西北工業大學畢業制定PAGEPAGE53摘要U盤是當今社會日常中必不可少的工具。U盤產品的外殼造型很多，市面上不斷出現著各種款式，我們選用這一款U盤外殼〔材料ABS〕進行模具制定。我們通過分析和研究，參照有關的技術文獻，選定材料和有關技術參數，制定出這款U盤外殼的模具。畢業制定論文主要包括三部分內容：第一部分為注塑模具的工作原理及有關的應用、有關的制定原則，以及產品的有關介紹。第二部分為模具的制定計算：模具結構的制定，澆注系統的制定，注射機的選擇等。第三部分為Pro/ENGINEER的應用,Pro/E許多方面的功能都在本次制定中用到，它為產品造型制定和模具制定提供合格的制定環境，它把產品制定過程與加工制造過程很好的結合起來。【關鍵詞】U盤，外殼，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

目錄第1章緒論 11.1注塑模具概述 1注塑模具制定的特點 11.1.2注塑模具的組成 21.1.3注塑模具的分類 31.2Pro/E注塑模具概述 31.2.1Pro/E概述 31.2.2Pro/E注塑模具制定解決方案 41.2.3Pro/E模具制定的基本流程 51.2.4Pro/E注塑模具制定的應用 61.2.5基于Pro/ENIGEERING的CAD/CAM的發展趨勢 7本次選題的意義 9第2章U盤塑料外殼〔塑件〕造型制定 102.1參數化制定概述 10基于Pro/ENIGEERING的參數化造型制定過程 112.3U盤塑料外殼效果圖 14第3章注塑成型工藝的可行性分析 153.1U盤外殼〔塑件〕的選材及其材料性能分析 15塑件材料的選用 15塑件材料的性能 163.2注塑工藝過程分析及工藝參數的設定 173.2.1注塑工藝過程概述 173.2.2利用Moldflow分析設定及調整主要注塑參數 183.3塑件分析 24第4章基于Pro/ENIGEERING的注塑模具結構制定 254.1整體結構確實定 25型腔數目確實定與排列方式 264.2.1型腔數目確實定 264.2.2排列方式 274.3基于Pro/ENIGEERING的分型面制定 274.4排氣槽的制定 29澆注系統制定 30澆注系統的功能 30基于Pro/ENIGEERING的流道系統制定 32基于Pro/ENIGEERING的澆口制定 334.6冷卻系統的制定 344.7頂出裝置 374.8EMX模具專家系統的加載及澆注系統、推出機構的創建 37第5章成型零部件制定 385.1成型零件的結構制定 395.2成型零件工作尺寸的計算 41注射機的選用及相關參數的校核 455.3.1注射機的選用 455.3.2注射機工藝參數的校核 46型腔數的校核 46其他相關參數的校核 47導向機構的制定 47脫模機構的制定 485.5.1脫模機構的制定原則 485.5.2脫模機構的形式及布置位置 485.5.3脫模力的計算及推出零件尺寸計算 495.5.4推桿直徑確實定 51第6章總結 52參照文獻 53致謝 54誠信聲明 55第1章緒論1.1注塑模具概述塑料的注射成型過程，是借助螺桿或柱塞的推動，將已塑化的塑料熔體以一定的壓力和速率注入閉合的模具型腔內，經冷卻固化定性后的開模而獲得制品。注塑模具制定的特點塑料注射模能一次性地成型，形狀復雜，尺寸準確，或帶嵌件的塑料制件。注塑件的生產中，通常以最終的塑料制品的質量來評價模具的制定和制造質量。注塑件質量，包括表觀質量和內在質量。從塑件的形狀和尺寸精度來衡量表觀質量，包括注塑件的表面粗糙度和表觀缺陷狀況。常見的表觀缺陷有：凹陷、氣孔、無光澤、發白、銀紋、剝層、暗斑紋、燒焦、翹曲、溢料飛邊及可見融合度縫等。內在質量也就是性質質量，包括熔合縫強度、殘余應力、取向、密度、收縮等。作為先進的模具，須在使用壽命期限內確保制品質量，并要有合格的技術經濟指標。這就要求模具動作可靠，自動化程度高，熱交換效率好，成型周期短。其次，合理選用模具材料，恰當確定模具制造精度，簡化模具加工工藝，降低模具的制造成本亦十分重要。此外，注塑模具制定中，必需充分合計到以下三個特點：塑料熔體大多數屬于假塑性液體，能“剪切變稀〞。它的流動性依賴于物料品種、剪切速率、溫度和壓力。因此須按其流變來制定澆注系統，并校驗型腔壓力及鎖模力。視注射模為承受很高型腔壓力的耐壓容器。應在正確估算模具型腔壓力的基礎上，進行模具的結構制定。為確保模具的閉合、成型、開模、脫模和側抽芯的可靠進行，模具零件和塑件的剛度與強度等力學問題必需充分合計。在整個成型周期中，塑件-模具-環境組成了一個動態的熱平衡系統。將塑件和金屬模的傳熱學應用于模具的溫度調節系統的制定，以確保制品質量和最正確技術經濟指標的實現。無論注射模具的制定和制造的技術難度較高。但由于注射成型方法有其它塑料成型方法無法取代和比擬的有點，已引起人們普遍關注。注射模具制定理論及方法，以經歷了從經驗制定到理論制定的過程。我國正在加緊開發研制注塑模制定的CAE/CAD/CAM使用軟件。注塑模具的組成以下以注射塑料模具為例，介紹塑料模具的典型結構。注塑模具的組成包括以下幾個部分：模具型腔模具型腔是成型注塑件形狀的主要零件，它是由凸模和凹模組成的，一般分為三種。整體式：采納自制模架或非標準模架，將凸模直接做在A版上，而將凹模直接坐在B版上。但是這種A版和B版所選用的鋼材必需滿足成型的要求，而且一般凸模加工困難，鋼材消耗多。整體嵌入式：這種模具一般采納標準模架，所以此形式應用廣泛。它是將凸凹模做成鑲塊，安裝在標準模架的A，B板上。拼鑲式型腔：關于復雜的模具型腔，為簡化加工，凸凹模都采納拼裝的形式。分型面分開模具取出制品〔注塑件〕或分開模具取出澆注系統、既可以接觸又可以分開的面叫做分型面。分型面通常是平面，也有斜面或階梯面。一般的注塑模至少有一個分型面。分型面的選擇對塑件的質量有直接的影響，因此要認真合計分型面的位置。澆注系統澆注系統包括主流道、分流道、澆口、冷料穴，是指模具澆口套和注塑機噴嘴處到型腔位置的流道。冷卻系統在工作中為了使制品冷卻，一般采納冷卻水道模具。排氣系統排氣系統在注塑成型中排除型腔中的氣體。排氣系統是模具制定中的一個重要部分，但一般狀況下可以利用模具零件的配合間隙排氣，而無須特意制定排氣系統。脫模機構脫模是在開模時使制品和澆注系統和模具相脫離。一般有3種方式：頂出機構、澆注系統脫出機構和側抽芯機構。注塑模具的分類注射機的結構形式依據所使用的注射機的不同可分為立式注射模、直角式注射模和臥式注射模。〔1〕立式注射模：豎直安裝在立式注射機上，澆口自上而下注射。其優點是注射方向與開模方向一致，放置活動型芯和嵌件較方便。缺點是塑件頂出后必需手工取出，不易實現自動化。立式注射模多用于小型塑件的成型。〔2〕直角式注射模：平臥安裝在直角式注射機上，澆口自上而下，但垂直與開模方向，〔3〕臥式注射模：安裝在臥式注射機上，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誕生了。經過10余年的發展，Pro/E已經成為三維建模軟件的領頭羊。目前已經公布了Pro/ENIGEERINGwildfire5.0。