U盘接口塑件注塑模具CAD设计毕业设计论文.doc

昆明理工大学学士学位论文 目录nanchang university 学 士 学 位 论 文thesis of bachelor（20112015年）题 目： u盘接口塑件注塑模具cad设计 目录摘 要iabstractii第1章 绪 论11.1 注塑模具概述11.2选题的依据及意义：11.3国内外研究现状及发展趋势21.4本文研究内容3第二章 塑料的成型特性42.1 塑件制品工艺性分析42.2 abs塑料的材料特性5第三章 设计方案及参数确定73.1 注塑机的确定及校核73.1.1注塑机的选择73.1.2注射机参数校核：83.1.3型腔数校核93.1.4其他相关参数校核93.2 浇注系统设计93.2.1主浇道设计103.2.2冷料井设计103.2.3分流道设计103.2.4浇口设计113.3分型面选择123.4冷却系统设计13第四章 模具结构设计154.1成型零件设计154.2成型零部件设计164.2.1推出机构设计164.2.2复位杆设计164.2.3导向机构设计174.2.4 拉杆设计184.2.5垃圾钉设计184.2.6支撑设计184.3注射模标准模架设计194.3.1动模板设计204.3.2设计定模板204.3.3定模座板设计204.3.4动模座板设计214.3.5动模座垫块设计214.4斜顶设计214.4.1斜顶设计214.4.2斜顶定位块224.5模具的整体设计22第五章 u盘外壳注塑模装配设计245.1 装配概述245.2模具总体结构设计245.3 模具总体装配265.3.1 定模装配265.3.2 动模的装配275.3.3 模具总装29第六章 结论与展望31参考文献32致谢33昆明理工大学学士学位论文 摘要u盘外壳注塑模具cad设计专 业：材料成型及控制工程学 号：201110301130学生姓名：李云来指导教师：辛勇摘 要u盘作为办公学习存储必不可少的工具，在当今社会被越来越多的人使用。u盘的样式丰富多彩，外壳也是五花八门，市场上面出了很多种类的u盘，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。u盘是人们经常用来下载存储文件和资料的一种高科技产品。u盘的外形造型很多，我们用这一款外形美观的的u盘外壳进行模具设计，由于市场特殊性，制作u盘外壳外形的过程时，模具设计使用期限为10年，批量生产。本次毕业设计基于ug注塑模平台对u盘外壳进行工艺分析，介绍了注塑模工作原理及有关应用、设计原则。分析模具结构设计，选择合适的注塑机，对其浇注系统进行了设计。熟练运用ug对模具进行分模，加载模架，加载标准件等一些列的便捷的模具设计，ug功能强大，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。进行有关参数设计及其计算校核，设计型腔数目，并对其进行校核，选择注塑机，设计斜顶，完成装配图及其各个部件工程图。关键词： u盘；外壳；abs；注射模具；ugii昆明理工大学学士学位论文 abstractshell of the u disk injection mold cad designabstractu disk as office study the necessary tools for storage, in todays society is used by more and more people. the u disk style rich and colorful, the shell is multifarious, above the market out of the many kinds of usb flash drive, we choose this one u disk shell material (abs) for mould design. through the analysis and research, we consult relevant technical literature, selected materials and the related technical parameters, design the u disk shell mold.u disk is often used to store documents and data download a high-tech products. u disk shape modelling is very much, we use this one beautiful shape of u disk shell mold design, due to market particularity, the process of production