1、模具設計-U盤外殼U盤照片U盤信息尺寸：63×19×9.4mm產品重量：12g材料：ABS（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物）設計材料的選擇：要求：沖擊強度極好，化學性能穩定，衛生性能好，絕緣選定材料為：ABSABS的優點：不僅具有良好的剛性、硬度和加工流動性，而且還具有高韌性特點，可以注塑、擠出或熱成型, 價格便宜，原料易得，是目前產量最大、應用最廣。塑件材料的性能 1、一般性能ABS外觀為不透明呈象牙色粒料，其制品可著成五顏六色，并具有高光澤度。ABS相對密度為1.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的結合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理。ABS的氧指數為1820，屬易燃

2、聚合物，火焰呈黃色，有黑煙，并發出特殊的肉桂味。 2、力學性能 ABS有優良的力學性能，其沖擊強度極好，可以在極低的溫度下使用；ABS的耐磨性優良，尺寸穩定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和轉速下的軸承。ABS的耐蠕變性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的彎曲強度和壓縮強度屬塑料中較差的。ABS的力學性能受溫度的影響較大。 3、熱學性能 ABS的熱變形溫度為93118，制品經退火處理后還可提高10左右。ABS在-40時仍能表現出一定的韌性，可在-40100的溫度范圍內使用。 4、電學性能 ABS的電絕緣性較好，并且幾乎不受溫度、濕度和頻率的影響，可在大多數環境下使用。 5、環境性能

3、 ABS不受水、無機鹽、堿及多種酸的影響，但可溶于酮類、醛類及氯代烴中，受冰乙酸、植物油等侵蝕會產生應力開裂。ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易產生降解；于戶外半年后，沖擊強度下降一半。 6、ABS塑料的加工性能ABS同PS一樣是一種加工性能優良的熱塑性塑料，可用通用的加工方法加工。 ABS的熔體流動性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，與POM和HIPS類似；ABS的流動特性屬非牛頓流體；其熔體粘度與加工溫度和剪切速率都有關系，但對剪切速率更為敏感。 ABS的熱穩定性好，不易出現降解現象。ABS的吸水率較高，加工前應進行干燥處理。一般制品的干燥條件為溫度8085，時間24h；對特殊要

4、求的制品(如電鍍)的干燥條件為溫度7080，時間1818h。ABS制品在加工中易產生內應力，內應力的大小可通過浸入冰乙酸中檢驗；如應力太大和制品對應力開裂絕對禁止，應進行退火處理，具體條件為放于7080的熱風循環干燥箱內24h，再冷卻至室溫即可。ABS塑料注射工藝參數參數取值范圍選取數值密度1.021.05g/ cm21.03g/ cm3收縮率S0.3%0.8%0.5%溫度/噴嘴180190180料筒210230220模具507060壓力MPa注射709080保壓507060時間/S注射353保壓153020冷卻153025總計407048參數取值范圍選取數值密度1.021.05g/ cm21

5、.03g/ cm3收縮率S0.3%0.8%0.5%溫度/噴嘴180190180料筒210230220模具507060壓力MPa注射7090（資料來源：塑料成型加工與模具 102頁）熱塑性塑料注射機型號和主要技術規格型號螺桿直徑/mm注射容量/g注射壓力/105pa鎖模力/10KNSZ-100/630（臥式）30/3575/105cm3224/164.563拉桿內間距模具厚度/mm模板行程/mm噴嘴定位孔直徑/mm最大最小球半徑孔半徑370x320mm3001502707.52.5125+0.060（資料來源：塑料成型加工與模具 287 頁）計算模具成型零件的工作尺寸為保證塑件精度必須使上述各因

6、素所造成的誤差的總和小于塑件的公差值，即SZSCSSSJSZ成型零部件制造誤差SC成型零部件的磨損量SS塑料的收縮率波動引起的塑件尺寸變化值SJ由于配合間隙引起塑件尺寸誤差塑件的公差 ABS Smax=0.7% ，Smin=0.3%，取Scp=0.6% ，凹模制造公差 ，磨損余量 1.計算型腔長度尺寸（58mm）按平均收縮率法：根據公式 Lm=Ls+LSSCP 0+SZ =58+58×0.5% ×0.74 0+0.164 = 57.7350+0.164mm按公差帶法計算：據公式 （5-2） =(1+0.7%)×580.74 0+0.164 =57.666 0+0.