PTC的系列軟件包括了在工業制定和機械制定等方面的多項功能，還包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產品數據管理等等。Pro/E還提供了目前所能達到的最全面、集成最緊密的產品開發環境。下面就Pro/E的特點及主要模塊進行簡單的介紹。主要特性1，全相關性：Pro/E的所有模塊都是全相關的。這就意味著在產品開發過程中某一處進行的修改，能夠擴展到整個制定中，同時自動更新所有的工程文檔，包括裝配體、制定圖紙，以及制造數據。全相關性激勵在開發周期的任一點進行修改，卻沒有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開發后期的一些功能提前發揮其作用。基于特征的參數化造型：Pro/E使用用戶熟悉的特征作為產品幾何模型的構造要素。這些特征是一些一般的機械對象，并且可以按預先設置很容易的進行修改。例如：制定特征有弧、圓角、倒角等等，它們對工程人員來說是很熟悉的，因而易于使用。裝配、加工、制造以及其它學科都使用這些領域獨特的特征。通過給這些特征設置參數〔不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性〕，然后修改參數很容易的進行多次制定疊代，實現產品開發。2，數據管理：加速投放市場，需要在較短的時間內開發更多的產品。為了實現這種效率，必需同意多個學科的工程師同時對同一產品進行開發。數據管理模塊的開發研制，正是專門用于管理并行工程中同時進行的各項工作，由于使用了Pro/E獨特的全相關性功能，因而使之成為可能。3，裝配管理：Pro/E的基本結構能夠使您利用一些直觀的命令，例如“嚙合〞、“插入〞、“對齊〞等很容易的把零件裝配起來，同時堅持制定意圖。高級的功能支持大型復雜裝配體的構造和管理，這些裝配體中零件的數量不受限制。易于使用：菜單以直觀的方式聯級出現，提供了邏輯選項和預先選取的最一般選項，同時還提供了簡短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容易學習和使用。1.2.2Pro/E注塑模具制定解決方案Pro/E的模具行業解決方案基于集成制造技術和并行工程技術，可以應用于各種模具的制定和制造。Pro/E的模具制定模塊與Pro/E基礎模塊一起，為塑料模具制定人員提供快捷創建和修改完整模具零件部件的功能。模具制定具有易用，自動化強大的特點，用于制定和校驗。Pro/E提供了注塑模具制定模塊〔Pro/MOLDESIGN〕,提供了在Pro/E中仿真注塑工程，而且還提供了注塑模具制定專家EMX，能大大縮短模具制定人員花費在創造、制定和細化模架等部件的時間，提供工作效率。在Pro/E中可以制定吹塑模、壓鑄模和塑料模等，在此簡要介紹塑料模具的制定工具。基礎模塊和主件模塊：用于制定模具元件和裝配模具元件。塑料模具模塊：用于制定注塑模具和吹塑模具型腔。注塑模具制定專家：用于各種模具的模架制定。塑性顧問：用于塑料模具的鑄模填充分析。1.2.3Pro/E模具制定的基本流程1，制定零件的創建與修改在模具制定中的第一步就是進行零件的制定和修改，簡單零件的制定應用【拉伸】、【旋轉】、【倒角】等命令就可以完成，一些復雜的三維制品的造型，還要用到【掃描】、【變剖面掃面】等命令。2，創建模具型腔創建模具型腔的步驟可以歸結為以下幾步。建立模具模型。設置收縮率。零件從溫度較高的模具中取出冷卻至室溫后，其體積和尺寸發生收縮現象叫做收縮性。創建毛坯工件。創建模具的毛坯工件，就是創建一個完全包容參照模型的組件，通過分型面等特征可以將其分割為型芯或型腔等成型零件。制定澆注系統。澆注系統由主流道、分流道、澆口和冷料穴4部分組成。但不是每個澆注系統都必需有這4部分。如一模一腔親切只有一個澆口進料時，沒有必要設置分流道。冷卻水道的制定。為了加快制品的冷卻，需要在模具中制定冷卻水道。制定分型面。分型面的制定是模具制定中一個非常重要的環節。模具的分型面是打開模具，取出塑件的面。分型面可以是平面、曲面或者階梯面。分割體積塊。在建立好分型面后，必需用分模面或者體積塊將毛坯工件進行分割，使之成為凸凹模或型芯等。抽取模具零件。分割體積塊后毛坯雖然被分割為凸凹模，但只是有體積無質量的三維曲面模型，而不是Pro/ENIGEERING的實體零件，必需用這些體積塊提取使之成為實體零件模型。鑄模。這是模擬將材料填入凸凹模形成的空腔中，以形成澆注完成制品的過程。開模仿真。具體的步驟在后面各個章節中做具體的介紹。3，模具制定專家EMX模具制定專家EMX(expertmoldbaseextension)是Pro/ENIGEERING系統的外掛程序之一，專門用來建立標準模座零件及斜滑塊等其他附件，此外，在EMX系統中還能自動產生二維工程圖和材料明細表。利用EMX可以大大提升模具型腔、型芯等的制定效率，完善開模功能，方便對模具制定過程的修改以及自動化配置，大大縮短模具制定周期。4，創建模具工程圖在Pro/ENIGEERING中，制定出制品的三維造型之后，可以很方便的自動生成工程圖，做相應的修改就可以生成完美的工程圖，而不需要再在CAD等軟件中作圖。按照上述操作，Pro/ENIGEERING會自動生成TOP、RIGHT、FRONT等各個視圖方向上的二維視圖。圖形隱藏或增加了某些線條，可以在【繪圖視圖】對話框中或用【草繪】工具欄上的工具作相應的修改。一副二維工程圖的繪制不是一個簡單的過程，要牽涉視圖的選擇、修改、標準、等，如果讀者想用Pro/ENIGEERING生成工程圖，可以參照有關Pro/ENIGEERING繪制二維工程圖的書籍。1.2.4Pro/E注塑模具制定的應用Pro/E是一個面向機械工程的CAD系統，該軟件提出的單一數據庫、參數化、基于特征、全相關的概念，改變了機械CAD/CAM/CAE的傳統觀念，在CAD/CAM領域屬于領先技術并取得成功。Pro/E包括Pro/ENIGEERING軟件輔助注射模具制定〔CAD〕和Pro/ENIGEERING軟件輔助模具制造(CAM):1.Pro/ENIGEERING軟件輔助注射模具制定(CAD)

計算機輔助制定應用的新技術都是基于注塑工藝及注塑模型。注塑工藝包括開模方向、拔模斜度、分模線、分模面、收縮率以及澆注系統、生產工藝流程等。工藝選擇的正確合適,不僅可確保零件尺寸、形狀準確,提升生產率,也可降低成本。采納Pro/ENIGEERING軟件進行計算機輔助注塑工藝制定和模仿生產操作,利用軟件分析功能進行流道分析,溫度分析和脫模干涉檢查,減少了工藝制定過程的失誤。2.Pro/ENIGEERING軟件輔助模具制造(CAM)

