佳茗不苦
模具制造技术与发展趋势摘要】论述了模具与模具工业概况，以及我国模具工业的现状和发展趋势，指出了我国模具技术与国外的差距，同时对国内外的模具市场进行了分析。关键词:模具制造技术;发展;模具工业1引言模具是当今工业生产中使用极为广泛的主要工艺装备，是最重要的工业生产手段和工艺发展方向，一个国家工业水平的高低在很大程度上取决于模具工业的发展水平，模具工业的发展水平是一个国家工业水平的重要标志之一。模具工业称作“黄金工业”。国民经济的5大支柱产业:机械、电子、汽车、石化、建筑，都要求模具工业的发展与之相适应，模具是“效益放大器”，用模具生产的最终产品价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍，模具生产水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，也在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，因此，振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。2模具与模具工业概述模具是一种专用工具，用于成形(型)各种金属或非金属材料所需要零件的形状制品，这种专用工具统称模具。模具是工业生产中最基础的设备，是实现少切削和无切削的不可缺少的工具，广泛用于工业生产中的各个领域，如汽车、摩托车、家用电器、仪器、仪表、电子等，它们中60%～80%的零件都需要模具来进行制造;高效大批量生产的塑料件、螺钉、螺母和垫圈等标准件也需要模具来生产;工程塑料、粉末冶金、橡胶、合金压铸、玻璃成型等更需要用模具来成型。1我国模具工业的现状我国模具工业从起步到飞跃发展，历经了半个多世纪，近几年来，我国模具技术水平有了很大的发展和提高;大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了一个新台阶，模具质量及寿命明显提高，模具交货期大大缩短。模具CAD/CAE/CAM技术广泛地得到应用，并开发出了自主版权的模具CAD/CAE/CAM软件。电加工、数控加工在模具制造技术发展中发挥了重要作用。2我国模具工业的发展趋势当前，我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈，在这种情况下，用户对模具制造要求是“交贷期短”“、精度高”“、质量好”和“价格低”，模具技术的发展应该与这些要求相适应。现代模具制造技术是以两大技术的应用为标志的，一是数控加工技术，二是计算机应用技术。(1)数控加工技术包括:数控机械加工技术、数控电加工技术和数控特种加工技术。数控机械加工技术:模具制造中的数控车削技术、数控铣削技术，这些技术正在朝着高速切削的方向发展。数控电加工技术:如数控电火花加工技术、数控线切割技术。数控特种加工技术:通常利用光能、声能和超声波等来完成加工的，如快速原型制造技术等，它们为现代模具制造提供了新的工艺方法和加工途径。(2)计算机技术。CAD/CAM技术:用于建模和为数控加工提供NC程序。CAE技术:主要是针对不同的模具类型，以相应的基础理论，通过数值模拟方法达到预测产品成型(形)过程的目的，改善模具设计。仿真技术:主要是检测模具数控加工的NC程序，减少实际加工过程中的失误。网络技术:通过局域网和广域网达到异地同步通信、及时解决问题的目的。3我国模具技术与国外的差距虽然我国模具工业在过去10多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中占的比重较低;CAD/CAE/CAM技术的普及率不高;许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。(1)产需矛盾。工业发展水平的不断提高，工业产品更新速度加快，对模具的要求越来越高，尽管改革开放以来，模具工业有了较大的发展，但无论是在数量上，还是在质量上仍满足不了国内市场的需要，目前满足率只能达到70%左右，造成产需矛盾突出的原因:一是专业化、标准化程度低，除少量标准件外购外，大部分工作均需模具厂去完成，加工企业管理体制上的约束，造成模具制造周期长，不能适应市场要求;二是设计和工艺技术落后，如模具CAD/CAM技术普及率不高，加工设备数控化程度低等，也造成了模具生产效率不高，周期较长。(2)产品水平。衡量模具产品的水平，主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的复杂程度、模具的使用寿命和制造周期等，国内外模具产品水平仍有很大差距，见表1、表2和表3所示。