of u disk shell shape, mold design using the deadline for 10 years, batch production.the graduation design based on ug platform of injection moulds for u disk shell process analysis, this paper introduces the working principle of the injection mold, design principle and relevant applications. analysis the mould structure design, select the appropriate injection molding machine, to design the gating system. skillfully use ug to die mold, loading mode, load standard parts, such as a series of convenient mould design, powerful function of ug, it provides product design and mold design with a good design environment, it makes the product design process and a good combination of processing and manufacturing process.on parameter design and calculation, design of cavity number, and carries on the check, choose the injection molding machine, inclined top design, complete each part assembly drawing and engineering drawing.key words： u disk , shells , abs , injection mold, ug昆明理工大学学士学位论文 第一章 绪论第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。1.2选题的依据及意义：1选题依据工业技术的不断革新与发展，市场对于产品的要求也越老越高，对于产品的功能需求也越来越多，这就带来了很多的技术要求，尤其是产品对于模具的要求也就愈来愈高。以前进行的模具工艺设计和方法都不能适应工业产品的生产，这就需要我们对自己技术的提高，更新来适应高质量的要求。所以国外先进制造业国家已经加大对模具技术的创新开发。塑料产品已广泛应用于工业，农业和日常生活。特别是在电子工业中，大部分的电子工业中的外壳是塑料制品，提高了高品质的塑料模具和塑料性能，和模塑制品的设计的性能要求。在科学飞速发展的当今社会，塑料制品充斥着我们生活的方方面面，u盘不仅在工作中占据着重要的地位，资料的互传，更是给大批量资料的携带提供了便利，不仅在工作中，学习中也占据着不可忽视的地位，本次设计题目为u盘的外壳，需要有较好的冲击力，耐磨，不易变形等特点，所以我们采用了abs塑料。就当下u盘外壳的种类很多模样各自不同，外部美观越做越精细漂亮，种类更是琳琅满目，目不暇接。所以对模具工艺设计等各个方面要求也就越来越高，实验也要求越来越好，对模具的制造过程工艺过程难度也有所提高。你要在模具的市场上有自己的一席之地，这就对从事模具制造的人有了更高的挑战，当今社会需要的是复合型人才，所以这就需要我们能对更多的设计软件熟知，运用，从而使自己得到社会的认可，得到企业的认可。 2论文选题意义u盘不仅在学习中有重要地位而且在工作中也占有不可或缺的地位。就u盘而言他的总体外观设计多种多样，综上所述，本次设计选取的u盘接口，分析其外观特点，做出有关参数的计算进行设计，在设计过程中，考虑到成品的实用性，外观特点，市场成活率，在对该款产品的设计时候我们需要特别注意，模具设计出来对这个产品的使用期限一般为10年，而且需要大规模批量生产。经过市场的调查表明，现在市面上的外壳种类很多，本次设计仅仅对该产品的外壳进行模具设计及其分析，u盘外壳的分析我们运用的是ug进行注塑模具的设计。这次毕业设计的选题意义，不仅只是简单的对这一个单一产品进行注塑模具设计，更是在于我们通过这一实际例子来提升自己的动手动脑的能力，对注塑模具的熟悉程度。熟悉采用软件进行注塑模具设计的流程程，了解三维塑件设计软件ug。 众所周知的是，我们在进行注塑模具设计及其产品的研发过程中，产品塑件的质量和生产成本都是由设计者在进行模具的设计和制造过程中决定的。