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密级NANCHANGUNIVERSITY学士学位论文THESISOFBACHELOR(2011—2015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TOC\o1-3\h\z\u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
42.2ABS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33U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;UGShelloftheUdiskinjectionmoldCADdesignAbstractUdiskasofficestudythenecessarytoolsforstorageintodayssocietyisusedbymoreandmorepeople.TheUdiskstylerichandcolorfultheshellismultifariousabovethemarketoutofthemanykindsofusbflashdrivewechoosethisoneUdiskshellmaterialABSformoulddesign.ThroughtheanalysisandresearchweconsultrelevanttechnicalliteratureselectedmaterialsandtherelatedtechnicalparametersdesigntheUdiskshellmold.Udiskisoftenusedtostoredocumentsanddatadownloadahigh-techproducts.UdiskshapemodellingisverymuchweusethisonebeautifulshapeofUdiskshellmolddesignduetomarketparticularitytheprocessofproductionofUdiskshellshapemolddesignusingthedeadlinefor10yearsbatchproduction.ThegraduationdesignbasedonUGplatformofinjectionmouldsforUdiskshellprocessanalysisthispaperintroducestheworkingprincipleoftheinjectionmolddesignprincipleandrelevantapplications.Analysisthemouldstructuredesignselecttheappropriateinjectionmoldingmachinetodesignthegatingsystem.SkillfullyuseUGtodiemoldloadingmodeloadstandardpartssuchasaseriesofconvenientmoulddesignpowerfulfunctionofUGitprovidesproductdesignandmolddesignwithagooddesignenvironmentitmakestheproductdesignprocessandagoodcombinationofprocessingandmanufacturingprocess.Onparameterdesignandcalculationdesignofcavitynumberandcarriesonthecheckchoosetheinjectionmoldingmachineinclinedtopdesigncompleteeachpartassemblydrawingandengineeringdrawing.Keywords UdiskshellsABSinjectionmoldUG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CAD/CAM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CAD/CAM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CAD/CAM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CAD/CAM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CAD/CAM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
2.2ABS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70〜80℃的烘箱中2〜4小时的热风循环特定的条件下,然后冷却至室温
2.3ABS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ρ
1.02~
1.05g/cm³
1.03g/cm³收缩率S
0.3%~
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第三章设计方案及参数确定
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
0.4﹪~
0.7﹪,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15mm
3.
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%=75×80%=60g>
54.627g满足要求2).注射压力校核ABS注射压力为60-100MPa<164Mpa.3).锁模力的校核型腔内的熔体压力P=k×P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
0.2~
0.4的范围内选取在本设计中取k=
0.4则P=
0.4×100=40MpaF锁P×A/1000=40×3008/1000=120KN630KN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,K——ABS塑料熔体密度由UG分析得m流为=
24.407g.带入数值得N≈
4.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71mm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=106mm<270mm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
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
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;
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
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
3.4冷却系统设计根据以上原则,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冷却水路分布图第四章模具结构设计
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,离模仁边不得少于35mmC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50-80mmC、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,成品之间由于有分流道,故设为40mm
4.2成型零部件设计
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Ra
1.6,与动模板,U板的配合为间隙配合H8/f8图
4.3复位杆
4.
2.3导向机构设计
1、导柱导向机构设计原则如下
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T
8.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
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
2.53)撑头距方铁在距离不得小于30,距顶针,斜顶过孔,距离不得少于4mm4)撑头的直径以5,0收尾,最小为25mm,最大为100mm,见表
4.1表
4.1撑头螺丝标准撑头直径40以下40-6060以上螺丝大小M8M10M12故设计撑头大小与固定螺丝大小如图
4.6所示图
4.6撑头截面图
4.3注射模标准模架设计选用标准模架应设计的内容1选择标准模架型号;2确定模架的长度和宽度;3确定模架的厚度,并使之与注射机要求的最大、最小模具厚度适应;4设计动定模板和座板本设计中选取标准模架型号为SC,其结构示意图
4.7所示改模架的参数为图
4.7模架示意图
4.
3.1动模板设计如图
4.8所示,动模板设计尺寸为,材料为45钢图
4.8动模板
4.
3.2设计定模板如图
4.9所示,定模板的设计尺寸为,材料45钢淬火处理,中温回火HRC45-50图
4.9定模板
4.
3.3定模座板设计如图
4.10所示,定模座板设计尺寸为,材料为45钢图
4.10定模座板
4.
3.4动模座板设计如图
4.11所示,定模座板设计尺寸为,材料为45号钢图
4.11动模座板
4.
3.5动模座垫块设计如图
4.12所示,动模垫块设计尺寸为,材料为45钢图
4.12动模座垫块
4.4斜顶设计
4.
4.1斜顶设计1).
0.08~
0.5,斜顶要做低保证不铲胶2).直身位h=8~12mm3).a=50~150要保证斜顶滑行距SS1+(2~5)V=Hktg,Hk-顶出最大距离,注意实际顶出距离Hk(b)顶与下模板的配合孔是过孔,当B
1.5A,要钻斜圆孔;当B
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5°6).斜顶用H3
(8407)材料淬火HRC432,氮化至HV
1000.
