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内存卡储盒盖注塑模设计论文

毕业设计（论文）

课题名称：

内存卡储盒体注塑模设计

分院：

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

二○一○年九月

内存卡储盒体注塑模设计与工艺分析

摘要：

该课题通过对内存卡储存体行分析、测绘、计算，然后对模具进行设计，进行实体建模、设计整套加工方案来完成凸模、凹模具设计，再从产品的工艺性与加工经济性出发，通过查阅相关资料，来对模具的分型面、流道、冷却系统进行合理设计，最后利用EMX5.0软件对模具的模架进行的合理设计，同时还要利用Pro/E4.0对整套模具进行装配图的绘制,从而完成毕业设计相关要求。

通过完成内存卡储存盒的课题设计，来熟悉模具设计的相关流程与方法，以学到更多的知识。

关键词：

注射模内存卡储盒体Pro/E4.0分型面浇注系统冷却系统排气与引气系统流道

前言

一、我国模具的发展趋势与问题

1、发展趋势

（一）模具整体水平继续向大型、精密、复合方向发展。

近几年，模具中高端市场由替代进口转向开始出口，向发达国家市场拓展。

国内模具技术发展迅速，大型精密模具水平节节攀升，大型模具、精密模具、大型汽车结构件冲压级进模、先进新型复合模具以及复杂多功能模具等纷纷涌现出来，引领着国内模具技术飞速发展。

（二）创新依然是模具企业提高核心竞争力的关键。

模具技术的特点注定创新能力是模具企业生存的关键，大量的新结构、新方法、新工艺以及新技术已经成为我国的模具技术发展的新动力，许多新结构、新方法、新工艺以及新技术水平处于国际领先水平，必将形成我国模具技术新的核心竞争力。

（三）模具信息化技术的不断突破，使模具成形过程在线智能化控制成为模具发展的里程碑。

（四）模具企业由制造型开始转向制造服务型。

随着市场需求的变化以及竞争的加剧，模具企业单纯的模具设计制造模式已经不能满足市场竞争的需要，部分企业已经开始主动配合产品生产企业工作，参与产品生产企业的研发、设计和生产服务，提供全过程的模具、工装甚至产品服务，使模具企业由制造业向服务型企业转变。

（五）模具产业集群优势凸显。

（六）专业化发展仍然是模具企业的必由之路。

（七）精密冲裁模具任重而道远。

2、问题

1）企业组织结构、产品结构，都不够合理，我国模具生产厂还有相当一部分是自产自用的模具车间，专业模具厂也都是“大而全”、“小而全”的组织形式，国外模具企业大多是“小而专”“小而精”；模具自产自配比列高达50%；国外不超过30%；国内生产的模具属大型、精密、复杂、长寿命等类型国家急需的模具比列只有30%左右，国外在60%以上。

2）模具产品的水平和生产工艺水平比国际先进水平差距较大，主要表现在精度、型腔表面粗糙度、寿命上比国外有差距。

3）技术创新能力弱，大大制约了行业技术进步和产业升级，企业技术创新能力建设严重滞后，缺乏自主创新的内在动力和物质技术手段，许多模具设计制造技术来源靠国外，缺少有自主知识产权的产品技术，产品制作周期长，技术成果应用的水平低，国际上知名企业，先进的管理思想、先进制度技术及工艺不能很好的借鉴运用。

4）产品技术水平低，结构不合理。

一方面中低档模具生产能力严重过剩，企业相互恶性竞争，互相压价，影响企业发展，另一方面市场急需高档模具、高新技术产品开发和生产水平不高，产品质量和售后服务不能满足用户需求，每年需大量进口。

5）管理落后，与国际水平相比模具企业的管理落后甚至于技术落后，技术落后易被发现，管理落后易被忽视，国内很多模具企业还沿用过去作坊式的管理模式，真正实现现代化企业管理还不多。

