湖北工业大学商贸学院继续教育学院毕业论文（设计）

绪论

国际塑料模具工业的发展的新动态

快速模具( Rapid Tooling以下简称RT)制造技术是一种快捷、方便、实用的模具制造技术,是传统金属模具所不能涵盖的，亦无法取代的制模手段，它既是模具制造的一个重要分支,又是对传统金属模具的有力补充。

随着社会需要和科学技术的发展，产品的竞争愈来愈激烈，更新的周期越来越短，因而要求设计者不但能根据市场的要求很快地设计出新产品，而且能在尽可能短的时间内制造出产品，进行必要的性能测试，征求用户的意见并进行修改，最后形成能投放市场的定型产品。 用传统方法制作样件时,需采用多种机械加工机床,以及相应的工卡量具，既费时、成本又高，根本不适应日新月异的变化。正是基于这样一个背景，快速原型、快速模具、快速样件的快速制作工艺相继涌现。

快速原型制造技术(Rapid Prototyping以下简称RP)是80年代末发展起来的一项高新技术,它是集CAD/CAM技术、激光技术、计算机数据控制技术(CNC)、精密伺服驱动技术和高分子材料合成技术于一体。RP技术的原理就是:将计算机内的三维实体模型进行分层切片得到各层截面的轮廓,计算机据此信息控制激光器有选择地固化一层层的液态光敏树脂,形成一系列具有微小厚度的片状实体,再逐层聚合堆积,形成一个与所设计同样的三维实体模型,这就是第一个实物原型。当然,原型基材不同,成型工艺亦不尽相同,但其原理是一致的。

自3D SYSTEM公司1988年推出的第一台SLA成型机后,Vantico公司适时推出的一系列光固化树脂,在全球所有的3D公司生产的SLA成型机上大量使用,表现出精度高、韧性好、耐候性强、适用范围广的特点,目前已在众多的SLA成型机上得以广泛的使用。有了原型,接下来的后续工序即是快速模具和快速制件,Vantico公司拥有三种获取快速制模和快速制件的制作工艺,即真空注型工艺,低压灌注工艺和高温树脂型腔模具工艺。 真空注型工艺。

即用原型来翻制硅胶软模或聚氨酯软模,将硅胶或聚氨酯树脂浇入置有原型的容器内,待软模完全固化后,沿分型面裁切软模,取出原型,再将软模合模后置于带有真空装置的真空注型机内,浇注改性的聚氨酯树脂,十几分钟后,待树脂固化完毕(必要时须进行后固化处理),就可以脱模并获得形状与原型一致的塑料制件。由于制件是在真空环境下浇注成形,故制件不带有气泡,精度较高,不过由于真空注型设备的尺寸限制,一般只适合中小制件的制作。 低压灌注工艺。

又叫聚氨酯低压灌注工艺,同样是利用原型翻制树脂简易模具(包括软模、硬模及抽芯活块)并需考虑浇冒口的位置和流道。将模具夹紧达到规定的合模力,再把改性的聚氨酯树脂通过专用设备注入模具内,在室温下快速固化,十几分钟后即可取出形状与原型一致的制件。这种工艺

- 1 -

湖北工业大学商贸学院继续教育学院毕业论文（设计）

制作的制件可以大到汽车保险杠大小的制品,一般适合中大型制件的制作。 高温树脂型腔模具工艺。

使用高温树脂利用原型来翻制树脂型腔模,再将树脂型腔模镶嵌在标准的金属模架内,再安装在普通注塑机上,使用常规工程塑料(如ABS,PP)注射成形。该工艺制模周期大大缩短,制模成本明显降低。其打出的制件与金属模无异。目前这一工艺只适用于中小件,型腔寿命在几千件范围之内。

在以上工艺中,前两种工艺中用到的塑料制件材料皆为改性的聚氨酯树脂,其机械性能非常类似于橡胶、ABS、PP、PE及HDPE等工程塑料,可以做成各种颜色或透明色,制件精度高,收缩率极小只有0.01-0.05%。RP技术与RT技术的结合可快速实现原型,模具样件的单件或小批量生产,这一生产模式对新产品研发尤为重要。主要表现在以下几个方面:

外形设计:很多产品特别是家电产品和汽车产品对外形的美观和新颖性要求极高。传统的做法是将产品效果图显示于电脑终端,但经常发生\画出来好看做出来不好看\的现象。采用RT技术可以很快作出制件,供设计人员和用户审查,使得外形设计及检验更直观有效便捷。 检查设计质量:以模具制造为例,传统的方法是根据几何造型在数控机床上开模,这对于一个价值数十万至数百万元的复杂模具来说风险太大,设计上任何不慎反映到模具上都是不可挽回的损失。通过RT技术,设计上的各种细微差错就能在样件上及时反映出来,这就大大减少了开模风险。

功能检测:设计人员可以通过样件快速进行功能测试以判断是否最好地满足设计要求,从而优化产品设计。

装配干涉检验:在有限空间内的复杂系统,对其进行装配干涉检验是及为重要的。用样件进行装配模拟,可以观察工件之间如何配合,如何相互影响。

供货投标及用户评价:由于能够及时地将产品样件提供给用户,极大地增强了产品竞争力。 以上主要介绍了塑料件的快速制模技术,实际上威狮模具树脂系统应用领域非常广泛,例如塑料件的焊接夹具、陶瓷模具、文物复制及假肢制作等,只要是掌握了材料的性能,操作工艺是灵活的,就可以在模具制造领域尽情地发挥。另外快速原型制造技术与快速模具制造技术的有机结合,为RT技术插上了腾飞的翅膀,已成为不可阻挡的发展趋势,必将迎来一场新的技术革命。

我国模具设计技术今后发展方向

一、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

二、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

- 2 -

湖北工业大学商贸学院继续教育学院毕业论文（设计）

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。

三、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。

四、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。 五、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

六、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。 七、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。

本次设计的目的

此次毕业设计给了我亲自动手的机会，对于以后的工作、学习等都有很大的帮助，是大学

四年学习的一个总结，中国的塑料模具制造工业的飞速发展是需要理论和实践相结合的，所以这次毕业设计的意义十分重大。目的是通过对该零件的注塑模工艺的设计，了解注

模具的设计步骤， PVC等材料的各项性能指标。工艺方案的选择，和侧向抽芯技术的掌握。塑件成型工艺性分析。

- 3 -