買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 i 摘 要 研究注塑模具對了解塑料產品的生產過程和提高產品質量有很大意義，這是我選擇本設計的出發點。本設計是以塑料制品冰箱接水盒通過基于逆向工程的 3D 激光掃瞄測試技術 ,采集塑件的曲面數據，使用三維軟件 X 行曲面造型 ,再 根據X 件的 塊設計了冰箱接水盒注塑模具；本設計介紹了注射成型的基本原理，特別是雙分型面注射模具的結構與工作原理，對注塑產品提出了基本的設計原則；詳細介紹了冷流道注射模具澆注系統、溫度調節系統和頂出系統的設計過程，并對模具強 度要求做了說明；該設計從產品結構工藝性，具體模具結構出發，對模具的澆注系統、模具成型部分的結構、頂出系統、冷卻系統、注塑機的選擇及有關參數的校核、都有詳細的設計。最終完成對冰箱接水盒的注塑模設計。 關鍵詞 ： 冰箱接水盒 ； 造型 ； 注塑模具 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 to of is my of of is on D of of X 4.0 to in X 4.0 to is to of to to of in to of of of to 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 錄 摘 要 . 錯誤 !未定義書簽。 . i 1 緒論 . 1 模具工業在國民經濟中的地位 . 1 我國模具技術的現狀及發展趨勢 . 2 逆向工程技術的內容及其應用范圍 . 2 2 3D 激光掃瞄測量數據處理技術 . 4 三維掃描技術簡介 (3D . 4 點云數據的處理 . 4 點云數據生成曲面的三維造型技術 . 5 3 注塑件的設計 . 6 塑件材料的選擇及其結構分析 . 6 塑件的結構與工藝性分析 . 6 注射成型工藝 . 7 4 模具結構形式的擬定 . 9 確定型腔數量及排列方 式 . 9 模具結構形式的確定 . 9 5 注塑機型號的確定 . 11 塑件的計算和注射機型號的確定 . 11 注射機型號的確定 . 11 注射機及部分尺寸的校核 . 12 6 分型面位置的確定 . 15 分型面的形式 . 15 分型面的設計 . 15 7 澆注系統的形式和澆口的設計 . 16 澆注系統確定 . 16 主流道的設計 . 16 分流道的設計 . 18 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 澆口的設計 . 20 澆注系統的平衡 . 22 澆注系統斷面尺寸計算 . 22 8 模架的確定和標準件的選用 . 24 模架和標準件的確定 . 24 9 合模導向機構的設計 . 26 定位機構的選擇 . 26 導向結構的總體設計 . 26 10 脫模推出機構的設計 . 28 脫模推出機構的選擇 . 28 脫模阻力計算 . 28 11 側向分型與抽芯機構的設計 . 30 側向分型與抽芯機構的確定 . 30 側型芯具體尺寸的確定 . 30 12 成型零件的設計 . 33 部分成型零件的結構設計選擇 . 33 部分成型零件的尺寸設計 . 34 13 冷卻系統的設計 . 39 冷卻系統的確定 . 39 排氣系統的設計 . 40 14 結論 . 40 參考文獻 . 42 致 謝 . 43 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 1 緒論 模具工業在國民經濟中的地位 模具是制造業的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態或液態）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產品質量好，材料消耗低，生產成本低而廣泛應用于制造業中。 模具工業是國民經濟的基礎工業，是國際上公認的關鍵工業。模具生產技術水平的高低是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產品的質量，效益和新產品的開發能力。 振興和發展我國的模具工業，正日益受到人們的關注。早在 1989年 3月中國政府頒布的關于當前產業政策要點的決定中，將模具列為機械工業技術改造序列的第一位。 模具工業既是高新技術產業的一個組成部分，又是高新技術產業化的重要領域。模具在機械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業領域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔了這些工業領域中 60 90的產品的零件，組件和部件的生產加工。 模具制造的重要性主要體現在市場的需求上，僅以汽車，摩托車行業的模具市場為例。汽車，摩托車行業是模具最大的市場，在工業發 達的國家，這一市場占整個模具市場一半左右。