6）模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低，国外先进标准件使用覆盖率达70%以上，国内标准件使用率覆盖率只有45%左右，由于标准化水平低影响到模具制作周期及模具质量成本等多方面因素。

二、毕业设计课题的意义

随着科技的发展和生产力水平的提高，国家会越来越注意培养技术应用型人才。

通过毕业设计，可以强化专业基础知识和专业技能。

在毕业设计过程里，我们可以养成独立思考，独立解决事情的习惯，事实上这就是个人才培养的过程。

由此，毕业设计就显得尤为重要了。

第一章塑料制品及工艺分析

一、零件图

图1.1零件图

图1.2零件图

图1.3三视图

二、零件材料工艺分析

（一）.零件材料工艺性

该内存卡储存体材料为塑料PP，即聚丙烯。

塑料品种

PP（聚丙烯）

比重

0.9-0.91克/立方厘米

成型收缩率

纯：

1.0-2.5%

成型温度

160-220℃

成

型

特

点

1.结晶型塑料，吸湿性小，易发生融体破裂，长期与热金属接触易分解

2.流动性极好，但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔，凹痕，变形。

3.冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，并注意控制成型温度，料温低温高压时容易取向，模具温度低于50度时，塑件不光滑，易产生熔接不良，90度以上易发生翘曲变形。

4.塑件厚度要均匀，避免缼胶，尖角，以防应力集中。

熔点

纯：

170—176玻璃纤维增强170—180

性

能

特

点

无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100度左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响,但低温时变脆、不耐磨、易老化.适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件。

常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。

三、零件的工艺分析

（一）零件结构工艺性

内存卡储盒体的材料为PP（聚丙烯），乳白色，透明状，零件成型后要求外观光泽，无焊接不良、无流痕、无划痕和变形等缺陷，避免缺口和尖角。

飞边毛刺要求修编完整干净，外观要求完整无缺。

（二）零件工艺性分析

内存卡储存体级尺寸精度等级为3-5级塑料精度，属于中等精度等级，对应的模具零件尺寸加工容易保证。

零件表面精度等级要高，设计模具时要求保证其表面精度等级，采用一模两腔模具设计。

第二章注塑机的选择

一、注塑机的简介

注塑机又名注射成型机或注射机。

它是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状塑料制品的主要成型设备。

分为立式、卧式、全电式。

它通常由注射系统、合模系统、液压传动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。

注塑机工作原理：

它是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。

二、注塑机的选择方法

通常影响射出机选择的重要因素包括模具、产品、塑料、成型要求，因此，在进行选择前必须先收集或具备下列资讯：

1模具尺寸（宽度、高度、厚度）重量、特殊设计等；

2使用塑料的种类及数量（单一原料或多种塑料）

3注塑成品的外观尺寸（长、宽、高、厚度）、重量等；

4成型要求，如品质条件、生产速度等。

在获得以上资讯后，即可按照下列步骤来选择合适的射出机:

1、选对型：

由产品及塑料决定机种及系列。

由于射出机有非常多的种类，因此一开始要先正确判断此产品应用哪一种注塑机，或是哪一个系列来生产，例如一般热塑性塑胶或电木原料或PET原料等，是单色、双色、多色、夹层或混色等。

此外，某些产品需要高稳定（闭回路）、高精密、超高射速、高射压或快速生产（多回路）等条件，也必须选择合适的系列来生产。

2、放得下：

由模具尺寸判定机台的“大柱内距”、“模厚”“模具最小尺寸”及“模盘尺寸”是否适当，以确认模具是否放得下。

模具的宽度及高度需小于或至少有一边大柱内距;