注塑模具加工的核心在于復雜型面零件的加工,Pro/ENIGEERING軟件提供的Manufacturing模塊可以對復雜面零件進行模擬加工,調整加工的各種參數,控制零件的精度,輸出刀軌文件。在Pro/ENIGEERING的NC模塊下,依據加工需要,可生成加工所需要的各種代碼,輸出到數控機床上進行直接加工上下模具,提升模具制定的準確性,降低模具制定成本,確保了產品的幾何精度。基于Pro/ENIGEERING的CAD/CAM的發展趨勢基于Pro/ENIGEERING的模具CAD/CAM發展趨勢：集成化、智能化、標準化、網絡化。集成化集成通常是指以統一產品數據模型及工程數據庫為基礎，在系統之間及系統內部實現信息傳遞、響應、分析及反饋，從而達到系統及各模塊之間的無縫組合。隨著CAD及相關技術的不斷深入，對集成的概念也不斷深入，目前對集成的熟悉是以信息集成為基礎成為基礎的多集成的概念，實現多集成的目的，是在TQCSE〔T-Time，Q-Quality，C-Cost，S-Service，E-Environment〕目標下，尋求全局最優秀決策，實現可繼續發展的策略。智能化智能化制造系統就是將人工智能融合進CAD/CAM系統的各個環節中，通過模擬專家的只能活動來取代或延伸制造環境中應由專家完成的那部分活動。在智能制造系統中，系統既有部分人類專家的“智能〞。例如系統能自動監視自身的運動狀態，能夠自動調整自身參數來適應外部環境，使自己始終在最正確狀態下進行。智能制造系統的研究和應用主要取決于人工智能技術的發展。將人工智能技術、知識工程和專家技術引入到CAD/CAM領域中，形成智能化的CAD/CAM系統。標準化隨著CAD/CAM技術的快速發展和廣泛應用，技術標準化問題愈顯重要。CAD/CAM標準體系是開發應用CAD/CAM軟件的基礎，也是促進CAD/CAM技術普及應用的手段。網絡化網絡技術包括與軟件的實現、各種通信協議及制造自動化協議、信息通信接口、系統操作控制策略等，是實現各種制造系統自動化的基礎。特別是在當前狀況下，要實現基于Internet的Tele-Design和Tele-Manufacturing(異地制定與異地制造)技術。利用虛擬現實技術、多媒體技術及計算機可實現產品制定制造過程中的幾何仿真、物理仿真、制造過程仿真及使用過程仿真、它們采納多種介質來存儲、表達、處理多種信息，融文字、語音、圖像及動畫為一體，給人一種真實感及臨境感。在現代社會，塑料制品的使用越來越廣泛，在很多方面，它已成為金屬制品的替代物。塑料模具成型作為成型方式中的一種，是家用電器、汽車和航空航天等領域中塑料制品的重要生產工具。由于模具成型方式具有生產效率高，產品質量穩定，可節約材料及生產成本低等特點，發展模具工業已成為當代促進塑料制品及機電產品優質廉價生產的重要手段。關于注塑模具制定，傳統的制定方法主要依靠模具制定師的直覺和經驗，模具通常經過反復的試模和修正才干投入生產，模具的制定周期長，成本高。而Pro／E軟件具有3D實體造型、單一資料庫以及以特征作為制定單位等特點，通過提供參數化制定，可使制定者隨時計算出產品的體積、面積、質心、重量、慣性矩等，而且不管在3D或2D圖形上做尺寸修改，其相關的2D或3D實體模型及裝配、制造等也自動修改。由于Pro/ENIGEERING在制定中導入制造的概念，可隨時對特征做合理、不違反集合的順序調整、插入、刪除、重新定義等修正動作。Pro/ENIGEERING所提供的上述功能滿足了現代產業中并行工程的需要。Pro/ENIGEERING提供的制定理念將制定、制造、裝配以及生產管理融為-體。賦予"制定"完整的概念。它提供的強大功能尤其是曲面造型功能為工程技術人員和生產管理人員在短期內完成高質量的產品開發提供了強有力的工具。Pro/ENIGEERING軟件在塑料注射模具制定中的便捷、高效,為企業節約了模具開發時間、成本,提升了企業的競爭力,為企業帶來了龐大的經濟效益。U盤是人們常常用來下載存儲有關文件和資料的一種高科技類產品，U盤的外殼造型很多，我們用這一款外形美觀的U盤外殼進行模具制定。由于市場的特別性，有備U盤外殼產品外形的過時，模具制定使用期限為10萬次，批量生產。U盤的外殼分很多種，在此只具體介紹塑料外殼的模具制定，U盤外殼是采納注塑模具制定方法來實現的。不僅僅是U盤外殼，手機外殼，鼠標殼等等都是采納此種辦法，此次選題的意義不僅僅在于如何制定出一套的U盤外殼的模具，更在于通過一個實例來學習注塑模具制定的方法，熟悉注塑模具制定的過程，了解三維制定軟件Pro/E，模具制定專家EMX5.0,塑性分析軟件MOLDFOLW等先進CAD/CAE技術，并最終使三者融合來深入自己對注塑模具制定的熟悉。我們都知道在注塑產品的開發過程中，模具的制定和制造決定了塑料件的最終質量和成本。所以我國模具制定及制造發展方向上提到，積極的開發和推廣應用模具CAD/CAM/CAE技術，提升模具制定的效率和模具制造過程的自動化程度。加快研究和自主開發三維CAD/CAM/CAE軟件，同時搞好引進軟件的二次開發，提升軟件智能化、集成化程度。我們在學習模具成型工藝知識的同時，也必需充分利用計算機輔助技術，由此看出本次制定是非常有意義的。第2章U盤塑料外殼〔塑件〕造型制定2.1參數化制定概述參數化制定是RevitBuilding的一個重要思想，它分為兩個部分：參數化圖元和參數化修改引擎。RevitBuilding中的圖元都是以構件的形式出現，這些構件之間的不同，是通過參數的調整反映出來的，參數儲存了圖元作為數字化建筑構件的所有信息。參數化修改引擎提供的參數更改技術使用戶對建筑制定或文檔部分作的任何改動都可以自動的在其它相關聯的部分反映出來，采納智能建筑構件、視圖和注釋符號，使每一個構件都通過一個變更傳播引擎互相關聯。構件的移動、刪除和尺寸的改動所引起的參數變化會引起相關構件的參數產生關聯的變化，任一視圖下所發生的變更都能參數化的、雙向的傳播到所有視圖，以確保所有圖紙的一致性，毋須逐一對所有視圖進行修改。從而提升了工作效率和工作質量。用CAD方法開發產品時，零件制定模型的建立速度是決定整個產品開發效率的關鍵。產品開發初期，零件形狀和尺寸有一定模糊性，要在裝配驗證、性能分析和數控編程之后才干確定。這就希望零件模型具有易于修改的柔性。參數化制定方法就是將模型中的定量信息變量化，使之成為任意調整的參數。關于變量化參數賦予不同數值，就可得到不同大小和形狀的零件模型。在CAD中要實現參數化制定，參數化模型的建立是關鍵。參數化模型表示了零件圖形的幾何約束和工程約束。幾何約束包括結構約束和尺寸約束。結構約束是指幾何元素之間的拓撲約束關系，如平行、垂直、相切、對稱等；尺寸約束則是通過尺寸標注表示的約束，如距離尺寸、角度尺寸、半徑尺寸等。工程約束是指尺寸之間的約束關系，通過定義尺寸變量及它們之間在數值上和邏輯上的關系來表示。在參數化制定系統中，制定人員依據工程關系和幾何關系來指定制定要求。要滿足這些制定要求，不僅需要合計尺寸或工程參數的初值，而且要在每次改變這些制定參數時來維護這些基本關系，馬上參數分為兩類：其一為各種尺寸值，稱為可變參數；其二為幾何元素間的各種連續幾何信息，稱為不變參數。參數化制定的本質是在可變參數的作用下，系統能夠自動維護所有的不變參數。因此，參數化模型中建立的各種約束關系，正是體現了制定人員的制定意圖。參數化制定可以大大提升模型的生成和修改的速度，在產品的系列制定、相似制定及專用CAD系統開發方面都具有較大的應用價值。目前，參數化制定中的參數化建模方法主要有變量幾何法和基于結構生成歷程的方法，前者主要用于平面模型的建立，而后者更合適于三維實體或曲面模型。應用參數化制定進行三維實體造型的CAD軟件主要有solidworks,UG,Pro/E等，此次制定過程中我們采納Pro/E4.0。