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1、 西北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要 U盤是當(dāng)今社會(huì)日常中必不可少的工具。U盤產(chǎn)品的外殼造型很多，市面上不斷出現(xiàn)著各種款式，我們選用這一款U盤外殼（材料ABS）進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。我們通過(guò)分析和研究，參照有關(guān)的技術(shù)文獻(xiàn)，選定材料和有關(guān)技術(shù)參數(shù)，設(shè)計(jì)出這款U盤外殼的模具。畢業(yè)設(shè)計(jì)論文主要包括三部分內(nèi)容：第一部分為注塑模具的工作原理及有關(guān)的應(yīng)用、有關(guān)的設(shè)計(jì)原則，以及產(chǎn)品的有關(guān)介紹。第二部分為模具的設(shè)計(jì)計(jì)算：模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，注射機(jī)的選擇等。第三部分為Pro/E

2、NGINEER的應(yīng)用,Pro/E許多方面的功能都在本次設(shè)計(jì)中用到，它為產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)提供良好的設(shè)計(jì)環(huán)境，它把產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程與加工制造過(guò)程很好的結(jié)合起來(lái)。 【關(guān)鍵詞】 U盤，外殼，ABS，注射模具，Pro/ENGINEER ABSTRACT U disk is a daily tool, which is necessary in today’s society. The shell of U disk products is con

3、tinuous updating following on the market requirement. We choose this shell shape of the U disk to mold design. Through the analysis and research, and consult involved technical literature, then choose the material and involved technical parameter, designed this style of U disk shell shape mold. The

4、 design project is divided into three parts. The first part is about the working theory and application of a plastic injection mould, the principle of designing and the introduction of the production about plastic mould. The second part is about the designing and calculation of the mould. It includi

5、ng: the selecting of the injection machine, the structure designing of the plastic mould and the inject system of mould. Pro/ENGINEER was used in this practice, it provide a good design environment for products design and mold design. It combined the process of products design with manufacture.

6、【KEY WORDS】 U disk , shells , ABS , injection mold, Pro/ENGINEER 目 錄 第1章 緒 論 1 1.1 注塑模具概述 1 1.1.1注塑模具設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 1 1.1.2 注塑模具的組成 2 1.1.3 注塑模具的分類 3 1.2 Pro/E注塑模具概述 3 1.2.1 Pro/E概述 3 1.2.2 Pro/E 注塑模具設(shè)計(jì)解決方案 4 1.2.3 Pro/E模具設(shè)計(jì)的基本流程 5 1.2.4 Pro/E注塑模具設(shè)計(jì)的應(yīng)

7、用 6 1.2.5 基于Pro/ENIGEERING的 CAD/CAM的發(fā)展趨勢(shì) 7 1.3本次選題的意義 9 第2章U盤塑料外殼（塑件）造型設(shè)計(jì) 10 2.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)概述 10 2.2基于Pro/ENIGEERING的參數(shù)化造型設(shè)計(jì)過(guò)程 11 2.3 U盤塑料外殼效果圖 14 第3章 注塑成型工藝的可行性分析 15 3.1 U盤外殼（塑件）的選材及其材料性能分析 15 3.1.1塑件材料的選用 15 3.1.2塑件材料的性能 16 3.2 注塑工藝過(guò)程分析及工藝參數(shù)的設(shè)定 17 3.2.1 注塑工藝過(guò)程概述 17 3.2.2 利用Moldflow分析設(shè)定及調(diào)

8、整主要注塑參數(shù) 18 3.3 塑件分析 24 第4章 基于Pro/ENIGEERING的注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25 4.1 整體結(jié)構(gòu)的確定 25 4.2型腔數(shù)目的確定與排列方式 26 4.2.1 型腔數(shù)目的確定 26 4.2.2 排列方式 27 4.3 基于Pro/ENIGEERING的分型面設(shè)計(jì) 27 4.4 排氣槽的設(shè)計(jì) 29 4.5澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 4.5.1澆注系統(tǒng)的功能 30 4.5.2基于Pro/ENIGEERING的流道系統(tǒng)設(shè)計(jì) 32 4.5.3基于Pro/ENIGEERING的澆口設(shè)計(jì) 33 4.6 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 34 4.7 頂出裝置 37

9、4.8 EMX模具專家系統(tǒng)的加載及澆注系統(tǒng)、推出機(jī)構(gòu)的創(chuàng)建 37 第5章 成型零部件設(shè)計(jì) 38 5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 39 5.2 成型零件工作尺寸的計(jì)算 41 5.3注射機(jī)的選用及相關(guān)參數(shù)的校核 45 5.3.1 注射機(jī)的選用 45 5.3.2 注射機(jī)工藝參數(shù)的校核 46 5.3.3型腔數(shù)的校核 46 5.3.4其他相關(guān)參數(shù)的校核 47 5.4導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 47 5.5脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 48 5.5.1 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 48 5.5.2 脫模機(jī)構(gòu)的形式及布置位置 48 5.5.3 脫模力的計(jì)算及推出零件尺寸計(jì)算 49 5.5.4 推桿直徑的確定 5

10、1 第6章 總 結(jié) 52 參考文獻(xiàn) 53 致 謝 54 誠(chéng)信聲明 55 53 第1章 緒 論 1.1 注塑模具概述 塑料的注射成型過(guò)程，是借助螺桿或柱塞的推動(dòng)，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(nèi)，經(jīng)冷卻固化定性后的開(kāi)模而獲得制品。 1.1.1注塑模具設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 塑料注射模能一次性地成型，形狀復(fù)雜，尺寸精確，或帶嵌件的塑料制件。注塑件的生產(chǎn)中，通常以最終的塑料制品的質(zhì)量來(lái)評(píng)價(jià)模具的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量。 注塑件質(zhì)量，包括表觀質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量。從塑件的形狀和尺寸精度來(lái)衡量表觀質(zhì)量，包括注塑件的表面粗糙度和表觀缺陷狀況。常見(jiàn)的表觀

11、缺陷有：凹陷、氣孔、無(wú)光澤、發(fā)白、銀紋、剝層、暗斑紋、燒焦、翹曲、溢料飛邊及可見(jiàn)融合度縫等。內(nèi)在質(zhì)量也就是性質(zhì)質(zhì)量，包括熔合縫強(qiáng)度、殘余應(yīng)力、取向、密度、收縮等。 作為先進(jìn)的模具，須在使用壽命期限內(nèi)保證制品質(zhì)量，并要有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。這就要求模具動(dòng)作可靠，自動(dòng)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(dāng)確定模具制造精度，簡(jiǎn)化模具加工工藝，降低模具的制造成本亦十分重要。 此外，注塑模具設(shè)計(jì)中，必須充分考慮到以下三個(gè)特點(diǎn)： （1） 塑料熔體大多數(shù)屬于假塑性液體，能“剪切變稀”。它的流動(dòng)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(lái)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，并校驗(yàn)型腔壓力

12、及鎖模力。 （2） 視注射模為承受很高型腔壓力的耐壓容器。應(yīng)在正確估算模具型腔壓力的基礎(chǔ)上，進(jìn)行模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為保證模具的閉合、成型、開(kāi)模、脫模和側(cè)抽芯的可靠進(jìn)行，模具零件和塑件的剛度與強(qiáng)度等力學(xué)問(wèn)題必須充分考慮。 （3） 在整個(gè)成型周期中，塑件-模具-環(huán)境組成了一個(gè)動(dòng)態(tài)的熱平衡系統(tǒng)。將塑件和金屬模的傳熱學(xué)應(yīng)用于模具的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以確保制品質(zhì)量和最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。 盡管注射模具的設(shè)計(jì)和制造的技術(shù)難度較高。但由于注射成型方法有其它塑料成型方法無(wú)法取代和比擬的有點(diǎn)，已引起人們普遍關(guān)注。注射模具設(shè)計(jì)理論及方法，以經(jīng)歷了從經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)到理論設(shè)計(jì)的過(guò)程。我國(guó)正在加緊開(kāi)發(fā)研制注塑