模具的宽度及高度最好在模盘尺寸范围内：

模具的厚度需介于注塑机的模厚之间；

模具的宽度及高度需符合该注塑机建议的最小模具尺寸，太小也不行；

3、拿得出：

由模具及成品判定“开模行程”及“托模行程”是否足以让成品取出。

开模行程至少大于成品在开关模方向的高度的两倍以上，且需含竖浇道的长度；

托模行程需足够将成品顶出；

4、锁得住：

由产品及塑料决定“锁模力”吨数。

当原料以高压注入模穴内时会产生一个撑模的力量，因此注塑机的锁模单元必需提供足够的“锁模力”使模具不至于被撑开。

锁模力需求的计算如下：

由成品外观尺寸求出成品在开关模方向的投影面积；

撑模力量=成品在开关模方向的投影面积×模穴数×模内压力；

模内压力随原料而不同，一般原料取350～400Kg/cm2

机器锁模力需大于撑模力量，且为了保险起见，机器锁模力通常需大于撑模力量的1.117倍以上；

至此已初步决定夹模单元的规格，并大致确定机种吨数，接着必须再进行下列步骤，以确定哪一个射出单元的螺杆直径比较符合所需。

5、射得饱：

由成品重量及模穴数判定所需“射出量”并选择合适“螺杆直径”。

计算成品重量需考虑模穴数（一模几穴）

为了稳定性起见，射出量需为成品重量的1.35倍以上，亦即成品重量需为射出量的75%以内

6、射得好：

由塑料判定“螺杆压缩比”及“射出压力”等条件。

有些工程塑料需要较高的射出压力及合适的螺杆压缩比设计，才有较好的成型效果，因此为了使成品射得更好，在选择螺杆时亦需考虑射压的需求及压缩比的问题。

一般而言，直径较小的螺杆可提供较高的射出压力。

7、射得快：

及“射出速度”的确认。

有些成品需要高射出率速射出才能稳定成型，如超薄类成品，在此情况下，可能需要确认机器的速射率及射速是否足够，是否需搭配蓄压器、闭回路控制等装置。

一般而言，在相同条件下，可提供高射压的螺杆通常射速较低，相反的，可提供较低射压的螺杆通常射速较高。

因此，选择螺杆直径时，射出量、射出压力及射出率（射出速度），需交叉考量及取舍。

此外，也可以采用多回路设计，以同步复合动作缩短成型时间。

经过上述步骤之后，原则上已经可以决定符合需求的注塑机，但是有一些特殊问题可能也必须再加以考虑，包括：

1大小配问题：

在某些特殊情况下，客户的模具或产品可能模具体积小但所需射量大，或模具体积大但所需射量小，在这种情况下，厂家所预先设定的标准规格可能无法符合客户需求，而必须进行所谓的“大小配”，亦即“大壁小射”或“小壁大射”。

