模具設(shè)計(jì)-U盤外殼

1、模具設(shè)計(jì)-U盤外殼U盤照片U盤信息尺寸：63×19×9.4mm產(chǎn)品重量：12g材料：ABS（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物）設(shè)計(jì)材料的選擇：要求：沖擊強(qiáng)度極好，化學(xué)性能穩(wěn)定，衛(wèi)生性能好，絕緣選定材料為：ABSABS的優(yōu)點(diǎn)：不僅具有良好的剛性、硬度和加工流動(dòng)性，而且還具有高韌性特點(diǎn)，可以注塑、擠出或熱成型, 價(jià)格便宜，原料易得，是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣。塑件材料的性能 1、一般性能ABS外觀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1820，屬易燃

2、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93118，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-40100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?、濕度和頻率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。 5、環(huán)境性能

3、 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PC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8085，時(shí)間24h；對(duì)特殊要

4、求的制品(如電鍍)的干燥條件為溫度7080，時(shí)間1818h。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7080的熱風(fēng)循環(huán)干燥箱內(nèi)24h，再冷卻至室溫即可。ABS塑料注射工藝參數(shù)參數(shù)取值范圍選取數(shù)值密度1.021.05g/ cm21.03g/ cm3收縮率S0.3%0.8%0.5%溫度/噴嘴180190180料筒210230220模具507060壓力MPa注射709080保壓507060時(shí)間/S注射353保壓153020冷卻153025總計(jì)407048參數(shù)取值范圍選取數(shù)值密度1.021.05g/ cm21

5、.03g/ cm3收縮率S0.3%0.8%0.5%溫度/噴嘴180190180料筒210230220模具507060壓力MPa注射7090（資料來(lái)源：塑料成型加工與模具 102頁(yè)）熱塑性塑料注射機(jī)型號(hào)和主要技術(shù)規(guī)格型號(hào)螺桿直徑/mm注射容量/g注射壓力/105pa鎖模力/10KNSZ-100/630（臥式）30/3575/105cm3224/164.563拉桿內(nèi)間距模具厚度/mm模板行程/mm噴嘴定位孔直徑/mm最大最小球半徑孔半徑370x320mm3001502707.52.5125+0.060（資料來(lái)源：塑料成型加工與模具 287 頁(yè)）計(jì)算模具成型零件的工作尺寸為保證塑件精度必須使上述各因

6、素所造成的誤差的總和小于塑件的公差值，即SZSCSSSJSZ成型零部件制造誤差SC成型零部件的磨損量SS塑料的收縮率波動(dòng)引起的塑件尺寸變化值SJ由于配合間隙引起塑件尺寸誤差塑件的公差 ABS Smax=0.7% ，Smin=0.3%，取Scp=0.6% ，凹模制造公差 ，磨損余量 1.計(jì)算型腔長(zhǎng)度尺寸（58mm）按平均收縮率法：根據(jù)公式 Lm=Ls+LSSCP 0+SZ =58+58×0.5% ×0.74 0+0.164 = 57.7350+0.164mm按公差帶法計(jì)算：據(jù)公式 （5-2） =(1+0.7%)×580.74 0+0.164 =57.666 0+0.

7、164mm校核塑件最大尺寸： 57.666+0.246+0.12358×0.4%=57.803 mm58 mm,故滿足要求。2.計(jì)算型腔寬度尺寸（22mm）按平均收縮率法：L2 =2222×0.5% x0.74 0+0.164=21.5550+0.164mm按公差帶法： （5-2） =(1+0.7%)×220.74 0+0.164=21.4140+0.164 mm校核：22+0.246+0.12322×0.4%=21.985 mm22 mm 滿足要求 3.型腔最大深度 （3mm）取 0.246mm，按IT9級(jí)制造， 0.03mm， 0.123mm按平均收

8、縮率法：Hm= HmHsSCP 0+SZ （5-4）H =(1-0.5%)×3- ×0.74 0+0.03 =2.4920+0.03 mm按公差帶法： H = （5-5）H =(1+0.4%)×3- 0.03 0+0.03 =2.982 0+0.03校核： H -H S + （5-6）3-3×0.7%+0.74=3.719 mm3 mm 滿足要求，此結(jié)果比按平均收縮率計(jì)算結(jié)果大，有利于修模，故取凹模深度H =2.982 mm4.型腔側(cè)壁厚度和底板厚度的強(qiáng)度計(jì)算此模具為小尺寸型腔，在發(fā)生大的彈性變形之前，內(nèi)應(yīng)力已經(jīng)超過(guò)許用應(yīng)力。因而強(qiáng)度是主要矛盾，型腔側(cè)壁