认识到了这一点，因而我们国家在模具设计及其制造这一发展方向上面也是频频提到了这个问题，这就让我们意识到提高模具时设计的效率和模具设计过程中的自动化程度是多么的重要了。我们在进行注塑模具设计以及学习模具成型有关知识要点的时候，也要不忘记运用好计算机进行辅助模拟开发研究。 1.3国内外研究现状及发展趋势u盘作为一个现代化的，与时俱进的以储存为目的的便携式的工具，以其体积小、方便携带，读写速度快通用性强等的特点，一经投放市场就赢得了众多数码以及学生消费者的青睐。即使u盘有着巨大贡献，并且在其涉及的领域范围内都有着不俗的重要作用，但是却在嵌入式系统这一新型领域中没有体现这个突出作用，因为其功能开发未涉及这个领域。在数据采集系统中，u盘也可以体现出他的作用来，因为他具有良好的通用性，灵活性决定了他不会被单一的主机所局限；其次就是它为数据的传输，携带，分享，公用提供了一种可靠的，便捷的一种全新的渠道；可广泛应用在需要与计算机不定期交互数据的数据采集系统中，省却了将笔记本电脑或其它相对较笨重的设备带到系统应用现场进行数据更新和采集的麻烦。 到目前为止国际上注塑模cadcam的发展趋势是：(1)已问世的商品化软件，在使用中都有一些问题，有时甚至于在此出现明显的话误。因此，如何建立更为符合实际、又能迅速求解的三维非牛顿流体、非等温流动过程数学模型和三维非稳态冷却过程数学模型，仍是国际上致力研究和急待解决的问题。(2)注塑模cadcam的一体化工作，为了向广大的用户提供更加实用、更便捷的注塑模cadcam软件，因此国外许多计算机公司正致力于开发一些集成化程序更高的，更为全面的，更为智能化的注塑模cadcam系统。(3)专项建立起所谓的“专家系统”，不仅在改善注塑模设计质量等方面有提高、而且在提高注塑制品的生产效率这个方面也有长足的进步。目前，国外已出现了一些注塑棋的专家系统，能够帮助用户分析注塑制品的缺陷，选择注塑模具的最佳分型面，对模具零件的结构进行优化等。由于我国的硬件条件差，收到各种资源的影响，关于我国注塑模具cadcam的研究工作起步较晚进步慢，这是我们国家面临的一个重大考验。但是现在我国在逐渐成熟cad/cam技术支持下进行二次开发，能通过计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化，能很明显的缩短模具设计与制造过程中所花费时间的周期，不仅降低了生产过程中花费的生产成本，而且提高产品的质量。1.4本文研究内容 本课题对u盘外壳复杂空间曲面几何体的几何造型和模具设计，符合设计一副具有一定难度的经济合理结构合理的注射模具的要求，其具体研究内容如下： 1了解国内外关于塑料产品开发塑料成型方法，工艺及塑料模具材料，设计和制造等相关领域的最新发展动态；2研究分析本次设计对所需用到的注塑模架的基本构造；3. 对u盘外壳借口处注塑模的成型零部件进行ug造型和成型设计；4使用参数化的三维软件ug实现对u盘外壳这样复杂空间曲面测量和分析；5. 对标准零件库及材料库的调用，以及成型零部件的调用，进行虚拟装配设计；6利用ug实现浇注、开模分型及成型动、定模、模架设计等。33昆明理工大学学士学位论文 第二章 塑料的成型特性第二章 塑料的成型特性2.1 塑件制品工艺性分析 本次设计的塑料制品为u盘外壳，塑件实体如图2.1。图2.1 塑件实体图 从图2.2中可知u盘外壳的包容尺寸，长为30mm，宽为22mm，高为11mm。外壳有两部分构成，塑胶体积较小，在浇注过程中要注意其浇注强度，防止型芯变弯。可见制件的尺寸较小，应该设计一模四腔结构。图2.2 塑件尺寸 由于u盘外壳尺寸较小而且精度高，故我们生产中常用abs进行生产。abs树脂作为五大合成树脂之一，其抗稳定冲击度、耐高温性、耐低温性、耐化学药品腐蚀性及本身所具有电气性能优良，而且还具有非常易加工、制成产品尺寸比较稳定、表面光泽度优良等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面电镀、热压等二次加工，广泛被应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。它将ps，san，bs的各种优秀性能有机地结合起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。 1、一般性能abs外观不透明，颗粒呈象牙色，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具有优良的力学性能，可以在极低的温度下使用，其冲击强度好，abs的力学性能受温度的影响较大；abs的耐磨性优良，可用于中等载荷和转速下的轴承，尺寸稳定性好， abs的耐蠕变性比psf及pc大，又具有耐油性，但比pa及pom小。