U盘外壳塑料模具设计毕业论文-

西北工业大学毕业制定PAGEPAGE53摘要U盘是当今社会日常中必不可少的工具。U盘产品的外壳造型很多，市面上不断出现着各种款式，我们选用这一款U盘外壳〔材料ABS〕进行模具制定。我们通过分析和研究，参照有关的技术文献，选定材料和有关技术参数，制定出这款U盘外壳的模具。毕业制定论文主要包括三部分内容：第一部分为注塑模具的工作原理及有关的应用、有关的制定原则，以及产品的有关介绍。第二部分为模具的制定计算：模具结构的制定，浇注系统的制定，注射机的选择等。第三部分为Pro/ENGINEER的应用,Pro/E许多方面的功能都在本次制定中用到，它为产品造型制定和模具制定提供合格的制定环境，它把产品制定过程与加工制造过程很好的结合起来。【关键词】U盘，外壳，ABS，注射模具，Pro/ENGINEERABSTRACTUdiskisadailytool,whichisnecessaryintoday’ssociety.TheshellofUdiskproductsiscontinuousupdatingfollowingonthemarketrequirement.WechoosethisshellshapeoftheUdisktomolddesign.Throughtheanalysisandresearch,andconsultinvolvedtechnicalliterature,thenchoosethematerialandinvolvedtechnicalparameter,designedthisstyleofUdiskshellshapemold.Thedesignprojectisdividedintothreeparts.Thefirstpartisabouttheworkingtheoryandapplicationofaplasticinjectionmould,theprincipleofdesigningandtheintroductionoftheproductionaboutplasticmould.Thesecondpartisaboutthedesigningandcalculationofthemould.Itincluding:theselectingoftheinjectionmachine,thestructuredesigningoftheplasticmouldandtheinjectsystemofmould.Pro/ENGINEERwasusedinthispractice,itprovideagooddesignenvironmentforproductsdesignandmolddesign.Itcombinedtheprocessofproductsdesignwithmanufacture.【KEYWORDS】Udisk,shells,ABS,injectionmold,Pro/ENGINEER

目录第1章绪论 11.1注塑模具概述 1注塑模具制定的特点 11.1.2注塑模具的组成 21.1.3注塑模具的分类 31.2Pro/E注塑模具概述 31.2.1Pro/E概述 31.2.2Pro/E注塑模具制定解决方案 41.2.3Pro/E模具制定的基本流程 51.2.4Pro/E注塑模具制定的应用 61.2.5基于Pro/ENIGEERING的CAD/CAM的发展趋势 7本次选题的意义 9第2章U盘塑料外壳〔塑件〕造型制定 102.1参数化制定概述 10基于Pro/ENIGEERING的参数化造型制定过程 112.3U盘塑料外壳效果图 14第3章注塑成型工艺的可行性分析 153.1U盘外壳〔塑件〕的选材及其材料性能分析 15塑件材料的选用 15塑件材料的性能 163.2注塑工艺过程分析及工艺参数的设定 173.2.1注塑工艺过程概述 173.2.2利用Moldflow分析设定及调整主要注塑参数 183.3塑件分析 24第4章基于Pro/ENIGEERING的注塑模具结构制定 254.1整体结构确实定 25型腔数目确实定与排列方式 264.2.1型腔数目确实定 264.2.2排列方式 274.3基于Pro/ENIGEERING的分型面制定 274.4排气槽的制定 29浇注系统制定 30浇注系统的功能 30基于Pro/ENIGEERING的流道系统制定 32基于Pro/ENIGEERING的浇口制定 334.6冷却系统的制定 344.7顶出装置 374.8EMX模具专家系统的加载及浇注系统、推出机构的创建 37第5章成型零部件制定 385.1成型零件的结构制定 395.2成型零件工作尺寸的计算 41注射机的选用及相关参数的校核 455.3.1注射机的选用 455.3.2注射机工艺参数的校核 46型腔数的校核 46其他相关参数的校核 47导向机构的制定 47脱模机构的制定 485.5.1脱模机构的制定原则 485.5.2脱模机构的形式及布置位置 485.5.3脱模力的计算及推出零件尺寸计算 495.5.4推杆直径确实定 51第6章总结 52参照文献 53致谢 54诚信声明 55第1章绪论1.1注塑模具概述塑料的注射成型过程，是借助螺杆或柱塞的推动，将已塑化的塑料熔体以一定的压力和速率注入闭合的模具型腔内，经冷却固化定性后的开模而获得制品。注塑模具制定的特点塑料注射模能一次性地成型，形状复杂，尺寸准确，或带嵌件的塑料制件。注塑件的生产中，通常以最终的塑料制品的质量来评价模具的制定和制造质量。注塑件质量，包括表观质量和内在质量。从塑件的形状和尺寸精度来衡量表观质量，包括注塑件的表面粗糙度和表观缺陷状况。常见的表观缺陷有：凹陷、气孔、无光泽、发白、银纹、剥层、暗斑纹、烧焦、翘曲、溢料飞边及可见融合度缝等。内在质量也就是性质质量，包括熔合缝强度、残余应力、取向、密度、收缩等。作为先进的模具，须在使用寿命期限内确保制品质量，并要有合格的技术经济指标。这就要求模具动作可靠，自动化程度高，热交换效率好，成型周期短。其次，合理选用模具材料，恰当确定模具制造精度，简化模具加工工艺，降低模具的制造成本亦十分重要。此外，注塑模具制定中，必需充分合计到以下三个特点：塑料熔体大多数属于假塑性液体，能“剪切变稀〞。它的流动性依赖于物料品种、剪切速率、温度和压力。因此须按其流变来制定浇注系统，并校验型腔压力及锁模力。视注射模为承受很高型腔压力的耐压容器。应在正确估算模具型腔压力的基础上，进行模具的结构制定。为确保模具的闭合、成型、开模、脱模和侧抽芯的可靠进行，模具零件和塑件的刚度与强度等力学问题必需充分合计。在整个成型周期中，塑件-模具-环境组成了一个动态的热平衡系统。将塑件和金属模的传热学应用于模具的温度调节系统的制定，以确保制品质量和最正确技术经济指标的实现。无论注射模具的制定和制造的技术难度较高。但由于注射成型方法有其它塑料成型方法无法取代和比拟的有点，已引起人们普遍关注。注射模具制定理论及方法，以经历了从经验制定到理论制定的过程。我国正在加紧开发研制注塑模制定的CAE/CAD/CAM使用软件。注塑模具的组成以下以注射塑料模具为例，介绍塑料模具的典型结构。注塑模具的组成包括以下几个部分：模具型腔模具型腔是成型注塑件形状的主要零件，它是由凸模和凹模组成的，一般分为三种。整体式：采纳自制模架或非标准模架，将凸模直接做在A版上，而将凹模直接坐在B版上。但是这种A版和B版所选用的钢材必需满足成型的要求，而且一般凸模加工困难，钢材消耗多。整体嵌入式：这种模具一般采纳标准模架，所以此形式应用广泛。它是将凸凹模做成镶块，安装在标准模架的A，B板上。拼镶式型腔：关于复杂的模具型腔，为简化加工，凸凹模都采纳拼装的形式。分型面分开模具取出制品〔注塑件〕或分开模具取出浇注系统、既可以接触又可以分开的面叫做分型面。分型面通常是平面，也有斜面或阶梯面。