U盤外殼塑料模具設(shè)計(jì)畢業(yè)論文[共56頁]

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/ENGINEER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)過程與加工制造過程很好的結(jié)合起來?！娟P(guān)鍵詞】 U盤，外殼，ABS，注射模具，Pro/ENGINEER ABSTRACTU disk is a daily tool, which is necessary in todays society. The shell of U disk products is continuous 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 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 including: 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.【KEY WORDS】 U disk , shells , ABS , injection mold, Pro/ENGINEER 目 錄第1章 緒 論11.1 注塑模具概述11.1.1注塑模具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)11.1.2 注塑模具的組成21.1.3 注塑模具的分類31.2 Pro/E注塑模具概述31.2.1 Pro/E概述31.2.2 Pro/E 注塑模具設(shè)計(jì)解決方案41.2.3 Pro/E模具設(shè)計(jì)的基本流程51.2.4 Pro/E注塑模具設(shè)計(jì)的應(yīng)用61.2.5 基于Pro/ENIGEERING的 CAD/CAM的發(fā)展趨勢71.3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)102.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)概述102.2基于Pro/ENIGEERING的參數(shù)化造型設(shè)計(jì)過程112.3 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153.1 U盤外殼（塑件）的選材及其材料性能分析153.1.1塑件材料的選用153.1.2塑件材料的性能163.2 注塑工藝過程分析及工藝參數(shù)的設(shè)定173.2.1 注塑工藝過程概述173.2.2 利用Moldflow分析設(shè)定及調(diào)整主要注塑參數(shù)183.3 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)254.1 整體結(jié)構(gòu)的確定254.2型腔數(shù)目的確定與排列方式264.2.1 型腔數(shù)目的確定264.2.2 排列方式274.3 基于Pro/ENIGEERING的分型面設(shè)計(jì)274.4 排氣槽的設(shè)計(jì)294.5澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)304.5.1澆注系統(tǒng)的功能304.5.2基于Pro/ENIGEERING的流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)324.5.3基于Pro/ENIGEERING的澆口設(shè)計(jì)334.6 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)344.7 頂出裝置374.8 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)385.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)395.2 成型零件工作尺寸的計(jì)算415.3注射機(jī)的選用及相關(guān)參數(shù)的校核455.3.1 注射機(jī)的選用455.3.2 注射機(jī)工藝參數(shù)的校核465.3.3型腔數(shù)的校核465.3.4其他相關(guān)參數(shù)的校核475.4導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)475.5脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)485.5.1 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則485.5.2 脫模機(jī)構(gòu)的形式及布置位置485.5.3 脫模力的計(jì)算及推出零件尺寸計(jì)算495.5.4 推桿直徑的確定51第6章 總 結(jié)52參考文獻(xiàn)53致 謝54誠信聲明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。常見的表觀缺陷有：凹陷、氣孔、無光澤、發(fā)白、銀紋、剝層、暗斑紋、燒焦、翹曲、溢料飛邊及可見融合度縫等。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。因此須按其流變來設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，并校驗(yàn)型腔壓力及鎖模力。（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)的過程。我國正在加緊開發(fā)研制注塑模設(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，為簡化加工，凸凹模都采用拼裝的形式。（2） 分型面分開模具取出制品（注塑件）或分開模具取出澆注系統(tǒng)、既可以接觸又可以分開的面叫做分型面。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件的配合間隙排氣，而無須特意設(shè)計(jì)排氣系統(tǒng)。（6） 脫模機(jī)構(gòu)脫模是在開模時(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，但垂直與開模方向， （3） 臥式注射模：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公司成立于美國波士頓，開始參數(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)品開發(fā)環(huán)境。下面就Pro/E的特點(diǎn)及主要模塊進(jìn)行簡單的介紹。主要特性 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)品開發(fā)過程中某一處進(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)在開發(fā)周期的任一點(diǎn)進(jìn)行修改，卻沒有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用?；谔卣鞯膮?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)工程人員來說是很熟悉的，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。通過給這些特征設(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)品開發(fā)。2，數(shù)據(jù)管理：加速投放市場，需要在較短的時(shí)間內(nèi)開發(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)行開發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊的開發(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，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。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：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)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?；蛐托镜取＃?） 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程。（10） 開模仿真。 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，完善開模功能，方便對(duì)模具設(shè)計(jì)過程的修改以及自動(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TOP、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)簡單的過程，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、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/ENIGEERING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)過程的失誤。2.Pro/ENIGEERING軟件輔助模具制造 (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)展趨勢基于Pro/ENIGEERING的模具CAD/CAM發(fā)展趨勢：集成化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化。1， 集成化集成通常是指以統(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，通過模擬專家的只能活動(dòng)來取代或延伸制造環(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)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)化問題愈顯重要。CAD/CAM標(biāo)準(zhǔn)體系是開發(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)制造過程中的幾何仿真、物理仿真、制造過程仿真及使用過程仿真、它們采用多種介質(zhì)來存儲(chǔ)、表達(dá)、處理多種信息，融文字、語音、圖像及動(dòng)畫為一體，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)師的直覺和經(jīng)驗(yàn)，模具通常經(jīng)過反復(fù)的試模和修正才能投入生產(chǎn)，模具的設(shè)計(jì)周期長，成本高。