注塑成型工艺及模具设计发展趋势【文献综述】

毕业设计开题报告

机械设计制造及自动化

注塑成型工艺及模具设计发展趋势

1前言部分

1．1模具工业的地位

用模具生产的塑料制品（简称塑料）具有高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗等特点，因此广泛用于仪器、仪表、家用电器、汽车行业。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具价值的几十倍、上百倍。模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”，日本则称“模具是促进社会繁荣富裕的动力”。[1]

1.2我国模具现状分析

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，差距人很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年人需要大量进口。在总量供不应求的同时，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具有供过于求的趋势。[2]

中国模具塑料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。生产方式和企业管理等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。

[3]大多数企业开发能力弱，创新能力明显不足。

[4]供需矛盾短期难以缓解。

[5]体制和人才问题的解决尚需时日。

在信息化代工工业发展的今天，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。[2]

2主题部分

2.1塑料成型方法

2.1.1塑料概念

塑料为合成的高分子化合物{聚合物（polymer）}，又可称为高分子或巨分子（macromolecules），也是一般俗称的塑料（plastics）或树脂（resin），可以自由改变形体样式。是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成的。

2.1.2塑料特点及分类

[1]大多塑料质轻，化学性稳定，不会锈蚀；[2]耐冲击性好；[3]具有较好的透明性和耐磨耗性；[4]绝缘性好，导热性低；[5]一般成型性、着色性好，加工成本低；[6]大部分塑料耐热性差，热膨胀率大，易燃烧；[7]尺寸稳定性差，容易变形；[8]多数塑料乃低温型差，低温下变脆；[9]容易老化；[10]某些塑料易溶于溶剂。

根据名种塑料不同的使用特性，通常将塑料分为通用塑料、工程塑料和特种塑料三种类型。

根据各种塑料不同的理化特性，可以把塑料分为热固性与热可塑性二种类型，前者无法重新塑造使用，后者可一再重复生产。

2.2塑料成型方法

塑料成型时指讲各种形态的塑料（粉料、粒料、溶液）制成所需要形状的塑件或坯件的过程。成型的种类很多，有注射成型、压缩成型、压注成型、挤出成型、气动与液压成型、泡沫塑料的成型等，其中前四种方法最为常用。[1]

2.2.1注射成型

注射成型又称注塑成型，是热塑性塑料的主要成型方法之一，也适应部分热固性塑料的成型。其原理是将粒状或粉状的原料加入到注射机的料斗里，原料经加热融化呈流动状态，在注射机的螺杆或活塞推动下。经喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔，在模具型腔内硬化定型，如图2-1为注射成型原理图。

图2-1 注射成型原理图[18]

实质上，塑料的注射成型过程归纳起来就是塑化、注射和模塑三个过程，其工艺流程图如图2-2。

图2-2 塑料注射成型工艺流程框图

注射成形过程中，一些主要因素将直接影响成形操作和制品的品质。这些主要因素是成形温度（包括料筒温度、喷嘴温度和模具温度）、注射压力、速度及成形周期。[3]

注射成型工艺的优点有：能一次成型外形复杂、尺寸精确的塑料制件；可利用一套模具。成批的制得规格、形状、性能完全相同的产品；生产性能好、成型周期短、可实现自动化或半自动化作业；原材料损耗小、操作方便。成型的同时产品可取得着色鲜艳的外表等。

2.2.2挤出成型

挤出成型又称挤塑成型，主要适合热塑性塑料的成型，也适合部分流动性较好的热固性和增强塑料的成型。其成型过程是利用转动的螺杆，讲被加热熔融的热塑性原料，从具有所需截面形状的机头挤出，然后由定型器定型，再经过冷却

器使其冷硬固化，成为所需截面的产品。如图2-3为挤出成型原理示意图。挤出模口的截面形状决定了挤出制品的截面形状，单挤出后的制品由于冷却、受力等各种因素的影响，制品的截面形状和模头的挤出截面形状并不是完全相同的。

图2-3 挤出成型原理图[18]

通常挤出成形过程包括塑化、挤出成形和冷却定型3个阶段。挤出成型的主要技术参数是温度、压力、和挤出速率等。

挤出成型的工艺优点有：设备成本低；占地面积小、生产环境清洁、劳动条件好；操作简单、工艺过程容易控制、便于实现连续自动化生产；生产效率高；产品质量均匀、致密；通过改善机头口模可成型各种断面形状的产品或半成品。

2.2.3压制成型

压制成型主要用于热固性塑料的成型，根据成型物料的形状和加工设备及工艺的特点，压制成型课分为模压成型和层压成型两种。

[1]模压成型

模压成型又称压缩模塑，是热固性塑料和增强塑料成型的主要放噶。其工艺过程是将原料在已加热到指定温度的模具中加压，使原料熔融流动并均匀地充满模腔，在加热和加压的条件下经过一定的时间，使原料形成制品。如图2-4为模压成型原理示意图。酚醛、尿素甲醛和密胺都是典型的模压材料。模压成型制品质地致密、尺寸精确、外观平整光洁、无浇口痕迹、稳定性好。

图2-4 模压成型原理示意图

[2]层压成型

层压成型时以片状或纤维状材料作为填料，在加热、加压条件下把相同或不同的材料的两层或多层结合为一个整体的方法。层压成型的制品质地密实、表面平整光洁。层压成型工艺由浸渍、压制和后加工处理三个阶段组成，多用于生产增强塑料板材、管料、棒材及模型制品等。

2.2.4压延成型

压延成型广泛用于热塑性塑料的成型。压延成型时塑料原料通过一系列加热的压辊，使其在挤压和展延作用下连接成为薄模或片材的方法。如图2-5为压延成型原理图。

图2-5 压延成型原理图

压延成型的优点有：产品质量好、生产能力大、课自动化连续生产；缺点是压延成型设备庞大、精度要求高、辅助设备多、制品宽度受压延机辊筒长度限制。压延成型多用于生产PVC软质薄模、薄板、片材、人造革、壁纸、地板革等。压延成型所采用的原料主要是聚氯乙烯、纤维素、改性聚苯乙烯等。

2.2.5吹塑成型

吹塑成型是将从挤出机挤出的熔融热塑性原料，夹入模具，然后向原料内吹