东芝U盘模具设计毕业论文13级机械2年2班.pdf

广东创新科技职业学院 毕业设计(论文) 东芝 U 盘上模盖 学生姓名：卢祝意 学号：201320060250 年级专业：2013 级机电工程系 指导教师：孟鑫沛 系部：机电工程系 广东东莞（三号黑体） 提交日期：2015 年 1 月（三号黑体） 2 指导教师评语 签 名： 日 期： 成 绩 3 （注：成绩评定请按优、良、中、及格、不及格五级评定） 开题报告 4 毕 业 设 计 预 期 目 标 及 工 作 方 案 据业内人士分析，未来我国模具发展趋势包括 10 个方面： 一、模具日趋大型化。 二、模具的精度将越来越高。10 年前精密模具的精度一般为 5 微米，现已达到 2-3 微 米，1 微米精度的模具也将上市。 三、多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复 合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，对钢材的性 能要求越来越高。 四、热流道模具在塑料模具中的比重也将逐渐提高。 五、随着塑料 成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注塑成型等工艺的模具也将随之发 展。 六、标准件的应用将日益广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模 具制造周期，还能提高模具的质量和降低模具制造成本。 七、快速经济模具的前景十 分广阔。 八、随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高。同时 对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。 九、以塑代钢、以塑代木的进 程进一步加快， 塑料模具的比例将不断增大。 由于机械零件的复杂程度和精度的不断提 高，对塑料模具的要求也越来越高。 十、模具技术含量将不断提高。 5 2 目目录录 错误！页面文档引用中未指定文件名。1 第一章第一章绪论绪论2 1.1引言 2 1.2课题研究的目的与意义2 1.3我国模具技术的现况及今后的发展趋势3 第二章第二章U U 盘注塑模具设计盘注塑模具设计.5 2.1东芝 U 盘产品设计 5 2.2 塑件的尺寸精度及表面质量. 6 第三章第三章东芝东芝 U 盘成型工艺分析盘成型工艺分析.8 3.1 产品材料选择8 3.2 成型工艺特性分析10 第四章 成型前的准备11 4.1注塑成型工艺简介 11 4.2注塑成型工艺条件注塑成型工艺条件.12 4.3注塑机的选择14 第五章第五章模具设计模具设计18 5.1分型面的设计18 5.2 型腔数的确定18 5.3模具浇注系统设计 19 第六章 唧嘴的选择25 6.1 唧嘴的选择25 6.2 流道设计及浇口设计 26 第七章第七章模架设计模架设计27 7.1 模架选择27 7.2 装配模架后的开模效果 28 7.3产品二维图30 第八章第八章 总结总结30 一 设计感想31 二 参考文献31 三. 致谢31 感谢黄克勤老师的用心指导感谢黄克勤老师的用心指导31 东莞职业技术学院毕业论文 1 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）进行模具设计。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，设计出这款 U 盘外壳的模具。 毕业设计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 关的设计原则，以及产品的有关介绍。第二部分为模具的设计计算：模具结构的设计， 浇注系统的设计，注射机的选择等。第三部分为 Pro/ENGINEER 的用,Pro/E 许多方面的 功能都在本次设计中用到，它为产品造型设计和模具设计提供良好的设计环境，它把产 品设计过程与加工制造过程很好的结合起来。 关键词：材料 ABS；模具的工作原理；设计原则；模具结构的设计；为 Pro/ENGINEER 的应用； 东莞职业技术学院毕业论文 2 第一章第一章 绪论绪论 1.11.1引言 本文说的模具是指制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（材料 是固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质 量好，生产成本低，材料消耗低而广泛应用于制造业中。 