U盘外壳塑料模具设计毕业论文
毕业设计（论文）题 目： U盘外壳塑料模具设计 学习中心： 年级专业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 导师单位： 摘要: U盘是当今社会日常中必不可少的工具。U盘产品的外壳造型很多，市面上不断出现着各种款式，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。毕业设计论文主要包括三部分内容：第一部分为注塑模具的工作原理及有关的应用、有关的设计原则，以及产品的有关介绍。第二部分为模具的设计计算：模具结构的设计，浇注系统的设计，注射机的选择等。第三部分为Pro/ENGINEER的应用,Pro/E许多方面的功能都在本次设计中用到，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。关键词：U盘，外壳，ABS，注射模具，Pro/ENGINEER 目 录第1章 绪 论11.1 注塑模具概述11.1.1注塑模具设计的特点11.1.2 注塑模具的组成21.1.3 注塑模具的分类31.2 Pro/E注塑模具概述31.2.1 Pro/E概述31.2.2 Pro/E 注塑模具设计解决方案41.2.3 Pro/E模具设计的基本流程51.2.4 Pro/E注塑模具设计的应用61.2.5 基于Pro/ENIGEERING的 CAD/CAM的发展趋势71.3本次选题的意义9第2章U盘塑料外壳（塑件）造型设计102.1 参数化设计概述102.2基于Pro/ENIGEERING的参数化造型设计过程112.3 U盘塑料外壳效果图14第3章 注塑成型工艺的可行性分析153.1 U盘外壳（塑件）的选材及其材料性能分析153.1.1塑件材料的选用153.1.2塑件材料的性能163.2 注塑工艺过程分析及工艺参数的设定173.2.1 注塑工艺过程概述173.2.2 利用Moldflow分析设定及调整主要注塑参数183.3 塑件分析24第4章 基于Pro/ENIGEERING的注塑模具结构设计254.1 整体结构的确定254.2型腔数目的确定与排列方式264.2.1 型腔数目的确定264.2.2 排列方式274.3 基于Pro/ENIGEERING的分型面设计274.4 排气槽的设计294.5浇注系统设计304.5.1浇注系统的功能304.5.2基于Pro/ENIGEERING的流道系统设计324.5.3基于Pro/ENIGEERING的浇口设计334.6 冷却系统的设计344.7 顶出装置374.8 EMX模具专家系统的加载及浇注系统、推出机构的创建37第5章 成型零部件设计385.1 成型零件的结构设计395.2 成型零件工作尺寸的计算415.3注射机的选用及相关参数的校核455.3.1 注射机的选用455.3.2 注射机工艺参数的校核465.3.3型腔数的校核465.3.4其他相关参数的校核475.4导向机构的设计475.5脱模机构的设计485.5.1 脱模机构的设计原则485.5.2 脱模机构的形式及布置位置485.5.3 脱模力的计算及推出零件尺寸计算495.5.4 推杆直径的确定51第6章 总 结52 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。1.1.1注塑模具设计的特点塑料注射模能一次性地成型，形状复杂，尺寸精确，或带嵌件的塑料制件。注塑件的生产中，通常以最终的塑料制品的质量来评价模具的设计和制造质量。注塑件质量，包括表观质量和内在质量。从塑件的形状和尺寸精度来衡量表观质量，包括注塑件的表面粗糙度和表观缺陷状况。常见的表观缺陷有：凹陷、气孔、无光泽、发白、银纹、剥层、暗斑纹、烧焦、翘曲、溢料飞边及可见融合度缝等。内在质量也就是性质质量，包括熔合缝强度、残余应力、取向、密度、收缩等。作为先进的模具，须在使用寿命期限内保证制品质量，并要有良好的技术经济指标。这就要求模具动作可靠，自动化程度高，热交换效率好，成型周期短。其次，合理选用模具材料，恰当确定模具制造精度，简化模具加工工艺，降低模具的制造成本亦十分重要。此外，注塑模具设计中，必须充分考虑到以下三个特点：（1） 塑料熔体大多数属于假塑性液体，能“剪切变稀”。它的流动性依赖于物料品种、剪切速率、温度和压力。因此须按其流变来设计浇注系统，并校验型腔压力及锁模力。（2） 视注射模为承受很高型腔压力的耐压容器。应在正确估算模具型腔压力的基础上，进行模具的结构设计。为保证模具的闭合、成型、开模、脱模和侧抽芯的可靠进行，模具零件和塑件的刚度与强度等力学问题必须充分考虑。（3） 在整个成型周期中，塑件-模具-环境组成了一个动态的热平衡系统。将塑件和金属模的传热学应用于模具的温度调节系统的设计，以确保制品质量和最佳技术经济指标的实现。 尽管注射模具的设计和制造的技术难度较高。但由于注射成型方法有其它塑料成型方法无法取代和比拟的有点，已引起人们普遍关注。注射模具设计理论及方法，以经历了从经验设计到理论设计的过程。我国正在加紧开发研制注塑模设计的CAE/CAD/CAM使用软件。1.1.2 注塑模具的组成下列以注射塑料模具为例，介绍塑料模具的典型结构。 注塑模具的组成包括以下几个部分：（1） 模具型腔模具型腔是成型注塑件形状的主要零件，它是由凸模和凹模组成的，一般分为三种。1) 整体式：采用自制模架或非标准模架，将凸模直接做在A版上，而将凹模直接坐在B版上。但是这种A版和B版所选用的钢材必须满足成型的要求，而且一般凸模加工困难，钢材消耗多。2) 整体嵌入式：这种模具一般采用标准模架，所以此形式应用广泛。