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    现化模具工业的特征

    文字:[大][中][小]2014.5.13    浏览次数:1855     

      一、我国塑料模具工业的发展现状

        80年代以来,在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下,我国模具工业发展迅速,年均增速均为13%,1999年我国模具工业产值为245亿,至2002年我国模具总产值约为360亿元,其中塑料模约30%左右。在未来的模具市场中,塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。 

      我国塑料模工业从起步到现在,历经半个多世纪,有了很大发展,模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5Kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具,精密塑料模具方面,已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星Ⅰ.K模具有限公司制造多腔VCD和DVD齿轮模具,所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平,而且还采用最新的齿轮设计软件,纠正了由于成型收缩造成齿形误差,达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.02mm~0.05mm,表面粗糙度Ra0.2μm,模具质量、寿命明显提高了,非淬火钢模寿命可达10~30万次,淬火钢模达50~1000万次,交货期较以前缩短,但和国外相比仍有较大差距,具体数据见表一。

      成型工艺方面,多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟,如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在29~34英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术,一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件,取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广,有的厂采用率达20%以上,一般采用内热式或外热式热流道装置,少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%,与国外的50%~80%相比,差距较大。

      在制造技术方面,CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶,以生产家用电器的企业为代表,陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统,如美国EDS的UGⅡ、美国Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进,虽花费了大量资金,但在我国模具行业中,实现了CAD/CAM的集成,并能支持CAE技术对成型过程,如充模和冷却等进行计算机模拟,取得了一定的技术经济效益,促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来,我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展,主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等,这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格低等特点,为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。

      近年来,国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢,如:P20,3Gr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等,对模具的质量和使用寿命有着直接的重大影响,但总体使用量仍较少。塑料模具标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛得到应用,并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度的商品化程度一般在30%以下,和国外先进工业国家已达到70%~80%相比,仍有差距。

      据有关方面预测,模具市场的总体趋势是平稳向上的,在未来的模具市场中,塑料模具发展速度将高于其它模具,在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展,对塑料模具提出越来越高的要求是正常的,因此,精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时,由于近年来进口模具中,精密、大型、复杂、长寿命模具占多数,所以,从减少进口、提高国产化率角度出发,这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展,使各种异型材挤出模具、PVC塑料管材接头模具成为模具市场新的经济增长点,高速公路的迅速发展,对汽车轮胎也提出了更高要求,因此子午线橡胶轮胎模具,特别是活络模的发展也将高于总平均水平;以塑代木,以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大;家用电器行业在“十五”期间将有较大发展,特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大;而电子及通讯产品方面,除了彩电等音像产品外,笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展,这些都是塑料模具市场的增长点。

      二、我国塑料模具工业和今后的主要发展方向将包括:

      1.提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。

      2.在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术,近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度,为其进一步普及创造良好的条件;基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪,其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题;CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高;塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。

      3.推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量,并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源,所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准,积极生产价廉高质量的元器件,是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下,大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制,而且常用于较复杂的大型制品,模具设计和控制的难度较大,因此,开发气体辅助成型流动分析软件,显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度,继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常重要。

      4.开发新的成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。

      5.提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低,与国外差距甚大,在一定程度上制约着我国模具工业的发展,为提高模具质量和降低模具制造成本,模具标准件的应用要大力推广。为此,首先要制订统一的国家标准,并严格按标准生产;其次要逐步形成规模生产,提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本;再次是要进一步增加标准件的规格品种。

      6.应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。

      7.研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。

      护坡预制块塑料模具的也就是水泥六角砖塑料模具,尺寸规格很多,每个设计院出来的图纸都是不一样的,施工单位找厂家也很麻烦,价格往往不统一出入很大,主要原因就是考虑到厂家有没有吻合图纸的现成塑料模具,如果小厂没有该尺寸,价格贵,这是必须的,六角护坡塑料模具重新定做加工成本高时间慢,施工单位最好就是花点时间去大公司找产品,价格质量往往会比较合理。水库护坡预制块塑料模具\河道护坡预制块塑料模具\铁路护坡六角型塑料模具.都以实心较多,尺寸六个边长为30公分,对角60公分,高度10公分 8公分 6公分比较常见