一般的注塑模至少有一个分型面。分型面的选择对塑件的质量有直接的影响，因此要认真合计分型面的位置。浇注系统浇注系统包括主流道、分流道、浇口、冷料穴，是指模具浇口套和注塑机喷嘴处到型腔位置的流道。冷却系统在工作中为了使制品冷却，一般采纳冷却水道模具。排气系统排气系统在注塑成型中排除型腔中的气体。排气系统是模具制定中的一个重要部分，但一般状况下可以利用模具零件的配合间隙排气，而无须特意制定排气系统。脱模机构脱模是在开模时使制品和浇注系统和模具相脱离。一般有3种方式：顶出机构、浇注系统脱出机构和侧抽芯机构。注塑模具的分类注射机的结构形式依据所使用的注射机的不同可分为立式注射模、直角式注射模和卧式注射模。〔1〕立式注射模：竖直安装在立式注射机上，浇口自上而下注射。其优点是注射方向与开模方向一致，放置活动型芯和嵌件较方便。缺点是塑件顶出后必需手工取出，不易实现自动化。立式注射模多用于小型塑件的成型。〔2〕直角式注射模：平卧安装在直角式注射机上，浇口自上而下，但垂直与开模方向，〔3〕卧式注射模：安装在卧式注射机上，是注射成型中最常用的1.2Pro/E注塑模具概述1.2.1Pro/E概述Pro/E诞生了。经过10余年的发展，Pro/E已经成为三维建模软件的领头羊。目前已经公布了Pro/ENIGEERINGwildfire5.0。PTC的系列软件包括了在工业制定和机械制定等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。Pro/E还提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品开发环境。下面就Pro/E的特点及主要模块进行简单的介绍。主要特性1，全相关性：Pro/E的所有模块都是全相关的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个制定中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、制定图纸，以及制造数据。全相关性激励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。基于特征的参数化造型：Pro/E使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。这些特征是一些一般的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。例如：制定特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而易于使用。装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。通过给这些特征设置参数〔不但包括几何尺寸，还包括非几何属性〕，然后修改参数很容易的进行多次制定叠代，实现产品开发。2，数据管理：加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。为了实现这种效率，必需同意多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。数据管理模块的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使用了Pro/E独特的全相关性功能，因而使之成为可能。3，装配管理：Pro/E的基本结构能够使您利用一些直观的命令，例如“啮合〞、“插入〞、“对齐〞等很容易的把零件装配起来，同时坚持制定意图。高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。易于使用：菜单以直观的方式联级出现，提供了逻辑选项和预先选取的最一般选项，同时还提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助，这种形式使得容易学习和使用。1.2.2Pro/E注塑模具制定解决方案Pro/E的模具行业解决方案基于集成制造技术和并行工程技术，可以应用于各种模具的制定和制造。Pro/E的模具制定模块与Pro/E基础模块一起，为塑料模具制定人员提供快捷创建和修改完整模具零件部件的功能。模具制定具有易用，自动化强大的特点，用于制定和校验。Pro/E提供了注塑模具制定模块〔Pro/MOLDESIGN〕,提供了在Pro/E中仿真注塑工程，而且还提供了注塑模具制定专家EMX，能大大缩短模具制定人员花费在创造、制定和细化模架等部件的时间，提供工作效率。在Pro/E中可以制定吹塑模、压铸模和塑料模等，在此简要介绍塑料模具的制定工具。基础模块和主件模块：用于制定模具元件和装配模具元件。塑料模具模块：用于制定注塑模具和吹塑模具型腔。注塑模具制定专家：用于各种模具的模架制定。塑性顾问：用于塑料模具的铸模填充分析。1.2.3Pro/E模具制定的基本流程1，制定零件的创建与修改在模具制定中的第一步就是进行零件的制定和修改，简单零件的制定应用【拉伸】、【旋转】、【倒角】等命令就可以完成，一些复杂的三维制品的造型，还要用到【扫描】、【变剖面扫面】等命令。2，创建模具型腔创建模具型腔的步骤可以归结为以下几步。建立模具模型。设置收缩率。零件从温度较高的模具中取出冷却至室温后，其体积和尺寸发生收缩现象叫做收缩性。创建毛坯工件。创建模具的毛坯工件，就是创建一个完全包容参照模型的组件，通过分型面等特征可以将其分割为型芯或型腔等成型零件。制定浇注系统。浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴4部分组成。但不是每个浇注系统都必需有这4部分。如一模一腔亲切只有一个浇口进料时，没有必要设置分流道。冷却水道的制定。为了加快制品的冷却，需要在模具中制定冷却水道。制定分型面。分型面的制定是模具制定中一个非常重要的环节。模具的分型面是打开模具，取出塑件的面。分型面可以是平面、曲面或者阶梯面。分割体积块。在建立好分型面后，必需用分模面或者体积块将毛坯工件进行分割，使之成为凸凹模或型芯等。抽取模具零件。分割体积块后毛坯虽然被分割为凸凹模，但只是有体积无质量的三维曲面模型，而不是Pro/ENIGEERING的实体零件，必需用这些体积块提取使之成为实体零件模型。铸模。这是模拟将材料填入凸凹模形成的空腔中，以形成浇注完成制品的过程。开模仿真。具体的步骤在后面各个章节中做具体的介绍。3，模具制定专家EMX模具制定专家EMX(expertmoldbaseextension)是Pro/ENIGEERING系统的外挂程序之一，专门用来建立标准模座零件及斜滑块等其他附件，此外，在EMX系统中还能自动产生二维工程图和材料明细表。利用EMX可以大大提升模具型腔、型芯等的制定效率，完善开模功能，方便对模具制定过程的修改以及自动化配置，大大缩短模具制定周期。4，创建模具工程图在Pro/ENIGEERING中，制定出制品的三维造型之后，可以很方便的自动生成工程图，做相应的修改就可以生成完美的工程图，而不需要再在CAD等软件中作图。按照上述操作，Pro/ENIGEERING会自动生成TOP、RIGHT、FRONT等各个视图方向上的二维视图。图形隐藏或增加了某些线条，可以在【绘图视图】对话框中或用【草绘】工具栏上的工具作相应的修改。一副二维工程图的绘制不是一个简单的过程，要牵涉视图的选择、修改、标准、等，如果读者想用Pro/ENIGEERING生成工程图，可以参照有关Pro/ENIGEERING绘制二维工程图的书籍。1.2.4Pro/E注塑模具制定的应用Pro/E是一个面向机械工程的CAD系统，该软件提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念，改变了机械CAD/CAM/CAE的传统观念，在CAD/CAM领域属于领先技术并取得成功。Pro/E包括Pro/ENIGEERING软件辅助注射模具制定〔CAD〕和Pro/ENIGEERING软件辅助模具制造(CAM):1.Pro/ENIGEERING软件辅助注射模具制定(CAD)

