塑料模具发展现状研究--模具设计论文.doc
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1、南京交通职业技术学院毕业说明书摘要: 对国内塑料模具工业的发展现状进行了综述, 介绍了模具设计与制造方面的新技术、新工艺, 并就今后模具工业和技术的主要发展方向进行了展望. 模具工业是国民经济的基础工业, 受到政府和企业界的高度重视, 发达国家有(模具工业是进入富裕社会的源动力)之说, 可见其受重视之程度, 当今(模具就是经济效益)的观念已被越来越多的人所接受. 我国模具行业近年来发展很快, 据不完全统计, 目前模具生产厂点共有2万多家, 从业人员约50万人, 全年模具产值约360亿元, 总量供不应求, 出口约2亿美元, 进口约10亿美元. 当前, 我国模具行业的发展具有如下特征: 大型、精密
2、、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于行业总体发展水平;塑料模和压铸模成比例增长;专业模具厂家数量及其生产能力增加较快;(三资)企业及私营企业发展迅速;股份制改造步伐加快等.从地区分布来看,以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区, 南方的发展快于北方. 目前发展最快、模具生产最集中的省份是广东和浙江, 其模具产值约占全国总产值的60% 以上 .我国模具总量虽然已位居世界第三, 但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等发达国家, 模具商品化和标准化程度也低于国际水平. 现就我国塑料模具工业技术现状和发展趋势进行综述.关键词: 塑料模具; 设计; 制造目 录
3、第一章 塑料模具的定义及分类3 1.1塑料模具的定义 1.2塑料模具的分类第二章 我国塑料模具的现状5第三章 我国塑料模具的发展现状12第四章 我国塑料模具的发展瓶颈18 4.1六大难题困挠我国塑料模具行业快速发展 4.2 中国塑料模具行业发展的常见问题第五章 我国塑料模具发展前景20 5.1我国塑料模具发展趋势 5.2我国塑料模具行业发展前景广阔24参考文献 25致谢 2626 第一章 塑料模具的定义及分类一 塑料模具的定义 塑料模具定义:指利用其特定形状及尺寸来成型具有一定形状及尺寸的塑料产品的工具。塑料模具,是塑料加工工业中和塑料成型机配套,赋予塑料制品以完整构型和精确尺寸的工具。由于塑
4、料品种和加工方法繁多,塑料成型机和塑料制品的结构又繁简不一,所以,塑料模具的种类和结构也是多种多样的。二 塑料模具的分类 塑胶模具根据生产工艺和生产产品的不同又分为: A注射成型模电视机外壳、键盘按钮(应用最普遍) B吹气模饮料瓶 C压缩成型模电木开关、科学瓷碗碟 D转移成型模集成电路制品 E挤压成型模胶水管、塑胶袋 F热成型模透明成型包装外壳 G旋转成型模软胶洋娃娃玩具1、塑料注射(塑)模具它主要是热塑性塑料件产品生产中应用最为普遍的一种成型模具,塑料注射成型模具对应的加工设备是塑料注射模具对应的加工设备是塑料注射成型机,塑料首先在注射机底加热料筒内受热熔融,然后在注射机的螺杆或柱塞推动下,
5、经注射机喷嘴和模具的浇注系统进入 模具型腔,塑料冷却硬化成型,脱模得到制品。其结构通常由成型部件、浇注系统、导向部件、推出机构、调温系统、排气系统、支撑部件等部分组成。制造材料通常采用塑料模具钢模块,常用的材质主要为碳素结构钢、碳素工具钢、合金工具钢,高速钢等。注射成型加工方式通常只适用于热塑料品的制品生产,用注射成型工艺生产的塑料制品十分广泛,从生活日用品到各类复杂的机械,电器、交通工具零件等都是用注射模具成型的,它是塑料制品生产中应用最广的一种加工方法。 2、 塑料压塑模具包括压缩成型和压注成型两种结构模具类型。它们是主要用来成型热固性塑料的一类模具,其所对应的设备是压力成型机。压缩成型方
6、法根据塑料特性,将模具加热至成型温度(一般在103108),然后将计量好的压塑粉放入模具型腔和加料室,闭合模具,塑料在高热,高压作用下呈软化粘流,经一定时间后固化定型,成为所需制品形状。压注成型与压缩成型不同的是没有单独的加料室,成型前模具先闭合,塑料在加料室内完成预热呈粘流态,在压力作用下调整挤入模具型腔,硬化成型。压缩模具也用来成型某些特殊的热塑性塑料如难以熔融的热塑性塑料(如聚加氟乙烯)毛坯(冷压成型),光学性能很高的树脂镜片,轻微发泡的硝酸纤维素汽车方向盘等。压塑模具主要由型腔、加料腔、导向机构、推出部件、加热系统等组成。压注模具广泛用于封装电器元件方面。压塑模具制造所用材质与注射模具