      随着社会主义市场经济的发展,加入WTO步伐的加快以及和国家投资结构的调整,全国建筑承包市场竞争愈演愈激烈,全行业进入了微利时代。因此,要想立足于建筑行业,关键在于如何把工程成本降低到最满意的地步。降低工程成本关键在于搞好事前计划,事中控制,事后分析。现以淮河入海水道完善工程二期防护工程Ⅲ标段工程为例,浅谈降低预制块护坡工程成本的方法。
      一、事前计划准备
      在项目开工前,项目经理部应做好前期准备工作,选定先进的施工方案,选好合理的材料商和供应商,制定每期的项目成本计划,做到心中有数。
      1、制定先进可行的施工方案,拟定技术组织措施 
      施工方案主要包括四个内容:施工方法的确定、施工机具的选择、施工顺序的安排和流水施工的组织。施工方案的不同,工期就会不同,所需机具也不同。因此,施工方案的优化选择是施工企业降低工程成本的主要途径。制定施工方案要以合同工期和上级要求为依据,联系项目的规模、性质、复杂程度、现场等因素综合考虑。可以同时制订几个施工方案,互相比较,从中优选最合理、最经济的一个。同时拟定经济可行的技术组织措施计划,列入施工组织设计之中。为保证技术组织措施计划的落实并取得预期效果,工程技术人员、材料员、现场管理人员应明确分工,形成落实技术组织措施的一条龙。
      淮河入海水道完善工程二期防护工程为江苏省淮河流域2003年灾后重建应急加固工程建设内容之一,本标段为Ⅲ标段(合同编号:RHSD/WS2-0403),位于阜宁县芦蒲镇芦扬至中曹村—船闸附近。北堤桩号82+000~86+025;芦扬地涵处南泓北坡50米。北堤迎水坡砼预制块护坡,长约4025米,砼预制块护砌面积约6.68万M2。该段北堤堤顶高程▽9.91~9.69,堤顶8米,迎水坡坡比1:3,迎水坡平台顶高程▽5~7,平台顶宽40~10米。背水坡平台顶高程▽7.5~5.5,平台顶宽10~30米,坡比1:5~1:3。由地质资料知本标段位于第二工程地质段为软土段)。北堤为新筑,土料主要为泓道开挖的12、21和31类土。