7、164mm校核塑件最大尺寸： 57.666+0.246+0.12358×0.4%=57.803 mm58 mm,故滿足要求。2.計算型腔寬度尺寸（22mm）按平均收縮率法：L2 =2222×0.5% x0.74 0+0.164=21.5550+0.164mm按公差帶法： （5-2） =(1+0.7%)×220.74 0+0.164=21.4140+0.164 mm校核：22+0.246+0.12322×0.4%=21.985 mm22 mm 滿足要求 3.型腔最大深度 （3mm）取 0.246mm，按IT9級制造， 0.03mm， 0.123mm按平均收

8、縮率法：Hm= HmHsSCP 0+SZ （5-4）H =(1-0.5%)×3- ×0.74 0+0.03 =2.4920+0.03 mm按公差帶法： H = （5-5）H =(1+0.4%)×3- 0.03 0+0.03 =2.982 0+0.03校核： H -H S + （5-6）3-3×0.7%+0.74=3.719 mm3 mm 滿足要求，此結果比按平均收縮率計算結果大，有利于修模，故取凹模深度H =2.982 mm4.型腔側壁厚度和底板厚度的強度計算此模具為小尺寸型腔，在發生大的彈性變形之前，內應力已經超過許用應力。因而強度是主要矛盾，型腔側壁

9、和底板厚度均按強度計算。（1）側壁厚度計算 由于本次設計采用的整體嵌入式結構，故采用公式為： 式中： S側壁厚度 C常數，隨 h而變化，見表44。C值也可按近似公式計算。 = 1.50 p 塑料熔體壓力。在此取p=50Mpa. E¬ 型腔材料的彈性模量。型腔采用P20鋼，即3Cr2Mo。取E=220Mpa。 允許的變形量。由于 <300mm時，則按允許變形量= 6 000計算壁厚。 h 型腔深度。 計算結果為：S=2.50mm.考慮到冷卻水道和固定螺釘的布置以及便于加工，取側壁厚度約為31mm.（2）型腔底板厚度的計算由于本次設計采用的整體嵌入式結構，故采用公式為： 式中： C

10、 常數 ，由 計算，結構為C=0.031. t 型腔底板厚度 p 塑料熔體壓力。在此取p=50Mpa. E¬ 型腔材料的彈性模量。型腔采用P20鋼，即3Cr2Mo。取E=220Mpa。 允許的變形量。由于 <300mm時，則按允許變形量= 6 000計算底板壁厚。 b 型腔寬度計算結果為：t=5.5mm.考慮到冷卻水道的布置，型腔底板厚度為30mm.流道系統包括主流道、分流道及其結構設計主流道直澆口式主流道呈截錐體。主流道入口直徑為d,應大于注射機噴嘴直徑1mm左右。這樣便于兩者能同軸對準，也使得主流道凝料能順利脫出。主流道入口的凹坑球面直徑為R，應該大于注射劑噴嘴球頭半徑約2

11、-3mm。否則可能會讓塑料熔體反噴，出現溢邊致使脫模困難，錐孔壁粗糙度Ra0.8m。主流道錐角為2° 4°。過大的錐角會產生湍流或渦流，卷入空氣。過小錐角會使凝料脫模困難，充模時流動阻力大，比表面積增加，熱量損耗增加。流道的長度L，一般按模版厚度確定。但為減小充滿時減壓降和減少物料損耗，以短為好。主流道要裝流道衫套，其直徑為12mm,從定模板貫穿到分型面，衫套頭部安裝止轉銷。衫套和型腔的配合為H7/n6。主流道衫套用定位圈固定在定模板板，定位全直徑100mm，高15mm,埋入定模座板5mm。分流道分流道的種類很多，如圓形，半圓形等等。但從壓力傳遞角度上考慮，要求有大的流道和

