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1、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
2、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
3、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
4、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
5、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 mul
6、tifarious, 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
7、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, b
8、atch 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 moldi
9、ng 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 c
10、ombination 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 , injecti
11、on 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，
12、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
13、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，
14、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
15、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，
16、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
17、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
18、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U
19、G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
20、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
21、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
22、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
23、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50-7
24、060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
25、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：
26、 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 P0.4
27、10040Mpa。F锁 PA/1000403008/1000120KN630KN满足要求。3.1.3型腔数校核 型腔数目的确定公式：N=（Km0-m流）/mi式中：N型腔数，m0注射剂规定的最大注射量m0=105，m流模具浇注系统中凝料质量；mi每个制品的质量，KABS塑料熔体密度。由UG分析得：m流为,=24.407g.带入数值：得N4.实际上不可能做那么多型腔，取N=2.3.1.4其他相关参数校核1).拉杆内间距校核模具长宽尺寸为250X230mm,结果小于注射机的拉杆内间距2）最大、最小装模厚度模具高度为282mm,符合注射机的装模高度。3）.开模行程校核 制品总高为10mm,主流道长7
28、1mm,规定制品瑞出距离为20mm,加上安全距离为5mm.故开模行程为：S=10+71+20+5=106mm270mm。考虑到要手取不容易伸入，所以规定开模行程为200mm。 以上校核数据表明，所选定的注射机符合实际情况。3.2 浇注系统设计浇注系统的设计原则：1、型腔的布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象；2、型腔和浇口的排列要尽可能减小模具外形尺寸；3、系统流道应尽可能短，断面尺寸适当；尽可能减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压力损失尽可能小；4、对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，即分流道尽可能采用平衡式布置；5、满足型腔充满的前提下，
29、浇注系统容积尽可能小，以减小塑料的耗量；6、浇品位置要适当，尽量避免冲击嵌件和细小的型芯，防止型芯变形，浇口的残痕不应影响塑件的外观。浇注系统是从端部的熔料通道与主通道之间的注塑模腔的开始。常见的铸造系统由主流路，分流路和浇口及其冷料四部分组成的。主浇道是塑料熔体进入模具型腔时最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。其尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间。由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模板上，而是将它单独设计成主流道衬套镶入定模板内。3.2.1主浇道设计主流道的设计尺寸如图3.2。图3.2主流道冷料井位于主流道正对面的动模板上，或