7、基本相同。 3、塑料挤出模具用来成型生产连续形状的塑料产品的一类模具,又叫挤出成型机头,广泛用于管材、棒材、单丝、板材、薄膜、电线电缆包覆层、异型材等的加工。与其对应的生产设备是塑料挤出机,其原理是固态塑料在加热和挤出机的螺杆旋转加压条件下熔融,塑化,通过特定形状的口模而制成截面与口模形状相同的连续塑料制品。其制造材料主要有碳素结构钢、合金工具等,有些挤出模具在需要耐磨的部件上还会镶嵌金刚石等耐磨材料。挤出中工工艺通常只适用热塑性塑料品制品的生产,其在结构上与注塑模具和压塑模具有明显区别。 4、塑料吹塑模具是用来成型塑料容器类中空制品(如饮料瓶、日化用品等各种包装容器)的一种模具,吹塑成型的形
8、式按工艺原理主要有挤出吹塑中空成型、注塑成型的形式按工艺原理主要有挤出吹塑中空成型、注射吹塑中空成型、注射延伸吹塑中空成型(俗称“注拉吹”),多层吹塑中空成型,片材吹塑中空成型等。中空制品吹塑成型所对应的设备通常称为塑料吹塑成型机,吹塑成型只适用于热塑料品种制品的生产。吹塑模具结构较为简单,所用材料多以碳素多则制造。 5、塑料吸塑模具是以塑料板、片材为原料成型某些较简单塑料制品的一种模具,其原理是利用抽真空盛开方法或压缩空气成型方法使固定在凹模或凸模上的塑料板、片,在加热软化的情况下变形而贴在模具的型腔上得到所需成型产品,主要用于一些日用品、食品、玩具类包装制品生产方面。吸塑模具因成型时压力较
9、低,所以模具材料多选用铸铝或非金属材料制造,结构较为简单。 6、高发泡聚苯乙烯成型模具是应用可发性聚苯乙烯(由聚苯乙烯和发泡剂组成的珠状料)原料来成型各种所需形状的泡沫塑料包装材料的一种模具。其原理是可发聚苯乙烯在模具内能入蒸汽成型,包括简易手工操作模具和液压机直通式泡沫塑料模具两种类型,主要用来生产工业品方面的包装产品。制造此种模具的材料有铸铝、不锈钢、青铜等。 第二章 我国塑料模具的现状整体来看,中国塑料模具无论是在数量上,还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步,但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比,差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供
10、不应求的同时,一些低档塑料模具却供过于求,市场竞争激烈,还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。 加入WTO,给塑料模具产业带来了巨大的挑战,同时带来更多的机会。由于中国塑料模具以中低档产品为主,产品价格优势明显,有些甚至只有国外产品价格的1/51/3,加入WTO后,国外同类产品对国内冲击不大,而中国中低档模具的出口量则加大;在高精模具方面,加入WTO前本来就主要依靠进口,加入WTO后,不仅为高精尖产品的进口带来了更多的便利,同时还促使更多外资来中国建厂,带来国外先进的模具技术和管理经验,对培养中国的专业模具人才起到了推动作用。 2006年,中国塑料模具总产值约300多亿元人民
11、币,其中出口额约58亿元人民币。根据海关统计资料,2006年中国共进口塑料模具约10亿美元,约合83亿元人民币。由此可以得出,除自产自用外,市场销售方面,2006年中国塑料模具总需求约为313亿元人民币,国产模具总供给约为230亿元人民币,市场满足率为73.5%。进口的塑料模具中,最多的是为汽车配套的各种装饰件模具、为家电配套的各种塑壳模具、为通信及办公设备配套的各种注塑模具、为建材配套的挤塑模具以及为电子工业配套的各种塑封模具等。出口的塑料模具以中低档产品居多。由于中国塑料模具价格较低,在国际市场中有较强的竞争力,所以进一步扩大出口的前景很好,近几年出口年均增长50%以上就是一个很好的证明。
12、 虽然近几年模具出口增幅大于进口增幅,但所增加的绝对量仍是进口大于出口,致使模具外贸逆差逐年增大。这一状况在2006年已得到改善,逆差略有减少。模具外贸逆差增大主要有两方面原因:一是国民经济持续高速发展,特别是汽车产业的高速发展带来了对模具旺盛需求,有些高档模具国内的确生产不了,只好进口;但也确实有一些模具国内可以生产,也在进口。这与中国现行的关税政策及项目审批制度有关。二是对模具出口鼓励不够。现在模具与其它机电产品一样,出口退税率只有13%,而未达17%。 从市场情况来看,塑料模具生产企业应重点发展那些技术含量高的大型、精密、复杂、长寿命模具,并大力开发国际市场,发展出口模具。随着中国塑料工