计算机辅助制定应用的新技术都是基于注塑工艺及注塑模型。注塑工艺包括开模方向、拔模斜度、分模线、分模面、收缩率以及浇注系统、生产工艺流程等。工艺选择的正确合适,不仅可确保零件尺寸、形状准确,提升生产率,也可降低成本。采纳Pro/ENIGEERING软件进行计算机辅助注塑工艺制定和模仿生产操作,利用软件分析功能进行流道分析,温度分析和脱模干涉检查,减少了工艺制定过程的失误。2.Pro/ENIGEERING软件辅助模具制造(CAM)

注塑模具加工的核心在于复杂型面零件的加工,Pro/ENIGEERING软件提供的Manufacturing模块可以对复杂面零件进行模拟加工,调整加工的各种参数,控制零件的精度,输出刀轨文件。在Pro/ENIGEERING的NC模块下,依据加工需要,可生成加工所需要的各种代码,输出到数控机床上进行直接加工上下模具,提升模具制定的准确性,降低模具制定成本,确保了产品的几何精度。基于Pro/ENIGEERING的CAD/CAM的发展趋势基于Pro/ENIGEERING的模具CAD/CAM发展趋势：集成化、智能化、标准化、网络化。集成化集成通常是指以统一产品数据模型及工程数据库为基础，在系统之间及系统内部实现信息传递、响应、分析及反馈，从而达到系统及各模块之间的无缝组合。随着CAD及相关技术的不断深入，对集成的概念也不断深入，目前对集成的熟悉是以信息集成为基础成为基础的多集成的概念，实现多集成的目的，是在TQCSE〔T-Time，Q-Quality，C-Cost，S-Service，E-Environment〕目标下，寻求全局最优秀决策，实现可继续发展的策略。智能化智能化制造系统就是将人工智能融合进CAD/CAM系统的各个环节中，通过模拟专家的只能活动来取代或延伸制造环境中应由专家完成的那部分活动。在智能制造系统中，系统既有部分人类专家的“智能〞。例如系统能自动监视自身的运动状态，能够自动调整自身参数来适应外部环境，使自己始终在最正确状态下进行。智能制造系统的研究和应用主要取决于人工智能技术的发展。将人工智能技术、知识工程和专家技术引入到CAD/CAM领域中，形成智能化的CAD/CAM系统。标准化随着CAD/CAM技术的快速发展和广泛应用，技术标准化问题愈显重要。CAD/CAM标准体系是开发应用CAD/CAM软件的基础，也是促进CAD/CAM技术普及应用的手段。网络化网络技术包括与软件的实现、各种通信协议及制造自动化协议、信息通信接口、系统操作控制策略等，是实现各种制造系统自动化的基础。特别是在当前状况下，要实现基于Internet的Tele-Design和Tele-Manufacturing(异地制定与异地制造)技术。利用虚拟现实技术、多媒体技术及计算机可实现产品制定制造过程中的几何仿真、物理仿真、制造过程仿真及使用过程仿真、它们采纳多种介质来存储、表达、处理多种信息，融文字、语音、图像及动画为一体，给人一种真实感及临境感。在现代社会，塑料制品的使用越来越广泛，在很多方面，它已成为金属制品的替代物。塑料模具成型作为成型方式中的一种，是家用电器、汽车和航空航天等领域中塑料制品的重要生产工具。由于模具成型方式具有生产效率高，产品质量稳定，可节约材料及生产成本低等特点，发展模具工业已成为当代促进塑料制品及机电产品优质廉价生产的重要手段。关于注塑模具制定，传统的制定方法主要依靠模具制定师的直觉和经验，模具通常经过反复的试模和修正才干投入生产，模具的制定周期长，成本高。而Pro／E软件具有3D实体造型、单一资料库以及以特征作为制定单位等特点，通过提供参数化制定，可使制定者随时计算出产品的体积、面积、质心、重量、惯性矩等，而且不管在3D或2D图形上做尺寸修改，其相关的2D或3D实体模型及装配、制造等也自动修改。由于Pro/ENIGEERING在制定中导入制造的概念，可随时对特征做合理、不违反集合的顺序调整、插入、删除、重新定义等修正动作。Pro/ENIGEERING所提供的上述功能满足了现代产业中并行工程的需要。Pro/ENIGEERING提供的制定理念将制定、制造、装配以及生产管理融为-体。赋予"制定"完整的概念。它提供的强大功能尤其是曲面造型功能为工程技术人员和生产管理人员在短期内完成高质量的产品开发提供了强有力的工具。Pro/ENIGEERING软件在塑料注射模具制定中的便捷、高效,为企业节约了模具开发时间、成本,提升了企业的竞争力,为企业带来了庞大的经济效益。U盘是人们常常用来下载存储有关文件和资料的一种高科技类产品，U盘的外壳造型很多，我们用这一款外形美观的U盘外壳进行模具制定。由于市场的特别性，有备U盘外壳产品外形的过时，模具制定使用期限为10万次，批量生产。U盘的外壳分很多种，在此只具体介绍塑料外壳的模具制定，U盘外壳是采纳注塑模具制定方法来实现的。不仅仅是U盘外壳，手机外壳，鼠标壳等等都是采纳此种办法，此次选题的意义不仅仅在于如何制定出一套的U盘外壳的模具，更在于通过一个实例来学习注塑模具制定的方法，熟悉注塑模具制定的过程，了解三维制定软件Pro/E，模具制定专家EMX5.0,塑性分析软件MOLDFOLW等先进CAD/CAE技术，并最终使三者融合来深入自己对注塑模具制定的熟悉。我们都知道在注塑产品的开发过程中，模具的制定和制造决定了塑料件的最终质量和成本。所以我国模具制定及制造发展方向上提到，积极的开发和推广应用模具CAD/CAM/CAE技术，提升模具制定的效率和模具制造过程的自动化程度。加快研究和自主开发三维CAD/CAM/CAE软件，同时搞好引进软件的二次开发，提升软件智能化、集成化程度。我们在学习模具成型工艺知识的同时，也必需充分利用计算机辅助技术，由此看出本次制定是非常有意义的。第2章U盘塑料外壳〔塑件〕造型制定2.1参数化制定概述参数化制定是RevitBuilding的一个重要思想，它分为两个部分：参数化图元和参数化修改引擎。RevitBuilding中的图元都是以构件的形式出现，这些构件之间的不同，是通过参数的调整反映出来的，参数储存了图元作为数字化建筑构件的所有信息。参数化修改引擎提供的参数更改技术使用户对建筑制定或文档部分作的任何改动都可以自动的在其它相关联的部分反映出来，采纳智能建筑构件、视图和注释符号，使每一个构件都通过一个变更传播引擎互相关联。构件的移动、删除和尺寸的改动所引起的参数变化会引起相关构件的参数产生关联的变化，任一视图下所发生的变更都能参数化的、双向的传播到所有视图，以确保所有图纸的一致性，毋须逐一对所有视图进行修改。从而提升了工作效率和工作质量。用CAD方法开发产品时，零件制定模型的建立速度是决定整个产品开发效率的关键。产品开发初期，零件形状和尺寸有一定模糊性，要在装配验证、性能分析和数控编程之后才干确定。这就希望零件模型具有易于修改的柔性。参数化制定方法就是将模型中的定量信息变量化，使之成为任意调整的参数。关于变量化参数赋予不同数值，就可得到不同大小和形状的零件模型。在CAD中要实现参数化制定，参数化模型的建立是关键。参数化模型表示了零件图形的几何约束和工程约束。几何约束包括结构约束和尺寸约束。结构约束是指几何元素之间的拓扑约束关系，如平行、垂直、相切、对称等；尺寸约束则是通过尺寸标注表示的约束，如距离尺寸、角度尺寸、半径尺寸等。工程约束是指尺寸之间的约束关系，通过定义尺寸变量及它们之间在数值上和逻辑上的关系来表示。在参数化制定系统中，制定人员依据工程关系和几何关系来指定制定要求。