【文章內(nèi)容簡介】 2 頁 已超過有色金屬產(chǎn)量的總和 [ 3]。 塑料模具就是利用特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的塑料制品的工藝基礎(chǔ)裝備。用塑料模具生產(chǎn)的主要優(yōu)點是制造簡便、材料利用高、生產(chǎn)率高、產(chǎn)品的尺寸規(guī)格一致，特別是對大批量生產(chǎn)的機電產(chǎn)品，更能獲得價廉物美的經(jīng)濟(jì)效果。塑料模具的現(xiàn)代設(shè)計與制造和現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展有極密切的關(guān)系。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，塑料模具工業(yè)也隨之迅速發(fā)展。 在我國，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，模具工業(yè)的發(fā)展也十分迅速 。 1999年中國大陸制造工業(yè)對模具的總市場需求量約為 330億元，今后幾年仍將以每年 10%以上的速度增長。對于大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具需求的增長將遠(yuǎn)超過每年 10%的增幅。汽車、摩托車行業(yè)的模具需求將占國內(nèi)模具市場的一半左右。 1999年，國內(nèi)汽車年產(chǎn)量為 183萬輛，保有量為 1500萬輛，預(yù)計到 2021年汽車年產(chǎn)量將達(dá) 600萬輛。僅汽車行業(yè)就將需要各種塑料件 36萬噸，而目前的生產(chǎn)能力僅為 20多萬噸，因此發(fā)展空間十分廣闊。家用電器，如彩電、冰箱、洗衣機、空調(diào)等，在國內(nèi)的市場很大。目前，我國的彩電的年產(chǎn)量己超過 3200萬臺，電冰箱、洗衣機和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過了 100萬臺。家用電器行業(yè)的飛速發(fā)展使之對模具的需求量極大。到 2021年，在建筑與建材行業(yè)方面，塑料門窗的普及率為 30%，塑料管的普及率將達(dá)到 50%，這些都會大大增加對模具的需求量。其它發(fā)展較快的行業(yè)，如電子、通訊和建筑材料等行業(yè)對模具的需求，都將對中國模具工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動作用 [ 1]。 我國塑料模具工業(yè)和技術(shù)現(xiàn)狀及地區(qū)分布 在中國，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位，認(rèn)識到模具技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高 低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。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) l8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(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(dá)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(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒形要求。還能生產(chǎn)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(dá) 0. 02 ~ 0. 05mm，表面粗糙度 Ra0. 2 u m，XXXXXXX學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 3 頁 模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達(dá) 10~30萬次，淬火鋼模達(dá) 50 ~100萬次，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(jìn)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(dá) 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(jìn)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(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的 CAD/CAM系統(tǒng)，如美國 EDS的UG II、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(jìn)，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(jìn)行計算機模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)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)、華中科技大學(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(jìn)一步普及模具 CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件 [ 1]。 近年來，國內(nèi)己較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如 :P20, 3Cr2Mo, PMS,SM I、 SM II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(jìn)工業(yè)國家已達(dá)到 70%80%相比，仍有很大差距 [ 3]。技術(shù)比較見表 1 XXXXXXX學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 4 頁 表 11: 國內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表 項目 國內(nèi) 國外 注塑模型腔精度 0. 005~0. 01mm ~ 型腔表面粗糙度 ~0. 05 um um 非 淬火鋼模具壽命 1060萬次 10~30萬次 淬火鋼模具壽命 160~300萬次 50~100萬次 熱流道模具使用率 80%以上 總體不足 10% 標(biāo)準(zhǔn)化程度 70~80% 小于 30% 中型塑料模生產(chǎn)周期 一個月左右 2~4個月 目前，全世界模具的年產(chǎn)值約為 650億美元，我國模具工業(yè)的產(chǎn)值在國際上排名位居第三位，僅次于日本和美國。雖然近幾年來，我國模具工業(yè)的技術(shù)水平己取得了很大的進(jìn)步，但總體上與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家相比仍有較大的差距 [ 2]。 我國模具工業(yè)起步晚，底子薄，與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比有很 大的差距，但在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速。據(jù)統(tǒng)計，我國現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠近 2 萬家，從業(yè)人員約 50 萬人，“九五”期間的年增長率為 13%. 2021 年總產(chǎn)值為 270 億元，占世界總量的 5%。但從總體上看，自產(chǎn)自用占主導(dǎo)地位，商品化模具僅為 1/3 左右，國內(nèi)模具生產(chǎn)仍供不應(yīng)求，特別是精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具，仍主要依賴進(jìn)口。目前，就整個模具市場來看，進(jìn)口模具約占市場總量的 20%左右，其中，中高檔模具進(jìn)口比例達(dá)40%以上。因此，近年來我國模具發(fā)展的重點放在精密、大型、 復(fù)雜、長壽命模具上，并取得了可喜的成績，模具進(jìn)口逐漸下降，模具技術(shù)和水平也有長足的進(jìn)步 。