u盘盖注塑模模具设计(编辑修改稿)

u盘盖注塑模模具设计(编辑修改稿)内容摘要：

ructural design will not go, to see details in later chapters. Keywords: ABS injection mould one module of four cavities U disk U 盘盖注塑模设计说明书 5 件 成形 工艺性分析 如图 1所示 ： 图中尺寸为 U盘实际测量尺寸，其尺寸公差见后面章节 ! 图 ABS（丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物） 的特性 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 ABS 树脂微黄色或白色不透明 颗粒状 ，是丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物。 丙烯腈使聚合物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。 因此 ABS 树脂具有突出的U 盘盖注塑模设计说明书 6 力学性能和良好的综合性能。 同时 具有吸湿性强，但原料要干燥，它的塑件尺寸稳定性好，塑件尽可能偏小 的脱模斜度。 塑件的结构及成形 工艺性分析 （ 1） 结构分析如下： 该塑件 作为 U 盘的外壳 ，外形为 倒有圆角的 抽 壳不规则 体 ， 其中两 个角 做了改变，为倒角和圆弧，制件内部为一个通孔， 制件的内部俩侧之间有角度要求， 所以 在模具设计和制造上要有精度的定位措施和良好的加工工艺以保证塑件精度。 由于该 U盘塑件不是很大， U盘内成型面定位 凸点 采用强制脱模 ，为保证在推出时不能够使塑件发生变形以影响外观，所以 塑件需多根推杆外加斜顶同时推出，见图 2。 图 （ 2）成型工艺分析如下：  由于制件的外表面要求 平整、光洁、美观 棱角清晰；由产品图得知 U 盘表面上部分为光滑表面，尾部为磨砂腐蚀纹， 为使得 塑件外表面美观， 需将分型面设置在U 盘盖注塑模设计说明书 7 磨砂面与光滑面的分界处 ，见图 3。  精度等级：采用一般精度 IT7 级 ；  脱模斜度：该塑料件高为 ， 宽度 为 ，虽然由于原料在注射时流动性比较 好，但是型芯与塑件接触面积较大 ,顶针顶出塑件需要克服塑件与型芯之间的摩擦力较大， 因此，塑件 脱模斜度 为 1176。 （ 3） 塑件的成型工艺参数确定的三大要素：温度 、 压力和时间。 a) 温度： 注射成型过程中需要控制的温度有料筒温度 、 喷嘴温度和模具温度等。 料筒温度 ：料筒温度的选择应保证塑料塑化良好顺利 注射，而不会引起塑料分解 喷嘴温度 ： 料筒和喷嘴温度的选择应与其它工艺条件相配合。 料筒和喷嘴温度对成型条件及塑件的物理力学性能影响十分显著。 模具温度 ： 模具温度对塑件的内在性能 和表面 质量有很大影响。 模具温度根据塑件是否结晶 、塑件的尺寸和结构要求等 条件来确定。 b) 压力：注射成型过程中的压力包括塑化压力和注射压力两种，它们都直接影响塑 料的塑化和塑件的质量。 塑化压力 :注射过程中塑化压力的大小是随塑杆的设计 、塑件质量的要求以及塑件的种类等 不同而异。 注射压力 :注射压力的大小取决于注射成型机的类型、模具结构、塑件壁厚、塑件种类和注射成型工艺等。 c) 时间 ： 一次注射成型周期包括注射时间（充模时间和保压时间） 、 闭模冷却时间 . 生产中充模时间为 3～ 5s。 注射时间中的保压时间所占比例较大 ， 约为 20～ 120s。 在浇口处熔料凝结之前，保压时间的长短对塑件尺寸精度有直接影响，而浇口处凝结之后则无影响。 保压时间以塑件的收缩波动范围最小的时间为准。 U 盘盖注塑模设计说明书 8 冷却时间取决于塑件厚度，塑件的热性能和结晶性能，以及模具温度。 冷却时间约为 30～ 120s。 冷却时间过长会对复杂塑件造成脱模困难。 温度、压力和时间。 这三大成型工艺控制因素 都需要根 据塑料品种、塑件壁厚和形状以及模具结构来 选定。 