      塑料模具技术应用
      1、近年来,随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高,塑料制品的应用范围也在不断扩大,如:家用电器、仪器仪表,建筑器材,汽车工业、日用五金等众多领域,塑料制品所占的比例正迅猛增加。一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属件。工业产品和日用产品塑料化的趋势不断上升。塑料模具
      2、模具的一般定义:在工业生产中,用各种压力机和装在压力机上的专用工具,通过压力把金属或非金属材料制出所需形状的零件或制品,这种专用工具统称为模具。   
      3、注塑过程说明:模具是一种生产塑料制品的工具。它由几组零件部分构成,这个组合内有成型模腔。注塑时,模具装夹在注塑机上,熔融塑料被注入成型模腔内,并在腔内冷却定型,然后上下模分开,经由顶出系统将制品从模腔顶出离开模具,最后模具再闭合进行下一次注塑,整个注塑过程是循环进行的。   
      4、模具的一般分类:可分为塑胶模具及非塑胶模具:(1)非塑胶模具有:铸造模、锻造模、冲压模、压铸模等。 A.铸造模——水龙头、生铁平台 B.锻造模——汽车身 C.冲压模——计算机面板 D.压铸模——超合金,汽缸体 (2)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 
      ◆ 注射成型是塑料加工中最普遍采用的方法。该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料,制得的塑料制品数量之大是其它成型方法望尘莫及的,作为注射成型加工的主要工具之一的注塑模具,在质量精度、制造周期以及注射成型过程中的生产效率等方面水平高低,直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新,同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。 
      ◆注塑模具是由若干块钢板配合各种零件组成的,基本分为: A 成型装置(凹模,凸模) B 定位装置(导柱,导套) C 固定装置(工字板,码模坑) D 冷却系统(运水孔) E 恒温系统(加热管,发热线) F 流道系统(唧咀孔,流道槽,流道孔) G 顶出系统(顶针,顶棍)塑料模具5、根据浇注系统型制的不同可将模具分为三类: (1) 大水口模具:流道及浇口在分模线上,与产品在开模时一起脱模,设计最简单,容易加工,成本较低,所以较多人采用大水口系统作业。 (2) 细水口模具:流道及浇口不在分模线上,一般直接在产品上,所以要设计多一组水口分模线,设计较为复杂,加工较困难,一般要视产品要求而选用细水口系统。 (3) 热流道模具:此类模具结构与细水口大体相同,其最大区别是流道处于一个或多个有恒温的热流道板及热唧嘴里,无冷料脱模,流道及浇口直接在产品上,所以流道不需要脱模,此系统又称为无水口系统,可节省原材料,适用于原材料较贵、制品要求较高的情况,设计及加工困难,模具成本较高。   
      热流道系统,又称热浇道系统,主要由热浇口套,热浇道板,温控电箱构成。我们常见的热流道系统有单点热浇口和多点热浇口二种形式。单点热浇口是用单一热浇口套直接把熔融塑料射入型腔,它适用单一腔单一浇口的塑料模具;多点热浇口是通过热浇道板把熔融料分枝到各分热浇口套中再进入到型腔,它适用于单腔多点入料或多腔模具.   
      流道系统的优势 (1)无水口料,不需要后加工,使整个成型过程完全自动化,节省工作时间,提高工作效率。 (2)压力损耗小。热浇道温度与注塑机射嘴温度相等, 避免了原料在浇道内的表面冷凝现象,注射压力损耗小。 (3)水口料重复使用会使塑料性能降解,而使用热流道系统没有水口料,可减少原材料的损耗,从而降低产品成本。在型腔中温度及压力均匀,塑件应力小,密度均匀,在较小的注射压力下,较短的成型时间内,注塑出比一般的注塑系统更好的产品。对于透明件、薄件、大型塑件或高要求塑件更能显示其优势,而且能用较小机型生产出较大产品。 (4)热喷嘴采用标准化、系列化设计,配有各种可供选择的喷嘴头,互换性好。独特设计加工的电加热圈,可达到加热温度均匀,使用寿命长。热流道系统配备热流道板、温控器等,设计精巧,种类多样,使用方便,质量稳定可靠。   热流道系统应用的不足之处 (1)整体模具闭合高度加大,因加装热浇道板等,模具整体高度有所增加。 (2)热辐射难以控制,热浇道最大的毛病就是浇道的热量损耗,是一个需要解决的重大课题。 (3)存在热膨胀,热胀冷缩是我们设计时要考虑的问题。 (4)模具制造成本增加,热浇道系统标准配件价格较高,影响热浇道模具的普及。

      一种用于压塑、挤塑、注射、吹塑和低发泡成型的组合式塑料模具,它主要包括由凹模组合基板、凹模组件和凹模组合卡板组成的具有可变型腔的凹模,由凸模组合基板、凸模组件、凸模组合卡板、型腔截断组件和侧截组合板组成的具有可变型芯的凸模。模具凸、凹模及辅助成型系统的协调变化。可加工不同形状、不同尺寸的系列塑件。   
      我们日常生产、生活中所使用到的各种工具和产品,大到机床的底座、机身外壳,小到一个胚头螺丝、纽扣以及各种家用电器的外壳,无不与模具有着密切的关系。模具的形状决定着这些产品的外形,模具的加工质量与精度也就决定着这些产品的质量。因为各种产品的材质、外观、规格及用途的不同,模具分为了铸造模、锻造模、压铸模、冲压模等非塑胶模具,以及塑胶模具。