Pro/ENIGEERING的參數化造型制定過程Pro/ENIGEERING在造型制定當中，可很方便地利用“裝配〞功能進行U盤外殼各個零部件的組合，從而達到整體要求的效果。這需要先對U盤外殼塑件各零部件進行制定，而且各零部件的配合尺寸、公差等都有嚴格的要求。如果把U盤外殼塑件各個零部件都一一做出需要很大的工作量和時間，而且將占用很多的論文空間，而本文是針對塑件的上殼而做的模具制定，在次僅將U盤上殼塑件的制定過程介紹一下，至于其它個零部件本文在次不做贅述。下面是基于Pro/ENIGEERING的U盤上殼的制定過程：采納【拉伸】命令，以Front為基準面，拉伸上殼基體。(如圖2.1)圖2.1創建基體采納【拉伸】命令，進行抽殼。(如圖2.2)抽殼采納【拉伸】命令，開芯片口。(如圖2.3)芯片口采納【拉伸】命令，畫上下殼裝配孔。(如圖2.4)裝配孔采納【拉伸】命令，畫芯片定位槽。(如以下圖2.5)芯片定位槽采納【倒圓角】命令。(如圖2.6)圖2.6外殼棱邊2.3U盤塑料外殼效果圖運用Pro/ENIGEERINGphotolux渲染器所渲染的U盤外殼外觀造型最終效果圖如圖所示。圖2.8U盤整體效果圖一U盤整體效果圖二U盤整體效果圖三以上均為經過Pro/ENIGEERING三維造型并渲染后的U盤整體效果圖，外殼采納銀白色制定，給人第一印象大方，簡約，很有市場潛力。第3章注塑成型工藝的可行性分析U盤外殼〔塑件〕的選材及其材料性能分析塑件材料的選用由于U盤塑料外殼較小，生產中常用ABS塑料生產。ABS塑料，化學名稱丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，ABS樹脂是五大合成樹脂之一，其抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學藥品性及電氣性能合格，還具有易加工、制品尺寸穩定、表面光澤性好等特點，容易涂裝、著色，還可以進行表面噴鍍金屬、電鍍、焊接、熱壓和粘接等二次加工，廣泛應用于機械、汽車、電子電器、儀器儀表、紡織和建筑等工業領域，是一種用途極廣的熱塑性工程塑料。ABS樹脂是目前產量最大，應用最廣泛的聚合物，它將PS，SAN，BS的各種性能有機地統一起來，兼具韌，硬，剛相均衡的合格力學性能。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。在此我們選用ABS材料的原因正式在于它具有較好的沖擊力，硬度較高，耐磨，流動力好，不易變形等特點。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18～20，屬易燃聚合物，火焰呈黃色，有黑煙，并發出特別的肉桂味。2、力學性能

ABS有合格的力學性能，其沖擊強度極好，可以在極低的溫度下使用；ABS的耐磨性合格，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93~118℃，制品經退火處理后還可提升10℃左右。ABS在-40℃時仍能表現出一定的韌性，可在-40~1004、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

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、植物油等腐蝕會產生應力開裂。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合格的熱塑性塑料，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80~85℃，時間2~4h；對特別要求的制品(如電鍍)的干燥條件為溫度70~80℃，時間18~18h。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70~3.2注塑工藝過程分析及工藝參數的設定注塑工藝過程概述整個模具的注塑過程包括：模具合攏、模具鎖緊、模腔填充、塑件保壓、模具冷卻、模具分開、產品脫模和注塑延時。1、模具合攏：注塑機的鎖模系統將模具合上。鎖模系統一般系用直接油壓式或油壓機械鎖鏈式兩種。2、模具鎖緊：當模具合攏后注塑機的鎖模系統將所需的鎖模力作用在模具上，使模腔在填充過程中，高壓的塑料不會將模具漲開。3、模腔填充：注塑機螺桿推動把融熔塑料壓到模腔，螺桿推動通常是不旋轉的，在此過程壓力損失相對很少，并且螺桿的推動速度也可以隨設置的不同而多次改變，這要視產品的實際注塑工藝需要而定。4、塑件保壓：當塑料基本上填滿模腔后〔通常是在模腔填充到95%-98%的時候〕螺桿堅持一定的設置壓力〔保壓壓力〕，作用在融熔的塑料中，使得模腔內產品更飽和，尺寸更穩定，但是，過大的保壓壓力會增加產品成形后的內應力。5、模具冷卻：冷卻水在模具內部的冷卻系統中循環，帶走融熔塑料的熱量，也使得產品在模具內冷卻定形。在此過程的同時，螺桿通過轉動并后退，使新的原料進入射臺熔膠筒內并加熱，為下個注塑周期作好準備。6、模具分開：當冷卻達到設定的時間后，鎖模系統將模具分開。7、產品脫模：產品在脫模系統的作用下與模腔分開，常用的有自動脫模系統，直接頂出脫模系統，壓力齒輪轉動脫模系統和氣壓脫模系統等。8、注塑延時：模具仍然堅持分開狀態，產品自動脫落或被認為機械裝置等取走。此過程有兩種形式，一種是人為控制時間長短，即手動注塑或半自動注塑，當人為給出一定信號后，注塑機才開始下一周期工作。另一種是全自動注塑，即注塑延時的長短已設置好，注塑機在達到預設的時間后會自動進行下一個周期工作。在以上的幾個注塑過程中，模腔填充，保壓和冷卻階段對注塑產品的質量影響最為直接和重要。融熔的塑料以一定速度進入模腔，并在一定直至脫模。因此，這些階段的各項參數設定也極為重要。利用Moldflow分析設定及調整主要注塑參數生產制造塑件前注塑機的參數設定原則和調整方法包括以下幾個方面的內容：〔1〕塑料預熱溫度大部分塑料在進入射料缸前，常常有預熱處理過程。目的有兩方面：一是為了塑料的加熱烘干；二是為使熔料更均勻地進入射料缸。塑料在注射時，一般需求吸水率不超過0.1%，要求嚴格時，往往不超過0.04%，這就要求塑料在注塑前有預熱烘干過程。塑料的吸水率不僅影響塑件的表面質量，也影響其內部結構的各種性能，如強度、密度、表面粗糙度等。關于大部分的工程塑料，都具有吸水性，即使是烘干的塑料，暴露在空氣中也會再次吸濕，因此需要預熱烘干過程。但是，如果溫度過高，烘干的塑料會分解降質或軟化結塊而無法生產。所以，各種塑料的烘干其特定的參數范圍。另外，塑料在進入射料缸前的預熱溫度對熔料的均勻及其后的成品重量和尺寸穩定性也很重要，當改變塑料預熱溫度時，可以發現以下兩種現象：①注塑周期內螺桿復位的時間也隨之變化，復位時間隨著溫度的增大而變得穩定。②塑件填充飽和后，螺桿前剩余的塑料〔墊料〕的體積也變得穩定。應用Moldflow分析得到在流動前沿處的溫度如圖3.1所示。圖3.1流動前沿處的溫度分布圖〔2〕熔膠溫度塑料進入射料缸內，通過加熱，達到融熔注射溫度后才干進行注塑。