要满足这些制定要求，不仅需要合计尺寸或工程参数的初值，而且要在每次改变这些制定参数时来维护这些基本关系，马上参数分为两类：其一为各种尺寸值，称为可变参数；其二为几何元素间的各种连续几何信息，称为不变参数。参数化制定的本质是在可变参数的作用下，系统能够自动维护所有的不变参数。因此，参数化模型中建立的各种约束关系，正是体现了制定人员的制定意图。参数化制定可以大大提升模型的生成和修改的速度，在产品的系列制定、相似制定及专用CAD系统开发方面都具有较大的应用价值。目前，参数化制定中的参数化建模方法主要有变量几何法和基于结构生成历程的方法，前者主要用于平面模型的建立，而后者更合适于三维实体或曲面模型。应用参数化制定进行三维实体造型的CAD软件主要有solidworks,UG,Pro/E等，此次制定过程中我们采纳Pro/E4.0。Pro/ENIGEERING的参数化造型制定过程Pro/ENIGEERING在造型制定当中，可很方便地利用“装配〞功能进行U盘外壳各个零部件的组合，从而达到整体要求的效果。这需要先对U盘外壳塑件各零部件进行制定，而且各零部件的配合尺寸、公差等都有严格的要求。如果把U盘外壳塑件各个零部件都一一做出需要很大的工作量和时间，而且将占用很多的论文空间，而本文是针对塑件的上壳而做的模具制定，在次仅将U盘上壳塑件的制定过程介绍一下，至于其它个零部件本文在次不做赘述。下面是基于Pro/ENIGEERING的U盘上壳的制定过程：采纳【拉伸】命令，以Front为基准面，拉伸上壳基体。(如图2.1)图2.1创建基体采纳【拉伸】命令，进行抽壳。(如图2.2)抽壳采纳【拉伸】命令，开芯片口。(如图2.3)芯片口采纳【拉伸】命令，画上下壳装配孔。(如图2.4)装配孔采纳【拉伸】命令，画芯片定位槽。(如以下图2.5)芯片定位槽采纳【倒圆角】命令。(如图2.6)图2.6外壳棱边2.3U盘塑料外壳效果图运用Pro/ENIGEERINGphotolux渲染器所渲染的U盘外壳外观造型最终效果图如图所示。图2.8U盘整体效果图一U盘整体效果图二U盘整体效果图三以上均为经过Pro/ENIGEERING三维造型并渲染后的U盘整体效果图，外壳采纳银白色制定，给人第一印象大方，简约，很有市场潜力。第3章注塑成型工艺的可行性分析U盘外壳〔塑件〕的选材及其材料性能分析塑件材料的选用由于U盘塑料外壳较小，生产中常用ABS塑料生产。ABS塑料，化学名称丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，ABS树脂是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能合格，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PS，SAN，BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的合格力学性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。在此我们选用ABS材料的原因正式在于它具有较好的冲击力，硬度较高，耐磨，流动力好，不易变形等特点。塑件材料的性能1、一般性能

ABS外观为不透明呈象牙色粒料，其制品可着成五颜六色，并具有高光泽度。ABS相对密度为1.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS的氧指数为18～20，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，并发出特别的肉桂味。2、力学性能

ABS有合格的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS的耐磨性合格，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。ABS的耐蠕变性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。3、热学性能

ABS的热变形温度为93~118℃，制品经退火处理后还可提升10℃左右。ABS在-40℃时仍能表现出一定的韧性，可在-40~1004、电学性能

ABS的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。5、环境性能

ABS不受水、无机盐、碱及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃中，受冰乙酸、植物油等腐蚀会产生应力开裂。ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易产生降解；于户外半年后，冲击强度下降一半。6、ABS塑料的加工性能

ABS同PS一样是一种加工性能合格的热塑性塑料，可用通用的加工方法加工。ABS的熔体流动性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，与POM和HIPS类似；ABS的流动特性属非牛顿流体；其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。ABS的热稳定性好，不易出现降解现象。ABS的吸水率较高，加工前应进行干燥处理。一般制品的干燥条件为温度80~85℃，时间2~4h；对特别要求的制品(如电镀)的干燥条件为温度70~80℃，时间18~18h。ABS制品在加工中易产生内应力，内应力的大小可通过浸入冰乙酸中检验；如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止，应进行退火处理，具体条件为放于70~3.2注塑工艺过程分析及工艺参数的设定注塑工艺过程概述整个模具的注塑过程包括：模具合拢、模具锁紧、模腔填充、塑件保压、模具冷却、模具分开、产品脱模和注塑延时。1、模具合拢：注塑机的锁模系统将模具合上。锁模系统一般系用直接油压式或油压机械锁链式两种。2、模具锁紧：当模具合拢后注塑机的锁模系统将所需的锁模力作用在模具上，使模腔在填充过程中，高压的塑料不会将模具涨开。3、模腔填充：注塑机螺杆推动把融熔塑料压到模腔，螺杆推动通常是不旋转的，在此过程压力损失相对很少，并且螺杆的推动速度也可以随设置的不同而多次改变，这要视产品的实际注塑工艺需要而定。4、塑件保压：当塑料基本上填满模腔后〔通常是在模腔填充到95%-98%的时候〕螺杆坚持一定的设置压力〔保压压力〕，作用在融熔的塑料中，使得模腔内产品更饱和，尺寸更稳定，但是，过大的保压压力会增加产品成形后的内应力。5、模具冷却：冷却水在模具内部的冷却系统中循环，带走融熔塑料的热量，也使得产品在模具内冷却定形。在此过程的同时，螺杆通过转动并后退，使新的原料进入射台熔胶筒内并加热，为下个注塑周期作好准备。6、模具分开：当冷却达到设定的时间后，锁模系统将模具分开。7、产品脱模：产品在脱模系统的作用下与模腔分开，常用的有自动脱模系统，直接顶出脱模系统，压力齿轮转动脱模系统和气压脱模系统等。8、注塑延时：模具仍然坚持分开状态，产品自动脱落或被认为机械装置等取走。此过程有两种形式，一种是人为控制时间长短，即手动注塑或半自动注塑，当人为给出一定信号后，注塑机才开始下一周期工作。另一种是全自动注塑，即注塑延时的长短已设置好，注塑机在达到预设的时间后会自动进行下一个周期工作。在以上的几个注塑过程中，模腔填充，保压和冷却阶段对注塑产品的质量影响最为直接和重要。融熔的塑料以一定速度进入模腔，并在一定直至脱模。因此，这些阶段的各项参数设定也极为重要。