而ProE軟件具有3D實(shí)體造型、單一資料庫以及以特征作為設(shè)計(jì)單位等特點(diǎn)，通過提供參數(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/ENIGEERING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)約了模具開發(fā)時(shí)間、成本,提高了企業(yè)的競爭力,為企業(yè)帶來了巨大的經(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)。由于市場的特殊性，有備U盤外殼產(chǎn)品外形的過時(shí)，模具設(shè)計(jì)使用期限為10萬次，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，更在于通過一個(gè)實(shí)例來學(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)品的開發(fā)過程中，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。所以我國模具設(shè)計(jì)及制造發(fā)展方向上提到，積極的開發(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程的自動(dòng)化程度。加快研究和自主開發(fā)三維CAD/CAM/CAE軟件，同時(shí)搞好引進(jìn)軟件的二次開發(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)件的形式出現(xiàn)，這些構(gòu)件之間的不同，是通過參數(shù)的調(diào)整反映出來的，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，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)品開發(fā)效率的關(guān)鍵。產(chǎn)品開發(fā)初期，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)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，開芯片口。(如圖2.3) 圖2.3 芯片口4、 采用【拉伸】命令，畫上下殼裝配孔。(如圖2.4) 圖2.4 裝配孔5、 采用【拉伸】命令，畫芯片定位槽。(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 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，簡約，很有市場潛力。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樹脂是五大合成樹脂之一，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，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 ABS不受水、無機(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)力的大小可通過浸入冰乙酸中檢驗(yàn)；如應(yīng)力太大和制品對(duì)應(yīng)力開裂絕對(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。3.2 注塑工藝過程分析及工藝參數(shù)的設(shè)定 3.2.1 注塑工藝過程概述整個(gè)模具的注塑過程包括：模具合攏、模具鎖緊、模腔填充、塑件保壓、模具冷卻、模具分開、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，使模腔在填充過程中，高壓的塑料不會(huì)將模具漲開。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。在此過程的同時(shí)，螺桿通過轉(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：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。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)：模具仍然保持分開狀態(tài)，產(chǎn)品自動(dòng)脫落或被認(rèn)為機(jī)械裝置等取走。此過程有兩種形式，一種是人為控制時(shí)間長短，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，常常有預(yù)熱處理過程。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0.1%，要求嚴(yán)格時(shí)，往往不超過0.04%，這就要求塑料在注塑前有預(yù)熱烘干過程。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)熱烘干過程。但是，如果溫度過高，烘干的塑料會(huì)分解降質(zhì)或軟化結(jié)塊而無法生產(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)，可以發(fā)現(xiàn)以下兩種現(xiàn)象：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。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)，通過加熱，達(dá)到融熔注射溫度后才能進(jìn)行注塑。一般來說，溫度越高，塑料的流動(dòng)性越好，但也越容易過熱分解，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，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)無質(zhì)量問題，但儲(chǔ)存時(shí)間長后，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)間過長而高溫分解所導(dǎo)致的。在熔膠溫度調(diào)換時(shí)，應(yīng)由最低設(shè)置值開始逐漸上升溫度。如果注塑周期較長或在高溫下操作，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）模具溫度在注塑過程中，模具的溫度對(duì)塑件的質(zhì)量影響也很大。一般來說，剛開始注塑時(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模具冷卻系統(tǒng)中冷卻液的溫度和冷卻液的流量來實(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，主要通過注塑機(jī)的冷卻系統(tǒng)控制，有些注塑機(jī)沒有油溫控制裝置，可以在生產(chǎn)前預(yù)先把油浸升到合適的溫度，如果在注塑過程中，油溫過高，則壓力明顯降低，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量。（5）鎖模力模具在設(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)，測量出每種鎖模力下的成品重量，畫出曲線圖，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，通常來說，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。但是過快的射速容易使原料過熱當(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，而射速過慢產(chǎn)品會(huì)出現(xiàn)填充不滿等缺陷。 在實(shí)際生產(chǎn)中，無論使用什么數(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)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力大小和保壓時(shí)間長短。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)來說，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力同時(shí)作用來避免產(chǎn)品的毛刺問題。 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)過長，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。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。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)用能改善注射過程的穩(wěn)定性。一般來說，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，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)：有利于熔料內(nèi)揮發(fā)性氣體排出。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。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，中要熔料有適當(dāng)?shù)木鶆蛐?，能完成塑化并且沒有氣泡便可以了。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，有沒有需要需要修改的地方。比如：塑件的壁厚是否均勻？有無一定的脫模斜度？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，無斑點(diǎn)，無熔接痕，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)長時(shí)間預(yù)熱干燥。該塑件是U盤外殼，要求外表美觀，無斑點(diǎn)，無熔接痕，表面粗糙度可取Ra1.6，塑件內(nèi)部則沒有較高的粗糙度要求。由于該塑件整體外型比較簡單，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)力爭達(dá)到塑件質(zhì)量與經(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)測方法，一些參數(shù)要憑經(jīng)驗(yàn)來假定。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兩個(gè)主要參數(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。常見的取出塑件的主分型面，與開模方向垂直。也有采用開模方向一致的側(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)無法脫模和加工型腔。無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） 長型芯應(yīng)置于開模方向。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