30、处于分流道末端。其作用是捕集料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量，载模时对能将主流道的凝料拉出。冷料井的直径宜大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端直 径。本设计中采用倒锥形，如图3.3所示。3.2.2冷料井设计图3.3 冷料井示意图3.2.3分流道设计分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔之前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段，因此要求所设计的分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态。 为了方便，加工和凝料、脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形、梯形、U型等，工程实践
31、中圆形流道、梯形流道比较常用。分流道截面形状采用圆型，分流道的长度取为72mm，形状及其尺寸如图3.4所示。图3.4.a 分流道截面图图3.4.b 分流道结构图3.4 分流道3.2.4浇口设计浇口的位置与塑料的质量有直接影响。在确定进料口位置时，应考虑以下几点：1、避免产生喷射和蛇形流。熔体良好的流动状态将保证模具型腔的均匀充填，并防止形成分层。为了防止喷射现象的发生，可以通过扩大浇口尺寸，或采用冲击型浇口等办法，使熔体平稳流入型腔；2、尽量缩短流动距离，以减小压力热量的损失，提高材料的利用率，是熔体迅速均匀充模；3、浇口应开在塑件最厚处，此处熔体流动阻力小，不易冷却，利于补缩，分子取向程度小
32、；4、尽量减少或避免熔接痕；5、有利于排气；6、充分考虑分子定向对塑件质量的影响。一般而言，在垂直与流向的方向强度降低，容易产生应力开裂；7、尽量避免损坏塑件的外观质量；8、尽量使去除浇口后的残留痕迹会影响塑件的使用要求。根据分析的结果，浇口采用侧浇口形式，并且采用两个对称浇口。它一般开设在分型面上，在通常情况下熔体从型腔侧面冲模。它的截面形状多为矩形狭缝，便于加工和修整。侧浇口的截面形状和尺寸如下图3.5所示。 图3.5 侧浇口截面图在本设计中选取进浇口长度值l=2，宽度b=1，厚度t=0.8；侧浇口的尺寸对成型工艺的影响：熔体在侧浇口上的压力降与浇口长度l成正比。浇口厚度t影响浇口的封闭时
33、间，t值越大，封闭时间越长。浇口厚度b影响流动速率，b值越大。塑料在模具型腔凝固形成塑件，为了将塑件取出来，必须交模具型腔打开，也就是必须将模具分成两部分，即定模和动模两大部分。定模和动模相接角的面称为分型面。分型面的选择好坏对塑件质量、操作难易、模具结构及制造都有很大的影响。通常遵循以下原则：1）分型面不仅应选择在制品外观没有影响的位置，而且还必须考虑如何能比较方便的清除分型而产生地溢料飞边。同时，还应避免分型而产生飞边。2）分型面一般选择在塑件的尺寸的最大处。3）分型面的选择应有利于制品脱模。否则，模具结构便会变得比较复杂，通常分型面的选择应尽可能使制品在开模厚滞留在动模一侧。4）分型面不
34、影响制品的形状和尺寸精度。3.3分型面选择5）分型面应尽量与最后填充溶体的型腔表面重合，以利于排气。6）选择分型面时，应尽量减少脱模斜度给制品大小端尺寸带来的差异。7）分型面的选择应便于模具加工。为了方便，模具工艺加工制造，必须尽量，选择平直分型面或者方便加工的分型面。8）选择分型面时，应尽量减少制品在分型面上的投影面积，以防止面积过大，造成锁模困难，产生严重溢料。9）有侧孔或侧凹的制品，选择分型面时应自首先考虑将抽心或分型面距离长的一边放在动、定模的方向，而将短的一边作为侧向分型抽心机构时，除水液压抽心能获得较大的侧向抽拔距离外，一般分型抽心机构侧向抽拔距离都较小。综合考虑以上因素，选择塑件
35、尺寸的最大处为主分型面。本设计中采用双分型。如图3.6所示。 图3.6 分型面图为了缩短成型周期，需要对模具进行冷却，常用水对模具进行冷却。即在注塑完成后通循环冷水到靠近型腔的零件上或型腔零件上的孔内，以便迅速使模具冷却。1) 塑件厚度均匀，冷却通道至型腔表面的距离相等，亦即冷却通道的排列与型腔的形状相吻合，塑件壁厚处冷却通道应靠近型腔，间距要小以加强冷却。一般冷却通道与型腔表面的距离大于10mm，为冷却通道直径的12倍。2) 在模具结构允许的前提下，冷却通道的孔径尽量大，冷却回路的数量尽量多，以保证冷却均匀。3) 为防止漏水，镶块与镶块的拼接处不应设置冷却通道，并注意水道穿过型芯、型腔与模板
36、接缝处时的密封以及水管与水嘴连接处的密封，同时水管接头部位设置在不影响操作的方向，通常在注射机的背面。3.4冷却系统设计4) 浇口处应加强冷却。由于浇口附近温度最高，通常可使冷却水先流经浇口附近，再流向浇口远端。5) 降低入水与出水的温度差，避免模具表面冷却不均匀。6) 冷却通道要避免接近塑件熔接痕的生产位置，以免降低塑件的强度。7) 冷却通道内不应有存水和产生回流的部位，应避免过大的压力降。冷却通道直径的选择要易于加工清理，一般为612mm。8）单层的冷却回路通常用于较浅的型腔，对于低矮的型芯，可将冷却回路开设在型芯的下部。根据以上原则，本设计中冷却系统如下图3.7所示：本设计中取水线的直径
37、为6mm，经过初步的估算可以满足要求。由于塑料是从中间流入温度较高，所以流道下面设置了两根流道，又由于塑件厚度较小所以型腔型芯都采用单层冷却，由水线分布图看出上面水路比较靠近厚型芯处。图3.7 冷却水路分布图昆明理工大学学士学位论文 第四章 模具的结构设计第四章 模具结构设计成型零件是直接与塑料接触构成塑件形状的零件。其中构成塑件外形的成型零件称为凹模，构成塑件内部形状的成型零件称为凸模(或型芯)。由于凹、凸模件直接与高温、高压的塑料接触，并且脱模时反复与塑件摩擦，因此，要求凹、凸模件具有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及足够低的表面粗糙度。如果凹、凸模都采用整体式，优点是加工成本低