塑 性塑料 ABS 的注射成形 过程及工艺参数 注射成形 过程 （ 1）成型前的准备 对 ABS 的色泽、粒度和均匀度等 进行检验，成型前应进行充分的干燥预处理（ 100110176。 C）。 同时，清洗料筒，对嵌件和模具进行预热，确定应使用的脱模剂，在模具型腔表面均匀涂上一层脱模剂（如硬脂酸锌、液体石蜡、硅油等），以保证塑料制品的顺利脱离，将原料加入料斗，对料筒加热到预定温度，保温 20 分钟之后，启动螺杆对原料进行塑化和计量。 （ 2）注射过程 塑料原料在注射机料筒内经过加热、塑化达到粘流状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为充模、保压、放气和固化冷却四个阶段。 （ 3） 塑件的后处理 调湿处理，即将刚脱模的塑件放入 热水中（处理温度 90100℃），保温一段时间（处理时间为 4小时左右），然后缓慢冷却，这样可以隔绝空气，防止塑料氧化，同时，加速吸湿平衡，稳定塑件尺寸，消除内应力。 塑料 的注射 成形 工艺参数 （ 1） 注射机：螺杆式 （ 2） 预热和干燥：温度 8085℃ ， 23h （ 3） 螺杆转速（ r/min）： 30 （ 4） 料筒温度（℃）后段： 150～ 170 中段： 165～ 180 前段： 180～ 200 （ 5） 喷嘴温度 （℃） 170～ 180 喷嘴形式： 直通式 （ 6） 模具温 度（℃）： 50～ 80 （ 7） 注射压力 （ Mpa） ： 60～ 100 U 盘盖注塑模设计说明书 9 （ 8） 保压 压力 （ Mpa） ： 60～ 100 （ 9） 成型时间（ s）：注射 20～ 90；保压 0～ 5； 冷却时间 20～ 120； 成型周期： 50～ 100 （ 10） 后处理： 红外线，烘箱， 70℃ ， 24h 综合性能良好，冲击强度较高，化学稳定性，电性能良好。 适于制作一般机械零件、减摩耐磨零件、传动零件 、家用塑料制品 和电讯结构零件。 （ 1） 无定性料，流动性中等，比聚苯乙烯、 AS 差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好，溢边值为 毫米左右。 （ 2） 吸湿性强，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件须 经长时间的预热干燥。 （ 3） 成型时宜取高料温、高模温，但料温过高易分解（分解温度为≧ 250℃）。 的主要性能指标 ABS 塑料主要的性能指标： 密度 () 收缩率 % ~ 熔 点 ℃ 130~160 热变形温度 45N/cm 65~98 弯曲强度 Mpa 80 拉伸强度 MPa 35~49 拉伸弹性模量 GPa U 盘盖注塑模设计说明书 10 弯曲弹性模量 Gpa 压缩强度 Mpa 18~39 缺口冲击强度 kJ/㎡ 11~20 硬 度 HR 62~86 模具上用以取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面成为分型面。 分型面是决定模具结构形式的重要因素，并且直接影响着塑料熔体的流动、充填性能及 塑件的脱模。 分型面的选择受到塑件的形状、壁厚、尺寸精度、及其形状、塑件在模具内的成型位置、脱模方法、浇口的形式及位置、模具类型、模具排气、模具制造及其成型设备结构因素的影响。 本次设计，分型面的选择考虑七个方面： （ 1）分型面应设置在塑件外形最大轮廓处，便于脱模，否则塑件无法取出。 （ 2） 考虑塑件的外观，使得分型面产生的飞边易于清除且不影响塑件的外观。 （ 3） 分型面的选择应 保证塑件的尺寸精度 要求。 （ 4） 有利于防止溢料，考虑飞边在塑件上的位置。 （ 5） 分型面选择应考虑排气效果， 所以应尽量设置在塑件熔体充满的末端处，这样分型面就可以有效排除型腔内积聚的空气。 （ 6） 考虑脱模斜度对塑件尺寸的影响。 （ 7） 使成型零件便于加工。 此塑件分模时，动模板带动模芯运动，使得塑件光滑面从定模板模腔中脱模，同时，U 盘盖注塑模设计说明书 11 顶针板 接触到注塑机的顶出装置时动模继续后退，塑件以及浇注系统凝料和推出机构停在原处不动，从而使得顶针和斜顶将塑件顶出。 