所谓“大壁小射”指以原先标准的夹模单元搭配较小的射出螺杆，反之，“小壁大射”即是以原先标准的夹模单元搭配较大的射出螺杆。

当然，在搭配上也可能夹模与射出相差好几级。

2快速机或高速机的观念：

在实际运用中，越来越多的客户要求购买所谓“高速机”或“快速机”。

一般而言，其目的除了产品本身的需求以外，其他大多是要缩短成型周期、提高单位时间的产量，进而降低生产成本，提高竞争力。

通常，要达到上述目的，有几种做法：

射出速度家加快：

将电机马达及泵浦加大，或加蓄压器（最好加闭回路控制）；

加料速度加快：

将电机马达及泵浦加大，或加料油压马达改小，使螺杆转速加快。

多回路系统：

采用双回路或三回路设计，以同步进行复合动作，缩短成型时间；

增加模具水路，提升模具的冷却效率；

三、注塑机的初选

（一）计算塑件的体积

经计算塑件的体积的V=15.2cm3

（二）计算塑件质量

查得密度为：

ρ＝0.9g/cm3

塑件质量为：

M=Vρ=13.68g

（三）选用注塑机

根据总体积V＝15.2cm3，先选取注塑成型机XS-Z-60。

四、注塑机的终选

（一）注射量的校核公式：

80%W公≥W注

式中：

W公——注塑机的公称注塑量（cm3）；

W注——每模的塑料体积量，是所有型腔的塑料加上浇注系统塑料的

总和（cm3）；

零件的总体积为15.2cm3远小于注塑机的理论注射量30cm3。

将数据代入公式得：

15.2cm3＜24cm3，故满足要求。

（二）模具闭合高度的校核公式：

Hmin﹤H闭﹤Hmax

由Emx5.0可知模具的闭合高度能够满足Hmin﹤H闭﹤Hmax的安装要求。

（三）开模行程的校核

按开模取件的最小开距进行校核。

单分型面注射模，可按下式校核：

S≥H1+H2（5-10）mm

其中，注射机最大开模行程S为160mm；制品的推出距离H1为10mm：

制品的总高度H2为7mm。

H1+H2+（5-10）mm=10mm+7mm+10mm=27mm

显然，注射机最大开模行程S≥27mm，模具的开模行程足够。

。

结论：

选取柱塞式注塑成型机XS-Z-60完全符合本模具的使用要求。

项目

单位

数值

螺杆直径

mm

28

理论注射容积

cm3

230

注射压力

Kg/cm3

1190

注射速率

g/s

38

注射行程

mm

130

注射时间

s

0.7

合模力

t

25

模板最大行程

mm

160

拉杆内间距

mm

235

顶出行程

mm

140

顶出力

KN

12

加热功率

KW

2.2

第三章模具结构分析与设计

一、模具结构分析

（一）确定行腔数目

 由型腔数目的经验选择参考：

（1）注塑产品的尺寸及结构的复杂性。

（2）塑件的尺寸精度—型腔越多，精度也相对降低。

这不仅由于型腔加工精度产差，也由于熔体在模具内流动不均所致。

（3）制造难度—多腔模比单腔模的难度大。

（4）制造成本—多腔模高于单腔模，但不是简单的倍数关系。

从塑单件成本中所占的费用比例来看比单腔模低。

（5）注塑成型的生产效益。

从表面上看，多腔模比单腔模高的多，单多腔模所使用的注射极大，每一注射循环期长而维持费用高。

（6）每一注射循环期长而维持费用高。

（7）模具外形尺寸与注塑机安装模具的有效面积（或注射机拉杆内间距）

（8）制品的投影面积与注射机的锁模力。

（二）确定分型面

为了安装嵌件和顺利取出已经成型的塑件及浇注系统凝料，必须将模具分为连个或两个以上的主要部分，这些相互接触的表面称为分型面。

分型面的基本形式有：

平直分型面、倾斜分型面、阶梯分型面、曲面分型面、瓣合分型面。

分型面的选择是设计模具的重要环节，它要根据塑件的形状特点、精度要点、嵌件安装、推出方式、充型排气等诸多因素的考虑，往往突出多种分型方案，加以分析比较，择优选择利用。

现将选择分型面的原则介绍如下。

1.保持塑件外观整洁

2.应利于排气：

分型面尽量和物料流动的末端相重合。

3.开模时塑件留在动模一侧：

以利于塑件的顶出脱模。

4.应容易保证塑件的精度要求

5.应力求简单适用并易于加工：

对开头较复杂的分型面应选择贯通的结构形式。

6.考虑侧向分型面与主分型面的协调。

1.带有侧孔或侧凹凸槽的塑件，往往把侧抽芯的部位放在动模一侧以便抽芯。

2.尽量选用抽芯距短的一侧抽芯

3.侧抽芯的形式对侧滑块所需的锁紧力影响很大。

7.分型面应与注射机的参数相适应。

8.考虑脱模斜度的影响

9.嵌件和活动型芯应安装方便

图3.1分型面

（三）确定浇注系统

浇注系统是指将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的通道系统。

浇注系统可以分为普通流道和热流道浇注系统。

特殊浇注形式还可没有流道，喷嘴直接伸入模具中，紧靠成型空腔，经细小针孔直接射入成型模具腔中。

普通模具的浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料井几部分组成。

1、主流道的设计

在卧式或立式的注射机使用的模具中，主流道垂直于分型面。

主流道通常设计成圆锥形，其锥角为2°～4°，对流动性较差的塑料可取3°～6°，以便浇道凝料从主流道中拔出。

主流道的内表面应尽量光滑，表面粗糙度为Ra0.4～0.8ｕm。

主流道的长度应尽量短，长度应小于60mm。

为了使熔融塑料能从喷嘴处完全进入主流道，应使主流道与注塑机的喷嘴紧密对接，其对接处常设计成半球形凹坑，其半径略大于喷嘴头半径。

由于主流道要与喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分应尽量优先采用衬套式，以便选用优质钢材加工和热处理。

