高达玩具造型及其注塑模具设计文献综述

高达玩具造型及其注塑模具设计文献综述文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]浙江理工大学本科毕业设计（论文）文献综述报告注塑模具设计文献综述1 国内外塑料行业发展现状浅析塑料是以高分子聚合物为主要成分，并在加工为制品的某阶段可流动成型的材料。

塑料具有特殊的物理力学性能和化学稳定性能，以及优良的成型加工性能[1]。

塑料工业是新兴的工业，塑料作为一种新的工程材料，发展势头极其迅猛，跻身于金属、纤维材料和硅酸盐三大材料之列，已经广泛用于工业和日常生活。

因此，塑料的加工和成型工艺越来越得到重视，新技术、新工艺不断涌现。

目前，塑料成型种类包括注射成型、压铸成型、吸塑成型、吹塑成型、发泡成型、挤压成型等，其中注射成型是最常用的方法，几乎所有的塑料都可以注射成型[2]。

塑料制品行业是中国轻工业中近几年发展速度较快的行业之一,增长速度一直保持在10%以上。

据中国轻工业信息中心统计,2004 年中国塑料制品全部国有和年产品销售收入达到500 万元的非国有独立核算工业企业9473家[3]。

2 国内外塑料模具行业发展现状2、1 我国模具发展基本情况我国模具生产最为集中的地区在珠三角和长三角地区，约占全国模具总产值的三分之二以上，模具发展有力地支持着这两个地区工业的快速发展。

从1999年至2009年产值从250亿元增长到亿元，年均增长率在%；进口从亿美元增至亿美元；出口从亿美元增至亿美元；进口：出口从：1跌至：1。

表明了我国模具工业总产值呈逐年递增趋势，模具进口金额的增幅有逐年下降的趋势，出口比例逐年加大，同时反映我国模具任是供不应求的状态，仍为世界上模具年进口量较大的国家[4]。

当前国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具。

随着中国汽车、家电、电子通讯以及各种建材的迅速发展，预计在未来模具市场中，塑料模具占模具总量的比例仍将逐步提高，且发展速度将快于其他模具。

2、2 发展趋势随着我过模具行业的发展，简单模具的设计和制造都没有困难，模具行业将向大型、精密、复杂、高效、长寿命和多功能方向发展。

模具标准件的应用将日渐广泛，模具标准化及模具标准件的应用能极大地影响模具制造周期。

使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本另外采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模装置技术也会得到发展和提高。

2、3 存在的问题由于我国的模具行业起步较晚，与国外相比仍存在不小的差距，我国现在的模具开发制造水平比国际先进水平至少落后10年，特别是大型、精密、复杂、长寿命模具的产需矛盾十分突出，已成为严重制约我国制造业发展的瓶颈。

模具行业主要存在的问题体现在以下几方面：（1）行业创新能力薄弱整体效率低我国模具行业产需矛盾突出，无论是数量还是质量都无法满足国内市场的需要，只达到70%左右。

模具行业是技术密集、资金密集的产业，随着时代的进步和技术的发展，能掌握和运用新技术的人才异常短缺。

我国模具企业技术人员比例较低，水平也较低。

由于不重视产品开发，在市场中常处于被动地位。

我国模具企业经济效益差，大都微利，国有企业总体亏损，缺乏后劲。

高级模具钳工及企业管理人才非常紧缺，高素质的模具技术人才缺乏，产品的综合开发能力还急需加强。

由于模具企业效益欠佳及对科研开发和技术攻关不够重视，因而模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少。

中国塑料模具企业不仅要加快产业集群化，发挥规模效应，还要注重模具产业链的前端研发、人才建设、产业链后端的检测以及信息服务，尽快缩短技术、管理、工装水平与国际水准的差距。

这是塑料模具企业在发展中必须解决的重要问题。

（2）企业组织结构、产品结构、技术结构不合理我国模具生产许多是在各主机厂的模具分厂或车间内，其中一半以上是自产自用，模具的商品化程度低，而国外70%以上都是专业模具厂，且走的是“小而精”的道路。

国内模具总量中，属大型、精密、复杂、长寿命模具的比例只有30%左右，国外在50%以上。

（3）产品水平和生产工艺水平低产品水平和生产工艺水平总体上比国际先进水平低，而模具生产周期却要比国际先进水平长。

产品水平低主要表现在尺寸精度、型腔表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度上，这几项指标与国外先进水平相比差距十分明显。

工艺水平低主要表现在设计、加工、工艺装备等方面，模具工业的整体装备水平相对落后、利用率低。

虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多「6，。

由于体制和资金等方面原因，引进设备不配套，设备与附、配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好的解决。

装备水平低，带来我国模具企业钳工比例过高等问题。

模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低，也对模具质量、成本有较大影响，特别是对模具制造周期有很大影响。

国内模具标准件使用覆盖率只有35%左右，而国外先进国家模具标准化程度为70%一80%。

如能广泛应用模具标准件，将会缩短模具设计制造周期25%一40%，并可大大减少由于自制模具零件而造成的工时浪费。

（4）模具材料技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比还有较大差距。

塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。

3 现代模具设计与制造的发展现状及趋势3、1 模具的标准化加快模具的标准化、商品化发展，适应大规模成批生产的需要，可以提高模具的制造质量、缩短模具的制造周期。

3、2 新材料、新技术、新工艺的研究和应用研究开发模具新材料，进一步提高模具钢材的耐磨、耐蚀、综合机械性能、加工性能和抛光性能，是提高模具质量的稳定性和使用寿命的主要途径和发展趋向。