12、截面面積。從散熱少考慮應有小的比表面S。其中圓形截面最理想。在這里我們將選用一、二級分流道都為圓形流道，直徑為6mm,可以減小塑料熔體在流道中的摩擦力，在注射時沿壓力損失減小。二級分流道設置在兩相鄰的塑件之間，可以減小離模具中心最遠的塑件的流道行程，使各型腔的壓力差不會太大，以減小塑件的內部性能差異。流道分布圖澆口設計澆口是塑料熔體進入型腔的閥門，對塑件質量具有決定性影響。因而澆口類型與尺寸、澆口位置與數量便成為澆注系統設計中的關鍵。因塑件的體積和厚度都很小，澆口不能過大，否則成型時注射速度降低，熔體溫度下降，制品可能產生明顯的溶解痕和表面云層現象，成型后澆口痕會影響外觀，澆口凝固時間也會延長

13、，且不易除去；澆口太小，熔體流動阻力大，壓力損失大，可能使塑件熔體升溫變質。為了避免這些缺陷，選擇澆口的形式為直接澆口。澆口分布圖冷卻系統的設計一，冷卻系統的設計原則為了提高冷卻系統的效率和使型腔表面溫度分布均勻，在冷卻系統的設計中應遵守如下原則1：（1）在設計時冷卻系統應先于推出機構，也就是說，不要在推出機構設計完畢后才考慮冷卻回路的布置，而應盡早將冷卻方式和冷卻回路的位置確定下來，以便能得到較好的部分地效果。將該點作為首要設計原則提出來的依據是，在傳統設計中，往往推出機構的設計先于冷卻系統，冷卻系統的重要性未能引起足夠的認識。（2）注意凹模和型芯的熱平衡。有些塑件的形狀能使塑料散發的熱量等

14、量地被凹模和型芯所吸收。但是極大多數塑件的模具都有一定高度的型芯以及包圍型芯的凹模，對于這類模具，凹模和型芯所吸收的熱量是不同的。這是因為塑件在固化時因收縮包緊在型芯上，塑件與凹模之間會形成空隙，這時絕大部分的熱量將依靠型芯的冷卻回路傳遞，加上型芯布置冷卻回路的空間小，還有推出系統的干擾，使型芯的傳熱變得更加困難。因此，在冷卻系統的設計中，要把主要注意力放在型芯的冷卻上。（3）對于簡單模具，可先設定冷卻水出入口的溫差，然后計算冷卻水的流量、冷卻管道直徑、保證湍流的流速以及維持這一流速所需的壓力降便已足夠。但對于復雜而又精密的模具，則應按上節所介紹的方法做詳細計算。（4）生產指大的普通模具和精密

15、模具在冷卻方式上應有差異，對于大批量生產的普通塑件，可采用快冷以獲得較短的循環注射周期。所謂快冷就是使冷卻管道靠近型腔布置，采用較低的模具溫度。精密塑件需要有精確的尺寸公差和良好的力學性能，因此須采用緩冷，即模具溫度較高，冷卻管道的尺寸和位置也應適應緩冷的要求。（5）模具中冷卻溫度升高會使熱傳遞減小，精密模具中出入口水溫相關應在2以內，普通模具也不要超過5。從壓力損失觀點出發，冷卻回路的長度應在1.2-1.5m以下，回路的彎頭數目不希望超過5個。（6）由于凹模與型芯的冷卻情況不同，一般應采用兩條冷卻回路分別冷卻凹模與型芯。（7)當模具僅設一個入水接口和一個出水接口時，應將冷卻管道進行串聯連接，

16、若采用并聯連接，由于各回路的流動阻力不同，很難形成相同的冷卻條件。當需要并聯連接時，則需在每個回路中設置水量調節泵及流量計。（8）采用多而細的冷卻管道，比采用獨根大冷卻管道好。因為多而細的冷卻管道擴大了模溫調節的范圍，但管道不可太細，以免堵塞，一般管道的直徑為8-25mm。（9）在收縮率大的塑料制件的模具中，應沿其收縮方向設置冷卻回路。（10)普通模具的冷卻水應采用常溫下的水，通過調節水流量來調節模具溫度。對于小型塑件上，由于其注射時間和保壓時間都較短 ，成型周期主要由冷卻時間決定，為了提高成型效率，可以采用經過冷卻的水進行冷卻，目前常用經冷凍機冷卻過的5-10水。用冷水進行冷卻時，大氣中的水