图3.2主流道全剖视图

2.浇口设计

在设计浇注系统时，首先是选择浇口位置。

浇口位置的选择的适当与否，将直接关系质量及注射过程是否能顺利进行。

浇口位置的选择应遵循以下原则：

1）浇口位置应尽量选择在分型面上，以便于模具加工及使用时浇口的清理；

2）浇口位置距型各个部位的距离应尽量一致，并便其流程最短；

3）浇口位置应保证塑料流入型腔时，对着型腔中宽敞，厚壁部位。

4）避免塑料在流入型腔时直冲型腔壁，型芯或嵌件，使塑料能尽快流入型腔型芯或嵌件变形

5）尽量避免使制品产生熔接痕，或使其熔接痕产生在制品不重要部位

6）浇口位置及其塑料流入方向，应使塑料在流入型腔时，能沿着型腔平行方向，有利于型腔内气体的排出。

7）浇口应设置在制口上最易清除的部位，同事尽可能不影响制的外观。

图3.3点浇口的典型结构

3．凸、凹模的确定

凸、凹模是成型塑件外表面的主要零件，按结构不同可分为整体式和组合式

两种结构形式。

（1）整体式凸模和凹模结构简单，牢固可靠，不易变形，成型的塑件质量好，适合用于中小型且形状简单的模具。

（2）组合式凸模和凹模简化复杂的加工工艺，减少了热处理变形，便于模具的维修，节省贵重的模具钢。

为了保证组合后型腔尺寸的精度和装配的牢固，减少塑件表面上的镶拼痕迹，要求镶块的尺寸、形位公差等级较高，组合结构必须牢固，镶块的机械加工工艺性要好。

因此，这种凸模和凹模主要用于形状复杂的模具。

对于内存卡储盒体，由于结构简单，故选整体式凸模和凹模。

图3.4凹模

图3.5凸模

4．脱模方式的确定

脱模机构是注塑模具的重要组成部分，他的形式和方式与塑件的形状、结构和塑件的性能有关。

其基本要求如下。

①保证塑件开模后塑件留在动模上，简化顶出机构。

②保证塑件不变形，不损坏，顶出平衡，脱模力足够。

③保证塑件外观质量，顶出痕迹不能伤及塑件外观，特别是透明件。

④保证顶杆的强度及刚度足够，在推出动作时不产生弹性变形。

⑤脱模机构的运动应保证灵活、可靠、不发生误动作。

内存卡储盒盖由于是透明状，决定采用顶管的脱模机构。

顶管顶出动作均匀、可靠，塑件上不会留下明显痕迹。

5．冷却系统的结构设计

常见的冷却系统主要有三种形式：

1）直流式。

这种形式结构简单，加工方便，但模具冷却不均匀，它适合于成型面积较大的浅型塑件。

（2）循环式。

这种形式冷却效果较好，但出入口数量较多，加工费时，它适合于型芯和型腔。

（3）喷流式。

这种形式结构简单，成本较低，冷却效果较好，它既可用于小型芯的冷却也可用于大型芯的冷却。

因为塑件结构简单且成型面积较小，所以选用喷流式冷却系统，再在定模处开四个直流式，更加有利于模具冷却。

6．排气与引气系统设计

排气系统

作用：

在注射过程中将型腔中的气体顺利排出，以免塑料产生气泡，疏松等缺陷。

气体来源

1.浇注系统和型腔中原有的空气；

2.塑料中的水分在注射温度下蒸发的水蒸气

3.塑料熔体受热分解产生的挥发气体

4.熔体中某些添加剂的挥发和化学反应生成气体

设计要点

1）保证迅速、有序、通畅，排气速度应与注射速度相适应。

2）排气槽设在塑料流末端

3）应设在主分型面凹模一侧：

①便于加工和修整②若产生气体起边，容易脱模和去除。

4）尽量设在塑件较厚的部位

5）设在便于清理的位置以免积存冷料