模具CAD/CAE/CAM技术是模具设计、制造技术的又一次革命，其优势越来越明显。

普及和提高CAD/CAE/CAM技术的应用，是模具设计制造走向现代化的必由之路。

以高速铣削为代表的高速切削加工技术代表了模具外表面粗加工的的发展方向。

成型面的加工向精密、自动化方向发展，光整加工技术向自动化方向发展。

以三坐标测试仪和快速原型制造技术为代表的制模技术，是模具制造技术的重大发展，尤其是用于反向制造工程和复杂模具的制造，对缩短制造周期有着非常重要的作用。

节能、优质、高速、绿色热处理工艺是模具零件热处理的主导方向。

3、3 现代生产制造方式在完全实现模具标准件、通用件的生产专业化，供应商品化的基础上，利用现代IT技术，组成局域通信网络，将计算机设计完成的各成型面、配合面数字化，并编成代码直接输入数控机床或CNC加工中心进行自动编程，继而完成自动加工。

加工过程中能够完成自动检测和结果的自动显示，从而实现产品设计、模具设计以及模具制造的自动化和智能化并以此提高设计和制造的速度和质量，减少人为的多层次失误造成的缺陷，从而缩短模具生产周期，提高模具质量以及使用的可靠性和寿命。

3、4 塑料制件的精密化、微型化、超大型化为了满足各种产品越来越高的使用要求，塑料模具和塑料成型技术正朝着精密化、微型化和超大型化方向发展。

4 CAD软件在注塑模具行业应用CAD即计算机辅助设计的英文简称(Computer Aided Design)。

计算机的应用，使得设计人员在设计过程中，能充分发挥计算机的强大算术逻辑运算功能、大容量信息存储与快速信息查找的能力，完成信息管理、数值计算、分析模拟、优化设计和绘图等项任务；而设计人员集中精力进行有效的创造性思维，从而更好地完成从设计方案的提出、评介、分析模拟与修改到具体设计实现的设计全过程.对于机械行业来讲，注塑模设计通用的CAD软件是AutoCAD、Pro/E、UG等。

国内部分科研单位、大专院校也在塑料行业开展了CAD技术的研制和开发工作。

华中理工大学国家重点实验室叶显高、李德群、肖景容等研制成功了“实用化注塑模CAD/CAE/CAM微机系统HSC1. 1”；北京化工学院进行了注塑充模过程计算机仿真；其他部分企业科研单位也做了一些探讨工作，并且收到了一定的经济效益。

总的来讲我国塑料模具CAD仅仅处于开发使用初期，很多自己研发的软件并不是很成熟。

在模具设计中，模架及某些零件，如导柱、导套、推杆、支撑块、浇口套、定位圈等分别已形成厂标、行标或国标。

对于这些标准的或本单位采用的模架及零件可在通用的二维工程图CAD系统中建立模架、零件库，以被设计时调用。

对于浇注系统、温控系统、模架结构强度计算等内容，已有一些较成熟的计算方法或经验计算方法，可设置这些计算公式的模块，以便设计人员进行快速计算。

另外对于一些设计中常用的数据库资料也可以设置在CAD系统中以便设计人员快速查询，根据各个工厂的不同要求和情况，还可以在系统中设置本单位所特有的内容。

这样建立的CAD系统可大幅度减轻设计人员的工作强度、提高设计速度并可实现模具设计的规范化及标准化。

对于某些在原成型制品的基础上作局部修改而需重新设计的模具来说，其效果就更加明显。

总体来说，注塑模CAD的内容有以下几点。

4、1 注塑制品的几何造型采用几何造型系统，如线框造型、面造型和实体造型，在计算机中生成注塑制品的几何模型，这是注塑模结构的CAD的第一步。

由于注塑制品大多数是薄壁件，且又有复杂的表面，因此，常用表面造型的方法来产生制品的几何模型。

4、2 模腔面形状的生成在注塑模具中，行腔用来生成制品的外表面，型芯用来生成制品的内表面，由于塑料的成型收缩率，模具磨损及加工精度的影响，制品的内外表面尺寸并不就是模具型芯面、型腔面的尺寸，两者之间需要比较复杂的换算。

目前流行的商品化注塑模CAD软件并未能很好的解决这种换算，因此，制品的形状和型腔的形状要分别输入，工作量较大且比较繁琐，如何由制品形状方便、快捷的生成型腔和型芯表面形状仍是当前的研究课题。

4、3 模具结构方面的设计采用计算机软件来辅助计算最佳型腔的数目，引导模具设计者布置型腔，构思浇注系统、冷却系统和推出机构，为选择标准模架和设计动模部装图和定模部装图作准备。

4、4 标准模架选择采用计算机软件来设计模具的前提是尽可能多地实现模具标准化，包括模架标准化、模具零件标准化、结构标准化及工艺参数标准化等。

一般而言，用作标准模架选择的设计软件应具用两个功能，一是能引导模具设计者输入本企业的标准模架，以建立专用的标准模架库；二是能方便地从已建好的专用标准模架库中，选出本次设计中所需的模架类型及全部模具标准件的图形和数据。

4、5 部装图及总装图的生成根据已选定的标准模架及已完成型腔布置，模具设计软件以交互方式引导模具设计者生成部装图和总装图。

模具设计者在完成总装图时，能利用光标在屏幕上拖动模具零件以搭积木的方式装配模具总图。

4、6 模具零件图的生成模具设计软件能引导用户根据模具部装图、总装图以及相应图形库完成模具零件的设计、绘图和标注尺寸。