13、模設(shè)計(jì)的CAE/CAD/CAM使用軟件。 1.1.2 注塑模具的組成 下列以注射塑料模具為例，介紹塑料模具的典型結(jié)構(gòu)。 注塑模具的組成包括以下幾個(gè)部分： （1） 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。 1) 整體式：采用自制模架或非標(biāo)準(zhǔn)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版所選用的鋼材必須滿足成型的要求，而且一般凸模加工困難，鋼材消耗多。 2) 整體嵌入式：這種模具一般采用標(biāo)準(zhǔn)模架，所以此形式應(yīng)用廣泛。它是將凸凹模做成鑲塊，安裝在標(biāo)準(zhǔn)模架的A，B板上。 3) 拼鑲式型腔：對(duì)于復(fù)雜的模具型腔，為

14、簡(jiǎn)化加工，凸凹模都采用拼裝的形式。 （2） 分型面 分開(kāi)模具取出制品（注塑件）或分開(kāi)模具取出澆注系統(tǒng)、既可以接觸又可以分開(kāi)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(gè)分型面。分型面的選擇對(duì)塑件的質(zhì)量有直接的影響，因此要認(rèn)真考慮分型面的位置。 （3） 澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)包括主流道、分流道、澆口、冷料穴，是指模具澆口套和注塑機(jī)噴嘴處到型腔位置的流道。 （4） 冷卻系統(tǒng) 在工作中為了使制品冷卻，一般采用冷卻水道模具。 （5） 排氣系統(tǒng) 排氣系統(tǒng)在注塑成型中排除型腔中的氣體。排氣系統(tǒng)是模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要部分，但一般情況下可以利用模具零

15、件的配合間隙排氣，而無(wú)須特意設(shè)計(jì)排氣系統(tǒng)。 （6） 脫模機(jī)構(gòu) 脫模是在開(kāi)模時(shí)使制品和澆注系統(tǒng)和模具相脫離。一般有3種方式：頂出機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)脫出機(jī)構(gòu)和側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。 1.1.3 注塑模具的分類 注射機(jī)的結(jié)構(gòu)形式根據(jù)所使用的注射機(jī)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(jī)上，澆口自上而下注射。其優(yōu)點(diǎn)是注射方向與開(kāi)模方向一致，放置活動(dòng)型芯和嵌件較方便。缺點(diǎn)是塑件頂出后必須手工取出，不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(jī)上，澆口自上而下，但垂直與開(kāi)模方向， （3） 臥式注射

16、模：安裝在臥式注射機(jī)上，是注射成型中最常用的 1.2 Pro/E注塑模具概述 1.2.1 Pro/E概述 1985年，PTC公司成立于美國(guó)波士頓，開(kāi)始參數(shù)化建模軟件的研究。1988年，V1.0的Pro/E誕生了。經(jīng)過(guò)10余年的發(fā)展，Pro/E已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。目前已經(jīng)發(fā)布了Pro/ENIGEERING wildfire5.0。PTC的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的多項(xiàng)功能，還包括對(duì)大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。Pro/E還提供了目前所能達(dá)到的最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)境。下面就Pro/E的特點(diǎn)及主要模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。 主要特性 　

17、　1，全相關(guān)性：Pro/E的所有模塊都是全相關(guān)的。這就意味著在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中某一處進(jìn)行的修改，能夠擴(kuò)展到整個(gè)設(shè)計(jì)中，同時(shí)自動(dòng)更新所有的工程文檔，包括裝配體、設(shè)計(jì)圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。全相關(guān)性鼓勵(lì)在開(kāi)發(fā)周期的任一點(diǎn)進(jìn)行修改，卻沒(méi)有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開(kāi)發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用。 　　基于特征的參數(shù)化造型：Pro/E使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素。這些特征是一些普通的機(jī)械對(duì)象，并且可以按預(yù)先設(shè)置很容易的進(jìn)行修改。例如：設(shè)計(jì)特征有弧、圓角、倒角等等，它們對(duì)工程人員來(lái)說(shuō)是很熟悉的，因而易于使用。 　　裝配、加工、制造以及其它學(xué)科都使用這些領(lǐng)域獨(dú)特的特征。通

18、過(guò)給這些特征設(shè)置參數(shù)（不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性），然后修改參數(shù)很容易的進(jìn)行多次設(shè)計(jì)疊代，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。 　　2，數(shù)據(jù)管理：加速投放市場(chǎng)，需要在較短的時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)更多的產(chǎn)品。為了實(shí)現(xiàn)這種效率，必須允許多個(gè)學(xué)科的工程師同時(shí)對(duì)同一產(chǎn)品進(jìn)行開(kāi)發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊的開(kāi)發(fā)研制，正是專門用于管理并行工程中同時(shí)進(jìn)行的各項(xiàng)工作，由于使用了Pro/E獨(dú)特的全相關(guān)性功能，因而使之成為可能。 　　3，裝配管理：Pro/E的基本結(jié)構(gòu)能夠使您利用一些直觀的命令，例如“嚙合”、“插入”、“對(duì)齊”等很容易的把零件裝配起來(lái)，同時(shí)保持設(shè)計(jì)意圖。高級(jí)的功能支持大型復(fù)雜裝配體的構(gòu)造和管理，這些裝配體中零件的數(shù)量不受限制。

19、易于使用：菜單以直觀的方式聯(lián)級(jí)出現(xiàn)，提供了邏輯選項(xiàng)和預(yù)先選取的最普通選項(xiàng)，同時(shí)還提供了簡(jiǎn)短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容易學(xué)習(xí)和使用。 1.2.2 Pro/E 注塑模具設(shè)計(jì)解決方案 Pro/E的模具行業(yè)解決方案基于集成制造技術(shù)和并行工程技術(shù)，可以應(yīng)用于各種模具的設(shè)計(jì)和制造。 Pro/E的模具設(shè)計(jì)模塊與Pro/E基礎(chǔ)模塊一起，為塑料模具設(shè)計(jì)人員提供快捷創(chuàng)建和修改完整模具零件部件的功能。模具設(shè)計(jì)具有易用，自動(dòng)化強(qiáng)大的特點(diǎn)，用于設(shè)計(jì)和校驗(yàn)。Pro/E提供了注塑模具設(shè)計(jì)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設(shè)計(jì)專家EMX，能大大縮短

20、模具設(shè)計(jì)人員花費(fèi)在創(chuàng)造、制定和細(xì)化模架等部件的時(shí)間，提供工作效率。 在Pro/E 中可以設(shè)計(jì)吹塑模、壓鑄模和塑料模等，在此簡(jiǎn)要介紹塑料模具的設(shè)計(jì)工具。 基礎(chǔ)模塊和主件模塊：用于設(shè)計(jì)模具元件和裝配模具元件。 塑料模具模塊：用于設(shè)計(jì)注塑模具和吹塑模具型腔。 注塑模具設(shè)計(jì)專家： 用于各種模具的模架設(shè)計(jì)。 塑性顧問(wèn)：用于塑料模具的鑄模填充分析。 1.2.3 Pro/E模具設(shè)計(jì)的基本流程 1， 設(shè)計(jì)零件的創(chuàng)建與修改 在模具設(shè)計(jì)中的第一步就是進(jìn)行零件的設(shè)計(jì)和修改，簡(jiǎn)單零件的設(shè)計(jì)應(yīng)用【拉伸】、【旋轉(zhuǎn)】、【倒角】等命令就可以完成，一些復(fù)雜的三維制品的造型，還要用到【掃描】、【變剖面掃