在前面章节塑件成型分析中得知塑件脱模斜度为 1176。 ，对于拔模斜度小或塑件较高时， 为了便于脱模，可将分型面选在塑件中间的部位，但此塑件外形有 分型的痕迹。 （ 1）分型面选择方案 A。 第一 分型面 与 开模 方向 垂直。 分型面的形式与位置如图 所示。 此种分型面，在塑件部动模板型芯的接触面积大，脱模力增大故而顶出装置将其顶出较困难，塑件容易产生变形等缺陷，且分型面处产生的飞边影响 U盘外 型美 观。 （ 2）分型面选择方案 B。 分型面与开模方向 成某一角度，且成阶梯 曲面 状。 如图 3 .B 所示。 此处分模， 动模板型芯与塑件接触面减小，脱模力减小，使得塑件容易顺利脱模；而且此 阶梯 曲面形状的分型面，使得整个塑件的排气间隙增加， 容易排出型腔内的气体 ， 避免 成型不饱满等 缺陷；而且分型面处产生的飞边在塑件的光滑面和腐蚀磨砂纹的分界处，容易去除且使得塑件外观无缺陷 ， 整个塑件成型精度比较高，模具结构也比较简单。 综上所述，分型面采用方案 B， 模具结构相对简单 ，脱模容易 ，塑件成型精度可靠，满足塑件 分型线不明显， 外观质量要求 高 ，因此采用方案 B。 U 盘盖注塑模设计说明书 12 图 当塑件分型面确定后，就需要考虑是采用单腔模还是多型腔模 ， 型腔数的确定，主要跟注射机的最大注射 量、额定锁模力、塑化速度、制品的精度要求、生产 的经济性等因素U 盘盖注塑模设计说明书 13 有关， 该塑件生产批量为大批量生产，故可采用一模多腔的结构形式。 同时，考虑到模具结构尺寸 与塑件尺寸之间的关系，加之制造成本和经济利益的因素，决定选用一模 四腔的模具结构形式。 （ 1） 流动长度要适当，流道废料尽量少，浇口位置要合适统一，进料要平衡，还要使型腔压力平衡； （ 2） 排位应保证流道、浇口套距定模型腔边缘有一定距离，以满足封胶要求； （ 3） 排位应满足模具结构等的空间要求； （ 4） 为了使模具达 到较 好的冷却效果，排位应注意螺钉、推杆对冷却水孔的影响，预留冷却水孔 的位置； （ 5） 排位要尽可能紧凑，以减小模具的外形尺寸，且长宽比例要适中，同时也要考虑注射机的要求。 U 盘盖注塑模设计说明书 14 B. 型腔排列形式的确定 主要跟注射机的最大注射量、额定锁模力、塑化速度、制品的精度要求、生产的经济性等因素有关 ,。 一模多穴排位时，要考虑到进胶的平衡性，如果有行位应优先考虑朝 X 或 Y 方向运动便于加工。 产品之间没有流到时，可适当缩小产品之间的间距，最小间距可以做到 50100mm，若有流到通过，则间距做到 100150mm。 综合考虑上述排列 原则及加工难度、经济性、效率、成本等因素， 又由于本设计选择的是一模 四腔， 故采用对称排列，如图 4： 图 4 .型腔排列形式 U 盘盖注塑模设计说明书 15 一般来说，大中型塑件和精度要求较高的小型塑件优先采用一模一腔的模具结构，但对于精度要求不高的小型塑件，形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。 由以上的分析可知，本模具为一模四腔对称排列结构，根据塑件结构形状， 推出机构采用顶针的顶出形式，利用顶针固定板推动顶针 ，然后由顶针 将塑件顶出模具 ，由于 U盘塑件尾部有凹 槽，强制脱模时顶针顶出有很大 阻力，为了更好的脱模，在塑件内成型面加一个斜顶， U盘在顶出脱模时会沿着斜顶得斜面运动，从而使得脱模阻力减小。 浇注系统设计时，流道采用对称平衡式， 浇口采用侧浇口 ，且设在分型面上， 无需侧向抽芯 ，因此，选用单分型面注射模。 图 U 盘盖注塑模设计说明书 16 注射模是安装在注射机上使用的工艺装备，因此设计注塑模时 应该详细了解注射机的技术规范，才能设计出符合要求的模具。 注射机规格的确定主要是根据塑件的大小及型腔数目和排列方式，在确定模具结构形式及初步估算 外形尺寸的前提下，设计人员应对模具所需的注射量 、 锁模力、 注射压力、拉杆 间距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、开模行程 等进行计算。 