模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模 具在机械、电子、轻工、汽车、纺织、航空、甚至重工等工业领域里，日益成为使用最 广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中约 6090的产品的零件、组件和部 件的生产加工。 模具工业当然也是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产水平 的高低是衡量一个国家产品制造水平好坏的重要标志， 它在很大程度上决定着产品的质 量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正逐渐受到人们的关注。 早在 1989 年 3 月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机 械工业技术改造排位的第一位。 目前世界模具市场供不应求（需求量过大） ，模具的主要出口国是美国、日本、法 国、瑞士、英国等国家。中国模具出口数量很少，但是，中国模具钳工技术水平较高， 劳动成本也较低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短其生产 周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术 水平，对于促进国民经济的发展有着异常重要的意义。 1.21.2课题研究的目的与意义 塑料模具产业这些年来在我国发展很快，随之而来的是越来越激烈的市场竞争，自 从中国加入 WTO 后，外国模具厂家进入我国市场，想要在激烈的竞争中脱颖而出，那么 发展模具标准件实施模具的专业化生产非常重要。在现代产品生产中，由于模具的加工 效率高，互换性较好，节约原材料，所以也得到了很广泛的应用。 模具的用途广泛、种类繁多，科学地对模具进行分类，对有计划地发展模具工业， 系统的研究、开发模具的生产技术，促进模具设计、制造技术的现代化，充分发挥模具 的功能与作用；对研究和制订模具技术标准，提高模具的标准化水平和专业化的协作生 东莞职业技术学院毕业论文 3 产水平，提高模具的生产效率，缩短模具制造周期，都具有十分重大的意义。 1.31.3我国模具技术的现况及今后的发展趋势 从 20 世纪 80 年代开始， 发达工业国家的模具工业已经从机床工业中分离出发展成为 单独的工业部门，而且其产值已超过机床工业的产值。自改革开放以来，我国的模具工 业发展也非常迅速。近年来，每年都以+15的速度快速发展。许多模具企业都很重视 技术的发展。加大了投入用于技术进步的力度，将技术发展作为企业发展的重要动力。 此外，许多科研机构和本科、大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的飞 快发展是我国成为世界超级制造大国的重要因素。 今后， 我国要发展成为世界制造强国， 仍需依赖于模具工业的飞快发展，成为模具制造强国。 中国塑料模具工业从起步到现在，历经了半百年多的时间，有了很大的进步，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，精密塑料模具方面，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；在提高模具的质量和缩短模 具的设计制造周期等方面作出了贡献。 尽管我国模具工业有了很大的进步，而且部分模具已达到国际先进水平，但无论是 质量还是数量仍满足不了国内市场的需要，每年还需进口 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，在模具技术上仍有很大的差距。今后，我国 模具行业应该在以下几方面进行不断的技术创新，来缩小与国际先进水平的距离： （1）注重开发大型、精密复杂的模具：随着我国的轿车、家电等工业的快速发展， 成型零件的大型化与精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化与精密化。 （2）加强模具的标准件应用：使用模具标准件不仅能缩短模具制造周期，降低模 具制造成本而且还能提高模具的制造质量，因此，模具标准件的应用必须要日渐广泛。 （3）推广 CAD/CAM/CAE 技术：模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具技术发展的重要里程 碑。事实证明，模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造未来的发展方向，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和缩短模具制造周期：伴随着先进制造技术的不断出现， 模具的制造水平也在不断的提高，基于快速成形的快速制模、高速铣削加工以及自动研 磨抛光技术将在模具制造中得到更为广泛的应用 模具设计说明书 第二章U 盘注塑模具设计 2.12.1东芝东芝 U U 盘产品设计盘产品设计 2.1.1 产品的特点及使用要求 本人设计款东芝 U 盘小巧便于携带、存储容量大、价格便宜、性能可靠。