一般來說，溫度越高，塑料的流動性越好，但也越容易過熱分解，所以在注塑行業中，通常應用“高溫注塑薄壁，低溫注塑厚壁〞這種方法。熔膠溫度越高，在射料缸內停留時間越長，塑料越容易分解，例如：某些ABS塑料的注塑件，在剛注塑成形時無質量問題，但儲存時間長后，會出現黃色或棕色的斑紋，這就是塑料在射缸內時間過長而高溫分解所導致的。在熔膠溫度調換時，應由最低設置值開始逐漸上升溫度。如果注塑周期較長或在高溫下操作，可將首段〔靠近塑料入口〕的溫度調至較低數值，這樣可防止塑料過早熔化或分解。應用Moldflow分析得到塑件溫度曲線圖如圖3.2所示。圖3.2塑件溫度曲線圖〔3〕模具溫度在注塑過程中，模具的溫度對塑件的質量影響也很大。一般來說，剛開始注塑時，模具溫度太低，不利于產品的成形。施行證實，當模具溫度提升時，塑件的無收縮量會增加，但假設能配合好注塑的壓力或射速，仍可生產出尺寸穩定的制品，因為模溫的提升有利于融熔塑膠的填充，但相應會增加注塑周期時間。模溫的控制主要通過模具冷卻系統中冷卻液的溫度和冷卻液的流量來實現，還可采納冷卻機或模溫機加以控制。應用Moldflow分析得到模具溫度分布圖如圖3.3所示。圖3.3模具溫度分布圖〔4〕壓力油的溫度導致模具填充變化的因素之一是注塑機的性能參數，所以注塑機的操作油溫一般都是在40℃〔5〕鎖模力模具在制定時，有了鎖模力的制定值。在注塑前，必需在注塑機上調置好鎖模力。關于不同的模具，鎖模力的大小是不同的。在調置鎖模力時，并非鎖模力越大越好，而是要結合模具和注塑機的大小，以及模具和產品的制定形式來合計，從經濟和技術上分析，鎖模力的數值應是愈小愈好，但必需滿足產品注塑的需要。例如在鎖模力較低的條件下，可以減少注塑機和模具的磨損程度，減少能源消耗和修理費用。并用，較小的鎖模力可用以下方法：先將注塑機調至模具所能承受的最大鎖模力并生產出產品，然后以5t的差額逐漸降低鎖模力再生產，測量出每種鎖模力下的成品重量，畫出曲線圖，找出最正確的鎖模力參數。應用Moldflow分析得到鎖模力分布圖如圖3.4所示。圖3.4鎖模力分布圖〔6〕模具填充速度和壓力模具填充速度(又稱稱速度)是熔料被注進模腔的線性速度,在注塑的填充階段必需控制好熔料的射速以達到產品的最正確性能。注射速度的設定應在產品制定時完成，在產品壁厚制定和塑料特性容許的狀況下應制定較快的射速，通常來說，薄壁注塑件需要快的注射速度以確保填充飽滿，而厚壁注件則需要慢的射速以防止空穴的形成。但是過快的射速容易使原料過熱當塑件澆口或排氣不好時，熔料以調速注射經過澆口，熔料內產生很大的剪切應力，使熔料結合模腔內難排出的空氯，甚至產生燃燒而碳化變黑，而射速過慢產品會出現填充不滿等缺陷。在實際生產中，無論使用什么數值的注射速度，都應盡可能在一個較大的范圍內，以便于生產。依據不同經驗的技術員，同一產品的注射速度了悄同。但是，可采納分段注塑，在填充階段以不同的速度將熔料注入模腔，這樣往往可以避免塑件的某些外現缺陷，如蛇紋、飛邊、毛刺、燃燒等現象，并用控制熔料的分段射速還可以影響產品的分子排列和內應力的大小，甚至提升生產速度和效率。a，熔料進入模具時所產生的阻力使注射速度不能達到設置的數值，可從注塑機缸的壓力表中得知。過低的注射壓力使注射周期時間產生變化。因此，假設設置好注射壓力和速度，注射周期的時間變化不會超過0.85。應用Moldflow分析得到模具充填時間圖和壓力圖分別如圖3.5和圖3.6所示。圖3.5模具充填時間圖圖3.6模具充填結束的壓力分布圖〔7〕保壓壓力及保壓時間保壓壓力是指模腔剛被注滿時所采納的壓力。它的作用是使模腔內的熔料能在受壓的狀況下冷卻定形，這樣，產品的外觀發展尺寸公差才可得到確保，塑件的最后定形，很大程度取決于保壓的壓力大小和保壓時間長短。在一般注塑時，模腔填充到95%-98%時，轉為保壓階段。當模腔填充不夠90%時就提前進入保壓階段，這時的保壓壓力，除了要負責把模具填滿外還需要把熔料壓實以便獲得合格的成品，這使得塑件在注塑的后期，其重量和尺寸大小等受保壓壓力影響很大，不容易穩定。假設在模腔填充95%-98%時轉入保壓階段，這樣大大減少保壓的壓力降。對一般塑件生產來說，保壓壓力是注射壓力的25%-65%。在實際生產中，某些特別產品，如薄壁產品，精密度高的齒輪注件，PMMA樹脂厚壁產品，保壓壓力可達注射90%以上，甚至高出注射壓力。又如某些容易產生毛刺飛邊的產品，保壓階段可用極低射速和超出注射壓力的高保壓壓力同時作用來避免產品的毛刺問題。保壓作用使得塑件在該時間內注滿模腔，并使塑件更充實，尺寸更穩定。一般保壓時間不應過長，能充分壓實塑件便可以了，所以保壓時間和注件壁厚，射膠速度，澆口制定，熔料溫度以及模具溫度有關，注件越厚，熔膠溫度以及模具溫度越高，相對保壓時間越長。保壓時間的最終選定可用以下方法：首先把保壓時間設為0，以差額為0.5s逐漸增加保壓時間，并注塑塑件，記錄下每次注塑的塑件的重量，畫出曲線圖，找出正確的保壓時間參數。〔8〕螺桿轉速的設定當一次注射和保壓完成后,螺桿開始旋轉并向后退。新的塑料原料在此階段落入到射料缸內加熱，并被螺桿均勻攪拌推至前端。塑料在此過程中，除受到加熱系統加熱外，其軟化升溫所需的熱能，部分來自螺桿的轉動，轉動愈快，溫度愈高，雖然螺桿的旋轉速度可以達到一個很高的數值，但實際生產中并不常采納高的螺桿旋轉速。而應依據塑料的種類和注射塑的實際需要調節。螺桿的旋轉速度顯著影響注塑成形過程的穩定程度和作用在塑料上的熱量。當螺桿轉速較高時，傳送到塑料的摩擦〔剪切〕能量提升了塑化效率，但同時增加了熔料溫度的不均勻度，還有可能使熔料產生局部過熱現象，相反，螺桿轉速越低，熔料的溫度越均勻，但是生產周期有可能延長。應用Moldflow分析得到推舉的螺桿轉速XY圖如圖3.7所示。圖3.7推舉的螺桿轉速XY圖〔9〕螺桿后退〔倒縮或卸壓〕螺桿后退動作在螺桿旋轉完成后產生，其主要作用是防止射嘴的熔料滴漏現象，避免使用帶節流閥的射嘴。另外，關于一些塑料〔如聚熔烴、PET等〕螺桿后退的應用能改善注射過程的穩定性。一般來說，需要螺桿后退時，數值在4-10mm范圍內，但不是所有的塑料生產都需要該動作的。10、背壓當螺桿轉動時，受熱塑化的塑料在螺桿作用下被向前推，經過止流閥而到達螺桿的前面。由于熔料的向前推動，熔料也產生反作用力，作用在螺桿的前面。由于熔料的向前推動，熔料也產生反作用力，作用在螺桿和止流閥上，使螺桿向后退，以便有更多的熔料向前推動。這時，如設置背壓，就使得油缸有一定壓力作用在螺桿上，提供了螺桿后退的阻力。背壓越大，螺桿復位時間越長，螺桿前端熔料產生的壓力必需大于背端才可以使螺桿后退。必需指出，不是所有的注塑生產都必需使用背壓的，但假設采納背壓，能使塑料充分熔化及混合均勻，并有以下優點：①有利于熔料內揮發性氣體排出。②使附加劑〔如色粉、滑石粉、阻燃劑、加強劑等〕和熔料混合更均勻。③使塑料塑化更均勻，以獲得準確的成品控制，背壓的調節不宜太長，中要熔料有適當的均勻性，能完成塑化并且沒有氣泡便可以了。在實際操作中，可以上述工藝參數設定方法為基礎，并綜合合計各影響因素，確保產品的質量并降低生產成本。3.3塑件分析模具工程師在拿到產品圖或產品模型時，首先要分析的就是產品的工藝性，即此產品的結構、精度條件是否合適于模具加工，有沒有需要需要修改的地方。