前言
350万吨,1998年超过700万吨,到2002年已增达约1400万吨,超过日本而成为世界第3大塑料原料生产国。中国今年塑料制品市场将持续走强,在包装、工程、建材、农用和日用塑料制品等各个领域都将有较大幅度的增长,需求量将超过2500万吨。其中包装塑料制品今年需求量将超过850万吨,工程塑料制品需求量将达400万吨左右,建材塑料制品需求量将达300万吨以上,农用塑料制品需求量将在500万吨左右,日用塑料制品需求量约为80万吨左右。
日本在很长的时期内都是仅次于美国的世界第2大塑料生产国。一直到1997年,日本塑料产量曾经连续多年增长,年产量在70年代中期就已达500多万吨,1987年突破1000万吨,1991年达约1300万吨,1992年和1993年因受日本经济下滑的影响,产量略有减少,分别降至1258和1225万吨。从1994年起产量再度增长,1994年、1995年和1996年分别回升到1300万吨、1400万吨和1470万吨,1997年的产量又比上年增长3.7%,达到1521万吨,首次超过1500万吨。但这种增势在1998年受到遏制,产量大幅度减少。1998年,日本塑料产量为1390万吨,比上年减少了8.7%。1999年和2000年日本塑料产量分别回升到1432万吨和1445万吨,但仍远未恢复到1997年的水平。2001年和2002年日本塑料产量再度下降至1400万吨以下的1364万吨和1361万吨。2002年日本塑料(原料)产量减为1361万吨。而中国则增为1366万吨,日本又退居第4位。
韩国塑料产量增长十分迅速,1986年超过200万吨,1990年增达300万吨,1992年突破500万吨,1994年、1996年和1997年分别上升到600多万吨、700多万吨和800多万吨,1998年产量增至850万吨,1999年突破900万吨,2001年达1200万吨,跻身于世界5大塑料生产国之列。韩国塑料原料产品中以聚乙烯居首,2001年产量为340万吨(低密度聚乙烯160万吨,高密度聚乙烯180万吨),聚丙烯以238万吨排在第2位,其次分别是聚酯161万吨、氯乙烯124万吨、ABS·AS树脂86万吨、聚苯乙烯77万吨。韩国国内塑料消费量2001年420万吨,只相当于产量的1/3略高。人均塑料消费量2001年为106公斤,韩国塑料制品加工业的职工总数2001年为3.1万人,出货金额为85亿美元,人均276美元。
塑料产量位居世界前10名的国家和地区还有法国660万吨、比利时600万吨、中国台湾598万吨、加拿大432万吨和意大利385万吨(均为2001年产量)。
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前言
1.5 我国模具技术的现状及发展趋势
20世纪80年代开始,发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来,并发展成为独立的工业部门,其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来,我国的模具工业发展也十分迅速。近年来,每年都以15%的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度,将技术进步作为企业发展的重要动力。此外,许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后,我国要发展成为世界制造强国,仍将依赖于模具工业的快速发展,成为模具制造强国。
中国塑料模工业从起步到现在,历经了半个多世纪,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\(约122CM)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,精密塑料模方面,以能生产照相机塑料件模具,多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力,在模具CAD/CAE/CAM技术,模具的电加工和数控加工技术,快速成型与快速制模技术,新型模具材料等方面取得了显著进步;在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。
尽管我国模具工业有了长足的进步,部分模具已达到国际先进水平,但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要,每年仍需进口10多亿美元的各类大型,精密,复杂模具。与发达国家的模具工业相比,在模具技术上仍有不小的差距。今后,我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新,以缩小与国际先进水平的距离。