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、長壽命等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)量增加較快，其能力提高顯著；“三資”及私營企業(yè)發(fā)展迅速，尤其是“三資”企業(yè)目前已成為行業(yè)的主力軍；股份制改造步伐加快，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)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)最為集中的省份 是廣東和浙江，這 2 個省的模具產(chǎn)值已占全國總量的六成以上。江蘇、上海、山東、安徽等地目前發(fā)展態(tài)勢也很好。我國模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三，但設(shè)計制造水平在總體上要比工業(yè)發(fā)達(dá)國家落后許多，其差距主要表現(xiàn)XXXXXXX學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 5 頁 在下列六方面： 80％，中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率不足 60％。 、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)都不夠合理。 ，而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進(jìn)水平長許多。 ，經(jīng)濟(jì)效益欠佳。我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例較 低，水平也較低，不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中常處于被動地位。 。 ，模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)落后 [1]。 縱觀發(fā)達(dá)國家對模具工業(yè)的認(rèn)識與重視，我們感受到制造理念陳舊則是我國模具工業(yè)發(fā)展滯后的直接原因。模具技術(shù)水平的高低，決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開發(fā)能力，它已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。因此，模具是國家重點鼓勵與支持發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)品，現(xiàn)代模具是多學(xué)科知識集聚的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分，是國民經(jīng)濟(jì)的裝備產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)、資金與勞 動相對密集。提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。模具標(biāo)準(zhǔn)件是模具基礎(chǔ)，其大量應(yīng)用可縮短模具設(shè)計制造周期，同時也顯著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具質(zhì)量。 早在 1989年，在國務(wù)院頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》中，模具被列為機械工業(yè)技術(shù)改造序列的首位。 1997年以來，又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入《當(dāng)前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目 錄》和《鼓勵外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》。經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，從 1997年開始對部分模具企業(yè)實行了增值稅返還 70%的優(yōu)惠政策。所有這些國家對模具工業(yè)采取的優(yōu)惠政策也將對其發(fā)展提供有力支持 [1]。 在科技發(fā)展中，人是第一因素，因此我們要特別注重對知識的更新與學(xué)習(xí)，實現(xiàn)產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合，培養(yǎng)更多的模具人才，搞好技術(shù)創(chuàng)新，提高模具設(shè)計制造水平。在制造中積極采用多媒體與虛擬現(xiàn)實技術(shù)，逐步走向網(wǎng)絡(luò)化、智能化環(huán)境，實現(xiàn)模具企業(yè)的敏捷制造、動態(tài)聯(lián)盟與系統(tǒng)集成。我國模具工業(yè)一個完全信息化的、充滿著朝氣和希望而又實實在在的新時代即將到來。 我國塑料模具工業(yè)和技術(shù)今后的主要發(fā)展方向 在信息社會和經(jīng)濟(jì)全球化不斷發(fā)展的進(jìn)程中，模具行業(yè)發(fā)展趨勢主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)快速方面發(fā)展，技術(shù)含量不斷提高，模具生產(chǎn)向著信息化、數(shù)字化、無圖化、精細(xì)化、自動化方面發(fā)展；模具企業(yè)向XXXXXXX學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 6 頁 著技術(shù)集成化、設(shè)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。 模具技術(shù)的發(fā)展趨勢主要是：① CAD、 CAM、 CAE的廣泛應(yīng)用及其軟件的不斷先進(jìn)和 CAD／ CAM／ CAE技術(shù)的進(jìn)一步集成化、一體化、智能化；② PDM(產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 )、 CAPP(計算 機輔助工藝設(shè)計管理 )、 KBE(基于知識工程 )、 ERP(企業(yè)資源管理 )、MIS(模具制造管理信息系統(tǒng) )及 Inter平臺等信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用；③高速、高精加工技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用；④超精加工、復(fù)合加工、先進(jìn)表面加工和處理技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用；⑤快速成型與快速制模 (RP／ RT)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用；⑥熱流道技術(shù)、精密測量及高速掃描技術(shù)、逆向工程及并行工程的發(fā)展與應(yīng)用；⑦ 模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的發(fā)展及進(jìn)一步推廣應(yīng)用；⑧優(yōu)質(zhì)模具材料的研制及正確選用；⑨模具自動加工系統(tǒng)的研制與應(yīng)用；⑩虛擬技術(shù)和納米技術(shù)等的逐步應(yīng) 用[1]。 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)代計算機應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域。隨著計算機硬件和軟件技術(shù)水平的迅速提高， CAD技術(shù)及其應(yīng)用一直處于日新月異的發(fā)展浪潮中。作為 CAD技術(shù)應(yīng)用的一個十分重要的方面，塑料模具計算機輔助設(shè)計、模擬分析與制造，即模具 CAD、 CAE和 CAM也一直是國內(nèi)外普遍關(guān)注的熱點。 三十多年來，國外注射模 CAD技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速。 70年代己開始應(yīng)用計算機對熔融塑料在圓盤形、管形和長方形 型腔內(nèi)的流動情況進(jìn)行分析。 80年代初，人們成功地采用有限元法分析三維型腔內(nèi)塑料熔體的流動過程，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(jìn)行評價和修改，以減少試模時間，提高模具質(zhì)量。近十年來，注射模 CAD技術(shù)在不斷進(jìn)行理論和實驗研究的同時，十分注意向?qū)嵱没A段發(fā)展，一些高水平的商品軟件逐步推出，并在推廣和實際使用中不斷改進(jìn)、提高和完善。比較有代表性的軟件系統(tǒng)有 : 澳大利亞 Moldflow PTY公司的 Moldflow系統(tǒng)該系統(tǒng)具有