塞或螺桿后退時澆口處的熔料已經(jīng)凍結，或者在噴嘴中裝有止逆閥，則倒流階段不存在，就不會出現(xiàn) t2~ t3 壓力下降的曲線，而是圖 02 中