38、，但是常用模架的模板材料为普通的中碳钢，用作凹、凸模，使用寿命短，若选用好材料的模板制作整体的凹、凸模，则制造成本较高。综合考虑以上的因素，凹、凸模都采用整体嵌入式。这样既保证了模具的使用寿命，又不浪费价格昂贵的材料，并且损坏后，维修、更换方便。4.1成型零件设计1）产品到模仁边的距离A小件的产品，距离为30左右，成品之间的距离是15-20mm。如有镶呵，则为25左右，成品间有流道的至少15mm。成品之间的距离，当不是平面分型时，注意每个单独的产品需要8-10mm的封胶位。B大件的产品，距离为35-50mm，如一件钢件出多个小产品，其间的距离应12-15mm左右，成品尺寸在200*150的，离
39、模仁边不得少于35mm。C定模仁大小的时候，特别注意，这只是一个参考值，实际中，得与产品的大小，深度呈比例，加以修正。2）厚度方面的设计A、中小型模具，前模部分在产品的最高点加20-30，需要将产品的深度加以考虑，深度越大，就取大值。后模部分在分型面以下加30-40。如有斜顶，斜顶的装配面要保证在20左右。如有行位，尽量行位的底部高于模仁的底部10-15，方便有一基准位。B、大型模具，前模部分在产品的最高点加40-60，后模部分加50-80mm。C、这些数据，也均为参考值，调用时要灵活修正。由上面得到，塑件上表面到模仁的距离为22mm，下表面的距离为30mm，左右分别到模仁的距离为30mm，成
40、品之间由于有分流道，故设为40mm。4.2成型零部件设计注射模的推出机构有推杆、推管、推板三种形式。根据塑件的形状，构造，设计中选择推杆，推杆的截面形状根据塑件的推出情况，可设计成圆形、矩形等。根据塑件形状选取圆顶针。顶出系统的目的是把产品从模仁中顶出。常见的顶出结构有圆顶针、扁顶、司筒、司针、直顶、斜顶、推板、推块，二次顶出等。1）顶出的管位有效长度：直径2mm以下的，有效长度为10mm，以下部分可以作避空，直径2mm以上的，有效长度是15mm。2）直径2mm以下的圆顶，作有托顶针，材料常用SKH51，硬度：HRC58度左右。2mm以上的圆顶，无托顶针，材料常用SKD61，硬度：HRC52度
41、左右。作有托顶针，或扁顶时，注意顶出的行程，得有足够的虚位，保证正常顶出。3）顶针的定位，成形胶位的顶针，有方向区分的顶针，是需要作定位的。4）顶针的位置原则：顶针尽量大，型号尽量小。4.1）顶针应该离开后模边至少0.5MM，尽量不得超过3.0MM。4.2）顶针尽量放在成品的底部。4.3）斜面上尽量不要下顶针，如一定要，应在斜面上的顶针加防滑位。4.4）碰穿面上的顶针，为了防止他撞坏前模，一般装顶针磨低0.02MM，相当于加了个排气。4.2.1推出机构设计分析塑件需要选用圆顶针和扁顶针，如图5.1所示。图4.1 顶针4.2.2复位杆设计复位杆的直径选24mm，采用圆柱形结构，长度由模板厚度和塑
42、件的推出距离决定，取131mm，如图4.3所示。复位杆材料选用优质碳素结构钢T10A号钢，淬火处理，低温回火，HRC45-50,表面粗糙度Ra1.6，与动模板，U板的配合为间隙配合H8/f8。图4.3 复位杆导向机构主要包括导柱、导套（如图4.4），主要作用是在动模与定模合模时保证型芯与型腔的精确定位，以便合模后保持模具型腔的正确形状；合模时引导动模按顺序闭合，防止损坏凹凸、模。导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，与防止压入导柱和导套后发生变形。根据模具的形状和大小，一副模具，一般采用2到4根导柱。在此设计中采用了4根导柱。4.
43、2.3导向机构设计1) 导柱应合理地均布于分型面的四周，其中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止模板变形。2) 导柱的直径应据模具尺寸来选取，保证有足够的抗弯强度。3) 导柱和导套应有足够的耐磨性。（20低碳钢淬火HRC4855;T8.T10淬火），Ra1.6。4) 最好装在定模上以便脱模。（特殊情况如推板由导柱导向推出塑件时，装在动模）。5) 合模时，应保证导向零件先接触，即导柱长度比凸模端面高出68mm，以免凸模先进入型腔。6) 导柱装配处直径应与导套外径相等以利于配合加工，保证同轴度要求。7) 导柱端部常做成圆锥形或半球形以顺利进入导向孔，导套前端亦应导角。1、导柱导向机构
44、设计原则如下：2、材料导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯，因此多采用20钢经渗碳淬火处理或T8.T10钢淬火处理，硬度为50-55HRC。导柱固定部分表面粗糙度Ra为0.8，导向部分表面粗糙度Ra为0.8-0.4。导套用与导柱相同的材料或铜合金等耐磨材料制造，其硬度一般应低于导柱硬度，以减轻磨损，防止导柱或导套拉毛。导套固定部分与导滑部分的表面粗糙度Ra为0.8。图4.4.a 导柱图4.4.b 导套图4.4 导向机构拉杆的作用主要是在开模时打开分型面。为塑件的顶出作好准备。拉杆的直径选为4mm，长度由模板的厚度和开模行程的大小决定，选为133mm.如图4.5所示。拉杆的材料选用碳素工具钢T10A淬火处理HRC4548。4.2.4 拉杆设计图4.5 拉杆4.2.5垃圾钉设计顶针板与底板有间隙，保证不会因有垃圾而导致顶针板不能完全复位。利用点来支撑远比利用面支撑易保证平面度。垃圾钉需要承受注塑压力对顶针，司筒，斜顶的冲击，为防止顶针板的变形，足够多的支撑点是必须的。本塑件设计了4个垃圾钉4.2.6支撑设计由于垫块的存在，使得B板与底板之间有悬空，在注塑压力下容易变形，所以，在中间位置尽可能多的下撑头，增强强度。1）未标注倒角C=12）直径50以下撑头过孔单边加大1.0，直径50以上单边加大2