比如：塑件的壁厚是否均勻？有無一定的脫模斜度？表面質量與尺寸精度要求是否合理？哪些結構尺寸用模具不容易確保而需要模塑成型后續加工，等等。U盤外殼物理性質上要求強度高，耐磨性高，表面質量要求美觀，無斑點，無熔接痕，通常使用ABS作為材料。表面粗糙度至少也得在Ra1.6，而此時的模具制造精度則要求達到Ra1.5。依據文獻1制作表3-1，以對塑件和塑件原材料進行分析。表3-1原材料分析塑料品種結構特點使用溫度化學穩定性ABS線性結構非結晶型小于70較好熱塑性塑料比較穩定性能特點：成型性能好，機械加工性好，耐沖擊性好，韌性和機構強度較好，有一定的耐磨性，透明性、耐濕性、尺寸穩定性都較好，但耐熱性較差，吸水性較大，價格便宜。要求表面光澤的塑件應長時間預熱干燥。該塑件是U盤外殼，要求外表美觀，無斑點，無熔接痕，表面粗糙度可取Ra1.6，塑件內部則沒有較高的粗糙度要求。由于該塑件整體外型比較簡單，采納直板和圓弧的結合，并且是殼類制品，尺寸較小，利用Moldflow對塑件分析，結果顯示塑件成型性能合格。第4章基于Pro/ENIGEERING的注塑模具結構制定注射模具制定應力爭達到塑件質量與經濟性的完美統一。先進的注射模制定應該具有合理的注塑工藝和結構，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，并便于裝配和修模。4.1整體結構確實定依據塑件的結構和開模方式，選用模具為兩板模。采納整體嵌入式模具。故模架以龍記〔LKM〕大水口模架為標準，模架的參數如表4-1所示：名稱參數型號ECI規格3030動、定模座板高度25mm動模板高度70mm定模板高度60mm墊塊高度90mm推桿固定板高度20mm推板高度25mm表4-1LKM大水口模架參數圖4.1LKM大水口系統模架圖型腔數目確實定最經濟型腔數目確實定，實質上是注塑件生產成本的經濟核算。但在注射模制定初始方案決定階段，由于澆注系統等技術參數尚屬未知，下述型腔數確實定是一種估算的猜測方法，一些參數要憑經驗來假定。在模具制定完成后，可依據這個方法再細化，進行生產總成本和每個塑件成本的核算。影響最經濟型腔數的因素，有技術參數和經濟指標兩個方面。技術參數有鎖模力、最小和最大注射量、塑化能力、模版尺寸和流變參數。這里只合計注塑機鎖模力和最大注射量兩個主要參數。技術經濟指標是從制品尺寸精度和經濟效果合計。對一模多腔整體嵌入式的注射模，影響型腔數的重要因素有如下四個：注射劑鎖模力注射劑的注射量塑件精度經濟效果的限制在此合計到生產成本，初選型腔為一模八腔，后面第五章進行相關計算校核。排列方式塑件采納一模八腔，其分布圖如圖4.2所示。圖4.2塑件的分布圖4.3基于Pro/ENIGEERING的分型面制定在注塑模中，用于取出塑件或澆注系統凝料的面，通稱為分型面。常見的取出塑件的主分型面，與開模方向垂直。也有采納開模方向一致的側向主分型面。分型面大都是平面，也有傾斜面，曲面或者臺階面。分型面的選擇不僅關系到塑件的正常成型和脫模，而且涉及到模具結構與制造成本。在選擇分型面時，應遵循以下原則：分型面應選擇在塑件的最大截面處。否則，可能會無法脫模和加工型腔。無論塑件以何方位布置型腔，都應將此作為首要原則。盡可能的將塑件留在動模一側。因為在動模一側設置和制造脫模機構簡單易行。有利于確保塑件的尺寸精度。有利用確保塑件的外觀質量。分型面上的型腔壁面稍有間隙，熔體就會在塑件上產生飛邊。飛邊影響塑件的外觀質量。因此在平滑平整表面或圓弧曲面上，應盡量避免選擇分型面。合計滿足塑件的使用要求。注塑機在模塑過程中，有一些很難避免的工藝缺陷，如拔模斜度、分型面上的飛邊以及頂桿與澆口痕跡。在分型面制定時，應從使用角度避免這些工藝缺陷影響塑件功能。盡量減少塑件在合模平面上的投影面積。以減小所需鎖模力。長型芯應置于開模方向。當塑件在互相垂直方向都需設置型芯時，將較短的型芯置于側抽芯方向，有利于減小抽拔距。有利于排氣。應將分型面置于熔體充模流動的末端。應有利于簡化模具結構。按照以上分型面的選取原則，以下具體介紹基于Pro/ENIGEERING的分型面制定過程和分型面圖。創建工件定位參照零件創建分型面應用【復制】8個零件的內表面。應用【平整】命令畫出四周曲面。應用【延伸】命令延伸至工件表面。應用【合并】命令創建出分型面。圖4.3分型面U盤上殼與下殼分型面的制定過程類似。4.4排氣槽的制定從某種角度而言，注塑模也是一種置換裝置。即塑料熔體注入模腔同時，必需置換出型腔內空氣和從物料中逸出的揮發性氣體。排氣系統是注塑模制定的重要組成部分。排氣不良的危害排氣和排氣槽制定不合理將會產生下述的弊病。增加熔體充模流動的阻力，使型腔不能充滿，會使塑件棱邊不清；在制品上浮現顯然可見的流動痕和熔合縫，其力學性能降低；只留氣體使塑件產生孔、剝層等表面質量缺陷；型腔內的氣體受到壓縮后產生瞬時局部高溫，使塑件熔體分解變色，甚至碳化燒焦；由于排氣不良，降低了充模速度，增長了注塑成型周期。排氣系統的制定方法利用分型面排氣是最簡便的方法，排氣效果與分型面的接觸精度有關。關于大型模具，可利用鑲拼的成型零件的縫隙排氣。利用頂桿與孔的配合間隙排氣，必要時對頂桿作些的結構措施。利用球狀合金顆粒燒結塊滲導排氣。在熔合縫位置開設冷料井，在貯留冷料前也滯留了少量氣體。可靠有效的辦法，是在分型面上開設專用排氣槽。本次制定過程就是利用分型面排氣和利用頂桿與孔配合間隙排氣。澆注系統制定是注射模具制定中最重要的問題之一。澆注系統是引導塑料熔體從注塑機噴嘴到模具型腔為止的一種完整的輸送通道。它具有傳質、傳壓和傳熱的功能。對塑件質量具有決定性的影響。它的制定合理與否，影響著模具的整體結構及其工藝操作的難以程度。澆注系統的功能澆注系統的作用，是將塑料熔體順利地充滿到模腔深處，以獲得外形輪廓清楚，內在質量合格的塑料制件。因此要求充模過程快而有序，壓力損失小熱量散失少，排氣條件好，澆注系統凝料易于與制品分開或者切除。澆注系統的組成主流道指由注射機噴嘴出口起到分流道入口為止的一段流道。它是塑料熔體首先經過的通道，且與注塑機噴嘴在同一軸線。分流道指主流道末端至澆口的整個通道。分流道的功能是使熔體過渡和轉向。多型腔注射模中分流道中為了分配物料，通常由一級分流道和二級分流道，甚至多級分流道組成。澆口指分流道末端與模腔入口之間狹窄且短小的一段通道。它的功能是使塑料熔體加快流速注入模腔內，并有序地填滿型腔，且對補縮具有控制作用。冷料井通常設置在主流道和分流道拐彎處的末端。其功用是“捕捉〞和貯存熔料前的冷料。冷料井也起拉勾凝料的作用。澆注系統的制定原則澆注系統與塑件一起在分型面上，應有壓降、流量和溫度分布的均衡布置；盡量縮短流程，以降低壓力損失，縮短充模時間；澆口位置的選擇，應避免產生湍流和渦流，及噴射和蛇形流動，并有利于排氣和補縮；避免高壓熔體對型芯和嵌件產生沖擊，防止變形和位移；澆注系統凝料脫出方便可靠，易與塑件分開或切除整修容易，且外觀無損傷；熔合縫位置須合理安排，必要時配置冷料井或溢料槽；盡量減少澆注系統的用料量；澆注系統應達到所需精度和粗糙度，其中澆口必需有IT8以上精度。澆注系統的布置在多腔模中，分流道的布置有平衡式和非平衡式兩種，在本次制定過程中選取平衡式布置。