(1)注重开发大型,精密,复杂模具;随着我国轿车,家电等工业的快速发展,成型零件的大型化和精密化要求越来越高,模具也将日趋大型化和精密化。
(2)加强模具标准件的应用;使用模具标准件不但能缩短模具制造周期,降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此,模具标准件的应用必将日渐广泛。
(3)推广CAD/CAM/CAE技术;模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明,模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向,可显著地提高模具设计制造水平。
(4)重视快速模具制造技术,缩短模具制造周期;随着先进制造技术的不断出现,模具的制造水平也在不断地提高,基于快速成形的快速制模技术,高速
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铣削加工技术,以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。
2 注塑件模具的设计
2.1 材料选择
塑件选用PA6塑料成型,PA6又称尼龙6,结晶型塑料,具有优良的力学性能,并抗拉、抗压、耐磨。其抗冲击强度比一般塑料高,作为机械零件材料,具有良好的消声效果和自润滑性能。尼龙6耐碱,弱酸,但强酸和氧化剂能侵蚀尼龙6。其吸水性强,收缩率大,稳定性差,适用在80°~100°之间使用。
尼龙6成型时的特点是熔融度低,流动性良好,容易产生飞边。成型加工前必须进行干燥处理;易吸潮,塑件尺寸变化较大。熔融状态时热稳定性差,晚发生降解而使塑件的性能下降。查手册如表1为PA6塑料成形条件。
表1 PA6塑料成形条件
注射成形机类型 螺杆式
密度°/
g?cm?3计算收缩
预热 温度
时间
料筒温度 /℃
注射压力/MPa 70~120
适用注后处理
率/% /℃ /h 0.8~2.5
射机类方法 温度时间型
/℃ /h 宜用螺油、90~杆式,水、螺杆带盐水 止回环,喷嘴宜用自锁式
100
4
1.14 100~12~220~110
16
300
说明:⒈上述预热条件为采用鼓风箱预热;
⒉对潮湿环境使用的塑料应进行调湿处理,可在100~120℃水中加热2~18 h。
2.2 结构设计
2.2.1 壁厚
各种塑件,不论是结构件还是板壁,根据使用要求具有一定的厚度,以保证其力学强度.一般地说,在满足力学性能的前提下厚度不宜过厚,不仅可以节约原材料,降低生产成本,而且使塑件在模具内冷却或固化时间缩短,提高生产率;其次
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注塑件的设计
可避免因过厚产生的凹陷,缩孔,夹心等质量上的缺陷;另外,在结构上要求具有不同的壁厚时,不同壁厚的比例不应超过1:3.以下是PA的壁厚推荐值:
最小壁厚mm 0.45
小型件壁厚mm
中型件壁厚mm
大型件壁厚mm
0.75 1.6 2.4~
该塑件属于中小型件,从图上看,塑件中心内六角孔的侧壁很厚达到5mm,底部厚1mm,塑件上端壁厚1mm,外圆环厚3mm。
2.2.2 脱模斜度
由于塑件成型时冷却过程中产生收缩,使其紧箍在凸模或型芯上,为了便于脱模,防止因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损,与脱模方向平行的塑件内,外表面都应具有合理的斜度。以下是PA的脱模斜度推荐值:
型腔 25′~ 45′ 型芯 20′~ 45′
2.2.3 圆角
塑件上各处的轮廓过度和壁厚连接处,一般采用圆角连接,有特殊要求时才
采用尖角结构。PA塑件内外边缘处的最小许可圆角半径为0.5~1.0.通常, 内壁圆角半径应是壁厚的一半,而外壁圆角半径可为壁厚的1.5倍,一般圆角半径不应小于0.5 mm,壁厚不等的两壁转角可按平均壁厚确定内外圆角半径.对于塑件的某些部位,在成型中必须处于分型面,型芯与型腔配合处等位置时,则不便制成圆角,而采用尖角。
2.2.4内螺纹
在螺纹入口处设计一个无螺纹的沉孔,孔径大于螺纹大径,高度大于0.5 mm,
这可以防止塑件上螺纹孔的第一扣螺纹崩裂,同时对螺纹件的配合起到引导作用,在螺纹的末端也有大于0.5 mm的一段为无螺纹的光孔,其作用是保证螺纹型芯的第一扣螺纹在使用中不被损坏;查手册得螺纹始末尺寸为4 mm.,图1。
塑件上其它的特征还有如孔,嵌件,铰链,文字和花纹等,各个特征都有其设计原则和特殊功能,因为该塑件没有涉及,所以就不一一介绍。
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