abs的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。 3、热学性能abs的热变形温度为93118，abs在-40时，仍能表现出一定的韧性，制品经退火处理后还可提高10左右。，因而可在-40100的温度范围内使用。 4、电学性能 abs的绝缘性好，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、碱、无机盐及多种酸的影响，但可溶于氯代烃中，受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；置放于户外半年左右后，冲击强度至少下降一半。 6、abs塑料的加工性能 abs跟ps一样是热塑性塑料，并且加工性能优良，可使用较为通用的加工方法来进行加工设计。 abs的流动性比pvc和pc好，但比pe、pa及ps差， 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，而且不易出现降解现象。 abs高吸水性，加工前应进行干燥。一般产品的干燥条件为温度8085，时间24h;产品的特殊要求（如电镀）的干燥条件为温度7080，时间1818小时。 abs是易于生产的产品中的内部应力的处理时，内部应力的大小可通过浸入冰乙酸中检验;如应力和过本次设计我们之所以选用abs材料的正式因为于它具有较好的耐磨性，较高的硬度性，耐磨，流动力好，不易变形等特点。2.2 abs塑料的材料特性分的应力开裂的产品绝对禁止应进行退火处理，放置在7080的烘箱中24小时的热风循环特定的条件下，然后冷却至室温。2.3 abs塑料的成型工艺参数abs塑料的成型工艺参数如表2.1所示。表2.1 工艺参数参数取值范围选取数值密度1.021.05g/cm1.03g/cm收缩率s0.3%0.8%0.5%温度/喷嘴180-190180料筒210-230220模具50-7060压力mpa注射70-9090保压50-7060时间/s注射3-53保压15-3020冷却15-3025总计40-7048昆明理工大学学士学位论文 第三章 设计方案及参数的确定第三章 设计方案及参数确定注塑机型号，主要包括以下几个参数：a、容模量：啤机导柱（格林柱）的位置，大小，以及允许的最大的容模量，最小的闭合厚度。b、喷嘴参数：球形直径的喷嘴，喷嘴直径，喷嘴直径，喷嘴的最大伸出长度，该定位孔。c、码模参数：码模孔，槽尺寸。d、顶出机构：顶出点的位置与顶杆直径，必要时还提供顶出力及顶出行程。3.1 注塑机的确定及校核3.1.1注塑机的选择本次设计的材料为abs，查手册可知其密度，收缩率为：0.40.7，计算出其平均密度为，平均收缩率为0.55。 使用ug软件计算出图形的体积，可以得出塑件的体积为=24407.9190由已知可得塑件的密度可以计算出塑件的质量浇注系统内的凝料的体积计算大约为 可以计算出浇注系统内凝料的质量为 由此可以得出所需塑料的总体积和总质量根据所需塑料的总体积查表可以选择出来注射机的型号为：（螺杆式）sz-100/630 注射机的参数为： 结构形式： 卧式； 理论注射容量： 75/105cm3； 螺杆直径： 30/35mm； 螺杆注射压力： 224/164.5mpa； 注射速率： 60/80g/s；塑化能力： 7.3/11.8g/s；螺杆转速： 14-200r/min；锁模力： 630kn；拉杆内间距： 370x320mm；开模行程： 270mm最大模具厚度： 300mm最小模具厚度： 150mm锁模形式： 双曲肘模具定位孔直径： 125mm喷嘴球直径： 15mm3.1.2注射机参数校核：注射机工艺参数的校核主要考虑注射机最大注射量、注射压力和锁模力。1）.最大注射量的校核80%=7580%=60g54.627g满足要求。2）.注射压力校核abs注射压力为60-100mpa164mpa.3）.锁模力的校核型腔内的熔体压力 pkp。式中 p。 注射压力，mpa；k 压力损耗系数，随塑料品种、注射机形式、喷嘴阻力、流道阻力等因素变化，可在0.20.4的范围内选取。在本设计中取k0.4则 p0.410040mpa。f锁 pa/1000403008/1000120kns1+（25） v=hktg，hk-顶出最大距离，注意实际顶出距离1.5a时，要锣腰形孔。5）.斜行内出的胶位出模斜度要够大，一般单边56）.斜顶用h3（8407）材料淬火hrc432，氮化至hv1000.4.4.2斜顶定位块1）.斜顶定位块采用青铜材料，整块线切割斜孔配斜顶。2）.斜顶定位块按誉铭标准系列选用有五种规格。图4.13斜顶4.5模具的整体设计模具由以下部份组成：成型零部件；合模导向机构；浇注系统；推出机构；加热和冷却系统，如图4.14所示。要保证生产出合格的产品，各组成部份都应满足设计的技术要求13。