21、面】等命令。 2， 創(chuàng)建模具型腔 創(chuàng)建模具型腔的步驟可以歸結(jié)為以下幾步。 （1） 建立模具模型。 （2） 設(shè)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(fā)生收縮現(xiàn)象叫做收縮性。 （3） 創(chuàng)建毛坯工件。創(chuàng)建模具的毛坯工件，就是創(chuàng)建一個(gè)完全包容參照模型的組件，通過(guò)分型面等特征可以將其分割為型芯或型腔等成型零件。 （4） 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料穴4部分組成。但不是每個(gè)澆注系統(tǒng)都必須有這4部分。如一模一腔親切只有一個(gè)澆口進(jìn)料時(shí)，沒(méi)有必要設(shè)置分流道。 （5） 冷卻水道的設(shè)計(jì)。為了加快制品的冷卻，需要在模具中設(shè)計(jì)冷卻水道。 （6） 設(shè)計(jì)

22、分型面。分型面的設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。模具的分型面是打開(kāi)模具，取出塑件的面。分型面可以是平面、曲面或者階梯面。 （7） 分割體積塊。在建立好分型面后，必須用分模面或者體積塊將毛坯工件進(jìn)行分割，使之成為凸凹模或型芯等。 （8） 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(wú)質(zhì)量的三維曲面模型，而不是Pro/ENIGEERING 的實(shí)體零件，必須用這些體積塊提取使之成為實(shí)體零件模型。 （9） 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(guò)程。 （10） 開(kāi)模仿真。 具體的步驟在后面各個(gè)章節(jié)中做詳細(xì)的介紹。 3，模具設(shè)計(jì)專家

23、EMX 模具設(shè)計(jì)專家EMX (expert moldbase extension)是Pro/ENIGEERING系統(tǒng)的外掛程序之一，專門用來(lái)建立標(biāo)準(zhǔn)模座零件及斜滑塊等其他附件，此外，在EMX系統(tǒng)中還能自動(dòng)產(chǎn)生二維工程圖和材料明細(xì)表。利用EMX可以大大提高模具型腔、型芯等的設(shè)計(jì)效率，完善開(kāi)模功能，方便對(duì)模具設(shè)計(jì)過(guò)程的修改以及自動(dòng)化配置，大大縮短模具設(shè)計(jì)周期。 4，創(chuàng)建模具工程圖 在Pro/ENIGEERING中，設(shè)計(jì)出制品的三維造型之后，可以很方便的自動(dòng)生成工程圖，做相應(yīng)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(huì)自動(dòng)生成T

24、OP、RIGHT、FRONT等各個(gè)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(duì)話框中或用【草繪】工具欄上的工具作相應(yīng)的修改。一副二維工程圖的繪制不是一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程，要牽涉視圖的選擇、修改、標(biāo)準(zhǔn)、等，如果讀者想用Pro/ENIGEERING生成工程圖，可以參考有關(guān)Pro/ENIGEERING繪制二維工程圖的書(shū)籍。 1.2.4 Pro/E注塑模具設(shè)計(jì)的應(yīng)用 Pro/E是一個(gè)面向機(jī)械工程的CAD系統(tǒng)，該軟件提出的單一數(shù)據(jù)庫(kù)、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念，改變了機(jī)械CAD/CAM/CAE的傳統(tǒng)觀念，在CAD/CAM領(lǐng)域?qū)儆陬I(lǐng)先技術(shù)并取得成功。 Pro/E包括Pro/EN

25、IGEERING軟件輔助注射模具設(shè)計(jì)（CAD）和Pro/ENIGEERING軟件輔助模具制造(CAM): 1.Pro/ENIGEERING軟件輔助注射模具設(shè)計(jì) (CAD) 　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用的新技術(shù)都是基于注塑工藝及注塑模型。注塑工藝包括開(kāi)模方向、拔模斜度、分模線、分模面、收縮率以及澆注系統(tǒng)、生產(chǎn)工藝流程等。工藝選擇的正確合適,不僅可保證零件尺寸、形狀精確,提高生產(chǎn)率,也可降低成本。采用Pro/ENIGEERING軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助注塑工藝設(shè)計(jì)和模仿生產(chǎn)操作,利用軟件分析功能進(jìn)行流道分析,溫度分析和脫模干涉檢查,減少了工藝設(shè)計(jì)過(guò)程的失誤。 2.Pro/ENIGEERING軟件輔助模具

26、制造 (CAM) 　　 注塑模具加工的核心在于復(fù)雜型面零件的加工,Pro/ENIGEERING軟件提供的Manufacturing模塊可以對(duì)復(fù)雜面零件進(jìn)行模擬加工,調(diào)整加工的各種參數(shù),控制零件的精度,輸出刀軌文件。在Pro/ENIGEERING的NC模塊下,根據(jù)加工需要,可生成加工所需要的各種代碼,輸出到數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行直接加工上下模具,提高模具設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性,降低模具設(shè)計(jì)成本,保證了產(chǎn)品的幾何精度。 1.2.5 基于Pro/ENIGEERING的 CAD/CAM的發(fā)展趨勢(shì) 基于Pro/ENIGEERING的模具CAD/CAM發(fā)展趨勢(shì)：集成化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化。 1， 集成化 集

27、成通常是指以統(tǒng)一產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型及工程數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，在系統(tǒng)之間及系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)信息傳遞、響應(yīng)、分析及反饋，從而達(dá)到系統(tǒng)及各模塊之間的無(wú)縫組合。隨著CAD及相關(guān)技術(shù)的不斷深入，對(duì)集成的概念也不斷深化，目前對(duì)集成的認(rèn)識(shí)是以信息集成為基礎(chǔ)成為基礎(chǔ)的多集成的概念，實(shí)現(xiàn)多集成的目的，是在TQCSE（T-Time，Q-Quality，C-Cost，S-Service，E-Environment）目標(biāo)下，尋求全局最優(yōu)秀決策，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的策略。 2， 智能化 智能化制造系統(tǒng)就是將人工智能融合進(jìn)CAD/CAM系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，通過(guò)模擬專家的只能活動(dòng)來(lái)取代或延伸制造環(huán)境中應(yīng)由專家完成的那部分活動(dòng)。在智能制造系統(tǒng)

28、中，系統(tǒng)既有部分人類專家的“智能”。例如系統(tǒng)能自動(dòng)監(jiān)視自身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，能夠自動(dòng)調(diào)整自身參數(shù)來(lái)適應(yīng)外部環(huán)境，使自己始終在最佳狀態(tài)下進(jìn)行。智能制造系統(tǒng)的研究和應(yīng)用主要取決于人工智能技術(shù)的發(fā)展。將人工智能技術(shù)、知識(shí)工程和專家技術(shù)引入到CAD/CAM領(lǐng)域中，形成智能化的CAD/CAM系統(tǒng)。 3， 標(biāo)準(zhǔn)化 隨著CAD/CAM技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題愈顯重要。CAD/CAM標(biāo)準(zhǔn)體系是開(kāi)發(fā)應(yīng)用CAD/CAM軟件的基礎(chǔ)，也是促進(jìn)CAD/CAM技術(shù)普及應(yīng)用的手段。 4， 網(wǎng)絡(luò)化 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括與軟件的實(shí)現(xiàn)、各種通信協(xié)議及制造自動(dòng)化協(xié)議、信息通信接口、系統(tǒng)操作控制策略等，是實(shí)現(xiàn)各種制造系統(tǒng)自