9、和底板厚度均按強(qiáng)度計(jì)算。（1）側(cè)壁厚度計(jì)算 由于本次設(shè)計(jì)采用的整體嵌入式結(jié)構(gòu)，故采用公式為： 式中： S側(cè)壁厚度 C常數(shù)，隨 h而變化，見(jiàn)表44。C值也可按近似公式計(jì)算。 = 1.50 p 塑料熔體壓力。在此取p=50Mpa. E¬ 型腔材料的彈性模量。型腔采用P20鋼，即3Cr2Mo。取E=220Mpa。 允許的變形量。由于 <300mm時(shí)，則按允許變形量= 6 000計(jì)算壁厚。 h 型腔深度。 計(jì)算結(jié)果為：S=2.50mm.考慮到冷卻水道和固定螺釘?shù)牟贾靡约氨阌诩庸?，取?cè)壁厚度約為31mm.（2）型腔底板厚度的計(jì)算由于本次設(shè)計(jì)采用的整體嵌入式結(jié)構(gòu)，故采用公式為： 式中： C

10、 常數(shù) ，由 計(jì)算，結(jié)構(gòu)為C=0.031. t 型腔底板厚度 p 塑料熔體壓力。在此取p=50Mpa. E¬ 型腔材料的彈性模量。型腔采用P20鋼，即3Cr2Mo。取E=220Mpa。 允許的變形量。由于 <300mm時(shí)，則按允許變形量= 6 000計(jì)算底板壁厚。 b 型腔寬度計(jì)算結(jié)果為：t=5.5mm.考慮到冷卻水道的布置，型腔底板厚度為30mm.流道系統(tǒng)包括主流道、分流道及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主流道直澆口式主流道呈截錐體。主流道入口直徑為d,應(yīng)大于注射機(jī)噴嘴直徑1mm左右。這樣便于兩者能同軸對(duì)準(zhǔn)，也使得主流道凝料能順利脫出。主流道入口的凹坑球面直徑為R，應(yīng)該大于注射劑噴嘴球頭半徑約2

11、-3mm。否則可能會(huì)讓塑料熔體反噴，出現(xiàn)溢邊致使脫模困難，錐孔壁粗糙度Ra0.8m。主流道錐角為2° 4°。過(guò)大的錐角會(huì)產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣。過(guò)小錐角會(huì)使凝料脫模困難，充模時(shí)流動(dòng)阻力大，比表面積增加，熱量損耗增加。流道的長(zhǎng)度L，一般按模版厚度確定。但為減小充滿時(shí)減壓降和減少物料損耗，以短為好。主流道要裝流道衫套，其直徑為12mm,從定模板貫穿到分型面，衫套頭部安裝止轉(zhuǎn)銷。衫套和型腔的配合為H7/n6。主流道衫套用定位圈固定在定模板板，定位全直徑100mm，高15mm,埋入定模座板5mm。分流道分流道的種類很多，如圓形，半圓形等等。但從壓力傳遞角度上考慮，要求有大的流道和

12、截面面積。從散熱少考慮應(yīng)有小的比表面S。其中圓形截面最理想。在這里我們將選用一、二級(jí)分流道都為圓形流道，直徑為6mm,可以減小塑料熔體在流道中的摩擦力，在注射時(shí)沿壓力損失減小。二級(jí)分流道設(shè)置在兩相鄰的塑件之間，可以減小離模具中心最遠(yuǎn)的塑件的流道行程，使各型腔的壓力差不會(huì)太大，以減小塑件的內(nèi)部性能差異。流道分布圖澆口設(shè)計(jì)澆口是塑料熔體進(jìn)入型腔的閥門，對(duì)塑件質(zhì)量具有決定性影響。因而澆口類型與尺寸、澆口位置與數(shù)量便成為澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵。因塑件的體積和厚度都很小，澆口不能過(guò)大，否則成型時(shí)注射速度降低，熔體溫度下降，制品可能產(chǎn)生明顯的溶解痕和表面云層現(xiàn)象，成型后澆口痕會(huì)影響外觀，澆口凝固時(shí)間也會(huì)延長(zhǎng)

13、，且不易除去；澆口太小，熔體流動(dòng)阻力大，壓力損失大，可能使塑件熔體升溫變質(zhì)。為了避免這些缺陷，選擇澆口的形式為直接澆口。澆口分布圖冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則為了提高冷卻系統(tǒng)的效率和使型腔表面溫度分布均勻，在冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中應(yīng)遵守如下原則1：（1）在設(shè)計(jì)時(shí)冷卻系統(tǒng)應(yīng)先于推出機(jī)構(gòu)，也就是說(shuō)，不要在推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)完畢后才考慮冷卻回路的布置，而應(yīng)盡早將冷卻方式和冷卻回路的位置確定下來(lái)，以便能得到較好的部分地效果。將該點(diǎn)作為首要設(shè)計(jì)原則提出來(lái)的依據(jù)是，在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，往往推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)先于冷卻系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)的重要性未能引起足夠的認(rèn)識(shí)。（2）注意凹模和型芯的熱平衡。有些塑件的形狀能使塑料散發(fā)的熱量等