闪存盘体积很小， 仅大拇指般大小，重量极轻，一般在 15 克左右，特别适合随身携带，我们可以把它挂在胸前、 吊在钥匙串上、甚至放进钱包里。一般的 U 盘容量有 1G、2G、4G、8G、16G、32G 等，价格 上以最常见的 4GB 为例，50 元左右就能买到。存盘中无任何机械式装置，抗震性能极强。另外， 闪存盘还具有防潮防磁、耐高低温等特性，安全可靠性很好。* 闪存盘几乎不会让水或灰尘 渗入，也不会被刮伤，而这些在旧式的携带式存储设备（例如光盘、软盘片）等是严重的问题。 而闪存盘所使用的固态存储设计让它们能够抵抗无意间的外力撞击。这些优点使得闪存盘非常适 合用来从某地把个人数据或是工作文件携带到另一地，例如从家中到学校或是办公室，或是一般 来说需要携带到并访问个人数据的各种地点。 另外呢他的使用要求将 U 盘插到电脑上长方形 里面带“舌头”的插口，看准舌头在上还在下，对应插入 U 盘； 看电脑有没认出 U 盘屏幕右下角有提示接入硬件，在我的电脑里看到多了个磁盘分区，若没 可能是 U 盘有问题或者系统没 usb 的驱动要先装（一般 Win2000 以上的都集成了）； 在我的电脑里看到 U 盘的盘符就尝试双击打开它， 如果能打开且里面有足够空间就将到别的地方 复制文件，然后到 U 盘里粘贴，数据传输完就 OK 了。 建议不要贪快用剪切，尽量用复制，避免写入失败或中断而引起数据丢失数据复制到 U 盘后 就右击屏幕右下角的那个“长方形设备上有个斜向下的绿色箭头”的图标，安全删除.，提示已安 全删除硬件后可以拔出，同样可以不删除硬件关机后拔出。该产品表面光滑，适合大批量生 产产品。 2.1.2 产品结构设计 模具设计说明书 图 2-1 U 盘结构设计图 2.22.2 塑件的尺寸精度及表面质量塑件的尺寸精度及表面质量 2.2.2.12.1尺寸精度尺寸精度 （1）尺寸精度的挑选：塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的第一标准，然而，在 满足塑件的使用要求前提下， 设计时总是会尽量将其尺寸精度放低一些 （降低模具的 加工难度和制造成本） 。而对于塑件的精度要求，需具体分析，而根据装配情况，精 度要求为一般的精度即可， 但由于要保证轮与壳体轴的闭合， 这就应该对精度要求高 些，如果对其要有公差配合要求的，则选择高精度。 新标准将塑件制品等级分为三级，即精密级、中级和自由尺寸等级，其尺寸公差见表 1-5。 表 2-2 塑料制品精度等级的选用（SJ1372-78） 类型 塑 料 品 种 建 议 采 用 精 度 精密中等自由尺寸 模具设计说明书 1 聚苯乙烯 ABS 聚甲基丙烯酸甲 酯 聚碳酸酯 聚砜 酚醛塑料 氨基塑料 30%玻璃纤维增 强塑料 345 2 尼龙 6， 尼龙 66， 尼龙 610，尼龙 9，尼龙 1010 氯化聚醚 硬聚氯乙烯，醋 酸纤维素 456 3 聚甲醛 聚丙烯 低压聚乙烯 567 4 软聚氯乙烯 高压聚乙烯 678 根据精度等级选用表，ABS 的高精度（精密）为 3 级，一般精度（中等）为 4 级。 （2）尺寸精度的组成及影响因素，制品尺寸误差构成为： = s+z+c+a 式中制件总的成型误差； s塑料收缩率波动所引起的误差； z模具成型零件制造精度所引起的误差； c模具磨损后所引起的误差； a模具安装，配合间隙引起的误差； （3）影响塑料制品尺寸精度的因素比较复杂，归纳有以下三个方面。 塑料材料主要也是收缩率的影响，收缩率大的尺寸误差就大。 模具模具各部分的制造精度是影响制造件尺寸精度主要的因素。 模具设计说明书 成型工艺成型工艺条件的变化会直接造成材料的收缩，影响尺寸精度。 2.2.22.2.2塑件的表面质量塑件的表面质量 塑件的外表面要求无缺陷，没有导电杂质，因为外表面要进行电镀，所以外表面 应比较光滑外表面粗糙度应较低，而其内表面无特别要求。 2.3.12.3.1 塑件体积和质量的计算塑件体积和质量的计算 该产品材料为 ABS 塑料，其密度为 1.021.0510 3 （Kg/m 3） ，收缩率为 0.0030.008。计算其平均密度为 1.03510 3（Kg/m3 ） ，平均收缩率为 0.005，下面 主要对下壳进行计算和校核。 计算塑件体积： 使用 Pro/e 软件对塑件三维模型进行分析得：塑件体积为 V塑= 2391.24mm 3 计算塑件质量： 由公式得塑件质量 M塑=V塑=1.03510 31062391.2410-9=2.475g 第三章第三章东芝东芝 U 盘成型工艺分析盘成型工艺分析 3.1 产品材料选择产品材料选择 用了什么材料。