29、動(dòng)化的基礎(chǔ)。特別是在當(dāng)前情況下，要實(shí)現(xiàn)基于Internet的Tele-Design和Tele-Manufacturing(異地設(shè)計(jì)與異地制造)技術(shù)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、多媒體技術(shù)及計(jì)算機(jī)可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的幾何仿真、物理仿真、制造過(guò)程仿真及使用過(guò)程仿真、它們采用多種介質(zhì)來(lái)存儲(chǔ)、表達(dá)、處理多種信息，融文字、語(yǔ)音、圖像及動(dòng)畫(huà)為一體，給人一種真實(shí)感及臨境感。 在現(xiàn)代社會(huì)，塑料制品的使用越來(lái)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(lǐng)域中塑料制品的重要生產(chǎn)工具。由于模具成型方式具有生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，可節(jié)約材料及生產(chǎn)成本

30、低等特點(diǎn)，發(fā)展模具工業(yè)已成為當(dāng)代促進(jìn)塑料制品及機(jī)電產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)廉價(jià)生產(chǎn)的重要手段。對(duì)于注塑模具設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法主要依靠模具設(shè)計(jì)師的直覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)，模具通常經(jīng)過(guò)反復(fù)的試模和修正才能投入生產(chǎn)，模具的設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，成本高。 而Pro／E軟件具有3D實(shí)體造型、單一資料庫(kù)以及以特征作為設(shè)計(jì)單位等特點(diǎn)，通過(guò)提供參數(shù)化設(shè)計(jì)，可使設(shè)計(jì)者隨時(shí)計(jì)算出產(chǎn)品的體積、面積、質(zhì)心、重量、慣性矩等，而且不論在3D或2D圖形上做尺寸修改，其相關(guān)的2D或3D實(shí)體模型及裝配、制造等也自動(dòng)修改。由于Pro/ENIGEERING在設(shè)計(jì)中導(dǎo)入制造的概念，可隨時(shí)對(duì)特征做合理、不違反集合的順序調(diào)整、插入、刪除、重新定義等修正動(dòng)作。Pro/EN

31、IGEERING所提供的上述功能滿足了現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)中并行工程的需要。 Pro/ENIGEERING提供的設(shè)計(jì)理念將設(shè)計(jì)、制造、裝配以及生產(chǎn)管理融為-體。賦予"設(shè)計(jì)"完整的概念。它提供的強(qiáng)大功能尤其是曲面造型功能為工程技術(shù)人員和生產(chǎn)管理人員在短期內(nèi)完成高質(zhì)量的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供了強(qiáng)有力的工具。Pro/ENIGEERING軟件在塑料注射模具設(shè)計(jì)中的便捷、高效,為企業(yè)節(jié)約了模具開(kāi)發(fā)時(shí)間、成本,提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力,為企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 1.3本次選題的意義 U盤是人們經(jīng)常用來(lái)下載存儲(chǔ)有關(guān)文件和資料的一種高科技類產(chǎn)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(jìn)行模具設(shè)計(jì)。由于市場(chǎng)的特殊性，

32、有備U盤外殼產(chǎn)品外形的過(guò)時(shí)，模具設(shè)計(jì)使用期限為10萬(wàn)次，批量生產(chǎn)。 U盤的外殼分很多種，在此只詳細(xì)介紹塑料外殼的模具設(shè)計(jì)，U盤外殼是采用注塑模具設(shè)計(jì)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。不僅僅是U盤外殼，手機(jī)外殼，鼠標(biāo)殼等等都是采用此種辦法，此次選題的意義不僅僅在于如何設(shè)計(jì)出一套的U盤外殼的模具，更在于通過(guò)一個(gè)實(shí)例來(lái)學(xué)習(xí)注塑模具設(shè)計(jì)的方法，熟悉注塑模具設(shè)計(jì)的過(guò)程，了解三維設(shè)計(jì)軟件Pro/E，模具設(shè)計(jì)專家EMX5.0,塑性分析軟件MOLDFOLW等先進(jìn)CAD/CAE技術(shù)，并最終使三者融合來(lái)深化自己對(duì)注塑模具設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)。 我們都知道在注塑產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，模具的設(shè)計(jì)和制造決定了塑料件的最終質(zhì)量和成本。所以我國(guó)模具設(shè)計(jì)

33、及制造發(fā)展方向上提到，積極的開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用模具CAD/CAM/CAE技術(shù)，提高模具設(shè)計(jì)的效率和模具制造過(guò)程的自動(dòng)化程度。加快研究和自主開(kāi)發(fā)三維CAD/CAM/CAE軟件，同時(shí)搞好引進(jìn)軟件的二次開(kāi)發(fā)，提高軟件智能化、集成化程度。 我們?cè)趯W(xué)習(xí)模具成型工藝知識(shí)的同時(shí)，也必須充分利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，由此看出本次設(shè)計(jì)是非常有意義的。 第2章U盤塑料外殼（塑件）造型設(shè)計(jì) 2.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)概述 　　參數(shù)化設(shè)計(jì)是Revit Building的一個(gè)重要思想，它分為兩個(gè)部分：參數(shù)化圖元和參數(shù)化修改引擎。Revit Building中的圖元都是以構(gòu)件的形式出

34、現(xiàn)，這些構(gòu)件之間的不同，是通過(guò)參數(shù)的調(diào)整反映出來(lái)的，參數(shù)保存了圖元作為數(shù)字化建筑構(gòu)件的所有信息。參數(shù)化修改引擎提供的參數(shù)更改技術(shù)使用戶對(duì)建筑設(shè)計(jì)或文檔部分作的任何改動(dòng)都可以自動(dòng)的在其它相關(guān)聯(lián)的部分反映出來(lái)，采用智能建筑構(gòu)件、視圖和注釋符號(hào)，使每一個(gè)構(gòu)件都通過(guò)一個(gè)變更傳播引擎互相關(guān)聯(lián)。構(gòu)件的移動(dòng)、刪除和尺寸的改動(dòng)所引起的參數(shù)變化會(huì)引起相關(guān)構(gòu)件的參數(shù)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)的變化，任一視圖下所發(fā)生的變更都能參數(shù)化的、雙向的傳播到所有視圖，以保證所有圖紙的一致性，毋須逐一對(duì)所有視圖進(jìn)行修改。從而提高了工作效率和工作質(zhì)量。 　　用CAD方法開(kāi)發(fā)產(chǎn)品時(shí)，零件設(shè)計(jì)模型的建立速度是決定整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)效率的關(guān)鍵。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)初期

35、，零件形狀和尺寸有一定模糊性，要在裝配驗(yàn)證、性能分析和數(shù)控編程之后才能確定。這就希望零件模型具有易于修改的柔性。參數(shù)化設(shè)計(jì)方法就是將模型中的定量信息變量化，使之成為任意調(diào)整的參數(shù)。對(duì)于變量化參數(shù)賦予不同數(shù)值，就可得到不同大小和形狀的零件模型。 　　在CAD中要實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)，參數(shù)化模型的建立是關(guān)鍵。參數(shù)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(jié)構(gòu)約束和尺寸約束。結(jié)構(gòu)約束是指幾何元素之間的拓?fù)浼s束關(guān)系，如平行、垂直、相切、對(duì)稱等；尺寸約束則是通過(guò)尺寸標(biāo)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(guān)系，通過(guò)定義尺寸變量及它們之間在數(shù)值上和邏輯上的關(guān)系來(lái)