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230mm×250mm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A=60,B=60,C=70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,其开模行程为首先,开模时,由于定模垫板上带有倒锥形拉料头,主流道从主流道衬套中拉出,将凝料拉在动模仁上,注塑机上的推杆推动顶针固定板移动,使顶针推出塑件图
5.28装配后模具总图图
5.29模具线框结构图图
5.30模具主视工程图图
5.31模具俯视工程图第六章结论与展望模具CAD技术的应用深浅是提高我过整体制造业水平的必要手段之一,但是同阶段的,我国技术水平还处于相对落后的阶段,因此,要提高我国整体制造业水平,就必须进行相关的技术的研究、开发和应用模具CAD技术在模具的发展史上是一个重要的里程碑,在进行模具开发的时候,熟练的运用UG进行实体的建模,分型,模架,标准件的加载,大大减少了设计者的工作量,提高了效率,保证了质量虽然现在我国采用了运动仿真课形象表现出顶出塑件过程缩短制造周期、提高了工作效率、但是现在技术已经到了一个瓶颈阶段我们只有通过开发和应用新技术,才能提高塑料模具的设计与制造水平,才能增强国际竞争力,进而改变长期以来各种高档、精密、复杂模具只能以进口的局面随着社会的发展,产品的不断创新,对于模具的制造业要求越来越高,各式各样的小批量产品就要求我们的模具设计上升一个等级,如何适应这种局面,就要求我们开发新的成型工艺提高我国制造业水平,首先就要求能制定统一的国家标准,并且能够严格执行并且按照标准生产,做到标准统一化;其次要逐步形成规模生产提高商品化程度、提高标准件的质量,做到高质量低成本,高效率低损耗;再次就是要增加标准件的规格丰富其种类深入了解注塑模具CAD技术,并且在这个基础上进行创新和提高,以此来适应飞速发展产品创新,研究开发新技术,从根本上面改变我国传统的模具设计和制造方法,使我过制造业上一个新的台阶参考文献
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[21]金涤尘,宋放之.现代模具制造技术.北京:机械工业出版社,2001致谢时间如白驹过隙,四年的大学时光一晃而过,有过开心、有过坎坷、有过欢笑、也有过泪水我们用我们的汗水书写了属于我们的青春,用我们的双手铸就了属于我们不朽的人生当毕业设计画上句号的时候,心里总是有些许的感伤,同时也是感慨颇多毕业论文能圆梦的完成,首先要诚挚的感谢我们的指导老师辛勇老师,他能在百忙之中抽出时间对我的图纸,论文进行检查,指出错误,督促我们高质量高标准的完成毕业论文,辛勇老师的认真,一丝不苟的对待学问的态度一直都是我们应该学习的榜样感谢给我们进行UG培训的涂恒强学长,在我们接到毕业任务的时候,不知道如何下手的时候,学长给予了我们一系列的帮助,让我们的毕业设计之路能够多些平坦少些荆棘,不厌其烦的对我们指导,让我们能更加完美的做好毕业设计感谢陪伴了我学习四年的同学,在我学习中有疑问的时候,他们都能给我详细的解答,让我在知识的海洋中能遨游的更自在,同时更应该感谢的是一起生活一起学习的室友,情同手足,亲如兄弟在辛勇教授的耐心指导之下,我如期按质按量的写好了毕业论文导师专业知识的丰富,学识的渊博,深深的映在了我的脑海里,对待学术一丝不苟,对待学生平易近人,导师认真、仔细、耐心的品质值得我辈学习从开题报告到毕业论文的结束,都是在导师一步一步的指导下完成的,导师不仅教会了我知识,同时也教会了我做人的道理,在此我表达对辛勇教授最诚挚的敬意同时我的毕业论文能顺利结束也离不开其他老师,还有同学的帮助,同窗之谊,手足之情,感谢昆明理工大学给我提供了一个飞向跟高平台的跳板,希望母校能桃李天下,同学能飞到更好走的更远由于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18~20,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93~118℃,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-40~100℃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80〜85℃,时间2〜4h;产品的特殊要求(如电镀)的干燥条件为温度70〜80℃,时间18〜18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,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冷料井位于主流道正对面的动模板上,或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)分型面不影响制品的形状和尺寸精度为了缩短成型周期,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1~2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φ6~φ12mm8)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,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15mm2)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HRC48~55;T
8.T10淬火),Ra
1.64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6~8mm,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HRC45~48斜顶机构一般是用来成型产品内部或外部倒勾,且无法用动模侧滑块直接成型的情况成型产品内部或外部倒勾时,优先考虑采用滑块,是因为滑块抽芯时,产品处于固定状态,产品不会产生变形、移动等不确定状态模具斜顶又名斜梢,是模具设计中用来成形产品内部倒勾的机构,适用于比较简单的倒勾情况本次设计的斜顶如图
4.13所示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
0.02~
0.05mm3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:
0.02mm4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。