制定時應注意如下幾點：盡可能采納平衡式排列，以便構成平衡式澆注系統，確保塑件質量的均一和穩定?型腔布置和澆口開設部位應力求對稱，以防止模具承受偏載而產生溢料現象，如圖盡量使型腔排列緊湊一些，以減小模具的外形尺寸。型腔的圓形排列所占的模板尺寸大，雖有利于澆注系統的平衡，但加工較麻煩，除圓形制品和一些高精度制品外，在一般狀況下常用直線和H形排列，從平衡的角度來看應盡量選擇H形排列在本次制定中，一模八腔，其平衡式布置圖呈H型，如圖4.4所示4.4H型平衡式澆注系統布置圖基于Pro/ENIGEERING的流道系統制定流道系統包括主流道、分流道及其結構制定。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2-3mm。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Ra≤μm。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合計，要求有大的流道和截面面積。從散熱少合計應有小的比表面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。基于Pro/ENIGEERING圖4.5流道分布圖基于Pro/ENIGEERING的澆口制定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制定中的關鍵。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，制品可能產生顯然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，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。直接澆口又稱為主流道澆口或中心澆口。直澆口的優點甚多，注射時以等流程充模，澆注系統流程短，壓力損失和熱量散失小，且有利于補縮和排氣。因此塑件外表無可見熔合縫，塑件質量好，而且澆注系統凝料少。直澆口的與塑件連接處的直徑約為塑件厚度的2倍左右或略大些。假設此處直徑不夠大，會使熔體流動摩擦劇增，產生暗斑和暗紋；假設直徑過大，則冷卻時間過長，流道凝料多，易產生縮孔。直接澆口的缺點是塑件殘留痕跡較大，切除困難。在此處不采納點澆口的原因是點澆口適用于雙分型面的模具結構。本次制定中由于壁厚為1mm，所以選擇接觸塑件處的澆口直徑為2mm圖4.6最正確澆口位置圖4.7澆口分布圖4.6冷卻系統的制定一，冷卻系統的制定原則為了提升冷卻系統的效率和使型腔表面溫度分布均勻，在冷卻系統的制定中應遵守如下原則[1]：〔1〕在制定時冷卻系統應先于推出機構，也就是說，不要在推出機構制定完畢后才合計冷卻回路的布置，而應及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。將該點作為首要制定原則提出來的依據是，在傳統制定中，往往推出機構的制定先于冷卻系統，冷卻系統的重要性未能引起足夠的熟悉。〔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量地被凹模和型芯所汲取。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，關于這類模具，凹模和型芯所汲取的熱量是不同的。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，在冷卻系統的制定中，要把主要注意力放在型芯的冷卻上。〔3〕關于簡單模具，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、確保湍流的流速以及維持這一流速所需的壓力降便已足夠。但關于復雜而又精密的模具，則應按上節所介紹的方法做具體計算。〔4〕生產指大的一般模具和精密模具在冷卻方式上應有差異，關于大批量生產的一般塑件，可采納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，采納較低的模具溫度。精密塑件需要有準確的尺寸公差和合格的力學性能，因此須采納緩冷，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，一般模具也不要超過5〔6〕由于凹模與型芯的冷卻狀況不同，一般應采納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，假設采納并聯連接，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〕采納多而細的冷卻管道，比采納獨根大冷卻管道好。因為多而細的冷卻管道擴展了模溫調節的范圍，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)一般模具的冷卻水應采納常溫下的水，通過調節水流量來調節模具溫度。關于小型塑件上，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，為了提升成型效率，可以采納經過冷卻的水進行冷卻，目前常用經冷凍機冷卻過的5-10℃〔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。確保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。依據經驗，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。當塑件壁厚不均勻時，在厚壁處應開設距離較小的冷卻管道。〔13〕應強化澆口處的冷卻。熔體充模時，澆口四周的溫度最高。一般來說，距澆口越遠溫度越低。因此，在澆口四周應強化冷卻，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四周。〔14〕應避免將冷卻管道開設在塑件熔合紋的部位。當采納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，確保熔合質量，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，假設必需通過鑲塊時，應加設套管密封。〔16〕進口、出口水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、冷卻水道的直徑確實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。為了確保型腔和型芯的強度，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。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。4.7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/f64.8EMX模具專家系統的加載及澆注系統、推出機構的創建1、pro4.0掛上EMX5.0。