36、表示。 　　在參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)人員根據(jù)工程關(guān)系和幾何關(guān)系來(lái)指定設(shè)計(jì)要求。要滿足這些設(shè)計(jì)要求，不僅需要考慮尺寸或工程參數(shù)的初值，而且要在每次改變這些設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)來(lái)維護(hù)這些基本關(guān)系，即將參數(shù)分為兩類：其一為各種尺寸值，稱為可變參數(shù)；其二為幾何元素間的各種連續(xù)幾何信息，稱為不變參數(shù)。參數(shù)化設(shè)計(jì)的本質(zhì)是在可變參數(shù)的作用下，系統(tǒng)能夠自動(dòng)維護(hù)所有的不變參數(shù)。因此，參數(shù)化模型中建立的各種約束關(guān)系，正是體現(xiàn)了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)意圖。 參數(shù)化設(shè)計(jì)可以大大提高模型的生成和修改的速度，在產(chǎn)品的系列設(shè)計(jì)、相似設(shè)計(jì)及專用CAD系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方面都具有較大的應(yīng)用價(jià)值。目前，參數(shù)化設(shè)計(jì)中的參數(shù)化建模方法主要有變量幾何法和基于

37、結(jié)構(gòu)生成歷程的方法，前者主要用于平面模型的建立，而后者更適合于三維實(shí)體或曲面模型。 應(yīng)用參數(shù)化設(shè)計(jì)進(jìn)行三維實(shí)體造型的CAD軟件主要有solidworks,UG, Pro/E等，此次設(shè)計(jì)過(guò)程中我們采用Pro/E4.0。 2.2基于Pro/ENIGEERING的參數(shù)化造型設(shè)計(jì)過(guò)程 Pro/ENIGEERING在造型設(shè)計(jì)當(dāng)中，可很方便地利用“裝配”功能進(jìn)行U盤外殼各個(gè)零部件的組合，從而達(dá)到整體要求的效果。這需要先對(duì)U盤外殼塑件各零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，而且各零部件的配合尺寸、公差等都有嚴(yán)格的要求。如果把U盤外殼塑件各個(gè)零部件都一一做出需要很大的工作量和時(shí)間，而且將占用很多的論文空間，而本文是針對(duì)

38、塑件的上殼而做的模具設(shè)計(jì)，在次僅將U盤上殼塑件的設(shè)計(jì)過(guò)程介紹一下，至于其它個(gè)零部件本文在次不做贅述。下面是基于Pro/ENIGEERING的U盤上殼的設(shè)計(jì)過(guò)程： 1、 采用【拉伸】命令，以Front為基準(zhǔn)面，拉伸上殼基體。(如圖2.1) 圖2.1 創(chuàng)建基體 2、 采用【拉伸】命令，進(jìn)行抽殼。(如圖2.2) 圖2.2 抽殼 3、 采用【拉伸】命令，開(kāi)芯片口。(如圖2.3) 圖2.3 芯片口 4、 采用【拉伸】命

39、令，畫(huà)上下殼裝配孔。(如圖2.4) 圖2.4 裝配孔 5、 采用【拉伸】命令，畫(huà)芯片定位槽。(如下圖2.5) 圖2.5 芯片定位槽 6、 采用【倒圓角】命令。(如圖2.6) 圖2.6 外殼棱邊 2.3 U盤塑料外殼效果圖 運(yùn)用Pro/ENIGEERING photolux渲染器所渲染的U盤外殼外觀造型最終效果圖如圖2.8-2.10所示。 圖2.8 U盤整體效果圖一

40、 圖2.9 U盤整體效果圖二 圖2.10 U盤整體效果圖三 以上均為經(jīng)過(guò)Pro/ENIGEERING三維造型并渲染后的U盤整體效果圖，外殼采用銀白色設(shè)計(jì)，給人第一印象大方，簡(jiǎn)約，很有市場(chǎng)潛力。 第3章 注塑成型工藝的可行性分析 3.1 U盤外殼（塑件）的選材及其材料性能分析 3.1.1塑件材料的選用 由于U盤塑料外殼較小，生產(chǎn)中常用ABS塑料生產(chǎn)。 ABS塑料，化學(xué)名稱 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，ABS樹(shù)脂是五大合成樹(shù)脂之一，其抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學(xué)藥品性及電氣性能優(yōu)良，還具

41、有易加工、制品尺寸穩(wěn)定、表面光澤性好等特點(diǎn)，容易涂裝、著色，還可以進(jìn)行表面噴鍍金屬、電鍍、焊接、熱壓和粘接等二次加工，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、電子電器、儀器儀表、紡織和建筑等工業(yè)領(lǐng)域，是一種用途極廣的熱塑性工程塑料。ABS樹(shù)脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將PS，SAN，BS的各種性能有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)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(dòng)力好，不易變形等特點(diǎn)。 3.1.2塑件材料的性能　　 1、一般性能 　　ABS外觀

42、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(duì)密度為1.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的結(jié)合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理。ABS的氧指數(shù)為18～20，屬易燃聚合物，火焰呈黃色，有黑煙，并發(fā)出特殊的肉桂味。 2、力學(xué)性能 　　 ABS有優(yōu)良的力學(xué)性能，其沖擊強(qiáng)度極好，可以在極低的溫度下使用；ABS的耐磨性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和轉(zhuǎn)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(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度屬塑料中較差的。ABS的力學(xué)性能受溫度的影響較大。 　 3、熱學(xué)性能 　　 ABS的熱變形溫度為93~1

43、18℃，制品經(jīng)退火處理后還可提高10℃左右。ABS在-40℃時(shí)仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40~100℃的溫度范圍內(nèi)使用。 　 4、電學(xué)性能 　　 ABS的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟取穸群皖l率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。 5、環(huán)境性能 　 ABS不受水、無(wú)機(jī)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、植物油等侵蝕會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力開(kāi)裂。ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易產(chǎn)生降解；于戶外半年后，沖擊強(qiáng)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優(yōu)良的熱塑性塑料，可用通用的加工方法加工。 　　ABS的熔體流動(dòng)性比PVC和P

44、C好，但比PE、PA及PS差，與POM和HIPS類似；ABS的流動(dòng)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(guān)系，但對(duì)剪切速率更為敏感。 　　ABS的熱穩(wěn)定性好，不易出現(xiàn)降解現(xiàn)象。ABS的吸水率較高，加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理。一般制品的干燥條件為溫度80~85℃，時(shí)間2~4h；對(duì)特殊要求的制品(如電鍍)的干燥條件為溫度70~80℃，時(shí)間18~18h。ABS制品在加工中易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力的大小可通過(guò)浸入冰乙酸中檢驗(yàn)；如應(yīng)力太大和制品對(duì)應(yīng)力開(kāi)裂絕對(duì)禁止，應(yīng)進(jìn)行退火處理，具體條件為放于70~80℃的熱風(fēng)循環(huán)干燥箱內(nèi)2~4h，再冷卻至室溫即可。 3.2 注塑工藝過(guò)程分析及工藝參數(shù)的設(shè)定

45、 3.2.1 注塑工藝過(guò)程概述 整個(gè)模具的注塑過(guò)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(kāi)、產(chǎn)品脫模和注塑延時(shí)。 1、模具合攏：注塑機(jī)的鎖模系統(tǒng)將模具合上。鎖模系統(tǒng)一般系用直接油壓式或油壓機(jī)械鎖鏈?zhǔn)絻煞N。 2、模具鎖緊：當(dāng)模具合攏后注塑機(jī)的鎖模系統(tǒng)將所需的鎖模力作用在模具上，使模腔在填充過(guò)程中，高壓的塑料不會(huì)將模具漲開(kāi)。 3、模腔填充：注塑機(jī)螺桿推進(jìn)把融熔塑料壓到模腔，螺桿推進(jìn)通常是不旋轉(zhuǎn)的，在此過(guò)程壓力損失相對(duì)很少，并且螺桿的推進(jìn)速度也可以隨設(shè)置的不同而多次改變，這要視產(chǎn)品的實(shí)際注塑工藝需要而定。 4、塑件保壓：當(dāng)塑料基本上填滿模腔后（通常是在模腔填充到