它是将凸凹模做成镶块，安装在标准模架的A，B板上。3) 拼镶式型腔：对于复杂的模具型腔，为简化加工，凸凹模都采用拼装的形式。（2） 分型面分开模具取出制品（注塑件）或分开模具取出浇注系统、既可以接触又可以分开的面叫做分型面。分型面通常是平面，也有斜面或阶梯面。 一般的注塑模至少有一个分型面。分型面的选择对塑件的质量有直接的影响，因此要认真考虑分型面的位置。（3） 浇注系统浇注系统包括主流道、分流道、浇口、冷料穴，是指模具浇口套和注塑机喷嘴处到型腔位置的流道。（4） 冷却系统在工作中为了使制品冷却，一般采用冷却水道模具。（5） 排气系统 排气系统在注塑成型中排除型腔中的气体。排气系统是模具设计中的一个重要部分，但一般情况下可以利用模具零件的配合间隙排气，而无须特意设计排气系统。（6） 脱模机构脱模是在开模时使制品和浇注系统和模具相脱离。一般有3种方式：顶出机构、浇注系统脱出机构和侧抽芯机构。1.1.3 注塑模具的分类 注射机的结构形式根据所使用的注射机的不同可分为立式注射模、直角式注射模和卧式注射模。（1）立式注射模：竖直安装在立式注射机上，浇口自上而下注射。其优点是注射方向与开模方向一致，放置活动型芯和嵌件较方便。缺点是塑件顶出后必须手工取出，不易实现自动化。立式注射模多用于小型塑件的成型。（2） 直角式注射模：平卧安装在直角式注射机上，浇口自上而下，但垂直与开模方向， （3） 卧式注射模：安装在卧式注射机上，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公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究。1988年，V1.0的Pro/E诞生了。经过10余年的发展，Pro/E已经成为三维建模软件的领头羊。目前已经发布了Pro/ENIGEERING wildfire5.0。PTC的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。Pro/E还提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品开发环境。下面就Pro/E的特点及主要模块进行简单的介绍。主要特性 1，全相关性：Pro/E的所有模块都是全相关的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。基于特征的参数化造型：Pro/E使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。例如：设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而易于使用。 装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。通过给这些特征设置参数（不但包括几何尺寸，还包括非几何属性），然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。2，数据管理：加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。为了实现这种效率，必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。数据管理模块的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使用了Pro/E独特的全相关性功能，因而使之成为可能。3，装配管理：Pro/E的基本结构能够使您利用一些直观的命令，例如“啮合”、“插入”、“对齐”等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。易于使用：菜单以直观的方式联级出现，提供了逻辑选项和预先选取的最普通选项，同时还提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助，这种形式使得容易学习和使用。1.2.2 Pro/E 注塑模具设计解决方案Pro/E的模具行业解决方案基于集成制造技术和并行工程技术，可以应用于各种模具的设计和制造。Pro/E的模具设计模块与Pro/E基础模块一起，为塑料模具设计人员提供快捷创建和修改完整模具零件部件的功能。模具设计具有易用，自动化强大的特点，用于设计和校验。Pro/E提供了注塑模具设计模块（Pro/MOLDESIGN）,提供了在Pro/E中仿真注塑工程，而且还提供了注塑模具设计专家EMX，能大大缩短模具设计人员花费在创造、制定和细化模架等部件的时间，提供工作效率。在Pro/E 中可以设计吹塑模、压铸模和塑料模等，在此简要介绍塑料模具的设计工具。 基础模块和主件模块：用于设计模具元件和装配模具元件。 塑料模具模块：用于设计注塑模具和吹塑模具型腔。 注塑模具设计专家： 用于各种模具的模架设计。 塑性顾问：用于塑料模具的铸模填充分析。1.2.3 Pro/E模具设计的基本流程1， 设计零件的创建与修改在模具设计中的第一步就是进行零件的设计和修改，简单零件的设计应用【拉伸】、【旋转】、【倒角】等命令就可以完成，一些复杂的三维制品的造型，还要用到【扫描】、【变剖面扫面】等命令。 2， 创建模具型腔创建模具型腔的步骤可以归结为以下几步。（1） 建立模具模型。（2） 设置收缩率。零件从温度较高的模具中取出冷却至室温后，其体积和尺寸发生收缩现象叫做收缩性。（3） 创建毛坯工件。创建模具的毛坯工件，就