      2000年以来,中国每年的模具钢用量接近200万吨,其中进口钢的需求约占60万吨,但实际进口钢材不到10万吨,那么,这50万吨进口钢从何而来呢?当今中国模具业的竞争日趋激烈,一场百年一遇的金融危机使形势更加严峻。各模具制造企业采取各种措施降低成本,但其中模具钢的成本一直居高不下。反映在两个方面: 
      其一、找一胜百、龙记等购买质量相对有保障,但价格太高。

      其二、找二三级供应商,表面上价格便宜,送货非常及时,但是经常出现材质异常。算起来成本反而更高,而且耽误了交期,后果无法估计。中国真的有几万家进口模具钢代理商、经销商吗?它们提供的证明书及相关证件为什么根本经不起推敲呢?为什么开始合作时质量过得去,过一阵子又不行了?同样一种品牌的模具钢价格为何相差几十元?这里面有何奥妙?看了这份邮件,您就了解当今中国模具钢之怪现状。

      随着中国模具钢冶炼技术的不断提高,更由于一些大钢厂从国外引进了先进的生产线,我国已具备了冶炼优质模具钢的技术与设备。国外著名的钢厂及代理商为了降低成本增加产能,国内这些钢厂便成了他们的代工厂,生产的模具钢直接打上标识在大陆销售,有些运往香港、台湾地区……因此所谓的进口钢大部分都是“MADEINCHINA”。

      由于国内生产模具钢的企业众多,为了降低成本,提高行业竞争力,同时满足一般要求的模具对钢材的大量需求,这些钢厂往往生产较低级的电炉精炼钢,电渣重熔的比例很小,这些电炉精炼钢就流向了中国的几万家模具钢公司。这些产品往往组织分布不均匀、晶粒粗大、材料成份不达标,经常出现裂纹、砂孔、麻点,加工后变形、爆裂,或模具使用寿命短等问题,在精密模具制作上更是事故频频。于是很多使用单位观念发生变化,由原来觉得价格便宜就可以转向一胜百、龙记等代理商购买,但是又面临着成本增加、付款数期短、售后服务不尽人意等情形。

      制作模具需要注意以下几个问题:

      一、不要只重产品设计,忽视模具制造:

      有些用户在开发产品或新产品试制时,往往初期只注重于产品研制与开发,忽视与模具制作单位的沟通。产品设计方案初步确定后,即提前与模具厂商接触有两个好处:

      1、可以保证设计的产品有好的成形工艺,不会因零件难以加工而修改定型设计。

      2、模具制作方可提前做设计准备,防止匆忙中考虑不周,影响工期。

      3、制作高质量模具,只有供需双方紧密配合,才能最终降低成本,缩短周期。

      二、不要只看价格,要从质量、周期、服务全方位考虑:

      1、模具种类很多,大致可分为十大类。根据零件材料、物理化学性能、机械强度、尺寸精度、表面光洁度、使用寿命、经济性等不同要求,选择不同类型的模具成形。

      2、精度要求高的模具需要使用高精度的数控机床加工,而且模具材质、成形工艺都有严格要求,还需使用CAD / CAE / CAM模具技术去设计、分析。

      3、有些零件由于成型时有特殊要求,模具还需使用热流道,气辅成型,氮气缸等先进的工艺。

      4、制造厂家应具备数控、电火花、线切割机床及数控仿型铣设备,高精度磨床,高精度三座标测量仪,计算机设计及相关软件等。

      5、一般大型冲压模具(如汽车复盖件模具)要考虑机床是否有压边机构,甚至边润滑剂、多工位级进等。除冲压吨位还要考虑冲次、送料装置、机床及模具保护装置。

      6、上述模具的制造手段及工艺不是每个企业都具备和掌握的。在选择协作厂家时一定要了解它的加工能力,不但看硬件设备,还要结合管理水平、加工经验以及技术力量。

      7、对同一套模具,不同厂家报价有时有很大差距。你不该付出高于模具价值费用的同时,也不应该少于模具的成本。模具厂家象你一样,要在业务中取得合理的利润。订制一套报价低得多的模具会是麻烦的开始。用户须从自身要求出发,全面衡量。