(3)工艺装备水平。我国机床工具行业已经可以提供成套的高精度模具加工设备，如加工中心、数控铣床、数控仿形铣床、电加工机床、座标磨床、光曲磨床和3坐标测量机等。但在加工和定位精度、加工表面粗糙度、机床刚性、稳定性、可靠性、刀具和附件的配套性方面，与国外相比，仍有较大差距。3我国模具技术的发展趋势当前，我国工业生产的特点是产品的品种多、更新快和市场竞争激烈，在这种情况下，用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低，因此，模具工业的发展趋势是非常明显的。1模具产品的大型化和精密化模具产品成型(形)零件的日趋大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔(如塑封模已达到一模几百腔)，使模具日趋大型化。随着零件微型化和模具结构发展的要求(如多工位级进模工位数的增加，其步距精度的提高)，精密模具精度已由原来的5μm提高到2～3μm，今后有些模具加工精度公差要求在1μm以下，这就要求发展超精加工。2多功能复合模具新型多功能复合模具是在多工位级进模基础上开发出来的，一副多功能模具除了冲压成形零件外，还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务，通过多功能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件。3新型的热流道模具塑料模中由于采用热流道技术，可以提高模具制造的生产效率和质量，并能大幅度节省制作的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模的一大变革，国外模具已有一半用上了热流道技术，有的企业甚至已达80%以上，效果十分明显。4气体辅助注射模和高压注射成型工艺模具气体辅助注射成型是一种塑料成型的新工艺，它具有注射压力低、制品翘曲变形少、表面好、易于成型、壁厚差异较大等优点，可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。5快速经济模具目前快速经济模具在生产中的比例将达75%以上，一方面是制品使用周期短和品种更新快，另一方面制品的花样变化频繁，均要求模具的生产周期越快越好。因此，开发快速经济模具越来越引起人们的重视。6高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工，主轴转速可达到40000～100000转/min，快速进给速度可达到30～40m/min，换刀时间可提高到1～3s，这样就大幅度提高了加工效率，如在加工压铸模时，可提高7～8倍，并可获得Ra≤10μm的加工表面粗糙度，形状精度可达10μm。另外，还可加工硬度达60HRC的模块，形成了对电火花成型加工的挑战。因此，高速铣削加工技术的发展，促进了模具加工的发展，特别给汽车、家电行业中大型腔模具制造方面注入了新的活力。4模具市场分析从模具市场发展的总体趋势来看应该是平稳向上的，国内外行家都称现代模具工业是不衰亡工业。模具市场的总体趋势虽然平稳向上，但各类模具的表现却不可能一致，冲模、塑料模和压铸模的总和一般占模具总量的80%左右，在未来的模具市场中，塑料模和压铸模的发展速度将高于冲模，它们在模具总量中的比例将逐步提高。模具需要量是根据有关主机产量及其技术发展来进行预测的，模具需求发展高于主机发展速度是一般规律。国内的汽车、摩托车行业的模具市场是模具最大的市场，1家用电器行业单台电冰箱需用模具生产的零件约150个，共需模具约350副，价值约400多万元，其中冲模与塑料模之比为2:1。单台洗衣机需用模具生产的零件约为500多个，共需模具200副，价值约2000万元到3000万元，其中冲模与塑料模之比为1:2～1:3。单台空调器仅塑料模就需近20副，价值约为150万元左右。单台微波炉共需模具近100副，价值约200万元。2电子及通讯产品电子产品中，音像产品是模具的主要市场，其中以彩色电视机为主，单台彩电大约有150个零件需用模具生产，共需模具约140副，价值约700万元，其中塑料模约10副，价值120万元左右。3建材行业随着建筑业的发展，建材的需求量将大幅度增长，塑料型材和铝合金型材模具需求量将日益增大，其中塑料型材模具增幅将高于模具行业总体发展水平。