材料流动性，收缩率。 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优良，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 模具设计说明书 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，刚相均衡的优良力学性能。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。 该产品的流动性一般 BS 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 1820，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，并发出特殊的肉桂味。 2、力学性能 ABS 有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS 的耐磨性优良， 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 93118，制品经退火处理后还可提高 10左右。ABS 在-40时仍能 表现出一定的韧性，可在-40100的温度范围内使用。 4、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 物油等侵蚀会产生应力开裂。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优良的热塑性塑料，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。 收缩率的确定 塑件的材料为 ABS 塑料，由材料收缩率表（见表 2-1） ，故选取收缩率为 0. 50%。 表 3-1材料收缩率表 模具设计说明书 3.2 成型工艺特性分析成型工艺特性分析 成型温度成型温度 一般制品的干燥条件为温度 8085，时间 24h；对特殊要求的制品(如电镀)的干燥条件为温度 7080，时间 1818h。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 7080的热风 循环干燥箱内 24h，再冷却至室温即可。 成型压力、成型压力、 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）螺杆保持一定的设置压力（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。 模具设计说明书 第四章 成型前的准备 4.1注塑成型工艺简介注塑成型工艺简介 注塑成型就是利用流体塑料的可挤压性与可模塑性， 首先将松散的成型物料从注 塑机的料斗送入高温机筒内加热成为粘流状态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动 下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段时 间的保压冷却以后，开启模具便后可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制 件。一般分为三个阶段的工作，如图3-1所示： 图4-1 注塑成型压力时间曲线 （1）物料准备：成型前应对物料的外观、颗粒情况、有无杂质等进行简单检验，并 检测其热稳定性、流动性和收缩率等指标。对于吸湿性较强的塑料，应根据注射成型 工艺允许的含水量预先进行适当的预热干燥，若还有嵌件，还需知道嵌件的热膨胀系 数，对模具进行适当的预热，来避免收缩应力和裂纹，有的塑料制品还需要利用脱模 剂，以利于脱模。 （2）注塑过程：塑料在料筒内经过加热并达到流动状态后，进入模腔内的流动可分 为注射、保压、倒流和冷却四个阶段，注塑过程可以用如图所示3.1所示。其中t0所 代表的是螺杆或柱塞开始注射熔体的时刻；当模腔充满熔体（t=t1）时，熔体的压力 模具设计说明书 迅速上升，达到最大值P0。从时间t1到t2，塑料处于螺杆（或柱塞）的压力下，熔体 会继续流入模腔内以弥补因为冷却收缩而产生的空隙。由于塑料仍在流动，而温度又 在不断下降，定向分子（分子链的一端在模腔壁固化，另一端沿流动方向排列）很容 易被凝结，所以这一阶段是大的分子定向形成的主要阶段。而这一阶段的时间越长， 分子定向的程度越高。从螺杆开始后退到结束（时间从t2到t3） ，由于模腔的内部压力 比流道内高，会发生熔体倒流，使模腔的内部压力迅速下降。倒流一直到浇口处熔体 凝结时为止。其中，塑料制件平均收缩率是由塑料凝结时的压力和温度决定的。 （3）制件的后处理： 由于成型过程中熔融塑料在温度和压力下的变形流动十分复杂， 再加上流动前塑化不均匀以及充模后冷却速度不一致， 导致制件内经常出现不均匀的 结晶、取向和收缩，导致制件内产生相应的（结晶、取向和收缩）应力，脱模后除了 引起时效变形外，还会使制件的力学性能、光学性能以及外观质量变坏，甚至严重时 会开裂。所以有的塑件需要进行后处理，常用的后处理有退火和调湿两种方法。 退火是为了消除或降低制件成型后的残余应力，此外，退火还可以对制件进行解 除取向，并降低制件硬度和提高韧性，温度一般在塑件使用温度以上的1020度至热 变形温度以下1020度之间；调湿处理是一种调整制件含水量的后处理工序，主要用 于吸湿性很强、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件。调湿处理所用的加热介质一般 为沸水或醋酸钾溶液（沸点为121，加热温度为100121，保温时间与制件厚度 有关，通常取29小时。 4.2注塑成型工艺条件注塑成型工艺条件 （1）压力：注射成型过程中的压力包括注射压力，保压力和背压力。注射压力用以 克服熔体从料筒向型腔流动的阻力，提供充模速度及对熔料进行压实等。保压力的大 小取决于模具对熔体的静水压力，与制件的形状，壁厚及材料有关。对于像 ABS 流动 性好的料，保压力应该小些，以避免产生飞边，保压力可取略低于注射压力。背压力 是指注塑机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力， 背压力除了可驱除物料 中的空气，提高熔体密实程度之外，还可以使熔体内压力增大，螺杆后退速度减小， 塑化时的剪切作用增强，摩擦热量增大，塑化效果提高，根据生产经验，背压的使用 范围约为 3.427.5MPA。 （2）温度：注塑成型过程中需控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度。喷嘴 温度通常略微低于料筒的最高温度，以防止熔料在直通式喷嘴口发生“流涎现象” ； 模具温度一般通过冷却系统来控制；为了保证制件有较高的形状和尺寸精度，模具温 模具设计说明书 度必须低于塑料的热变形温度，来避免制件脱模后发生较大的翘曲变形。ABS料筒温 度的经验数据如表3-1所示： 表4-2 温度的经验数据 料筒温度/喷嘴温度/模具温度 / 热变形温度 / 前段中段后段1.82MPA0.45MPA 200210220220606596 （3）时间：完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期。包括注射时间、保 压时间、冷却时间、其他时间（开模、脱模、涂脱磨剂、安放嵌件和闭模等） ，在保 证塑件质量的前提下应尽量减小成型周期的各段时间，以提高生产率，其中，最重要 的是注射时间和冷却时间，在实际生产中注射时间一般为 35 秒，保压时间一般为 20120 秒，冷却时间一般为 30120 秒（这三个时间都是根据塑件的质量来决定的， 质量越大那相应的时间越长） 。确定成型周期的经验数值如表 3-2 所示： 表 4-3 成型周期与壁厚关系 制件壁厚 /mm成型周期 / s制件壁厚 / mm成型周期 / s 0.5102.535 1.0153.045 1.5223.565 2.0284.085 经过上面的经验数据以及推荐值，可以初步确定成型工艺参数，因为各个推荐值 有差别，而且有的参数设置与实际注塑成型时的参数设置也不一致，固需结合两者， 初定制品成型工艺参数如表 3-3 所示： 表 4-4 制品成型工艺参数初步确定 模具设计说明书 特性内容特性内容 喷嘴形式直通式模具温度50 喷嘴温度()220后段温度()220 中段温度()210前段温度()200 注射压力 MPa85120保压力 MPa80 注射时间 s35保压时间 s20 冷却时间 s20其他时间 s3 干燥温度()6080干燥时间()13 后处理温度 70，保温时间 2 小时。 4.3注塑机的选择注塑机的选择 4 4.3.1.3.1注塑机简介（背景）注塑机简介（背景） 1956年制造出世界上第一台往复螺杆式注塑机， 这是注塑成型工艺技术的一大突 破，目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的30%；注塑机的产量占整个塑料机械产量 的50%。成为塑料成型设备制造业中增长最快，产量最多的机种之一。 注塑机的分类方式很多， 目前尚未形成完全统一标准的分类方法。 常用的说法有： （1）按加工能力分类：超小型、小型、中型、大型和超大型注塑机。 （2）按设备外形特征分类：卧式、立式、直角式、多工位注塑机。 此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类，但日常生活中用的较少。 