汽車工業是我國國民經濟五大支柱產業之一，汽車工業重點是發展零部件，經濟型轎車和重型汽車，汽車模具作為發展重點，已在汽車工業產業政策中得到了明確。汽車基本車型不斷增加， 2005年將達到 170 種。一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元。為了適應市場的需求，汽車將不斷換型，汽車換型時約有 80的模具需要更換。中國摩托車產量位居世界第一，據統計，中國摩托車共有 14種排量 80多個車型， 1000多個型號。單輛摩托車約有零件 2000種，共計 5000多個，其中一半以上需要模具生 產。一個型號的摩托車生產需 1000副模具，總價值為 1000多萬元。其他行業，如電子及通訊，家電，建筑等，也存在巨大的模具市場。 目前世界模具市場供不應求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。中國模具出口數量極少，但中國模具鉗工技術水平高，勞動成本低，只要配備一些先進的數控制模設備，提高模具加工質量，縮短生產周期，溝通外貿渠道，模具出口將會有很大發展。研究和發展模具技術，提高模具技術水平，對于促進國民經濟的發展有著特別重要的意義。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 我國模具技術的現狀及發展趨勢 20 世紀 80 年代開始，發達 工業國家的模具工業已從機床工業中分離出來，并發展成為獨立的工業部門，其產值已超過機床工業的產值。改革開放以來，我國的模具工業發展也十分迅速。近年來，每年都以 15的增長速度快速發展。許多模具企業十分重視技術發展。加大了用于技術進步的投入力度，將技術進步作為企業發展的重要動力。此外，許多科研機構和大專院校也開展了模具技術的研究與開發。模具行業的快速發展是使我國成為世界超級制造大國的重要原因。今后，我國要發展成為世界制造強國，仍將依賴于模具工業的快速發展，成為模具制造強國。 中國塑料模工業從起步到現在，歷經了半 個多世紀，有了很大發展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產 48（約 122屏幕彩電塑殼注射模具， 密塑料模方面，以能生產照相機塑料件模具，多形腔小模數齒輪模具及塑封模具。經過多年的努力，在模具 術，模具的電加工和數控加工技術，快速成型與快速制模技術，新型模具材料等方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面作出了貢獻。 盡管我國模具工業有了長足的進步，部分模具已達到國際先進水平， 但無論是數量還是質量仍滿足不了國內市場的需要，每年仍需進口 10 多億美元的各類大型，精密，復雜模具。與發達國家的模具工業相比，在模具技術上仍有不小的差距。今后，我國模具行業應在以下幾方面進行不斷的技術創新，以縮小與國際先進水平的距離。 （ 1）注重開發大型，精密，復雜模具；隨著我國轎車，家電等工業的快速發展，成型零件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密化。 （ 2）加強模具標準件的應用；使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質量。因此，模具標準件的應用必將日漸 廣泛。 （ 3）推廣 術；模具 術是模具技術發展的一個重要里程碑。實踐證明，模具 術是模具設計制造的發展方向，可顯著地提高模具設計制造水平。 （ 4）重視快速模具制造技術，縮短模具制造周期；隨著先進制造技術的不斷出現，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術，高速銑削加工技術，以及自動研磨拋光技術將在模具制造中獲得更為廣泛的應用。 逆向工程技術的內容及其應用范圍 隨著計算機技術的發展， 術已成為產品設計人員進行研究 開發的重要工具，其中的三維造型技術已被制造業廣泛應用于產品及模具設計、方案評審、自動化加工制造及管理維護各個方面。在實際開發制造過程中，設計人員接收的技術資料可能是各種數據類型的三維模型，但很多時候，卻是從上游廠家得到產品的實物模型。設計人員需要通過一定的途徑，將這些實物信息轉化為 就應用到了逆向工程技術 (文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 所謂逆向工程技術，是指用一定的測量手段對實物或模型進行測量，根據測量數據通過三維幾何建模方法重構實物的 逆向工程技術與傳統的正向 設計存在很大差別。而逆向工程則是從產品原型出發，進而獲取產品的三維數字模型，使得能夠進一步利用 及 先進技術對其進行處理。它的設計流程不同之處在于設計的起點不同，相應的設計自由度和設計要求也不相同。一般來說，產品逆向工程包括形狀反求、工藝反求和材料反求等幾個方面，在工業領域的實際應用中，主要包括以下幾個內容： （ 1） 新零件的設計，主要用于產品的改型或彷型設計 。 （ 2） 已有零件的復制，再現原產品的設計意圖。 （ 3） 損壞或磨損零件的還原。 （ 4） 數字化模型的檢測，例如檢驗產品的變形 分析、焊接質量等，以及進行模型的比較 。 （ 5） 逆向工程技術為快速設計和制造提供了很好的技術支持，它已經成為制造業信息傳遞的重要而簡潔途徑之一。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 2 3D 激光掃瞄測量數據處理技術 三維掃描技術簡介 (3D 三維掃描是集光、機、電和計算機技術于一體的高新技術，主要用于對物體空間外形和結構進行掃描，以獲得物體表面的空間坐標。三維掃描技術能實現非接觸測量，且具有速度快、精度高的優點。而且其測量結果能直接與多種軟件接口，這使它在 技術應用日益普及的今天很受歡迎。在發達國家的制造業中，三維掃描儀作為一種快速的立體測量設備，因其測量速度快、精度高，非接觸，使用方便等優點而得到越來越多的應用。用三維掃描儀對手板，樣品、模型進行掃描，可以得到其立體尺寸數據，這些數據能直接與 補、再送到加工中心或快速成型設備上制造，可以極大的縮短產品制造周期。 三維掃描設備是以三次元測量系統為主。基本上以接觸式探針式和非接觸式（激光、照相、 X 光等式）兩大類。在早期是以探針式為主，雖然價 格較便宜，但速度較慢，而且以探針與物體接處會有盲點并且使軟件物體容易變形，影響掃描精度，但以一般除以上缺點，它可以具有很高測量精度，適合做相對尺寸的測量與質量管理；激光掃描速度快、精確度適當，并且可以掃描立體的物品獲得大量點云數據，以利曲面重建，掃描完后在計算機讀出數據，通常這部份稱為反求工程前處理。 得到產品的數據數據后，以反求工程軟件進行點數據處理，經過分門別類、族群區隔、點線面與實體誤差的比對后，再重新建構曲面模型、產生 而可以制作 確認機構與幾何外型，或 這些是屬于后處理部份。 通常掃描后得到的測量數據是由大量的三維坐標點所組成，根據掃描儀的性質、掃描參數和被測物體的大小，由幾百點到幾百萬點不等，這些大量的三維數據點稱為點云（ 點云數據的處理 掃描得到的產品外型數據會不可避免的引入數據誤差，尤其是尖銳邊和邊界附近的測量數據，測量數據中的壞點，可能使該點及其周圍的曲面片偏離原曲面，所以要對原始點云數據應進行預處理，通常要經過以下步驟： （ 1） 去掉噪音點 ； （ 2） 數據插補 ； （ 3） 數據平滑 ； （ 4） 數據光順 ； 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 （ 5） 點云的重定位整合 。 經過如上步驟 ,可 得如圖 2示樣式： 點云數據生成曲面的三維造型技術 曲面重建可以說是反求工程的另一個核心及主要的目的，是以所掃描得到的點云數據為輸入數據來重新建構曲面模型。得到產品的數據后，以反求工程軟件進行點數據的處理，經過分門別類、群組分隔、點線面與實體誤差的比對后，再重新建構曲面模型，產生 造或 工或 作，這部分即為后處理。目前在點云生成曲面的過程中，主要有三種曲面構造的方案：其一是以 面為基礎的曲面構造方案；其二是以三角 面為基礎的曲面構造 方案；其三是以多面體方式來描述曲面物體。 在反求工程的技術發展中有一重要課題，即是建立產品的 型，并由此可再進一步的到 理或 分析，而仿制出產品的外型。一般而言， 型是由許多不同的幾何形狀所組合而成，而每一種幾何形狀都有其特性。因此若要將產品應用反求工程的技術，反求出此產品的原 型，則并非單純的使用一種方法即可完成，而須視此產品外型的幾何特性，選擇適當的處理方法，方可得出良好的幾何形狀，以滿足產品外型的幾何特性。由此可知，在曲面重建的過程中了解其曲面的特性及其曲面的數學模式 ，在對于我們重新建構曲面時可以幫助我們節省很多的時間以及提高將效率。由三維掃描儀所得到的點云數據來建立曲面的方式一般可以分為兩種：一種是以近似的方式、另一種是以插補的方式來將順序的點數據建立成為曲面 。最終可完成所需產品，如圖 2 圖 2點云塑件 圖 2型塑件 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 3 注塑件的設計 塑件材料的選擇及其結構分析 圖 3箱接水盒 （ 1） 塑件（冰箱接水盒）模型如圖 3 （ 2） 塑件材料的選擇：選用 丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物）。 （ 3） 色調：米白色。 （ 4） 生產批量：大批量。 （ 5） 質量： 塑件的結構與工藝性分析 構分析 塑件電冰箱后面的的接水用部分，對于結構強度要求不是很高。由于該塑件為非高精度塑料件制品，因此對表面粗糙度要求不高。此外此零件外部有兩個掛鉤，要成型必須采用外側抽芯機構，塑件整體精度要求較低，零件的總尺寸為中型，比較適合于模具生產。 藝性 分析 精度等級：采用 5級低精度 脫模斜度：型腔一般取 35 1 30 型芯取 30 40（脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內，塑件外形以型腔大端為準，塑件內形以型芯小端為準。） 