利用Moldflow分析设定及调整主要注塑参数生产制造塑件前注塑机的参数设定原则和调整方法包括以下几个方面的内容：〔1〕塑料预热温度大部分塑料在进入射料缸前，常常有预热处理过程。目的有两方面：一是为了塑料的加热烘干；二是为使熔料更均匀地进入射料缸。塑料在注射时，一般需求吸水率不超过0.1%，要求严格时，往往不超过0.04%，这就要求塑料在注塑前有预热烘干过程。塑料的吸水率不仅影响塑件的表面质量，也影响其内部结构的各种性能，如强度、密度、表面粗糙度等。关于大部分的工程塑料，都具有吸水性，即使是烘干的塑料，暴露在空气中也会再次吸湿，因此需要预热烘干过程。但是，如果温度过高，烘干的塑料会分解降质或软化结块而无法生产。所以，各种塑料的烘干其特定的参数范围。另外，塑料在进入射料缸前的预热温度对熔料的均匀及其后的成品重量和尺寸稳定性也很重要，当改变塑料预热温度时，可以发现以下两种现象：①注塑周期内螺杆复位的时间也随之变化，复位时间随着温度的增大而变得稳定。②塑件填充饱和后，螺杆前剩余的塑料〔垫料〕的体积也变得稳定。应用Moldflow分析得到在流动前沿处的温度如图3.1所示。图3.1流动前沿处的温度分布图〔2〕熔胶温度塑料进入射料缸内，通过加热，达到融熔注射温度后才干进行注塑。一般来说，温度越高，塑料的流动性越好，但也越容易过热分解，所以在注塑行业中，通常应用“高温注塑薄壁，低温注塑厚壁〞这种方法。熔胶温度越高，在射料缸内停留时间越长，塑料越容易分解，例如：某些ABS塑料的注塑件，在刚注塑成形时无质量问题，但储存时间长后，会出现黄色或棕色的斑纹，这就是塑料在射缸内时间过长而高温分解所导致的。在熔胶温度调换时，应由最低设置值开始逐渐上升温度。如果注塑周期较长或在高温下操作，可将首段〔靠近塑料入口〕的温度调至较低数值，这样可防止塑料过早熔化或分解。应用Moldflow分析得到塑件温度曲线图如图3.2所示。图3.2塑件温度曲线图〔3〕模具温度在注塑过程中，模具的温度对塑件的质量影响也很大。一般来说，刚开始注塑时，模具温度太低，不利于产品的成形。施行证实，当模具温度提升时，塑件的无收缩量会增加，但假设能配合好注塑的压力或射速，仍可生产出尺寸稳定的制品，因为模温的提升有利于融熔塑胶的填充，但相应会增加注塑周期时间。模温的控制主要通过模具冷却系统中冷却液的温度和冷却液的流量来实现，还可采纳冷却机或模温机加以控制。应用Moldflow分析得到模具温度分布图如图3.3所示。图3.3模具温度分布图〔4〕压力油的温度导致模具填充变化的因素之一是注塑机的性能参数，所以注塑机的操作油温一般都是在40℃〔5〕锁模力模具在制定时，有了锁模力的制定值。在注塑前，必需在注塑机上调置好锁模力。关于不同的模具，锁模力的大小是不同的。在调置锁模力时，并非锁模力越大越好，而是要结合模具和注塑机的大小，以及模具和产品的制定形式来合计，从经济和技术上分析，锁模力的数值应是愈小愈好，但必需满足产品注塑的需要。例如在锁模力较低的条件下，可以减少注塑机和模具的磨损程度，减少能源消耗和修理费用。并用，较小的锁模力可用以下方法：先将注塑机调至模具所能承受的最大锁模力并生产出产品，然后以5t的差额逐渐降低锁模力再生产，测量出每种锁模力下的成品重量，画出曲线图，找出最正确的锁模力参数。应用Moldflow分析得到锁模力分布图如图3.4所示。图3.4锁模力分布图〔6〕模具填充速度和压力模具填充速度(又称称速度)是熔料被注进模腔的线性速度,在注塑的填充阶段必需控制好熔料的射速以达到产品的最正确性能。注射速度的设定应在产品制定时完成，在产品壁厚制定和塑料特性容许的状况下应制定较快的射速，通常来说，薄壁注塑件需要快的注射速度以确保填充饱满，而厚壁注件则需要慢的射速以防止空穴的形成。但是过快的射速容易使原料过热当塑件浇口或排气不好时，熔料以调速注射经过浇口，熔料内产生很大的剪切应力，使熔料结合模腔内难排出的空氯，甚至产生燃烧而碳化变黑，而射速过慢产品会出现填充不满等缺陷。在实际生产中，无论使用什么数值的注射速度，都应尽可能在一个较大的范围内，以便于生产。依据不同经验的技术员，同一产品的注射速度了悄同。但是，可采纳分段注塑，在填充阶段以不同的速度将熔料注入模腔，这样往往可以避免塑件的某些外现缺陷，如蛇纹、飞边、毛刺、燃烧等现象，并用控制熔料的分段射速还可以影响产品的分子排列和内应力的大小，甚至提升生产速度和效率。a，熔料进入模具时所产生的阻力使注射速度不能达到设置的数值，可从注塑机缸的压力表中得知。过低的注射压力使注射周期时间产生变化。因此，假设设置好注射压力和速度，注射周期的时间变化不会超过0.85。应用Moldflow分析得到模具充填时间图和压力图分别如图3.5和图3.6所示。图3.5模具充填时间图图3.6模具充填结束的压力分布图〔7〕保压压力及保压时间保压压力是指模腔刚被注满时所采纳的压力。它的作用是使模腔内的熔料能在受压的状况下冷却定形，这样，产品的外观发展尺寸公差才可得到确保，塑件的最后定形，很大程度取决于保压的压力大小和保压时间长短。在一般注塑时，模腔填充到95%-98%时，转为保压阶段。当模腔填充不够90%时就提前进入保压阶段，这时的保压压力，除了要负责把模具填满外还需要把熔料压实以便获得合格的成品，这使得塑件在注塑的后期，其重量和尺寸大小等受保压压力影响很大，不容易稳定。假设在模腔填充95%-98%时转入保压阶段，这样大大减少保压的压力降。对一般塑件生产来说，保压压力是注射压力的25%-65%。在实际生产中，某些特别产品，如薄壁产品，精密度高的齿轮注件，PMMA树脂厚壁产品，保压压力可达注射90%以上，甚至高出注射压力。又如某些容易产生毛刺飞边的产品，保压阶段可用极低射速和超出注射压力的高保压压力同时作用来避免产品的毛刺问题。保压作用使得塑件在该时间内注满模腔，并使塑件更充实，尺寸更稳定。一般保压时间不应过长，能充分压实塑件便可以了，所以保压时间和注件壁厚，射胶速度，浇口制定，熔料温度以及模具温度有关，注件越厚，熔胶温度以及模具温度越高，相对保压时间越长。保压时间的最终选定可用以下方法：首先把保压时间设为0，以差额为0.5s逐渐增加保压时间，并注塑塑件，记录下每次注塑的塑件的重量，画出曲线图，找出正确的保压时间参数。〔8〕螺杆转速的设定当一次注射和保压完成后,螺杆开始旋转并向后退。新的塑料原料在此阶段落入到射料缸内加热，并被螺杆均匀搅拌推至前端。塑料在此过程中，除受到加热系统加热外，其软化升温所需的热能，部分来自螺杆的转动，转动愈快，温度愈高，虽然螺杆的旋转速度可以达到一个很高的数值，但实际生产中并不常采纳高的螺杆旋转速。而应依据塑料的种类和注射塑的实际需要调节。螺杆的旋转速度显著影响注塑成形过程的稳定程度和作用在塑料上的热量。当螺杆转速较高时，传送到塑料的摩擦〔剪切〕能量提升了塑化效率，但同时增加了熔料温度的不均匀度，还有可能使熔料产生局部过热现象，相反，螺杆转速越低，熔料的温度越均匀，但是生产周期有可能延长。应用Moldflow分析得到推举的螺杆转速XY图如图3.7所示。图3.7推举的螺杆转速XY图〔9〕螺杆后退〔倒缩或卸压〕螺杆后退动作在螺杆旋转完成后产生，其主要作用是防止射嘴的熔料滴漏现象，避免使用带节流阀的射嘴。另外，关于一些塑料〔如聚熔烃、PET等〕螺杆后退的应用能改善注射过程的稳定性。一般来说，需要螺杆后退时，数值在4-10mm范围内，但不是所有的塑料生产都需要该动作的。10、背压当螺杆转动时，受热塑化的塑料在螺杆作用下被向前推，经过止流阀而到达螺杆的前面。由于熔料的向前推动，熔料也产生反作用力，作用在螺杆的前面。由于熔料的向前推动，熔料也产生反作用力，作用在螺杆和止流阀上，使螺杆向后退，以便有更多的熔料向前推动。这时，如设置背压，就使得油缸有一定压力作用在螺杆上，提供了螺杆后退的阻力。背压越大，螺杆复位时间越长，螺杆前端熔料产生的压力必需大于背端才可以使螺杆后退。