14、量地被凹模和型芯所吸收。但是極大多數(shù)塑件的模具都有一定高度的型芯以及包圍型芯的凹模，對(duì)于這類模具，凹模和型芯所吸收的熱量是不同的。這是因?yàn)樗芗诠袒瘯r(shí)因收縮包緊在型芯上，塑件與凹模之間會(huì)形成空隙，這時(shí)絕大部分的熱量將依靠型芯的冷卻回路傳遞，加上型芯布置冷卻回路的空間小，還有推出系統(tǒng)的干擾，使型芯的傳熱變得更加困難。因此，在冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，要把主要注意力放在型芯的冷卻上。（3）對(duì)于簡(jiǎn)單模具，可先設(shè)定冷卻水出入口的溫差，然后計(jì)算冷卻水的流量、冷卻管道直徑、保證湍流的流速以及維持這一流速所需的壓力降便已足夠。但對(duì)于復(fù)雜而又精密的模具，則應(yīng)按上節(jié)所介紹的方法做詳細(xì)計(jì)算。（4）生產(chǎn)指大的普通模具和精密

15、模具在冷卻方式上應(yīng)有差異，對(duì)于大批量生產(chǎn)的普通塑件，可采用快冷以獲得較短的循環(huán)注射周期。所謂快冷就是使冷卻管道靠近型腔布置，采用較低的模具溫度。精密塑件需要有精確的尺寸公差和良好的力學(xué)性能，因此須采用緩冷，即模具溫度較高，冷卻管道的尺寸和位置也應(yīng)適應(yīng)緩冷的要求。（5）模具中冷卻溫度升高會(huì)使熱傳遞減小，精密模具中出入口水溫相關(guān)應(yīng)在2以內(nèi)，普通模具也不要超過(guò)5。從壓力損失觀點(diǎn)出發(fā)，冷卻回路的長(zhǎng)度應(yīng)在1.2-1.5m以下，回路的彎頭數(shù)目不希望超過(guò)5個(gè)。（6）由于凹模與型芯的冷卻情況不同，一般應(yīng)采用兩條冷卻回路分別冷卻凹模與型芯。（7)當(dāng)模具僅設(shè)一個(gè)入水接口和一個(gè)出水接口時(shí)，應(yīng)將冷卻管道進(jìn)行串聯(lián)連接，

16、若采用并聯(lián)連接，由于各回路的流動(dòng)阻力不同，很難形成相同的冷卻條件。當(dāng)需要并聯(lián)連接時(shí)，則需在每個(gè)回路中設(shè)置水量調(diào)節(jié)泵及流量計(jì)。（8）采用多而細(xì)的冷卻管道，比采用獨(dú)根大冷卻管道好。因?yàn)槎喽?xì)的冷卻管道擴(kuò)大了模溫調(diào)節(jié)的范圍，但管道不可太細(xì)，以免堵塞，一般管道的直徑為8-25mm。（9）在收縮率大的塑料制件的模具中，應(yīng)沿其收縮方向設(shè)置冷卻回路。（10)普通模具的冷卻水應(yīng)采用常溫下的水，通過(guò)調(diào)節(jié)水流量來(lái)調(diào)節(jié)模具溫度。對(duì)于小型塑件上，由于其注射時(shí)間和保壓時(shí)間都較短 ，成型周期主要由冷卻時(shí)間決定，為了提高成型效率，可以采用經(jīng)過(guò)冷卻的水進(jìn)行冷卻，目前常用經(jīng)冷凍機(jī)冷卻過(guò)的5-10水。用冷水進(jìn)行冷卻時(shí)，大氣中的水

