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 密级： 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 学 院： 材料学院 系 材料加工工程 专业班级： 材料成型及控制工程 学生姓名： 李云来 学号： 201110301130 指导教师： 辛 勇 职称： 教 授 起讫日期： 目录摘 要I矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。AbstractII聞創沟燴鐺險爱氇谴净。第1章 绪 论1残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。1.1 注塑模具概述1酽锕极額閉镇桧猪訣锥。1.2选题的依据及意义：1彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。1.3国内外研究现状及发展趋势2謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。1.4本文研究内容3厦礴恳蹒骈時盡继價骚。第二章 塑料的成型特性4茕桢广鳓鯡选块网羈泪。2.1 塑件制品工艺性分析4鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。2.2 ABS塑料的材料特性5籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。第三章 设计方案及参数确定7預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。3.1 注塑机的确定及校核7渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。3.1.1注塑机的选择7铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。3.1.2注射机参数校核：8擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。3.1.3型腔数校核9贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。3.1.4其他相关参数校核9坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。3.2 浇注系统设计9蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。3.2.1主浇道设计10買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。3.2.2冷料井设计10綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。3.2.3分流道设计10驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。3.2.4浇口设计11猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。3.3分型面选择12锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。3.4冷却系统设计13構氽頑黉碩饨荠龈话骛。第四章 模具结构设计15輒峄陽檉簖疖網儂號泶。4.1成型零件设计15尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。4.2成型零部件设计16识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。4.2.1推出机构设计16凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。4.2.2复位杆设计16恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。4.2.3导向机构设计17鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。4.2.4 拉杆设计18硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。4.2.5垃圾钉设计18阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。4.2.6支撑设计18氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。4.3注射模标准模架设计19釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。4.3.1动模板设计20怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。4.3.2设计定模板20谚辞調担鈧谄动禪泻類。4.3.3定模座板设计20嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。4.3.4动模座板设计21熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。4.3.5动模座垫块设计21鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。4.4斜顶设计21纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。4.4.1斜顶设计21颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。4.4.2斜顶定位块22濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。4.5模具的整体设计22銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。第五章 U盘外壳注塑模装配设计24挤貼綬电麥结鈺贖哓类。5.1 装配概述24赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。5.2模具总体结构设计24塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。5.3 模具总体装配26裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。5.3.1 定模装配26仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。5.3.2 动模的装配27绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。5.3.3 模具总装29骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。第六章 结论与展望31瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。参考文献32鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。致谢33栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。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。辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。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。峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。关键词： U盘；外壳；ABS；注射模具；UGI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.詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。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.则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。Key words： U disk , shells , ABS , injection mold, UG胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。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。鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。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。稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。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。陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。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。沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。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。 钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。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。懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。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。 謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘。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。呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。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。 莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。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。麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。 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。納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬。(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。風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。(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。灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹。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。铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。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：攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸。 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。34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。趕輾雏纨颗锊讨跃满賺。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。夹覡闾辁駁档驀迁锬減。 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。视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝。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。偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠。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緦徑铫膾龋轿级镗挢廟。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。 騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼。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疠骐錾农剎貯狱颢幗騮。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镞锊过润启婭澗骆讕瀘。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。舻当为遙头韪鳍哕晕糞。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：鸪凑鸛齏嶇烛罵奖选锯。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