必需指出，不是所有的注塑生产都必需使用背压的，但假设采纳背压，能使塑料充分熔化及混合均匀，并有以下优点：①有利于熔料内挥发性气体排出。②使附加剂〔如色粉、滑石粉、阻燃剂、加强剂等〕和熔料混合更均匀。③使塑料塑化更均匀，以获得准确的成品控制，背压的调节不宜太长，中要熔料有适当的均匀性，能完成塑化并且没有气泡便可以了。在实际操作中，可以上述工艺参数设定方法为基础，并综合合计各影响因素，确保产品的质量并降低生产成本。3.3塑件分析模具工程师在拿到产品图或产品模型时，首先要分析的就是产品的工艺性，即此产品的结构、精度条件是否合适于模具加工，有没有需要需要修改的地方。比如：塑件的壁厚是否均匀？有无一定的脱模斜度？表面质量与尺寸精度要求是否合理？哪些结构尺寸用模具不容易确保而需要模塑成型后续加工，等等。U盘外壳物理性质上要求强度高，耐磨性高，表面质量要求美观，无斑点，无熔接痕，通常使用ABS作为材料。表面粗糙度至少也得在Ra1.6，而此时的模具制造精度则要求达到Ra1.5。依据文献1制作表3-1，以对塑件和塑件原材料进行分析。表3-1原材料分析塑料品种结构特点使用温度化学稳定性ABS线性结构非结晶型小于70较好热塑性塑料比较稳定性能特点：成型性能好，机械加工性好，耐冲击性好，韧性和机构强度较好，有一定的耐磨性，透明性、耐湿性、尺寸稳定性都较好，但耐热性较差，吸水性较大，价格便宜。要求表面光泽的塑件应长时间预热干燥。该塑件是U盘外壳，要求外表美观，无斑点，无熔接痕，表面粗糙度可取Ra1.6，塑件内部则没有较高的粗糙度要求。由于该塑件整体外型比较简单，采纳直板和圆弧的结合，并且是壳类制品，尺寸较小，利用Moldflow对塑件分析，结果显示塑件成型性能合格。第4章基于Pro/ENIGEERING的注塑模具结构制定注射模具制定应力争达到塑件质量与经济性的完美统一。先进的注射模制定应该具有合理的注塑工艺和结构，既有合格的可操作性，可靠性和完整性，又有零件的合格可加工性，并便于装配和修模。4.1整体结构确实定依据塑件的结构和开模方式，选用模具为两板模。采纳整体嵌入式模具。故模架以龙记〔LKM〕大水口模架为标准，模架的参数如表4-1所示：名称参数型号ECI规格3030动、定模座板高度25mm动模板高度70mm定模板高度60mm垫块高度90mm推杆固定板高度20mm推板高度25mm表4-1LKM大水口模架参数图4.1LKM大水口系统模架图型腔数目确实定最经济型腔数目确实定，实质上是注塑件生产成本的经济核算。但在注射模制定初始方案决定阶段，由于浇注系统等技术参数尚属未知，下述型腔数确实定是一种估算的猜测方法，一些参数要凭经验来假定。在模具制定完成后，可依据这个方法再细化，进行生产总成本和每个塑件成本的核算。影响最经济型腔数的因素，有技术参数和经济指标两个方面。技术参数有锁模力、最小和最大注射量、塑化能力、模版尺寸和流变参数。这里只合计注塑机锁模力和最大注射量两个主要参数。技术经济指标是从制品尺寸精度和经济效果合计。对一模多腔整体嵌入式的注射模，影响型腔数的重要因素有如下四个：注射剂锁模力注射剂的注射量塑件精度经济效果的限制在此合计到生产成本，初选型腔为一模八腔，后面第五章进行相关计算校核。排列方式塑件采纳一模八腔，其分布图如图4.2所示。图4.2塑件的分布图4.3基于Pro/ENIGEERING的分型面制定在注塑模中，用于取出塑件或浇注系统凝料的面，通称为分型面。常见的取出塑件的主分型面，与开模方向垂直。也有采纳开模方向一致的侧向主分型面。分型面大都是平面，也有倾斜面，曲面或者台阶面。分型面的选择不仅关系到塑件的正常成型和脱模，而且涉及到模具结构与制造成本。在选择分型面时，应遵循以下原则：分型面应选择在塑件的最大截面处。否则，可能会无法脱模和加工型腔。无论塑件以何方位布置型腔，都应将此作为首要原则。尽可能的将塑件留在动模一侧。因为在动模一侧设置和制造脱模机构简单易行。有利于确保塑件的尺寸精度。有利用确保塑件的外观质量。分型面上的型腔壁面稍有间隙，熔体就会在塑件上产生飞边。飞边影响塑件的外观质量。因此在平滑平整表面或圆弧曲面上，应尽量避免选择分型面。合计满足塑件的使用要求。注塑机在模塑过程中，有一些很难避免的工艺缺陷，如拔模斜度、分型面上的飞边以及顶杆与浇口痕迹。在分型面制定时，应从使用角度避免这些工艺缺陷影响塑件功能。尽量减少塑件在合模平面上的投影面积。以减小所需锁模力。长型芯应置于开模方向。当塑件在互相垂直方向都需设置型芯时，将较短的型芯置于侧抽芯方向，有利于减小抽拔距。有利于排气。应将分型面置于熔体充模流动的末端。应有利于简化模具结构。按照以上分型面的选取原则，以下具体介绍基于Pro/ENIGEERING的分型面制定过程和分型面图。创建工件定位参照零件创建分型面应用【复制】8个零件的内表面。应用【平整】命令画出四周曲面。应用【延伸】命令延伸至工件表面。应用【合并】命令创建出分型面。图4.3分型面U盘上壳与下壳分型面的制定过程类似。4.4排气槽的制定从某种角度而言，注塑模也是一种置换装置。即塑料熔体注入模腔同时，必需置换出型腔内空气和从物料中逸出的挥发性气体。排气系统是注塑模制定的重要组成部分。排气不良的危害排气和排气槽制定不合理将会产生下述的弊病。增加熔体充模流动的阻力，使型腔不能充满，会使塑件棱边不清；在制品上浮现显然可见的流动痕和熔合缝，其力学性能降低；只留气体使塑件产生孔、剥层等表面质量缺陷；型腔内的气体受到压缩后产生瞬时局部高温，使塑件熔体分解变色，甚至碳化烧焦；由于排气不良，降低了充模速度，增长了注塑成型周期。排气系统的制定方法利用分型面排气是最简便的方法，排气效果与分型面的接触精度有关。关于大型模具，可利用镶拼的成型零件的缝隙排气。利用顶杆与孔的配合间隙排气，必要时对顶杆作些的结构措施。利用球状合金颗粒烧结块渗导排气。在熔合缝位置开设冷料井，在贮留冷料前也滞留了少量气体。可靠有效的办法，是在分型面上开设专用排气槽。本次制定过程就是利用分型面排气和利用顶杆与孔配合间隙排气。浇注系统制定是注射模具制定中最重要的问题之一。浇注系统是引导塑料熔体从注塑机喷嘴到模具型腔为止的一种完整的输送通道。它具有传质、传压和传热的功能。对塑件质量具有决定性的影响。它的制定合理与否，影响着模具的整体结构及其工艺操作的难以程度。浇注系统的功能浇注系统的作用，是将塑料熔体顺利地充满到模腔深处，以获得外形轮廓清楚，内在质量合格的塑料制件。因此要求充模过程快而有序，压力损失小热量散失少，排气条件好，浇注系统凝料易于与制品分开或者切除。浇注系统的组成主流道指由注射机喷嘴出口起到分流道入口为止的一段流道。它是塑料熔体首先经过的通道，且与注塑机喷嘴在同一轴线。分流道指主流道末端至浇口的整个通道。分流道的功能是使熔体过渡和转向。多型腔注射模中分流道中为了分配物料，通常由一级分流道和二级分流道，甚至多级分流道组成。浇口指分流道末端与模腔入口之间狭窄且短小的一段通道。它的功能是使塑料熔体加快流速注入模腔内，并有序地填满型腔，且对补缩具有控制作用。冷料井通常设置在主流道和分流道拐弯处的末端。其功用是“捕捉〞和贮存熔料前的冷料。冷料井也起拉勾凝料的作用。浇注系统的制定原则浇注系统与塑件一起在分型面上，应有压降、流量和温度分布的均衡布置；尽量缩短流程，以降低压力损失，缩短充模时间；浇口位置的选择，应避免产生湍流和涡流，及喷射和蛇形流动，并有利于排气和补缩；避免高压熔体对型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移；浇注系统凝料脱出方便可靠，易与塑件分开或切除整修容易，且外观无损伤；熔合缝位置须合理安排，必要时配置冷料井或溢料槽；尽量减少浇注系统的用料量；浇注系统应达到所需精度和粗糙度，其中浇口必需有IT8以上精度。