17、分會凝聚在型腔表面易引起塑件的缺陷，對此要加以注意。對于流動距離長、成型面積大的塑件，為了防止填充不足或者變形，有時還得通熱水。總之，模溫最好通過冷卻系統或者專門的裝置能任意調節。（11)合理地確定冷卻管道的中心距以及冷卻管道與型腔壁的距離。保證型腔表面溫度均勻分布，型腔表面冷卻管道與型腔壁的距離太大會使冷卻效率下降，而距離太小又會造成冷卻不均勻。根據經驗，一般冷卻管道中心線與型腔壁的距離應為冷卻管道直徑的1-2倍，冷卻管道的中心距離約為管道直徑的3-5倍。（12）盡可能使所有冷卻管道孔分別到各自型腔表面的距離相等。當制件壁厚均勻時，應盡可能使所有的冷卻管道孔到各自型腔表面的距離相等。當塑件壁

18、厚不均勻時，在厚壁處應開設距離較小的冷卻管道。（13）應加強澆口處的冷卻。熔體充模時，澆口附近的溫度最高。一般來說，距澆口越遠溫度越低。因此，在澆口附近應加強冷卻，一般可將冷卻回路的入口設在澆口處，這樣可使冷卻水首先通過澆口附近。 （14）應避免將冷卻管道開設在塑件熔合紋的部位。當采用多澆口進料或者型腔形狀較復雜時，多股熔體在匯合處將產生熔合紋。在熔合紋處的溫度一般較其他部位的低，為了不致使溫度進一步下降，保證熔合質量，應盡可能不在熔合紋部位開設冷卻管道。（15）注意水管的密封問題，以免漏水。一般，冷卻管道應避免穿過鑲塊，否則在接縫處漏水，若必須通過鑲塊時，應加設套管密封。（16）進口、出口水

19、管接頭的位置應盡可能設在模具的同一側。為了不影響操作，通常應將進口、出口水管接頭設在注射機背面的模具一側。二、冷卻水道的直徑的確定 動模的頂針和鑲件較多，冷卻水道不宜通過塑件的下方，否則會引起滲漏，只能通過塑件的外圍。為了保證型腔和型芯的強度，水道離塑件的距離不能太小。設置水道的直徑為8mm，離塑件的距離為8mm左右，離頂針和鑲件的最小距離為6.83mm。動定模單獨冷卻，動模部分冷卻水從動模板流進，流經型芯后從動模板流出，動模版和型芯之間加裝膠墊圈，以防止滲漏，定模部分和動模類似。頂出裝置塑料制品的厚度比較小，可能會因為頂出力過大和太集中造成塑件出現“頂白”現象甚至破壞，頂針的直徑應盡量大，由

20、于塑料體積較小，限制了頂針直徑的大小，但可以增加其數量。這里選用的頂針的直徑為2mm,每個型腔有8根。為了脫模順利，流道也要安裝頂針，安裝位置在一、二級分流道時的交接處，共4根，直徑為4mm。在型芯的主流道下方安裝拉料桿，直徑為5mm。頂針和拉料桿與模具型腔的配合為H7/f6。成型零件的結構設計 成型零件的結構設計，當然是以成型符合質量要求的塑料制品為前提，但必須考慮金屬零件的加工性及模具制造成本。成型零件成本高于模架的價格，隨著型腔的復雜程度、精度等級和壽命要求的提高而增加。一、凹模結構設計凹模是成型塑件外表的部件，其按不同結構可分為整體式、整體嵌入式和組合式。1整體式凹模它在成型模具的凹模板上加工型腔。具有較高的強度和剛度，但加工較困難。須用電火花、立式銑床加工，僅適合于形狀簡單的中小型塑件。2整體嵌入式凹模它適用于小型塑件的多型腔模、將多個一致性好的整體凹模，嵌入到凹模固定板中。整體嵌入式凹模結構能節約優質模具鋼，嵌入模板厚有足夠的強度和剛度，使用可靠且置換方便。 整體嵌入式凹模裝在固定模板中，要防止嵌入件松動