4塑料制品2005年，我国塑料制品将达1800万吨，其中工程塑料是我国重点支持和优先发展的产业，目前满足率只有2%，预计每年将有25%的增长率。5国际模具市场分析目前世界模具市场供不应求，近几年，世界模具市场总量一直为600～650亿美元，美国、日本、法国和瑞士等国一年出口的模具约占本国模具总产值的1/3。我国模具出口数量极少，模具标准件虽已开始向香港和东南亚地区出口，但为数也不多，1998年模具出口总额约为96亿美元，约为全国模具总产值的6%，与其他先进国家相比差距甚大。我国模具钳工技术水平高，劳动力成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。随着经济的高速发展，中、高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所带来的市场走势。综上所述，未来几十年，国内外模具市场需求很旺，前景很好。5参考文献[1]蒋建强模具数控加工技术[M]北京:电子工业出版社，[2]李发致模具先进制造技术[M]北京:机械工业出版社，[3]孔德音模具制造学[M]北京:机械工业出版社，[4]蒋建强数控加工技术与实训[M]北京:电子工业出版社，2003 
注塑是一种工业产品生产造型的方法。产品通常使用橡胶注塑和塑料注塑。 注塑还可分注塑成型模压法。和压铸法。注射成型机(简称注射机或注塑机)是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的。 一、收缩率 热塑性塑料成型收缩的形式及计算如前所述，影响热塑性塑料成型收缩的因素如下： (1)塑料品种热塑性塑料成型过程中由于还存在结晶化形起的体积变化，内应力强，冻结在塑件内的残余应力大，分子取向性强等因素，因此与热固性塑料相比则收缩率较大，收缩率范围宽、方向性明显，另外成型后的收缩、退火或调湿处理后的收缩率一般也都比热固性塑料大。 (2)塑件特性成型时熔融料与型腔表面接触外层立即冷却形成低密度的固态外壳。由于塑料的导热性差，使塑件内层缓慢冷却而形成收缩大的高密度固态层。所以壁厚、冷却慢、高密度层厚的则收缩大。另外，有无嵌件及嵌件布局、数量都直接影响料流方向，密度分布及收缩阻力大小等，所以塑件的特性对收缩大小、方向性影响较大。 (3)进料口形式、尺寸、分布这些因素直接影响料流方向、密度分布、保压补缩作用及成型时间。直接进料口、进料口截面大（尤其截面较厚的）则收缩小但方向性大，进料口宽及长度短的则方向性小。距进料口近的或与料流方向平行的则收缩大。 (4)成型条件模具温度高，熔融料冷却慢、密度高、收缩大，尤其对结晶料则因结晶度高，体积变化大，故收缩更大。模温分布与塑件内外冷却及密度均匀性也有关，直接影 响到各部分收缩量大小及方向性。另外，保持压力及时间对收缩也影响较大，压力大、时间长的则收缩小但方向性大。注塑压力高，熔融料粘度差小，层间剪切应力小，脱模后弹性 回跳大，故收缩也可适量的减小，料温高、收缩大，但方向性小。因此在成型时调整模温、压力、注塑速度及冷却时间等诸因素也可适当改变塑件收缩情况。 模具设计时根据各种塑料的收缩范围，塑件壁厚、形状，进料口形式尺寸及分布情况，按经验确定塑件各部位的收缩率，再来计算型腔尺寸。对高精度塑件及难以掌握收缩率时，一般宜用如下方法设计模具： ①对塑件外径取较小收缩率，内径取较大收缩率，以留有试模后修正的余地。 ②试模确定浇注系统形式、尺寸及成型条件。 ③要后处理的塑件经后处理确定尺寸变化情况（测量时必须在脱模后24小时以后）。 ④按实际收缩情况修正模具。 ⑤再试模并可适当地改变工艺条件略微修正收缩值以满足塑件要求。 二、流动性 1、热塑性塑料流动性大小，一般可从分子量大小、熔融指数、阿基米德螺旋线流动长度、表现粘度及流动比（流程长度/塑件壁厚）等一系列指数进行分析。分子量小，分子量分布宽，分子结构规整性差，熔融指数高、螺流动长度长、表现粘度小，流动比大的则流动性就好，对同一品名的塑料必须检查其说明书判断其流动性是否适用于注塑成型。按模具设计要求大致可将常用塑料的流动性分为三类： ①流动性好 PA、PE、PS、PP、CA、聚（4）甲基戍烯； ②流动性中等 聚苯乙烯系列树脂（如ABS、AS）、PMMA、POM、聚苯醚； ③流动性差 PC、硬PVC、聚苯醚、聚砜、聚芳砜、氟塑料。 2、各种塑料的流动性也因各成型因素而变，主要影响的因素有如下几点： ①温度料温高则流动性增大，但不同塑料也各有差异，PS（尤其耐冲击型及MFR值较高的）、PP、PA、PMMA、改性聚苯乙烯（如ABS、AS）、PC、CA等塑料的流动性随温度变化较大。