浇注系统的布置在多腔模中，分流道的布置有平衡式和非平衡式两种，在本次制定过程中选取平衡式布置。制定时应注意如下几点：尽可能采纳平衡式排列，以便构成平衡式浇注系统，确保塑件质量的均一和稳定｡型腔布置和浇口开设部位应力求对称，以防止模具承受偏载而产生溢料现象，如图尽量使型腔排列紧凑一些，以减小模具的外形尺寸。型腔的圆形排列所占的模板尺寸大，虽有利于浇注系统的平衡，但加工较麻烦，除圆形制品和一些高精度制品外，在一般状况下常用直线和H形排列，从平衡的角度来看应尽量选择H形排列在本次制定中，一模八腔，其平衡式布置图呈H型，如图4.4所示4.4H型平衡式浇注系统布置图基于Pro/ENIGEERING的流道系统制定流道系统包括主流道、分流道及其结构制定。主流道直浇口式主流道呈截锥体。主流道入口直径为d,应大于注射机喷嘴直径1mm左右。这样便于两者能同轴对准，也使得主流道凝料能顺利脱出。主流道入口的凹坑球面直径为R，应该大于注射剂喷嘴球头半径约2-3mm。否则可能会让塑料熔体反喷，出现溢边致使脱模困难，锥孔壁粗糙度Ra≤μm。主流道锥角为2°~4°。过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气。过小锥角会使凝料脱模困难，充模时流动阻力大，比表面积增加，热量损耗增加。流道的长度L，一般按模版厚度确定。但为减小充满时减压降和减少物料损耗，以短为好。主流道要装流道衫套，其直径为12mm,从定模板贯穿到分型面，衫套头部安装止转销。衫套和型腔的配合为H7/n6。主流道衫套用定位圈固定在定模板板，定位全直径100mm，高15mm,埋入定模座板5mm。分流道分流道的种类很多，如圆形，半圆形等等。但从压力传递角度上合计，要求有大的流道和截面面积。从散热少合计应有小的比表面S。其中圆形截面最理想。在这里我们将选用一、二级分流道都为圆形流道，直径为6mm,可以减小塑料熔体在流道中的摩擦力，在注射时沿压力损失减小。二级分流道设置在两相邻的塑件之间，可以减小离模具中心最远的塑件的流道行程，使各型腔的压力差不会太大，以减小塑件的内部性能差异。基于Pro/ENIGEERING图4.5流道分布图基于Pro/ENIGEERING的浇口制定浇口是塑料熔体进入型腔的阀门，对塑件质量具有决定性影响。因而浇口类型与尺寸、浇口位置与数量便成为浇注系统制定中的关键。因塑件的体积和厚度都很小，浇口不能过大，否则成型时注射速度降低，熔体温度下降，制品可能产生显然的溶解痕和表面云层现象，成型后浇口痕会影响外观，浇口凝固时间也会延长，且不易除去；浇口太小，熔体流动阻力大，压力损失大，可能使塑件熔体升温变质。为了避免这些缺陷，选择浇口的形式为直接浇口。直接浇口又称为主流道浇口或中心浇口。直浇口的优点甚多，注射时以等流程充模，浇注系统流程短，压力损失和热量散失小，且有利于补缩和排气。因此塑件外表无可见熔合缝，塑件质量好，而且浇注系统凝料少。直浇口的与塑件连接处的直径约为塑件厚度的2倍左右或略大些。假设此处直径不够大，会使熔体流动摩擦剧增，产生暗斑和暗纹；假设直径过大，则冷却时间过长，流道凝料多，易产生缩孔。直接浇口的缺点是塑件残留痕迹较大，切除困难。在此处不采纳点浇口的原因是点浇口适用于双分型面的模具结构。本次制定中由于壁厚为1mm，所以选择接触塑件处的浇口直径为2mm图4.6最正确浇口位置图4.7浇口分布图4.6冷却系统的制定一，冷却系统的制定原则为了提升冷却系统的效率和使型腔表面温度分布均匀，在冷却系统的制定中应遵守如下原则[1]：〔1〕在制定时冷却系统应先于推出机构，也就是说，不要在推出机构制定完毕后才合计冷却回路的布置，而应及早将冷却方式和冷却回路的位置确定下来，以便能得到较好的部分地效果。将该点作为首要制定原则提出来的依据是，在传统制定中，往往推出机构的制定先于冷却系统，冷却系统的重要性未能引起足够的熟悉。〔2〕注意凹模和型芯的热平衡。有些塑件的形状能使塑料散发的热量等量地被凹模和型芯所汲取。但是极大多数塑件的模具都有一定高度的型芯以及包围型芯的凹模，关于这类模具，凹模和型芯所汲取的热量是不同的。这是因为塑件在固化时因收缩包紧在型芯上，塑件与凹模之间会形成空隙，这时绝大部分的热量将依靠型芯的冷却回路传递，加上型芯布置冷却回路的空间小，还有推出系统的干扰，使型芯的传热变得更加困难。因此，在冷却系统的制定中，要把主要注意力放在型芯的冷却上。〔3〕关于简单模具，可先设定冷却水出入口的温差，然后计算冷却水的流量、冷却管道直径、确保湍流的流速以及维持这一流速所需的压力降便已足够。但关于复杂而又精密的模具，则应按上节所介绍的方法做具体计算。〔4〕生产指大的一般模具和精密模具在冷却方式上应有差异，关于大批量生产的一般塑件，可采纳快冷以获得较短的循环注射周期。所谓快冷就是使冷却管道靠近型腔布置，采纳较低的模具温度。精密塑件需要有准确的尺寸公差和合格的力学性能，因此须采纳缓冷，即模具温度较高，冷却管道的尺寸和位置也应适应缓冷的要求。〔5〕模具中冷却温度升高会使热传递减小，精密模具中出入口水温相关应在2℃以内，一般模具也不要超过5〔6〕由于凹模与型芯的冷却状况不同，一般应采纳两条冷却回路分别冷却凹模与型芯。〔7)当模具仅设一个入水接口和一个出水接口时，应将冷却管道进行串联连接，假设采纳并联连接，由于各回路的流动阻力不同，很难形成相同的冷却条件。当需要并联连接时，则需在每个回路中设置水量调节泵及流量计。〔8〕采纳多而细的冷却管道，比采纳独根大冷却管道好。因为多而细的冷却管道扩展了模温调节的范围，但管道不可太细，以免堵塞，一般管道的直径为8-25mm。〔9〕在收缩率大的塑料制件的模具中，应沿其收缩方向设置冷却回路。〔10)一般模具的冷却水应采纳常温下的水，通过调节水流量来调节模具温度。关于小型塑件上，由于其注射时间和保压时间都较短，成型周期主要由冷却时间决定，为了提升成型效率，可以采纳经过冷却的水进行冷却，目前常用经冷冻机冷却过的5-10℃〔11)合理地确定冷却管道的中心距以及冷却管道与型腔壁的距离。确保型腔表面温度均匀分布，型腔表面冷却管道与型腔壁的距离太大会使冷却效率下降，而距离太小又会造成冷却不均匀。依据经验，一般冷却管道中心线与型腔壁的距离应为冷却管道直径的1-2倍，冷却管道的中心距离约为管道直径的3-5倍。〔12〕尽可能使所有冷却管道孔分别到各自型腔表面的距离相等。当制件壁厚均匀时，应尽可能使所有的冷却管道孔到各自型腔表面的距离相等。当塑件壁厚不均匀时，在厚壁处应开设距离较小的冷却管道。〔13〕应强化浇口处的冷却。熔体充模时，浇口四周的温度最高。一般来说，距浇口越远温度越低。因此，在浇口四周应强化冷却，一般可将冷却回路的入口设在浇口处，这样可使冷却水首先通过浇口四周。〔14〕应避免将冷却管道开设在塑件熔合纹的部位。当采纳多浇口进料或者型腔形状较复杂时，多股熔体在汇合处将产生熔合纹。在熔合纹处的温度一般较其他部位的低，为了不致使温度进一步下降，确保熔合质量，应尽可能不在熔合纹部位开设冷却管道。〔15〕注意水管的密封问题，以免漏水。一般，冷却管道应避免穿过镶块，否则在接缝处漏水，假设必需通过镶块时，应加设套管密封。〔16〕进口、出口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧。为了不影响操作，通常应将进口、出口水管接头设在注射机背面的模具一侧。二、冷却水道的直径确实定动模的顶针和镶件较多，冷却水道不宜通过塑件的下方，否则会引起渗漏，只能通过塑件的外围。为了确保型腔和型芯的强度，水道离塑件的距离不能太小。设置水道的直径为8mm，离塑件的距离为8mm左右，离顶针和镶件的最小距离为。动定模单独冷却，动模部分冷却水从动模板流进，流经型芯后从动模板流出，动模版和型芯之间加装胶垫圈，以防止渗漏，定模部分和动模类似。