(步驟略)2、新建EMX項目。3、EMX分類。4、選取LKM模架EC系列，選用尺寸為346X346的模架。5、利用前面章節的數據進行修改善行加載，創建出澆注系統，推出機構6、其效果圖如圖所示。圖模具結構圖第5章成型零部件制定注射模具閉合時，成型零件構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、鑲拼件，各種成型桿和成型環。成型零件承受高溫高壓塑料熔體的沖擊和摩擦。在冷卻固化中形成了塑件的形體、尺寸和表面。在開模和脫模時需克服與塑件的粘著力。在上萬次、甚至幾十萬次的注射周期，成型零件在充模保壓階段承受很高的型腔壓力，作為高壓容器，它的強度和剛度必需在容許值之內。成型零件的結構，材料和熱處理及加工工藝性，是影響模具工作壽命的主要因素。5.1成型零件的結構制定成型零件的結構制定，當然是以成型符合質量要求的塑料制品為前提，但必需合計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升而增加。一、凹模結構制定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。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，僅合適于形狀簡單的中小型塑件。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，要防止嵌入件松動和旋轉，所有又有定位環和防轉銷釘，采納過渡緊配合或者過盈配合，可使嵌入件固定牢靠。組合式凹模無底型腔加工后裝上底板，構成凹模整體性強，稱之為組合式凹模。在本制定中，由于凹模形狀比較簡單，且是小型塑件的多型腔模，所以采納整體嵌入式。二、凸模結構制定凸模是用來成型塑料內表面的零件，有時又稱型芯或型芯桿。與凹模相似，凸模也可分為整體式和組合式兩類。在本制定中，由于型芯比較小，幾乎可以看作沒有，而且塑件內表面比較簡單，故采納整體嵌入式。三、螺紋成型零件的結構制定螺紋成型部件包括螺紋型芯和型環。前者用于成型塑件上內螺紋或安裝有內螺紋的嵌件；后者用于成型塑件的外螺紋。在注塑成型后，在模外將螺紋成型零件從塑件上旋出。1．螺紋型芯螺紋型芯結構制定時，首先要合計螺紋型芯在模具內的定位和固定。(1)用于下模的螺紋型芯。在立式注塑機的下模安裝螺紋型芯最為方便。(2)彈簧連接的螺紋型芯。在臥式注塑機的模具上，必需采納彈性連接卡緊型芯，又能快速裝卸。本次制定中成型塑件上有內螺紋的嵌件，而且由于選取注射機為臥式注射機，應選用彈簧連接的螺紋型芯。〔注射機的選用過程后面具體介紹.〕四、成型零件鋼材的選用機械加工性能合格。要選易于切削，且在加工后能得到高精度零件的鋼種。拋光性能合格。注射模成型零件的工作表面，多需拋光達到鏡面。耐磨性和抗疲憊性能好。注射模型腔不僅受到高壓塑料熔體的沖刷，而且還受冷熱溫度的應力作用。具有耐腐蝕性能。關于有些塑料品種，如聚氯乙烯和阻燃性塑料，必需合計耐腐蝕性能的鋼種。2．本次制定中成型零件鋼材的選用選用鋼種時應按塑料制品的生產批量、塑料物料品種及塑件精度與表面質量要求確定，見表5-1.表5-1注塑模具鋼材選用本次制定所有為ABS塑料，注射次數10萬次左右，應選用P20鋼，為預硬化模具鋼。5.2成型零件工作尺寸的計算注塑模具成型零件工作尺寸，是指這些零件上直接成型塑件的型腔尺寸。由于塑件在高溫柔熔融溫度下充滿成型，并在模具溫度下冷卻固化，最終在室溫下進行尺寸檢測和使用。因此，塑料制品的形狀和尺寸精度的獲得，必需合計物料的成型收縮率等眾多因素的影響。由于塑件尺寸類型的多樣性，及其成型收縮的方向性和收縮率的不穩定性，以及塑件和金屬模的制造公差，因此成型零件工作尺寸的計算，一直是注塑加工的重大課題。一、塑件尺寸和精度成型零件的每個工作尺寸，都要依據塑件尺寸和精度要求逐一計算。對塑件和模具成型零件，掌握它們的尺寸和公差確定的公式與規則，及其影響因素，是十分必要的。在本次制定中，我們合計到U盤外殼和芯片之間有一定的裝配要求，且合計到生產成本，應選擇塑料精度等級為4級；外表面粗糙度為Ra1.6,內表面粗糙度為Ra3.2.模具零件的精度等級及公差，應該與塑料制品的尺寸公差相對應，故本次制定中模具精度為IT9。見表5-2所示表5-2注塑模成型零件的制造精度二、收縮率確實定塑件的材料為ABS塑料，由材料收縮率表〔見表5-3〕，應選取收縮率為0.50%。表5-3材料收縮率表三．計算模具成型零件的工作尺寸為確保塑件精度必需使上述各因素所造成的誤差的總和小于塑件的公差值，即SZSCSSSJ≤△SZ——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——塑件的公差依據文獻1附錄2可知ABSSmax=0.7%，Smin=0.3%，取Scp=0.6%，凹模制造公差＝，磨損余量＝型腔長度尺寸〔58mm按平均收縮率法：依據公式Lm=[Ls+LSSCP－△]0+SZ=[58+58×0.5%－×]00+mm按公差帶法計算：據公式＝〔5-2〕=[(1+0.7%)×58－]0=0+mm校核塑件最大尺寸：－58×0.4%=mm＜582.計算型腔寬度尺寸〔22mm〕按平均收縮率法：L2=[22＋22×0.5%－x]0=0+mm按公差帶法：＝〔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級制造，＝mm，＝＝mm按平均收縮率法：Hm=[Hm＋HsSCP－△]0+SZ〔5-4〕H=[(1-0.5%)×3-×]00+mm按公差帶法：H=〔5-5〕H=[(1+0.4%)×3-0.03]00校核：H-HS+〔5-6〕3-3×0.7%+0.74=mm〉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=mm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，型腔側壁和底板厚度均按強度計算。〔1〕側壁厚度計算由于本次制定采納的整體嵌入式結構，故采納公式為：式中：S—側壁厚度C—常數，隨／h而變化，見表4—4。C值也可按近似公式計算。=p—塑料熔體壓力。在此取p=50Mpa.E—型腔材料的彈性模量。型腔采納P20鋼，即3Cr2Mo。取E=220Mpa。δ—同意的變形量。由于<300mm時，則按同意變形量δ=／6000計算壁厚。h—型腔深度。計算結果為：S=.合計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制定采納的整體嵌入式結構，故采納公式為：式中：C’—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。型腔采納P20鋼，即3Cr2Mo。取E=220Mpa。δ—同意的變形量。由于<300mm時，則按同意變形量δ=／6000計算底板壁厚。b—型腔寬度計算結果為：t=.合計到冷卻水道的布置，型腔底板厚度為30mm.注射機的選用初選注