46、95%-98%的時(shí)候）螺桿保持一定的設(shè)置壓力（保壓壓力），作用在融熔的塑料中，使得模腔內(nèi)產(chǎn)品更飽和，尺寸更穩(wěn)定，但是，過(guò)大的保壓壓力會(huì)增加產(chǎn)品成形后的內(nèi)應(yīng)力。 5、模具冷卻：冷卻水在模具內(nèi)部的冷卻系統(tǒng)中循環(huán)，帶走融熔塑料的熱量，也使得產(chǎn)品在模具內(nèi)冷卻定形。在此過(guò)程的同時(shí)，螺桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)并后退，使新的原料進(jìn)入射臺(tái)熔膠筒內(nèi)并加熱，為下個(gè)注塑周期作好準(zhǔn)備。 6、模具分開(kāi)：當(dāng)冷卻達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后，鎖模系統(tǒng)將模具分開(kāi)。 7、產(chǎn)品脫模：產(chǎn)品在脫模系統(tǒng)的作用下與模腔分離，常用的有自動(dòng)脫模系統(tǒng)，直接頂出脫模系統(tǒng)，壓力齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)脫模系統(tǒng)和氣壓脫模系統(tǒng)等。 8、注塑延時(shí)：模具仍然保持分開(kāi)狀態(tài)，產(chǎn)品自動(dòng)脫落或被

47、認(rèn)為機(jī)械裝置等取走。此過(guò)程有兩種形式，一種是人為控制時(shí)間長(zhǎng)短，即手動(dòng)注塑或半自動(dòng)注塑，當(dāng)人為給出一定信號(hào)后，注塑機(jī)才開(kāi)始下一周期工作。另一種是全自動(dòng)注塑，即注塑延時(shí)的長(zhǎng)短已設(shè)置好，注塑機(jī)在達(dá)到預(yù)設(shè)的時(shí)間后會(huì)自動(dòng)進(jìn)行下一個(gè)周期工作。 在以上的幾個(gè)注塑過(guò)程中，模腔填充，保壓和冷卻階段對(duì)注塑產(chǎn)品的質(zhì)量影響最為直接和重要。融熔的塑料以一定速度進(jìn)入模腔，并在一定直至脫模。因此，這些階段的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)定也極為重要。 3.2.2 利用Moldflow分析設(shè)定及調(diào)整主要注塑參數(shù) 生產(chǎn)制造塑件前注塑機(jī)的參數(shù)設(shè)定原則和調(diào)整方法包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容： （1）塑料預(yù)熱溫度 大部分塑料在進(jìn)入射料缸前，常常有

48、預(yù)熱處理過(guò)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(jìn)入射料缸。塑料在注射時(shí)，一般需求吸水率不超過(guò)0.1%，要求嚴(yán)格時(shí)，往往不超過(guò)0.04%，這就要求塑料在注塑前有預(yù)熱烘干過(guò)程。塑料的吸水率不僅影響塑件的表面質(zhì)量，也影響其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的各種性能，如強(qiáng)度、密度、表面粗糙度等。對(duì)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(huì)再次吸濕，因此需要預(yù)熱烘干過(guò)程。但是，如果溫度過(guò)高，烘干的塑料會(huì)分解降質(zhì)或軟化結(jié)塊而無(wú)法生產(chǎn)。所以，各種塑料的烘干其特定的參數(shù)范圍。另外，塑料在進(jìn)入射料缸前的預(yù)熱溫度對(duì)熔料的均勻及其后的成品重量和尺寸穩(wěn)定性也很重要，當(dāng)改變塑料預(yù)熱溫度時(shí)，可

49、以發(fā)現(xiàn)以下兩種現(xiàn)象： ①注塑周期內(nèi)螺桿復(fù)位的時(shí)間也隨之變化，復(fù)位時(shí)間隨著溫度的增大而變得穩(wěn)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(wěn)定。 應(yīng)用Moldflow分析得到在流動(dòng)前沿處的溫度如圖3.1所示。 圖3.1 流動(dòng)前沿處的溫度分布圖 （2）熔膠溫度 塑料進(jìn)入射料缸內(nèi)，通過(guò)加熱，達(dá)到融熔注射溫度后才能進(jìn)行注塑。一般來(lái)說(shuō)，溫度越高，塑料的流動(dòng)性越好，但也越容易過(guò)熱分解，所以在注塑行業(yè)中，通常應(yīng)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(nèi)停留時(shí)間越長(zhǎng)，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(shí)無(wú)

50、質(zhì)量問(wèn)題，但儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)后，會(huì)出現(xiàn)黃色或棕色的斑紋，這就是塑料在射缸內(nèi)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而高溫分解所導(dǎo)致的。在熔膠溫度調(diào)換時(shí)，應(yīng)由最低設(shè)置值開(kāi)始逐漸上升溫度。如果注塑周期較長(zhǎng)或在高溫下操作，可將首段（靠近塑料入口）的溫度調(diào)至較低數(shù)值，這樣可防止塑料過(guò)早熔化或分解。 應(yīng)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(guò)程中，模具的溫度對(duì)塑件的質(zhì)量影響也很大。一般來(lái)說(shuō)，剛開(kāi)始注塑時(shí)，模具溫度太低，不利于產(chǎn)品的成形。實(shí)踐證明，當(dāng)模具溫度提高時(shí)，塑件的無(wú)收縮量會(huì)增加，但若能配合好注塑的壓力或射速，仍可生產(chǎn)出尺

51、寸穩(wěn)定的制品，因?yàn)槟氐奶岣哂欣谌谌鬯苣z的填充，但相應(yīng)會(huì)增加注塑周期時(shí)間。模溫的控制主要通過(guò)模具冷卻系統(tǒng)中冷卻液的溫度和冷卻液的流量來(lái)實(shí)現(xiàn)，還可采用冷卻機(jī)或模溫機(jī)加以控制。 應(yīng)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(dǎo)致模具填充變化的因素之一是注塑機(jī)的性能參數(shù)，所以注塑機(jī)的操作油溫一般都是在40℃-50℃，主要通過(guò)注塑機(jī)的冷卻系統(tǒng)控制，有些注塑機(jī)沒(méi)有油溫控制裝置，可以在生產(chǎn)前預(yù)先把油浸升到合適的溫度，如果在注塑過(guò)程中，油溫過(guò)高，則壓力明顯降低，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量。 （5）鎖模

52、力 模具在設(shè)計(jì)時(shí)，有了鎖模力的設(shè)計(jì)值。在注塑前，必須在注塑機(jī)上調(diào)置好鎖模力。對(duì)于不同的模具，鎖模力的大小是不同的。在調(diào)置鎖模力時(shí)，并非鎖模力越大越好，而是要結(jié)合模具和注塑機(jī)的大小，以及模具和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)形式來(lái)考慮，從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上分析，鎖模力的數(shù)值應(yīng)是愈小愈好，但必須滿足產(chǎn)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(jī)和模具的磨損程度，減少能源消耗和維修費(fèi)用。并用，較小的鎖模力可用以下方法：先將注塑機(jī)調(diào)至模具所能承受的最大鎖模力并生產(chǎn)出產(chǎn)品，然后以5t的差額逐漸降低鎖模力再生產(chǎn)，測(cè)量出每種鎖模力下的成品重量，畫(huà)出曲線圖，找出最佳的鎖模力參數(shù)。 應(yīng)用Moldflow分析得到鎖模力分布圖如

