制造业是体现综合国力的基础工业,模具是制造业的核心技术装备,是需要记性专门设计与制造的高新技术产品,在机械电子、交通、轻工、家电、通信、军事和航天航空等领域的产品生产中获得了广泛应用,作用不可替代。
现阶段注塑模具已经也得到了长足的发展。[2]但是由于国内外科研基础以及环境不一样,我国距外国设计应用水品仍有一定的差距。特别是在关键技术方面,落后比较多。计算机技术、软件技术、新材料、新技术的发展,使得注塑模具发展如虎添翼,应用范围不断扩大,类型不断增多,创造的经济效益和社会效益将越来越显著。[3]
1.2国内外行业现状
在激烈的竞争环境下,人们日益追求低成本,短时间,高产品质量,高效率的生产模式,同时塑料工业不断发展,这就催生了当前注塑模具的发展。在国外,模具向高精度复杂、多功能的方向发展。国外模具工厂的现状主要体现在三个方面:
1)高集成的设计发展。
2)柔性制造的快速发展。
3)企业管理的信息化。
其中在设计方面,依赖计算机技术的告诉发展,国外做到了设计过程3D化,智能化减少了对模具专家的依赖。在模具加工过程中的全面利用柔性制造技术,不断提高加工精度,生产速度,降低成本。[4]中国模具行业的发展始于20世纪80年代,国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求,同时也为模具产业的发展提供了巨大的动力。[5]在过去的20年中,我国的模具工业得到了长足的进步。但是,国内在这方面起步较晚相关技术发展不够成熟,在国外主要依赖三文设计时国内才逐步普及二文设计。我国的模具工业与模具发达国家相比,其差距主要表现在:1、模具的设计水平;2、模具的制造水平;3、模具的标准化水平。国内主要优势还是低廉的用工成本。不过随着技术的交流以及市场需求的催化,国内外差距正逐步缩小。
1.3注塑模具设计的关键技术
1.3.1材料的选择
在注塑模具设计中首先要选用合适的塑件原料,因此只有充分了解塑料的成形性能和允许的成形方法,才能正确的选择成形设备和成形工艺,设计出合理的模具结构,以适应塑料成形性能的要求,保证加工出合格的塑料产品。[6]在日常生产过程中常用的塑料有:
1)通用热塑性塑料,如PP,PVC,PS及PE等。这类塑料用量大主要是因为其便宜,而且其性能可经改良。
2)工程热塑性塑料,如PA,PC等。它们具有:高强度、刚硬、坚韧、耐磨损、抗化学品及耐高温等性质。
3)热塑性弹体或橡胶,它们以特质聚合物(如SBS/SEBS/PEEL)或调配橡胶及塑料(如PVC/NBR及PP/EPDM)为基料研制而成,主要性质是具有传统或硫化橡胶的一些性质,同时兼备热塑性塑料加工简便快捷的性能,并且可以在加工。
4)调配或掺混塑性塑料,主要是为加强现有塑料性能降低研制成本而产生的。
选择塑件原料后,模具钢的选用也有一定的要求:塑料模具钢的性能要求:
1)要求材料有较高的硬度、好的耐磨性。其型面硬度应为30~6OHRC,淬硬性>55HRC,有足够的硬化深度,材料中心部位有足够强韧性,以免脆断、塑性变形等。
2)要求材料具有一定的抗热性,能在150~250℃的温度下长期工作,且不氧化、不变形,尺寸稳定性良好。
3)要求材料具有一定的耐腐蚀性。
4)要求材料的焊接性能、锻造工艺性能良好。
塑料模具钢的选用冷压成型塑料模具多以低碳钢为主,型号可选用20、20Cr、12CrNi3A、40rC或DTI等。切削成型塑料模具,多以调质钢为主,先进行调质处理后再后再加工,型号可选用4O、50、3Cr2Mo、4Cr3MoSiV、5CrNiMo、4Gr5MoSiV1或4Cr5W2SiV1等。磨损强烈的热塑性和热固性塑料模具选用冷作模具钢制造,如Crl2、9Mn2V、Cr6 WV或7 CrMo NiMo等。高级塑料模具可选用超低碳马氏体时效钢,如18Ni(250)、18Ni(300)或18Ni(350)。[7-10]
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