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 注射成型工藝 射成型工藝過程 （ 1）預烘干裝入料斗預塑化注射裝置準備注射注射保壓冷卻脫模塑件送下工序 （ 2）清理模具、涂脫模劑合模注射 注射成型工藝參數 （ 1）注射機：螺桿式 （ 2）螺桿轉速（ r/ 30 60（選 0） （ 3）預熱和干燥：溫 度（ C） 80 85 時間 (h) 2 3 （ 4）密度（ g/ : 5）材料收縮率（）： 6）料筒溫度（ C）： 前段 180 200 中段 165 180 后段 150 170 （ 7）噴嘴溫度（ C）： 170 180 （ 8）模具溫度（ C）： 50 80 （ 9）注射壓力（ ： 70 90 （ 10）成形時間（ S）：注射時間 3 5 保壓時間 20 25 冷卻時間 15 30 總周期 40 70 （ 11）適應注射機類型：螺桿、柱塞均可 （ 12）后處理：方法 紅外線燈、烘箱 溫度（ C） 70 時間（ h） 2 4 能分析 （ 1）使用性能： 綜合性能良好，沖擊韌度、力學強度較高，且要低溫下也不迅速下降。 耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化學性和電氣性能良好。 水、無機鹽、堿、酸對 尺寸穩定，易于成型和機械加工，與 372有機玻璃的熔接性良好，經過調色可配成任何顏色，且可作雙色成型塑件，且表面可鍍鉻。 （ 2）選用 吸濕性強，含水量應小于 必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應要求長時間預熱干燥。 流動性中等，溢邊料 動性比聚苯乙烯、 比聚碳酸酯、買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 聚氯乙烯好）。 電學性能 電絕緣性較好，并且幾乎不受溫度、濕度和頻率的影響，可在大多數環境下使用。 易產生熔接痕，模具設計時應注意盡量減小澆注系統對斜流的 阻力，模具設計時要注意澆注系統，選擇好進料口位置、形式。摧出力過大或機械加工時塑件表面呈“白色”痕跡（但在熱水中加熱可消失）。 環境性能 受水、無機鹽、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、植物油等侵蝕會產生應力開裂。 在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。 （ 3） 表 3熱物理性能 密度 (g/ 1 05 比熱容 (J 1255 1674 導熱系數 (W 10膨脹系數 (10流溫度 ( C) 130 表 3力學性能 屈服強度（ 50 抗拉強度 (38 斷裂伸長率 ( ) 35 拉伸彈性模量 (彎強度 (80 彎曲彈性模量 (壓強度 (53 抗剪強度 (24 沖擊韌度 (簡支梁式 ) 無缺口 261 布氏硬度 口 11 （ 4） 主要缺陷：缺料、氣孔、飛 邊、出現熔接痕、塑件耐熱性不高（連續工作溫度為70 3 C）、耐氣候性差（在紫外線作用下易變硬變脆）。 消除措施：加大主流道、分流道、澆口、加大噴嘴、增大注射壓力。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 4 模具結構形式的擬定 確定型腔數量及排列方式 由于接水盒的體積較大，且在一側有兩個掛鉤，其成型必須制作成可側向移動的，否則塑件無法脫模。塑件的總體尺寸為中型 ,尺寸精度要求不高比較適合于模具生產。為了提高生產效率 , 降低模具生產成本 , 簡化模具結構 , 根據零件的結構特點 , 將模具設計成簡單的三板式結 構 , 其結構如圖 4 圖 4具裝配圖 模具結構形式的確定 塑件外觀質量要求不高，且是尺寸精度要求一般，尺寸較大的中型塑件，故可采用斜導柱側向分型與抽芯注射模。 由于澆口位置及澆口類型決定了熔料在型腔中的流動方向與路徑。如果澆口位置選擇不當或澆口類型選用不合理 , 則可能造成塑件變形或某些尺寸超差。由于 A B 可以采用單一的點澆口 ,而且點澆口結構簡單 , 料流順暢 , 生產時效率較高 , 可以滿足生產要求。根據零件的結構特點 , 將澆口設在塑件非工作面的底部 , 且澆口的排列方式如圖 4 使零件工作面外觀及質量都比較好。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 圖 4口排列位置 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 5 注塑機型號的確定 除了模具的結構、類型和一些基本參數和尺寸外，模具的型腔數、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面積、成型時需要的合模力、注射壓力、模具的厚度、安裝固定尺寸以及開模行程等都與注射機的有關性能參數密節相關，如果兩者不相匹配，則模具無法使用，為此，必須對兩者之間有關數據進行較核，并通過較核來設計模具與選擇注射機型號。 