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ag最新网址注塑模具的发展及前景

更新时间:2021-08-24 23:15
 

  ?========================================第1页======================================== 模具行业是制造业的重要组成部分,具有广阔的市场前景。目前全世界的模具年产值在 650 亿美元左右,我国的模具年产值为 40 亿美元左右,据估计到 2005 年我国模具产值将达到 460 亿人民币。目前我国一般模具的 30% ,中高档模具的一半以上还依赖进口(其中注塑模 占有很大的比例)。由此可见,模具(特别是注塑模具)制造业的落后在某种程度上已经成 为阻滞我国制造业发展的瓶颈所在。开发和引进先进制造技术是改变我国注塑模具制造业相 对落后和市场需求快速增长的重要途径。 先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果,并将其应用于产品的设 计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程,以实现优质、高效、ag最新网址低 耗、清洁、灵活生产,提高对动态多变的市场的适应能力和竞争力的制造技术的总称。先进 制造业正在急剧地改变着传统制造业的产品结构和生产模式,注塑模具制造业也不例外。 1 ⑴ 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。 ⑵ 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 IT6-7 ,表面 粗糙度 Ra0.2- 0.1μm ,相应的注塑模具零件的尺寸精度要求达到 IT5-6 ,表面粗糙度 Ra0.1μm 以下。激光盘记录面的粗糙度要达到镜面加工的水平的 0.02- 0.01μm 这就要求模具的表面粗 糙度达到 0.01μm 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 100MPa 。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。 ⑶ 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。 ⑷ 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。 ⑸ 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。 2 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: 2.1 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。目前慢走丝线切割和电火花放电加工精度可达到 ±1.5μm ,加工表面 粗糙度可达到 Ra0.004μm ,基本上达到了精面要求。 2.2 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 一体化,而且三维设计解决了二维设计难于解决 ========================================第2页======================================== 的一些问题,诸如:干涉检查、模拟装配等。 2.3 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高速切削技术。 2.3.1 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。 2.3.2 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 ) 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。 2.3.3 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 56-58HRC ,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:①主轴转速高,功率大;②机床的刚度 好;③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,高速刀具的配置十分重要,主要表现为:①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;②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。③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。 2.4 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 28-35HRC 之间 ) 、耐蚀钢、硬质合金钢以及时效硬化型钢、冷挤压成型钢。 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。 2.5 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 ========================================第3页======================================== 层和松散层。 3 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,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。 4 先进制造技术对注塑模具制造产生了重大的影响,反过来,注塑成型新技术的产生与发展也 对制造技术不断提出了新的要求。将信息技术与现代管理技术应用于制造全过程,未来注塑 模制造将是以计算机辅助技术为主导技术,以信息流畅作为首要备件的有极强应变能力与竞 争力的技术。

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