17、分會(huì)凝聚在型腔表面易引起塑件的缺陷，對(duì)此要加以注意。對(duì)于流動(dòng)距離長(zhǎng)、成型面積大的塑件，為了防止填充不足或者變形，有時(shí)還得通熱水?？傊?，模溫最好通過(guò)冷卻系統(tǒng)或者專門的裝置能任意調(diào)節(jié)。（11)合理地確定冷卻管道的中心距以及冷卻管道與型腔壁的距離。保證型腔表面溫度均勻分布，型腔表面冷卻管道與型腔壁的距離太大會(huì)使冷卻效率下降，而距離太小又會(huì)造成冷卻不均勻。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般冷卻管道中心線與型腔壁的距離應(yīng)為冷卻管道直徑的1-2倍，冷卻管道的中心距離約為管道直徑的3-5倍。（12）盡可能使所有冷卻管道孔分別到各自型腔表面的距離相等。當(dāng)制件壁厚均勻時(shí)，應(yīng)盡可能使所有的冷卻管道孔到各自型腔表面的距離相等。當(dāng)塑件壁

18、厚不均勻時(shí)，在厚壁處應(yīng)開(kāi)設(shè)距離較小的冷卻管道。（13）應(yīng)加強(qiáng)澆口處的冷卻。熔體充模時(shí)，澆口附近的溫度最高。一般來(lái)說(shuō)，距澆口越遠(yuǎn)溫度越低。因此，在澆口附近應(yīng)加強(qiáng)冷卻，一般可將冷卻回路的入口設(shè)在澆口處，這樣可使冷卻水首先通過(guò)澆口附近。 （14）應(yīng)避免將冷卻管道開(kāi)設(shè)在塑件熔合紋的部位。當(dāng)采用多澆口進(jìn)料或者型腔形狀較復(fù)雜時(shí)，多股熔體在匯合處將產(chǎn)生熔合紋。在熔合紋處的溫度一般較其他部位的低，為了不致使溫度進(jìn)一步下降，保證熔合質(zhì)量，應(yīng)盡可能不在熔合紋部位開(kāi)設(shè)冷卻管道。（15）注意水管的密封問(wèn)題，以免漏水。一般，冷卻管道應(yīng)避免穿過(guò)鑲塊，否則在接縫處漏水，若必須通過(guò)鑲塊時(shí)，應(yīng)加設(shè)套管密封。（16）進(jìn)口、出口水

19、管接頭的位置應(yīng)盡可能設(shè)在模具的同一側(cè)。為了不影響操作，通常應(yīng)將進(jìn)口、出口水管接頭設(shè)在注射機(jī)背面的模具一側(cè)。二、冷卻水道的直徑的確定 動(dòng)模的頂針和鑲件較多，冷卻水道不宜通過(guò)塑件的下方，否則會(huì)引起滲漏，只能通過(guò)塑件的外圍。為了保證型腔和型芯的強(qiáng)度，水道離塑件的距離不能太小。設(shè)置水道的直徑為8mm，離塑件的距離為8mm左右，離頂針和鑲件的最小距離為6.83mm。動(dòng)定模單獨(dú)冷卻，動(dòng)模部分冷卻水從動(dòng)模板流進(jìn)，流經(jīng)型芯后從動(dòng)模板流出，動(dòng)模版和型芯之間加裝膠墊圈，以防止?jié)B漏，定模部分和動(dòng)模類似。頂出裝置塑料制品的厚度比較小，可能會(huì)因?yàn)轫敵隽^(guò)大和太集中造成塑件出現(xiàn)“頂白”現(xiàn)象甚至破壞，頂針的直徑應(yīng)盡量大，由

20、于塑料體積較小，限制了頂針直徑的大小，但可以增加其數(shù)量。這里選用的頂針的直徑為2mm,每個(gè)型腔有8根。為了脫模順利，流道也要安裝頂針，安裝位置在一、二級(jí)分流道時(shí)的交接處，共4根，直徑為4mm。在型芯的主流道下方安裝拉料桿，直徑為5mm。頂針和拉料桿與模具型腔的配合為H7/f6。成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，當(dāng)然是以成型符合質(zhì)量要求的塑料制品為前提，但必須考慮金屬零件的加工性及模具制造成本。成型零件成本高于模架的價(jià)格，隨著型腔的復(fù)雜程度、精度等級(jí)和壽命要求的提高而增加。一、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凹模是成型塑件外表的部件，其按不同結(jié)構(gòu)可分為整體式、整體嵌入式和組合式。1整體式凹模它在成型模具的凹模板上加工型腔。具有較高的強(qiáng)度和剛度，但加工較困難。須用電火花、立式銑床加工，僅適合于形狀簡(jiǎn)單的中小型塑件。2整體嵌入式凹模它適用于小型塑件的多型腔模、將多個(gè)一致性好的整體凹模，嵌入到凹模固定板中。整體嵌入式凹模結(jié)構(gòu)能節(jié)約優(yōu)質(zhì)模具鋼，嵌入模板厚有足夠的強(qiáng)度和剛度，使用可靠且置換方便。 整體嵌入式凹模裝在固定模板中，要防止嵌入件松動(dòng)