13、业,特别是工程塑料的高速发展,可以预见,中国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度,未来几年年增长率仍将保持20%左右的水平。 近年来,港资、台资、外资企业在中国大陆发展迅速,这些企业中大量自产自用塑料模具无确切的统计资料,因此未能计入上述数字之中。 一 塑料模具的发展水平与市场趋势 近年来,中国塑料模具制造水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达到50t以上的注塑模,精密塑料模具的精度已达到2m,制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产,多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模,高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤
14、出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在生产手段上,模具企业设备数控化率已有较大提高,CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩展,高速加工及RP/RT等先进技术的采用已越来越多,模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都有较大幅度的提高,热流道模具的比例也有较大提高。另外,三资企业的蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高,有些企业已实现信息化管理和全数字化无图制造。 经过近几年的发展,塑料模具的开发、创新和企业管理等方面已显示出一些新的发展趋势: (1) 在模具的质量、交货周期、价格、服务四要素中,已有越来越多的用户将交货
15、周期放在首位。要求模具公司尽快交货,这已成为一种趋势。企业千方百计提高自己的适应能力、提高技术水准、提高装备水平、提高管理水平及提高效率等都是缩短模具生产周期的有效手段。 (2)大力提高开发能力,将开发工作尽量往前推,直至介入到模具用户的产品开发中去,甚至在尚无明确用户对象之前进行开发,变被动为主动。目前,电视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等已采用这种方法,手机和电话机模具开发也已开始尝试。这种做法打破了长期以来模具厂只能等有了合同,才能根据用户要求进行模具设计的被动局面。 (3)随着模具企业设计和加工水平的提高,模具的制造正在从过去主要依靠钳工的技艺转变为主要依靠技术。这不仅是生产手
16、段的转变,也是生产方式的转变和观念的上升。这一趋势使得模具的标准化程度不断提高,模具精度越来越高,生产周期越来越短,钳工比例越来越低,最终促进了模具工业整体水平不断提高。中国模具行业目前已有10多个国家级高新技术企业,约200个省市级高新技术企业。与此趋势相适应,生产模具的主要骨干力量从技艺型人才逐渐转变为技术型人才是必然要求。当然,目前及相当长一段时间内,技艺型人才仍十分重要,因为模具毕竟难以完全摆脱对技艺的依靠。 (4)模具企业及其模具生产正在向信息化迅速发展。在信息社会中,作为一个高水平的现代模具企业,单单只是CAD/CAM的应用已远远不够。目前许多企业已经采用了CAE、CAT、PDM、
17、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技术及其它先进制造技术和虚拟网络技术等,这些都是信息化的表现。向信息化方向发展这一趋向已成为行业共识。 (5)随着人类社会的不断进步,模具必然会向更广泛的领域和更高水平发展。现在,能把握机遇、开拓市场,不断发现新的增长点的模具企业和能生产高技术含量模具企业的业务很是红火,利润水平和职工收入都很好。因此,模具企业应把握这个趋向,不断提高综合素质和国际竞争力。 (6)发达工业国家的模具正加速向中国转移,其表现方式为:一是迁厂,二是投资,三是采购。中国的模具企业应抓住机遇,借用并学习国外先进技术,加快自己的发展步伐。 二 存在的主要问题 中国塑料模具