53、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(jìn)模腔的線性速度,在注塑的填充階段必須控制好熔料的射速以達(dá)到產(chǎn)品的最佳性能。注射速度的設(shè)定應(yīng)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)完成，在產(chǎn)品壁厚設(shè)計(jì)和塑料特性容許的情況下應(yīng)設(shè)計(jì)較快的射速，通常來(lái)說(shuō)，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(guò)快的射速容易使原料過(guò)熱當(dāng)塑件澆口或排氣不好時(shí)，熔料以調(diào)速注射經(jīng)過(guò)澆口，熔料內(nèi)產(chǎn)生很大的剪切應(yīng)力，使熔料結(jié)合模腔內(nèi)難排出的空氯，甚至產(chǎn)生燃燒而碳化變黑，而射速過(guò)慢產(chǎn)品會(huì)出現(xiàn)

54、填充不滿等缺陷。 在實(shí)際生產(chǎn)中，無(wú)論使用什么數(shù)值的注射速度，都應(yīng)盡可能在一個(gè)較大的范圍內(nèi)，以便于生產(chǎn)。根據(jù)不同經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)員，同一產(chǎn)品的注射速度了悄同。但是，可采用分段注塑，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(xiàn)缺陷，如蛇紋、飛邊、毛刺、燃燒等現(xiàn)象，并用控制熔料的分段射速還可以影響產(chǎn)品的分子排列和內(nèi)應(yīng)力的大小，甚至提高生產(chǎn)速度和效率。 為了確保注塑機(jī)的注射速度達(dá)到及保持所要求的數(shù)值，要求注射壓力足夠。若注射壓力太低，熔料進(jìn)入模具時(shí)所產(chǎn)生的阻力使注射速度不能達(dá)到設(shè)置的數(shù)值，因此，在設(shè)定注射壓力時(shí)，其數(shù)值應(yīng)比熔料所產(chǎn)生的阻力高1.5Mpa，熔料進(jìn)入模具時(shí)所產(chǎn)

55、生的阻力使注射速度不能達(dá)到設(shè)置的數(shù)值，可從注塑機(jī)缸的壓力表中得知。過(guò)低的注射壓力使注射周期時(shí)間產(chǎn)生變化。因此，若設(shè)置好注射壓力和速度，注射周期的時(shí)間變化不會(huì)超過(guò)0.85。 應(yīng)用Moldflow分析得到模具充填時(shí)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(shí)間圖 圖3.6 模具充填結(jié)束的壓力分布圖 （7）保壓壓力及保壓時(shí)間 保壓壓力是指模腔剛被注滿時(shí)所采用的壓力。它的作用是使模腔內(nèi)的熔料能在受壓的情況下冷卻定形，這樣，產(chǎn)品的外觀發(fā)展尺寸公差才可得到保證，塑件的最后定形，很大程度取決于保壓的壓

56、力大小和保壓時(shí)間長(zhǎng)短。在一般注塑時(shí)，模腔填充到95%-98%時(shí)，轉(zhuǎn)為保壓階段。 當(dāng)模腔填充不足90%時(shí)就提前進(jìn)入保壓階段，這時(shí)的保壓壓力，除了要負(fù)責(zé)把模具填滿外還需要把熔料壓實(shí)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(wěn)定。若在模腔填充95%-98%時(shí)轉(zhuǎn)入保壓階段，這樣大大減少保壓的壓力降。對(duì)一般塑件生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，保壓壓力是注射壓力的25%-65%。在實(shí)際生產(chǎn)中，某些特殊產(chǎn)品，如薄壁產(chǎn)品，精密度高的齒輪注件，PMMA樹(shù)脂厚壁產(chǎn)品，保壓壓力可達(dá)注射90%以上，甚至高出注射壓力。又如某些容易產(chǎn)生毛刺飛邊的產(chǎn)品，保壓階段可用極低射速和超出注射壓力的高保壓壓

57、力同時(shí)作用來(lái)避免產(chǎn)品的毛刺問(wèn)題。 保壓作用使得塑件在該時(shí)間內(nèi)注滿模腔，并使塑件更充實(shí)，尺寸更穩(wěn)定。一般保壓時(shí)間不應(yīng)過(guò)長(zhǎng)，能充分壓實(shí)塑件便可以了，所以保壓時(shí)間和注件壁厚，射膠速度，澆口設(shè)計(jì)，熔料溫度以及模具溫度有關(guān)，注件越厚，熔膠溫度以及模具溫度越高，相對(duì)保壓時(shí)間越長(zhǎng)。 保壓時(shí)間的最終選定可用以下方法： 首先把保壓時(shí)間設(shè)為0，以差額為0.5s逐漸增加保壓時(shí)間，并注塑塑件，記錄下每次注塑的塑件的重量，畫(huà)出曲線圖，找出正確的保壓時(shí)間參數(shù)。 （8）螺桿轉(zhuǎn)速的設(shè)定 當(dāng)一次注射和保壓完成后,螺桿開(kāi)始旋轉(zhuǎn)并向后退。新的塑料原料在此階段落入到射料缸內(nèi)加熱，并被螺桿均勻攪拌推至前端。塑料在此過(guò)

58、程中，除受到加熱系統(tǒng)加熱外，其軟化升溫所需的熱能，部分來(lái)自螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)愈快，溫度愈高，雖然螺桿的旋轉(zhuǎn)速度可以達(dá)到一個(gè)很高的數(shù)值，但實(shí)際生產(chǎn)中并不常采用高的螺桿旋轉(zhuǎn)速。而應(yīng)根據(jù)塑料的種類和注射塑的實(shí)際需要調(diào)節(jié)。螺桿的旋轉(zhuǎn)速度顯著影響注塑成形過(guò)程的穩(wěn)定程度和作用在塑料上的熱量。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速較高時(shí)，傳送到塑料的摩擦（剪切）能量提高了塑化效率，但同時(shí)增加了熔料溫度的不均勻度，還有可能使熔料產(chǎn)生局部過(guò)熱現(xiàn)象，相反，螺桿轉(zhuǎn)速越低，熔料的溫度越均勻，但是生產(chǎn)周期有可能延長(zhǎng)。 應(yīng)用Moldflow分析得到推薦的螺桿轉(zhuǎn)速XY圖如圖3.7所示。 圖3.7 推薦的螺桿轉(zhuǎn)速XY

59、圖 （9）螺桿后退（倒縮或卸壓） 螺桿后退動(dòng)作在螺桿旋轉(zhuǎn)完成后產(chǎn)生，其主要作用是防止射嘴的熔料滴漏現(xiàn)象，避免使用帶節(jié)流閥的射嘴。另外，對(duì)于一些塑料（如聚熔烴、PET等）螺桿后退的應(yīng)用能改善注射過(guò)程的穩(wěn)定性。一般來(lái)說(shuō)，需要螺桿后退時(shí)，數(shù)值在4-10mm范圍內(nèi)，但不是所有的塑料生產(chǎn)都需要該動(dòng)作的。 10、背壓 當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，受熱塑化的塑料在螺桿作用下被向前推，經(jīng)過(guò)止流閥而到達(dá)螺桿的前面。由于熔料的向前推進(jìn)，熔料也產(chǎn)生反作用力，作用在螺桿的前面。由于熔料的向前推進(jìn)，熔料也產(chǎn)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進(jìn)。這時(shí)，如設(shè)置背壓，就使得油缸有一定壓力