图4.14 模具整体图1) 成型部位及分型面：分型面粗糙度及尺寸形状，型腔与型空间尺寸，脱模斜度必须达到设计的要求；分型面光滑平整,棱边清晰；镶件组合等符合质量要求，固定结合部分配合严密，不得有间隙;凹凸模组合后应保持间隙一致，塑件同一表面由上下模或两半模成型时错位应在允许的范围内13。2) 顶出系统:顶出时动作灵活轻松，顶出行程满足要求,各顶出件无晃动，窜动；顶出杆等在塑件上残留的痕迹应在塑件要求范围内(一般允许高出型面0.1mm)；复位可靠正确，复位杆卅复位系统装配正确，一般应低于型面0.020.05mm。3) 导向系统：导柱，导套垂直度为100mm：0.02mm，导套内外孔同轴度0.01mm；滑动灵活，无松动及吸死现象；保证导向部位和各零件相对位置；导柱，导套轴线对模板垂直度公差为100mm:0.02mm。4) 浇注系统：主浇道，分浇道，进料口的尺寸、形状、糙度等均应符合要求；流道平直，圆滑连接，无死角，缝隙，坑；浇口套的主流道，加工粗糙度，加工痕迹应有利于塑料流动及浇注系统脱模；不得有与注射横喷嘴r吻合的侧坑,进料端口孔不得有影响脱模的倒锥。模具各零部件的加工应保证精度要求；导柱、导套应保证同轴度要求；加工导柱；导套孔时应同时加工，以保证同轴度要求；其它有同轴度要求的孔都采用同时加工的方法。模具在装配时应保证各零件的准确位置精度。模具上，下平面的平行度误差不大于0.05mm。相邻零件或相邻单元之间的配合与连接均需按装配工艺确定的装配基准进行定位与固定，以保证其间的配合精度和位置精度。为了保证塑件的质量与模具的寿命要求，各组成部分应满足以下技术要求：昆明理工大学学士学位论文 第五章 u盘外壳注塑模具装配设计第五章 u盘外壳注塑模装配设计5.1 装配概述在模具结构设计cad中有两类基本方法：自顶向下和自底向上。前者是先总体设计，然后逐步细分；后者则是先详细设计各零件，然后把它们逐步拼合起来作调整。在传统的注塑模cad系统中，模具结构设计大都采用自底向上的方法，这种设计方法最大的问题就是模具装配结构与零件间不存在约束关联，因此，一方面，当模具装配结构发生改变时，相关零件的结构形式，尺寸不会自动改变；另一方面，当零件改变时，模具装配结构也不能随之更新。零件之间的装配关系和尺寸协调完全由设计人员手工完成，因此难免导致设计结果不一致的情况。由上面的分析可知，u盘外壳注塑模的结构设计步骤如下16：1) 模具的总体结构的设计。这一步骤解决的主要问题是对模架的选取，以及结构的设计，也是体现“自顶向下”结构设计思想的基本部分。2) 成型零部件在模架中的装配。包括对型芯型腔的自装配，以及到模架中的总装配。3) 模具图纸生成。总装图的生成和非标准零件图的生成。5.2模具总体结构设计图5.1 塑件与浇注系统由于采用的是正浇口进浇（如图5.1所示），因此模架需要采用两板式单分型面，再根据对成型型腔的壁厚进行计算校核，利用胡波所设计的一个基于nx的软件的二次开发产品hb_mould（如图5.2所示），在图5.3所示塑料注射模标准模架参数设置界面里，选择大水口的模胚，型号为ci型，模胚规格为2325的标准模架，其尺寸规格为230mm250mm。图5.2 注塑模具cad资源管理系统界面a、b、c几个尺寸系列中出现标准模架的各个系列尺寸，按本模具的要求选择a60，b60，c70等如图5.3所示，在确认选择正确以后点击确定即可在ug中生成我们所需的标准模架。图5.3 塑料注射模标准模架参数设置界面在ug中生成的标准模架如图5.4所示。图5.4 用注射模标准模架系统生成的模架整副模具除了标准模架以外，还有一些其他的标准件，如主流道衬套，定位圈等，弹簧，压块等都可以在hb_mould模具标准件库（图5.5）调出。图5.5 模具标准件选择界面5.3 模具总体装配5.3.1 定模装配由于底壳有外向侧抽芯结构，需要在放定模仁的定模板上进行加工出凹槽，标准模架中的定模板如图5.6所示，经过加工切槽和挖孔以后，如图5.7所示： 图5.6 标准模架的定模板 图5.7 加工后的定模板定模的装配过程如下： 图5.8 定模扳 图5.9 定模仁 图5.10 装配中的定模图 5.11 导套 图5.16 装配中的定模 图5.17 定模固定板图5.18 装配完成后的定模侧5.3.2 动模的装配标准模架的动模如图5.19所示，经过加工切槽钻孔如图5.20所示。 图5.19 标准模架上的动模 图5.20 经过加工后的动模动模的装配过程如下： 图5.21 动模板 图5.22 动模仁 图5.23 装配中的动模 图5.24 装配中的动模 图5.25 装配中的动模 图5.26 动模侧其他构件图5.27 装配完成后的动模侧5.3.3 模具总装上模下模的装配都已完成以后便可以进行模具的总装，装配总图如图5.28，图5.29所示，本模具使用的结构是两板单分型面，其开模行