塑料杯及其注塑成型模具的设计与模拟文献综述

 2021-09-25 20:17:55

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文献综述

1.1塑料制品加工业的发展

塑料是一种低密度、质量轻、力学强度范围宽、电气绝缘性能好、耐腐蚀、防震和隔热性能好具有良好的加工性能的高分子材料[1]。塑料工业是一门新兴的工业。最初塑料制品的品种不多,由于对其本质的理解不足,塑料制品只能从塑料与某些材料制品的的生产有若干相似之处进行仿制。从1910年生产酚醛塑料开始,塑料品种逐渐增多,在生产技术和方法上面都有了显著的改进。虽然塑料工业的发展只有100年的时间,但其发展速度十分迅速,世界塑料产量从1910年的2万吨迅速增长到2003年的1.28亿吨、2005年的2.3亿吨、2006年的2.45亿吨、2007年的2.6亿吨,预计2015年达到3亿吨。我国塑料工业起步于20世纪50年代初期,从1958年我国第一次人工合成酚醛塑料开始,我国塑料工业得到了迅速的发展,塑料产量从1958年的2.4万吨上升到1965年的13.9万吨;20世纪70年代中期引进的几套化工装置的建成投产,使塑料工业有了一次大的飞跃。近20年来的塑料的产量和品种都大大增加,许多新颖的工程塑料已投入批量生产。2008年我国的塑料制品行业中,规模以上的企业近1.63万个,累计完成产量3713.79万吨,总产值达到9638.36亿元人民币[2]。目前,以塑料制品业为核心的朝阳工业产业规模进一步扩大,行业技术创新能力得到进一步增强,企业技术研发中心数量不断增多,已构建成若干个区域性高新技术产业群;产业结构、企业结构和产品结构不断调整,产业集约度逐步升级;塑料工业的整体优势得到进一步提升和加强,与国际上发达国家的差距正在逐渐缩小,某些方面已达到世界先进水平,进入从大国向先进强国迈进的可持续发展的关键时期。

1.2模具及模具工业的发展与现状

模具是塑料成型加工中重要的工艺装备模具工业也是衡量一个国家工艺水平高低的重要标志。我国模具工业从起步到现在,历经半个多世纪,有了很大发展,模具水平有了较大提高。1999年中国模具出口突破了1亿美元,2010年中国模具出口达到22亿美元,第一次超过模具进口;到2013年中国模具进出口总额达到71亿美元。在模具生产总值中,冲压模具约占50%,塑料模具约占33%,压铸模具约占6%,其他各类模具约占11%[3]。自20世纪90年代以来,我国塑料模具技术的发展进入了一个新的阶段。以汽车保险杠、双缸洗衣机连体桶、64cm(25in)以上彩电机壳和仪表小模数齿轮、表面微小信号深度0.11的PC数码光盘等产品为代表的大型、精密、复杂和高寿命塑料模,我国已能自行设计、制造,并已部分替代进口模具,电加工、数控加工和快速经济制模、特种制模技术的应用与发展,加之P20、718、S45C、S55C新品牌钢种投入生产,使模具型腔的抛光性能和寿命有了很大的提高[4],CAD/CAM技术得到普及的同时,CAE技术应用越来越广,CAD/CAE/CAM一体化技术得到发展,并取得较好成果;模具新结构、新品种、新工艺、新材料的创新成果不断涌现,专利数量增多。

1.3塑料成型模具及其分类

塑料制件的生产过程中,高效的生产设备、先进的模具以及合理的加工工艺是必不可少的三大要素。其中塑料模具技术对于实现塑料加工工艺要求、满足塑件的形状结构和尺寸精度、降低塑件的生产成本等方面,起着非常重要的作用[5]。根据塑料成型方法的不同将塑料成型模具分为:压制成型模具、压铸成型模具、注塑成型模具、挤出成型模具、真空制品吹塑成型模具、真空或压缩空气成型模具。以注塑模具为最大份额[6]。注塑模具是由若干块钢板配合各种零件组成的,基本分为:1、成型装置(凹模,凸模);2、定位装置(导柱,导套);3、固定装置(工字板,码模坑);4、冷却系统(运水孔);5、恒温系统(加热管,发热线);6、流道系统(唧咀孔,流道槽,流道孔);7、顶出系统(顶针、顶棍)[7]。

1.4CAD/CAE常用软件的介绍CAD即计算机辅助设计,在工程和产品设计中,CAD软件可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等工作。在模具设计中可以辅助设计人员进行图纸设计,可以有效提高模具设计的效率[8]。

CAE是就是利用计算机模拟分析参数几何模型物理性能的技术,能使设计者通过仿真的方法对产品进行分析,进一步优化产品设计,在目前CAE技术的塑料工程运用上,主要包括结构力学性能分析、流体流场分析、塑料成形分析等[9]。注塑模具的CAE分析就是利用计算机软件虚拟塑件的注射成型过程并加以分析,以此来模拟模过程从而得到最佳的模具结构的工艺参数,并保证塑件的几何尺寸和最终性能[10]。在后期的模具设计与制造中,减少试模、修模具的次数,缩短周期,降低制造成本[11]。

1.5UG在塑料模具设计中的应用

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