60、作用在螺桿上，提供了螺桿后退的阻力。背壓越大，螺桿復(fù)位時(shí)間越長(zhǎng)，螺桿前端熔料產(chǎn)生的壓力必須大于背端才可以使螺桿后退。必須指出，不是所有的注塑生產(chǎn)都必須使用背壓的，但若采用背壓，能使塑料充分熔化及混合均勻，并有以下優(yōu)點(diǎn)： ①有利于熔料內(nèi)揮發(fā)性氣體排出。 ②使附加劑（如色粉、滑石粉、阻燃劑、增強(qiáng)劑等）和熔料混合更均勻。 ③使塑料塑化更均勻，以獲得精確的成品控制，背壓的調(diào)節(jié)不宜太長(zhǎng)，中要熔料有適當(dāng)?shù)木鶆蛐?，能完成塑化并且沒(méi)有氣泡便可以了。 在實(shí)際操作中，可以上述工藝參數(shù)設(shè)定方法為基礎(chǔ)，并綜合考慮各影響因素，確保產(chǎn)品的質(zhì)量并降低生產(chǎn)成本。 3.3 塑件分析 模具工程師在拿到產(chǎn)品圖或產(chǎn)品模

61、型時(shí)，首先要分析的就是產(chǎn)品的工藝性，即此產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、精度條件是否適合于模具加工，有沒(méi)有需要需要修改的地方。比如：塑件的壁厚是否均勻？有無(wú)一定的脫模斜度？表面質(zhì)量與尺寸精度要求是否合理？哪些結(jié)構(gòu)尺寸用模具不容易保證而需要模塑成型后續(xù)加工，等等。 U盤外殼物理性質(zhì)上要求強(qiáng)度高，耐磨性高，表面質(zhì)量要求美觀，無(wú)斑點(diǎn)，無(wú)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(shí)的模具制造精度則要求達(dá)到Ra1.5。根據(jù)文獻(xiàn)1制作表3-1，以對(duì)塑件和塑件原材料進(jìn)行分析。 表3-1 原材料分析 塑料品種 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 使用溫度 化學(xué)穩(wěn)定性 ABS 線性結(jié)構(gòu)非結(jié)晶型 小于70℃ 較

62、好 熱塑性塑料 比較穩(wěn)定 性能特點(diǎn)：成型性能好，機(jī)械加工性好，耐沖擊性好，韌性和機(jī)構(gòu)強(qiáng)度較好，有一定的耐磨性，透明性、耐濕性、尺寸穩(wěn)定性都較好，但耐熱性較差，吸水性較大，價(jià)格便宜。要求表面光澤的塑件應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥。 該塑件是U盤外殼，要求外表美觀，無(wú)斑點(diǎn)，無(wú)熔接痕，表面粗糙度可取Ra1.6，塑件內(nèi)部則沒(méi)有較高的粗糙度要求。 由于該塑件整體外型比較簡(jiǎn)單，采用直板和圓弧的結(jié)合，并且是殼類制品，尺寸較小，利用Moldflow對(duì)塑件分析，結(jié)果顯示塑件成型性能良好。 第4章 基于Pro/ENIGEERING的注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 注射模具設(shè)計(jì)應(yīng)力爭(zhēng)達(dá)到塑件質(zhì)量

63、與經(jīng)濟(jì)性的完美統(tǒng)一。先進(jìn)的注射模設(shè)計(jì)應(yīng)該具有合理的注塑工藝和結(jié)構(gòu)，既有良好的可操作性，可靠性和完整性，又有零件的良好可加工性，并便于裝配和修模。 4.1 整體結(jié)構(gòu)的確定 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)和開(kāi)模方式，選用模具為兩板模。采用整體嵌入式模具。故模架以龍記（LKM）大水口模架為標(biāo)準(zhǔn)，模架的參數(shù)如表4-1所示： 名 稱 參 數(shù) 型號(hào) ECI 規(guī)格 3030 動(dòng)、定模座板高度 25mm 動(dòng)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4-1 LKM大水口模架參

64、數(shù) 模具的結(jié)構(gòu)圖如圖4.1所示 圖4.1 LKM大水口系統(tǒng)模架圖 4.2型腔數(shù)目的確定與排列方 4.2.1 型腔數(shù)目的確定 最經(jīng)濟(jì)型腔數(shù)目的確定，實(shí)質(zhì)上是注塑件生產(chǎn)成本的經(jīng)濟(jì)核算。但在注射模設(shè)計(jì)初始方案決定階段，由于澆注系統(tǒng)等技術(shù)參數(shù)尚屬未知，下述型腔數(shù)的確定是一種估算的預(yù)測(cè)方法，一些參數(shù)要憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)假定。在模具設(shè)計(jì)完成后，可根據(jù)這個(gè)方法再細(xì)化，進(jìn)行生產(chǎn)總成本和每個(gè)塑件成本的核算。 影響最經(jīng)濟(jì)型腔數(shù)的因素，有技術(shù)參數(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)兩個(gè)方面。技術(shù)參數(shù)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(shù)。這里只考慮注塑機(jī)鎖模力和最大注射量?jī)蓚€(gè)主

65、要參數(shù)。技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是從制品尺寸精度和經(jīng)濟(jì)效果考慮。對(duì)一模多腔整體嵌入式的注射模，影響型腔數(shù)的重要因素有如下四個(gè)： （1） 注射劑鎖模力 （2） 注射劑的注射量 （3） 塑件精度 （4） 經(jīng)濟(jì)效果的限制 在此考慮到生產(chǎn)成本，初選型腔為一模八腔，后面第五章進(jìn)行相關(guān)計(jì)算校核。 4.2.2 排列方式 塑件采用一模八腔，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的分型面設(shè)計(jì) 在注塑模中，用于取出塑件或澆注系統(tǒng)凝料的面，通稱為分型面。常見(jiàn)的取出塑件的主分型面，與開(kāi)模方向垂直。也有采用

66、開(kāi)模方向一致的側(cè)向主分型面。分型面大都是平面，也有傾斜面，曲面或者臺(tái)階面。 分型面的選擇不僅關(guān)系到塑件的正常成型和脫模，而且涉及到模具結(jié)構(gòu)與制造成本。在選擇分型面時(shí)，應(yīng)遵循以下原則： （1） 分型面應(yīng)選擇在塑件的最大截面處。否則，可能會(huì)無(wú)法脫模和加工型腔。無(wú)論塑件以何方位布置型腔，都應(yīng)將此作為首要原則。 （2） 盡可能的將塑件留在動(dòng)模一側(cè)。因?yàn)樵趧?dòng)模一側(cè)設(shè)置和制造脫模機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單易行。 （3） 有利于保證塑件的尺寸精度。 （4） 有利用保證塑件的外觀質(zhì)量。分型面上的型腔壁面稍有間隙，熔體就會(huì)在塑件上產(chǎn)生飛邊。飛邊影響塑件的外觀質(zhì)量。因此在光滑平整表面或圓弧曲面上，應(yīng)盡量避免選擇分型面。 （5） 考慮滿足塑件的使用要求。注塑機(jī)在模塑過(guò)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。在分型面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從使用角度避免這些工藝缺陷影響塑件功能。 （6） 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。 （7） 長(zhǎng)型芯應(yīng)置于開(kāi)模方向。當(dāng)塑件在互相垂直方向都需設(shè)置型芯時(shí)，將較短的型芯置于側(cè)抽芯方向，有利于減小抽拔距。 （8） 有利于排氣。應(yīng)將分型面