塑件的計算和注射機型號的確 定 1、 體積 = 曲面面積 = 密度 = g/ 質量 = 1502.4(g) 注射機型號的確定 根據塑件的體積及質量初步選定用 式）型注塑機。 式）型注塑機的主要技術規格如下表： 表 5塑機的主要參數 額定注射容積 ( 500 螺桿直徑 (65 注射壓力 (145 注射速率 (g/s) 70 最大成型面積 (1000 螺桿轉速 (r/0 200 鎖模力 (3500 拉桿有效距離 (540 440 開模行程 (500 模具最大厚度 (450 模具最小厚度 (300 鎖模形式 抱閘式鎖模 噴嘴移動距離 (490 噴嘴球半徑 (嘴口孔徑 ( 3 動定模板尺寸 (700 850 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 注射機及部分尺寸的校核 （ 1） 主流道的體積約為： V( = V=1/3 85 (2+) = 2） 分流道與澆口的體積約為： V( = 2 (8 260 8)+4 (1/3 (42+4 3+32)= 3） 該模具總共需填充塑件的體積約為： V( = 射機一個注射周期內所需注射量的塑料熔體的總量必須在注射機額定注射量的 80%以內。 在一個注射成形周期內，需注射入模具內的塑料熔體的容量或質量，應為制件和澆注系統兩部份容量或質量之和，即 ： V = ： M = 中 ： V（ m） 一個成形周期內所需射入的塑料容積或質量 ( g）； n 型腔數目 ,這里取 1 單個塑件的容量或質量 ( g）。 澆注系統凝料和飛邊所需塑料的容量或質量 ( g）。 故應使 中 ： 注射機額定注射量 ( g）。 根據容積計算 1 500=400 可見注射機的注射量符合要求 4、型腔數量的確定和校核 型腔數量與注射機的塑化率、最大注射量及鎖模力等參數有關，此外，還受塑件的精度和生產的經濟性等因數影響。可根據注射機的最大注射量確定型腔數 n 1 2m n （ 5 式中 ： K 注射機的最大注射量的得用系數，一般取 注射機允許的最大注射量； 2m 澆注系統所需塑料的質量或體積（ g或 ； 1m 單個塑件的質量或體積（ g或 。 所以需要 28658 0 n n=1 符合要求 5、塑件在分型面上的投影面積與鎖模力校核注射成型時，塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數值越大，需要的鎖模力也就越大。如果這一數值超過了注射機允許使用的最大成型面積，則成型過程中將會出現 溢漏現象。因此，設計買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 注射模時必須滿足下面關系： A 式中 ： A 注射機允許使用的最大成型面積 ( 單個塑件在模具分型面上的投影面積（ 澆注系統在分型面上的投影面積（ 由已知塑件的造型可計算出其在模具分型面上的投影面積為 由澆注系統可大約估計出基在分型面上的投影面積為 注射成型時，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關，為了可靠地鎖模，不使成型過程中出現溢漏現象，應使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和 澆注系統在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模力，即： ( A2)p F 式中符號意義同前。 所以需要 1 A=1000 查得 平均成型壓力為 30（ 1 30=30=1200（ F=3500（ 符合要求 6、最大注射壓力校核 注射機的額定注射壓力即為它的最高壓力 該大于注射機成型時所調用的注射壓力，即： 查表得： 注射機成型時所調用的注射壓力 為 70 90注射機的額定注射壓力為 145合要求 7、模具與注射機安裝部份相關尺寸的校核 噴嘴尺寸 注射機頭為球面，其球面半徑與相應接觸的模具主流道始端凹下的球面半徑相適應，一般地模具設計時，澆口套內主流道始端的球面必須比注射機噴嘴頭部球面半徑略大 1 2流道小端直徑要比噴嘴直徑略大 1 模具厚度模具厚度 H（又稱閉合高度）必須滿足： H 中 ： 注射機允許的最小厚度，即動、定模板之間的最小開距； 注射機允許的最大模厚。 經檢查： H 375射機允許厚度 300 H 450 符合要求。 8、 開模行程校核 開模行程 s（合模行程）指模具開合過程中動模固定板的移動距離。注射機的開模行程是受合模機構限制的，注射機的最大開模距離必須大于脫模距離，否則塑件無法從模具中取出。由于冰箱接水盒在側面有掛鉤孔，做模具時需在側面設置抽芯機構，就應該考慮具有側向抽芯機構時的開模行程校核。 注射機采用液壓和機械聯合作用的合模機構，所以最大開模行程與模具厚度無關，又由于完成側向抽芯所需的開模行程小于推出距離與澆注系統凝料