4.7顶出装置塑料制品的厚度比较小，可能会因为顶出力过大和太集中造成塑件出现“顶白〞现象甚至破坏，顶针的直径应尽量大，由于塑料体积较小，限制了顶针直径的大小，但可以增加其数量。这里选用的顶针的直径为2mm,每个型腔有8根。为了脱模顺利，流道也要安装顶针，安装位置在一、二级分流道时的交接处，共4根，直径为4mm。在型芯的主流道下方安装拉料杆，直径为5mm。顶针和拉料杆与模具型腔的配合为H7/f64.8EMX模具专家系统的加载及浇注系统、推出机构的创建1、pro4.0挂上EMX5.0。(步骤略)2、新建EMX项目。3、EMX分类。4、选取LKM模架EC系列，选用尺寸为346X346的模架。5、利用前面章节的数据进行修改善行加载，创建出浇注系统，推出机构6、其效果图如图所示。图模具结构图第5章成型零部件制定注射模具闭合时，成型零件构成了成型塑料制品的型腔。成型零件主要包括凹模、凸模、型芯、镶拼件，各种成型杆和成型环。成型零件承受高温高压塑料熔体的冲击和摩擦。在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸和表面。在开模和脱模时需克服与塑件的粘着力。在上万次、甚至几十万次的注射周期，成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力，作为高压容器，它的强度和刚度必需在容许值之内。成型零件的结构，材料和热处理及加工工艺性，是影响模具工作寿命的主要因素。5.1成型零件的结构制定成型零件的结构制定，当然是以成型符合质量要求的塑料制品为前提，但必需合计金属零件的加工性及模具制造成本。成型零件成本高于模架的价格，随着型腔的复杂程度、精度等级和寿命要求的提升而增加。一、凹模结构制定凹模是成型塑件外表的部件，其按不同结构可分为整体式、整体嵌入式和组合式。整体式凹模它在成型模具的凹模板上加工型腔。具有较高的强度和刚度，但加工较困难。须用电火花、立式铣床加工，仅合适于形状简单的中小型塑件。整体嵌入式凹模它适用于小型塑件的多型腔模、将多个一致性好的整体凹模，嵌入到凹模固定板中。整体嵌入式凹模结构能节约优质模具钢，嵌入模板厚有足够的强度和刚度，使用可靠且置换方便。整体嵌入式凹模装在固定模板中，要防止嵌入件松动和旋转，所有又有定位环和防转销钉，采纳过渡紧配合或者过盈配合，可使嵌入件固定牢靠。组合式凹模无底型腔加工后装上底板，构成凹模整体性强，称之为组合式凹模。在本制定中，由于凹模形状比较简单，且是小型塑件的多型腔模，所以采纳整体嵌入式。二、凸模结构制定凸模是用来成型塑料内表面的零件，有时又称型芯或型芯杆。与凹模相似，凸模也可分为整体式和组合式两类。在本制定中，由于型芯比较小，几乎可以看作没有，而且塑件内表面比较简单，故采纳整体嵌入式。三、螺纹成型零件的结构制定螺纹成型部件包括螺纹型芯和型环。前者用于成型塑件上内螺纹或安装有内螺纹的嵌件；后者用于成型塑件的外螺纹。在注塑成型后，在模外将螺纹成型零件从塑件上旋出。1．螺纹型芯螺纹型芯结构制定时，首先要合计螺纹型芯在模具内的定位和固定。(1)用于下模的螺纹型芯。在立式注塑机的下模安装螺纹型芯最为方便。(2)弹簧连接的螺纹型芯。在卧式注塑机的模具上，必需采纳弹性连接卡紧型芯，又能快速装卸。本次制定中成型塑件上有内螺纹的嵌件，而且由于选取注射机为卧式注射机，应选用弹簧连接的螺纹型芯。〔注射机的选用过程后面具体介绍.〕四、成型零件钢材的选用机械加工性能合格。要选易于切削，且在加工后能得到高精度零件的钢种。抛光性能合格。注射模成型零件的工作表面，多需抛光达到镜面。耐磨性和抗疲惫性能好。注射模型腔不仅受到高压塑料熔体的冲刷，而且还受冷热温度的应力作用。具有耐腐蚀性能。关于有些塑料品种，如聚氯乙烯和阻燃性塑料，必需合计耐腐蚀性能的钢种。2．本次制定中成型零件钢材的选用选用钢种时应按塑料制品的生产批量、塑料物料品种及塑件精度与表面质量要求确定，见表5-1.表5-1注塑模具钢材选用本次制定所有为ABS塑料，注射次数10万次左右，应选用P20钢，为预硬化模具钢。5.2成型零件工作尺寸的计算注塑模具成型零件工作尺寸，是指这些零件上直接成型塑件的型腔尺寸。由于塑件在高温柔熔融温度下充满成型，并在模具温度下冷却固化，最终在室温下进行尺寸检测和使用。因此，塑料制品的形状和尺寸精度的获得，必需合计物料的成型收缩率等众多因素的影响。由于塑件尺寸类型的多样性，及其成型收缩的方向性和收缩率的不稳定性，以及塑件和金属模的制造公差，因此成型零件工作尺寸的计算，一直是注塑加工的重大课题。一、塑件尺寸和精度成型零件的每个工作尺寸，都要依据塑件尺寸和精度要求逐一计算。对塑件和模具成型零件，掌握它们的尺寸和公差确定的公式与规则，及其影响因素，是十分必要的。在本次制定中，我们合计到U盘外壳和芯片之间有一定的装配要求，且合计到生产成本，应选择塑料精度等级为4级；外表面粗糙度为Ra1.6,内表面粗糙度为Ra3.2.模具零件的精度等级及公差，应该与塑料制品的尺寸公差相对应，故本次制定中模具精度为IT9。见表5-2所示表5-2注塑模成型零件的制造精度二、收缩率确实定塑件的材料为ABS塑料，由材料收缩率表〔见表5-3〕，应选取收缩率为0.50%。表5-3材料收缩率表三．计算模具成型零件的工作尺寸为确保塑件精度必需使上述各因素所造成的误差的总和小于塑件的公差值，即SZSCSSSJ≤△SZ——成型零部件制造误差SC——成型零部件的磨损量SS——塑料的收缩率波动引起的塑件尺寸变化值SJ——由于配合间隙引起塑件尺寸误差——塑件的公差依据文献1附录2可知ABSSmax=0.7%，Smin=0.3%，取Scp=0.6%，凹模制造公差＝，磨损余量＝型腔长度尺寸〔58mm按平均收缩率法：依据公式Lm=[Ls+LSSCP－△]0+SZ=[58+58×0.5%－×]00+mm按公差带法计算：据公式＝〔5-2〕=[(1+0.7%)×58－]0=0+mm校核塑件最大尺寸：－58×0.4%=mm＜582.计算型腔宽度尺寸〔22mm〕按平均收缩率法：L2=[22＋22×0.5%－x]0=0+mm按公差带法：＝〔5-2〕=[(1+0.7%)×22－]0=0+校核：22+－22×0.4%=mm〈22mm3.型腔最大深度〔3mm〕取＝＝mm，按IT9级制造，＝mm，＝＝mm按平均收缩率法：Hm=[Hm＋HsSCP－△]0+SZ〔5-4〕H=[(1-0.5%)×3-×]00+mm按公差带法：H=〔5-5〕H=[(1+0.4%)×3-0.03]00校核：H-HS+〔5-6〕3-3×0.7%+0.74=mm〉满足要求，此结果比按平均收缩率计算结果大，有利于修模，故取凹模深度H=mm此模具为小尺寸型腔，在发生大的弹性变形之前，内应力已经超过许用应力。因而强度是主要矛盾，型腔侧壁和底板厚度均按强度计算。〔1〕侧壁厚度计算由于本次制定采纳的整体嵌入式结构，故采纳公式为：式中：S—侧壁厚度C—常数，随／h而变化，见表4—4。C值也可按近似公式计算。=p—塑料熔体压力。在此取p=50Mpa.E—型腔材料的弹性模量。型腔采纳P20钢，即3Cr2Mo。取E=220Mpa。δ—同意的变形量。由于<300mm时，则按同意变形量δ=／6000计算壁厚。h—型腔深度。计算结果为：S=.合计到冷却水道和固定螺钉的布置以及便于加工，取侧壁厚度约为31mm.〔2〕型腔底板厚度的计算由于本次制定采纳的整体嵌入式结构，故采纳公式为：式中：C’—常数，由计算，结构为C’=0.031.t—型腔底板厚度p—塑料熔体压力。在此取p=50Mpa.E—型腔材料的弹性模量。型腔采纳P20钢，即3Cr2Mo。取E=220Mpa。δ—同意的变形量。由于<300mm时，则按同意变形量δ=／6000计算底板壁厚。b—型腔宽度计算结果为：t=.合计到冷却水道的布置，型腔底板厚度为30mm.注射机的选用初选注