4.3.24.3.2 注塑机基本参数注塑机基本参数 注塑机的主要参数有公称注射量，注射压力、注射速度、塑化能力、锁模力、合 模装置的基本尺寸，开合模速度，空循环时间等。这些参数是设计，制造，购买和使 用注塑机的主要依据。 （1）公称注塑量：指在对空注射的情况下，注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时， 注射装置所能达到的最大注射量，反映了注塑机的加工能力。 模具设计说明书 （2）注射压力：为了克服熔料流经喷嘴，浇道和型腔时的流动阻力，螺杆(或柱塞) 对熔料必须施加足够的压力，我们将这种压力称为注射压力。 （3）注射速率：为了使熔料及时充满型腔，除了必须有足够的注射压力外，熔料还 必须有一定的流动速率，描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。 常用的注射速率如表3-4所示 表4-5 注射量与注射时间的关系 注射量/CM 3 12525050010002000400060001000 0 注射速率/CM/S125200333570890133016002000 注射时间/S11.251.51.752.2533.755 （4）塑化能力：单位时间内所能塑化的物料量，塑化能力应与注塑机的整个成型周 期配合协调，若塑化能力高而机器的空循环时间长，则不能发挥塑化装置的能力，反 之则会加长成型周期。 （5）锁模力：注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力，在此力的作用下模 具不应被熔融的塑料所顶开。 （6）合模装置的基本尺寸：包括模板尺寸，拉杆空间，模板间最大开距，动模板的 行程，模具最大厚度与最小厚度等。这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸 范围。 （7）开合模速度：为使模具闭合时平稳，以及开模，推出制件时不使塑料制件损坏， 要求模板在整个行程中的速度要合理，即合模时从快到慢，开模时由慢到快在到停。 （8）空循环时间：在没有塑化，注射保压，冷却，取出制件等动作的情况下，完成 一次循环所需的时间。 4 4. .3.33.3注塑机的选择与校核注塑机的选择与校核 （1）由注射量选定注射机 由 PRO/E 建模分析得（材料密度取 1.03510 3Kg/m3 ）塑件体积为:V塑= 2391.24mm 3 塑件质量为:M塑=2.475g 浇注系统质量 j m j V=1.2g 模具设计说明书 额 M= K M =3.675/0.8=4.594g 式中：M实际注射量(g)； 额 M额定注射量(g)； K注射机最大注射量的利用系数，一般取 0.8。 由此选择卧式注射成型机：XS-ZY-60；该设备的技术规范见表： 表4-6国产注射机XS-Z-60技术参数表 特性内容特性内容 结构类型卧式拉杆空间(mm)190x300 公称注射量(cm 3) 60移模行程(mm)180 螺杆(柱塞)直径(mm)38最大模具厚度(mm)200 注射压力(MPa) 122最小模具厚度(mm)70 注射时间(s)-锁模形式(mm)液压-机械 注射方式柱塞式模具定位孔直径 (mm) 120 螺杆转速(r/min)-喷嘴圆弧半径(mm)12 锁模力(KN)500喷嘴孔直径4 （2）注射压力校核 ABS 塑料推荐注射压力为 7090MPa，考虑到本制件壁厚较小，充模时阻力较大取注射 压力为 80 Mpa，根据已选的注射机可知符合要求。 （3）锁模力校核 注射成型时的塑料会产生模板间的涨模力， 此涨模力等于塑件和浇注系统在分形 面上的投影面积与型腔压力之积。为防止模具分型面被涨模力顶开，必须对模具施加 足够的锁模力，否则在分型面处会产生溢料现象，因此模具设计时应使注射机的额定 锁模力必须大于涨模力。 则F)AP(nA 21 30（143675） 式中，F注塑机额定锁模力(N)； 1 A单个塑件在模具分型面上的投影面积(m )； 2 A浇注系统在模具分型面上的投影面积(m )； P塑料熔体在型腔内的平均压力(查模具设计手册)（2040MPa） 。 模具设计说明书 （4） 模具厚度校核 模具厚度必须满足下式： HminHmHmax 而 70189200满足要求。 式中Hm所设计的模具厚度 189mm； Hmin注塑机所允许的最小模具厚度 70mm； Hmax注塑机所允许的最大模具厚度 200mm； （5） 定位圈尺寸校核 注塑机固定模板台面的中心有一规定尺寸的孔，称之为定位孔。注塑模端面凸台 径向尺寸须与定位孔成间隙配合，以便于模具安装，并使主流道的中心线与喷嘴的中 心线相重合。所以模具端面凸台高度应小于定位孔深度。 （6） 喷嘴尺寸校核 在实际生产过程中，模具的主流道衬套始端的球面半径 R2 应取比注射机喷嘴球面半 径 R1 大 12 mm，主流道小端直径 D 取比注射 机喷嘴直径 d 大 0.51 mm，如图 3-2 所示，以 防止主流道口部积存凝料而影响脱模，所以， 注射机喷嘴尺寸是标准，模具的制造以它为准 则。 图 4-7 喷嘴与浇口套尺寸关系 （7） 开模行程校核 模具开模取出制品所需的开模距离必须小于注射机的开模行程。 注射机最大的开 模行程的大小直接影响模具所形成的塑件高度，太小时塑件无法从动定模之间取出。 所选注塑机为液压机械联合作用锁模机构，最大开模行程不受模具厚度影响。此 时最大开模行程 S开等于注塑机移动、固定模板台面之间的最大距离减去模具厚度 S开H1+H2+（510）mm 18025+25+10 18060满足要求。 式中S开注塑机移模行程 180 mm； H1推出距离 25 mm； H2流道凝料与塑件高度 25 mm。 模具设计说明书 第五章模具设计 5.1分型面的设计分型面的设计 为了将塑件和浇注系统凝料等从密闭的模具取出，以及为了安放嵌件，将模具适 时地分成两个或若干个组成部分，这些可以分离部分地接触面，统称分型面。 从分型面地数目来看：单分型面、双分型面、多分型面。 从分型面形状来看：平面、斜面、阶梯面、曲面。 从分型面地开模方式来看：平行于开模方向，垂直与开模方向，与开模方向呈一 斜角。 模具设计中分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分型面选择原则 和塑件的成型要求来选择分型面。选择模具的分型面时应考虑以下基本原则： （1）分型面的选择应有利于脱模 （2）分型面的选择应有利于成型零件的加工制造 （3）分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量和精度要求 （4）分型面应选在塑件外形最大轮廓处 （5）分型面应有利于侧向抽芯 （6）便于塑件脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边 （7）对成型面积的影响 由于考虑到该塑件有侧抽芯机构的设计，所以选择单分型面水平分型方式，可以 减少对侧抽芯机构设计的复杂程度，且开模时动定模直接分开，又可减少模具加工难 度又便于成型后出件。 5.2 型腔数的确定型腔数的确定 一模 8 腔的布局将使抽芯机构变得简易，采用一模八件，生产效率高，生产时间 短，料流比较顺畅，零件质量较好。经过分析采用一模八件，如图 5-1 所示： 模具设计说明书 5.3模具浇注系统设计模具浇注系统设计 5 5.3.1.3.1浇口位置设计浇口位置设计 （1）浇注系统应与塑件一起在分型面上，也应有压降、流量和温度分布的均衡 布置； （2）尽量缩短流动行程，以降低压力损失，缩短充模时间； （3）浇口位置的选择，应避免产生乱流，及喷射和蛇行流动，并应有利于排气 和补缩； （4）避免高压熔体对型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移。 （5）浇注系统凝料脱出方便可靠，易与塑件分离或切除整修容易，且外观无损 伤； （6）浇注系统应达到所需精度和粗糙度，其中浇口必须有 IT8 以上精度； （7）熔合缝位置必须合理安排，必要时配置冷料井或溢料槽；尽量减少浇注系 统的用料量。 模具设计说明书 侧浇口：形状简单，便于加工，而且尺寸精度容易保证；试模时，如发现不适当，容 易及时修改；能相对独立地控制填充速度与封闭时间；可用于各种塑料；对于壳体类 塑件，流动填充效果更佳；必须进行去浇口处理，增加成本。 5 5.33.2 2浇口套设计浇口套设计 由于注塑成型时主流道要与高温塑料熔体和注塑机喷嘴反复接触和碰撞， 所以一 般都不将主流道直接开在定模上，而是将它单独开设在一个嵌套中，然后将此套再嵌 入定模内，此套为浇口套，也称为主流道衬套。浇口套应选用优质钢材8A，热处理 硬度为 53-57HRC。长度应与定模配合部分的厚度一致，主流道出口处的端面不能突 出在分型面上，否则不仅会造成溢料，而且还会压坏模具。衬套与定模之间的配合采 用 H7/6。选择的浇口套，如图 5-2 所示： 图 5-2 浇口套设计 5.35.3. .4 4排气方式排气方式 此制件属中小型，且注射速度中等，可以利用分型面和推杆的间隙排气，所以不 开设专门排气槽，这样既可减少设计的复杂度，还可节约设计成本。 模具设计说明书 5 5.33.5 5 冷料穴及拉料杆冷料穴及拉料杆 冷料穴的作用是贮存因两次注射间隔而产生的冷料头以及熔体流动的前锋冷料， 以防止熔体冷料进入型腔。冷料穴一般设在主流道的末端，当分流道较长时，在分流 道的末端有时也开设冷料穴。 拉料杆冷料井可分为顶出杆成型的“拉顶”冷料井、拉料杆成型的“拉料”冷料 井和凹坑