根据这些参数选择一台和模具相匹配的注射机，倘若用户已提供了注射机的型号和规格，设计人员必须对这些参数进行校核，倘若不能满足要求，则必须自己调整或与用户取得商量再进行调整。 、质量的计算 对于该设计，用户提供了塑件的图样及尺寸， 使用 UG软件画出三维实体图 ， 软件能自动计算出所画图形 体积， 取其密度平均值 塑件体积 V1 ≈ cm3 塑件质量 m1 ≈ 1V = ≈ 可按塑件体积的 倍计算，由于该模具采用一模 四 腔，所以浇注系统凝料体积为： V2= 4V1 ＝ 4 ≈ U 盘盖注塑模设计说明书 17 体积 V0 = 4V1+V2 = 4 + ≈ 质量 m0 = 0V = ≈ 近年来我国引进注射机型号很多，国内注射机生产厂的新机型也日益增多。 掌握使用设备的技术参数是注塑模设计和生产所必需的技术准备。 在设计模具时，最好查阅注射机生产厂家提供的《注射机使用说明》上标明 的技术参数。 根据以上计算一次注射量的分析以及考虑到塑件品种、塑件结构、生产批量及注射工艺参数、注射模具尺寸大小350x300x320mm 等因素，参考设计手册 初步选定型号为 XS— ZY250 型卧式 螺杆注射机 ，其主要技术参数 见下表： XS— ZY250 型螺杆 式注射机的主要技术参数 序号 主要技术参数项目 参数数值 U 盘盖注塑模设计说明书 18 1 最大注射量 /cm179。 250 2 注射压力 /MPa 130 3 塑化能力（ g/s） 6 4 拉杆间距 448*370 5 锁模力 /kN 1800 6 动、定模固定板 尺寸 /（ mm mm） 598*520 5 最大模具厚度 /mm 350 6 最小模具厚度 /mm 200 7 最大开模行程 /mm 500 8 喷嘴前端球面半径 /mm SR15 9 喷嘴孔直径 /mm 3 10 定位圈直径 /mm Φ 125 11 顶出杆根数 5 ． 型腔数量的校核 （ 1）由注射机料筒塑化速率校核型腔数量 12m mKMtn  上式 右边≈ 57≥ 4，符合要求。 式中 K—— 注射机最大注射量的利用系数，一般取 ； M—— 注射机的额定塑化量（ g/s），该注射机用户提供为 6g/s； U 盘盖注塑模设计说明书 19 t— — 成型周期， 因塑件 小 ， 壁厚不大 ，取 30s 进行校核； m1—— 单个塑件的质量 和体积（ g或 cm3），取 m1≈ 2m —— 浇注系统塑料质量或体积（ g 或 cm3），取 2m ≈ 4≈ g。 （ 2） 由注射机的最大注射量校核型腔数量 12m mKmn N  上式右边≈ 81≥ 4，符合要求。 式 中 Nm —— 注射机允许的最大注射量（ g/cm3），该注射机为 250g。 其他符号意义与取值同前。 （ 3）由注射机的额定锁模力校核型腔数量 当高压的塑料熔体充满模具型腔时，会产生时模具分型面胀开的力。 为了夹紧模具，保证注射过程顺利进行，注射机合模机构必须有足够的锁模力，锁模力必须大于胀开力。 用公式表示为： F=p(nA+B)Fp 式中， F— 塑料熔体在分型面的胀开力， N； P — 型腔压力，一般为注射压力的 80%左右，通常取 2040MPa； n— 型腔数量； A— 单个塑件在模具分型面上得投影面积， mm2； 由 CAD 可以计算出 A= B— 浇注系统在模具分型面上得投影面积， mm2； 由 CAD 可以计算出 B= Fp— 注射机的 额定锁模力 ， N。 式中左边 =130*（ 4*+） =1800KN 符合要求。 （ 1）注射量校核 注射量以容积表示 最大注射容积为 250= cm3 式中 maxV 模具型腔和流道的最大容积（ cm3）； V 指定型号与规格的注射机注射量容积（ cm3），该注射机为 250cm3；  注射系数，取 ～ ，该处取。 每次注射的实际注射量容积 0V 应满足 max0 VV  ，而 0V ＝ , 250= cm3 ,故 符合要求。 （ 2）锁模力的校核 在前面已经进行，符合要求。 U 盘盖注塑模设计说明书 20 （ 3）最大。