      三、避免多头协作,尽量模具制作和制品加工一条龙:

      1、有了合格的模具(试件合格),不一定能生产出批量的合格产品。这主要与零件的加工机床选型、成形工艺(成形温度、成形时间等)及操作者的技术素质有关系。

      2、有了好的模具,还要有好的成形加工,最好是一条龙协作,尽量避免多头协作。如果条件不具备,就要选择一方全面负责,在订合同时一定要写清楚。

      现化模具工业已从传统的劳动密集产业转变为一个技术密集、人才密集和资本密集的产业。加入WTO后,模具企业为了参与激烈的市场竞争,不仅重视人才的开发和培训,广泛使用新技术,努力提高自己的模具技术水平。在激烈的竞争中发展起来的现代模具企业,其重要特征表现如下:  
      (1)以计算机为中心。计算机技术的广泛使用,使现代模具企业的首要特征是以计算机为中心。计算机是整个企业最活跃、最核心,最需要投资以及更新最快的部分(其软件每2-3年、硬件每3-5年更新一次)。以计算机为中心建立起来的计算机辅助设计、计算机辅助工程以及计算机辅助制造(CAD/CAE/CAM)是企业的生产主线,并向集成化、网络化、智能化方向发展。

      (2)模具设计水平高。现代模具企业都广泛采用计算机辅助技术、人工智能技术进行设计决策、模拟分析和优化设计。同时,数据库和计算机网络技术应用使设计师可以在更大范围内共享设计资料、信息、资源和展开合作,使其现代模具设计的总体水平上升到一个前所未有高度。  
      现代模具有的还要求有控压、控温等功能,甚至要求提供某些测量元件。在模具标准化、通用化、典型化程度很高的情况下,各模具企业都利用自己的某些专长设计制造模具,在激烈的竞争中求发展。
      (3)生产设备先进。现代模具的加工,更多地依靠各种自动化程度较高的高精度、高效率机床。从模具粗加工、热处理到各种精加工、光整加工、质量控制与检测,必须设备齐全,配套合理。其中,数控加工设备所占比重比较大,以适应单件或小批量复杂模具的生产。同时,数控加工设备也是模具CAD/CAE/CAM的基础,有助于实现模具制造的全自动加工。
      (4)供货期短。现代模具对短交货期的要求日益迫切,模具的交货期限已从传统的几个月向几十天、十几天甚至数小时发展,这些是传统制模方法所不能达到的。
      模具设计已从人工经验设计方式转化为依靠计算机辅助设计的方式。广泛采用模具CAD/CAE/CAM技术,使模具设计、计算机分析、生产装备、数控加工、检验、试模等工作一体化,设计数据直接经过网络和数据库管理系统传递到各个生产部门,大大缩短模具生产周期。此外,成形过程计算机模拟,并行工程、人工智能,快速原型制造等先进制造技术的应用,以及模具标准化、专业化生产等也为缩短供货期起了重要作用。
      (5)重视人才培养和汇聚。一个现代模具企业,最重要的就是拥有丰富的经验和掌握先进技术与设备的人。当前,高素质、高技艺的模具人才的缺乏已成为全球性的紧迫问题,加强这方面人才的培养和再教育,并将这些人才成功地汇聚在一起,就成为现代模具企业的重要任务和特征。
      总之,一个现代模具企业,应该是由现代化的模具生产技术,高度专业化的生产,高技艺的人,灵活的服务和经营管理等诸多要素所构成。


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