对PE、POM、则温度增减对其流动性影响较小。所以前者在成型时宜调节温度来控制流动性。 ②压力注塑压力增大则熔融料受剪切作用大，流动性也增大，特别是PE、POM较为敏感，所以成型时宜调节注塑压力来控制流动性。 ③模具结构浇注系统的形式，尺寸，布置，冷却系统设计，熔融料流动阻力（如型面光洁度，料道截面厚度，型腔形状，排气系统）等因素都直接影响到熔融料在型腔内的实际流动性，凡促使熔融料降低温度，增加流动性阻力的则流动性就降低。模具设计时应根据所用塑料的流动性，选用合理的结构。成型时则也可控制料温，模温及注塑压力、注塑速度等因素来适当地调节填充情况以满足成型需要。 三、结晶性 热塑性塑料按其冷凝时无出现结晶现象可划分为结晶型塑料与非结晶型（又称无定形）塑料两大类。 所谓结晶现象即为塑料由熔融状态到冷凝时，分子由独立移动，完全处于无次序状态，变成分子停止自由运动，按略微固定的位置，并有一个使分子排列成为正规模型的倾向的一种现象。 作为判别这两类塑料的外观标准可视塑料的厚壁塑件的透明性而定，一般结晶性料为不透明或半透明（如POM等），无定形料为透明（如PMMA等）。但也有例外情况，如聚(4)甲基戍烯为结晶型塑料却有高透明性，ABS为无定形料但却并不透明。 在模具设计及选择注塑机时应注意对结晶型塑料有下列要求及注意事项： ①料温上升到成型温度所需的热量多，要用塑化能力大的设备。 ②冷却回化时放出热量大，要充分冷却。 ③熔融态与固态的比重差大，成型收缩大，易发生缩孔、气孔。 ④冷却快，结晶度低，收缩小，透明度高。结晶度与塑件壁厚有关，壁厚则冷却慢，结晶度高，收缩大，物性好。所以结晶性料应按要求必须控制模温。 ⑤各向异性显著，内应力大。脱模后未结晶化的分子有继续结晶化倾向，处于能量不平衡状态，易发生变形、翘曲。 ⑥结晶化温度范围窄，易发生未熔料末注入模具或堵塞进料口。 四、热敏性塑料及易水解塑料 （1)热敏性系指某些塑料对热较为敏感，在高温下受热时间较长或进料口截面过小，剪切作用大时，料温增高易发生变色、降解，分解的倾向，具有这种特性的塑料称为热敏性塑料。如硬PVC、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物，POM，聚三氟氯乙烯等。热敏性塑料在分解时产生单体、气体、固体等副产物，特别是有的分解气体对人体、设备、模具都有刺激、腐蚀作用或毒性。因此，模具设计、选择注塑机及成型时都应注意，应选用螺杆式注塑机，浇注系统截面宜大，模具和料筒应镀铬，不得有*角滞料，必须严格控制成型温度、塑料中加入稳定剂，减弱其热敏性能。 (2)有的塑料（如PC）即使含有少量水分，但在高温、高压下也会发生分解，这种性能称为易水解性，对此必须预先加热干燥。
1．准确得体要求论文题目能准确表达论文内容，恰当反映所研究的范围和深度。常见毛病是：过于笼统，题不扣文。关键问题在于题目要紧扣论文内容，或论文内容民论文题目要互相匹配、紧扣，即题要扣文，文也要扣题。这是撰写论文的基本准则。2．简短精炼力求题目的字数要少，用词需要精选。至于多少字算是合乎要求，并无统一的“硬性”规定，一般希望一篇论文题目不要超出20个字，不过，不能由于一味追求字数少而影响题目对内容的恰当反映，在遇到两者确有矛时，宁可多用几个字也要力求表达明确。若简短题名不足以显示论文内容或反映出属于系列研究的性质，则可利用正、副标题的方法解决，以加副标题来补充说明特定的实验材料，方法及内容等信息使标题成为既充实准确又不流于笼统和一般化。3．外延和内涵要恰如其分“外延”和“内涵”属于形式逻辑中的概念。所谓外延，是指一个概念所反映的每一个对象；而所谓内涵，则是指对每一个概念对象特有属性的反映。命题时，若不考虑逻辑上有关外延和内涵的恰当运用，则有可能出现谬误，至少是不当。4．醒目论文题目虽然居于首先映入读者眼帘的醒目位置，但仍然存在题目是否醒目的问题，因为题目所用字句及其所表现的内容是否醒目，其产生的效果是相距甚远的。有人对36种公开发行的医学科技期刊1987年发表的论文的部分标题，作过统计分析，从中筛选100条有错误的标题。在100条有错误的标题中，属于“省略不当”错误的占20%；属于“介词使用不当”错误的占12%)。在使用介词时产生的错误主要有：①省略主语——第一人称代词不达意后，没有使用介词结构，使辅助成分误为主语；②需要使用介词时又没有使用；③不需要使用介词结构时使用。属于“主事的错误”的占11%；属于“并列关系使用不当”错误的占9%；属于“用词不当”、“句子混乱”错误的各占9%，其它类型的错误，如标题冗长、文题不符、重复、歧意等亦时有发生。