6）排气方向应避开操作区，以防高温熔料溅出伤人。

7）其深度与塑料流动性及注射压力，温度有关。

引气装置

作用与排气系统相反，是为顺利脱出塑件而采取的一种措施。

大型深腔底部密封的壳形塑件，成型后型腔被塑料充满气体被排除，塑件内孔表面与型芯形成真空，使脱模困难。

排气的方式有利用模具零件配合间隙排气和开设排气槽排气。

由于此模具是小型模具，可以利用模具零件配合间隙排气，所以可不另设排气槽，以此简化结构，节省成本。

7．标准模架的选择

根据成型零的内存卡储盒体及其布局设计出零件的模架。

图3.6注塑模具装配图

序号

名称

数量

材料

1

定位圈

1

CRWMN

2

定模座板

1

45

3

定模板

1

Gr12

4

凹模

1

45

5

凸模

1

45

6

支撑板

2

45

7

垫块

1

Gr12

8

推板

1

45

9

推杆固定板

2

45

10

动模座板

1

45

11

导柱

4

45

12

顶杆

4

45

13

复位杆

1

45

14．15

螺钉

16

45

内存卡储存盒盖

比例

1：

1

图号

A4

数量

1

第四章零件设计计算

根据塑件尺寸公差要求，成型零件尺寸计算如下表4.1

表4.1型腔计算

已知条件：

平均收缩率Scp=0.05;模具的制造公差取δZ=△/3

类别

零件尺寸

塑件尺寸

计算公式

型腔与型芯工作尺寸

型

腔

计

算

型芯

11±0.11

26±0.11

1±0.5

型腔A

8

1±0.05

6±0.05

型腔B

二、浇注系统尺寸的计算

符号

名称

尺寸

d

主流道小段直径

比注塑机喷嘴直径

大0.5mm～1mm

SR

主流道球面直径

比喷嘴球面半径大1mm～2mm

h

球面配合高度

3～5

a

主流道锥角

2°～6°

L

主流道长度

不超过60

D

主流道大段直径

d+2Ltana/2

第五章注塑模具设计总结

通过几个月的学习、研究和老师的帮助，我终于完成了内存卡储盒体注塑模具的设计。

首先要感谢老师对我的指导和督促，老师给我指出了正确的设计方向，使我加深了对知识的理解，同时也避免了在设计过程中少走弯路。

通过这个毕业设计，了解了许多模具知识，强化了我的专业基础知识和能力。

同时，我的CAD和Proe绘图能力也有了很大的进步。

本人的这个毕业设计只是粗略地完成了，相信还有许多不足之处。

希望在将来通过努力尽量完善。

谢谢指导老师的教诲和帮助，还有那些帮助我的人。

没有你们，相信我也不能完成这个毕业设计。

主要参考文献：

[1]钱泉森.塑料成型工艺与模具设计.北京：

人民邮电出版社.2006.5

[2]何文、朱淑君.注塑模具设计实例详解.沈阳：

辽宁科学技术出版社.2009.5

[3]戴永清.Pro/E3.0数控加工实例教程.北京：

清华大学出版社.2006.12

[4]徐萍、吴景淑.机械制图.北京：

北京大学出版社.2007.10

[5]周四新.Pro/ENGINEER2.0实例教程[M].北京：

机械工业出版社，2008.2

<参考网站>

中国模具网

中国塑料模具网

野火论坛

中国模具设计论坛