18、行业和国外先进水平相比,主要存在以下问题。 (1)发展不平衡,产品总体水平较低。虽然个别企业的产品已达到或接近国际先进水平,但总体来看,模具的精度、型腔表面的粗糙度、生产周期、寿命等指标与国外先进水平相比尚有较大差距。包括生产方式和企业管理在内的总体水平与国外工业发达国家相比尚有10年以上的差距。 (2)工艺装备落后,组织协调能力差。虽然部分企业经过近几年的技术改造,工艺装备水平已经比较先进,有些三资企业的装备水平也并不落后于国外,但大部分企业的工艺装备仍比较落后。更主要的是,企业组织协调能力差,难以整合或调动社会资源为我所用,从而就难以承接比较大的项目。 (3)大多数企业开发能力弱,创新能力
19、明显不足。一方面是技术人员比例低、水平不够高,另一方面是科研开发投入少;更重要的是观念落后,对创新和开发不够重视。模具企业不但要重视模具的开发,同时也要重视产品的创新。 (4)供需矛盾短期难以缓解。近几年,国产塑料模具国内市场满足率一直不足74%,其中大型、精密、长寿命模具满足率更低,估计不足60%。同时,工业发达国家的模具正在加速向中国转移,国际采购越来越多,国际市场前景看好。市场需求旺盛,生产发展一时还难以跟上,供不应求的局面还将持续一段时间。 (5)体制和人才问题的解决尚需时日。在社会主义市场经济中,竞争性行业,特别是像模具这样依赖于特殊用户、需单件生产的行业,国有和集体所有制原来的体制
20、和经营机制已显得越来越不适应。人才的数量和素质也跟不上行业的快速发展。 三 明天未来期间发展展望 在信息化带动工业化发展的今天,我们既要看到成绩,又要重视落后,要抓住机遇,采取措施,在经济全球化趋向日渐加速的情况下,尽快提高塑料模具的水平,融入到国际市场中去,以促进中国模具行业的快速发展,有两方面应予以重视: 一 是政府相关政策对促进模具工业的发展起着非常重要的作用。从国际上看,各国模具工业在发展初期都得到了政府的大力扶持。就中国实际情况看,应降低国内不能生产的进口精密模具生产设备的关税、执行好国家对部分专业模具厂的优惠政策等,通过政策引导作用可加快行业的发展和进步。 二 是随着市场的发展,塑
21、料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展,因此对模具的要求也越来越高。为了满足市场需要,未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工都必将有较快发展,而且这种发展必须跟上时代步伐。展望未来,下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广。 (1)超大型、超精密、长寿命、高效模具将得到发展。 (2)多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。 (3)为各种快速经济模具,特别是与快速成型技术相结合的RP/RT技术将得到快速发展。 (4)模具设计、加工及各种管理将向数字化、信息化方向发展CAD/CAE/CAM/CAPP及PDM/PLM/ERP等将向智慧化、集成化和网络化方
22、向发展。 (5)更高速、更高精度、更加智慧化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广应用。 (6)更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展,随之将产生一些特殊的和更为先进的加工方法。 (7)各种模具型腔表面处理技术,如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。 (8)逆向工程、并行工程、复合加工乃至虚拟技术将进一步得到发展。 (9)热流道技术将会迅速发展,气辅和其它注射成型工艺及模具也将会有所发展。 (10)模具标准化程度将不断提高。 (11)在可持续发展和绿色产品被日益重视的今天,“绿色模具”的概念已逐渐被提到议事日程上来。即,今后的模具,从结构设计、原材料选用、制造工艺及模具修
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