基于UG的冰箱接水盒产品造型与模具设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 i 摘 要 研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义，这是我选择本设计的出发点。本设计是以塑料制品冰箱接水盒通过基于逆向工程的 3D 激光扫瞄测试技术 ,采集塑件的曲面数据，使用三维软件 X 行曲面造型 ,再 根据X 件的 块设计了冰箱接水盒注塑模具；本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是双分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则；详细介绍了冷流道注射模具浇注系统、温度调节系统和顶出系统的设计过程，并对模具强 度要求做了说明；该设计从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计。最终完成对冰箱接水盒的注塑模设计。 关键词 ： 冰箱接水盒 ； 造型 ； 注塑模具 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 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 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 摘 要 . 错误 !未定义书签。 . i 1 绪论 . 1 模具工业在国民经济中的地位 . 1 我国模具技术的现状及发展趋势 . 2 逆向工程技术的内容及其应用范围 . 2 2 3D 激光扫瞄测量数据处理技术 . 4 三维扫描技术简介 (3D . 4 点云数据的处理 . 4 点云数据生成曲面的三维造型技术 . 5 3 注塑件的设计 . 6 塑件材料的选择及其结构分析 . 6 塑件的结构与工艺性分析 . 6 注射成型工艺 . 7 4 模具结构形式的拟定 . 9 确定型腔数量及排列方 式 . 9 模具结构形式的确定 . 9 5 注塑机型号的确定 . 11 塑件的计算和注射机型号的确定 . 11 注射机型号的确定 . 11 注射机及部分尺寸的校核 . 12 6 分型面位置的确定 . 15 分型面的形式 . 15 分型面的设计 . 15 7 浇注系统的形式和浇口的设计 . 16 浇注系统确定 . 16 主流道的设计 . 16 分流道的设计 . 18 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 浇口的设计 . 20 浇注系统的平衡 . 22 浇注系统断面尺寸计算 . 22 8 模架的确定和标准件的选用 . 24 模架和标准件的确定 . 24 9 合模导向机构的设计 . 26 定位机构的选择 . 26 导向结构的总体设计 . 26 10 脱模推出机构的设计 . 28 脱模推出机构的选择 . 28 脱模阻力计算 . 28 11 侧向分型与抽芯机构的设计 . 30 侧向分型与抽芯机构的确定 . 30 侧型芯具体尺寸的确定 . 30 12 成型零件的设计 . 33 部分成型零件的结构设计选择 . 33 部分成型零件的尺寸设计 . 34 13 冷却系统的设计 . 39 冷却系统的确定 . 39 排气系统的设计 . 40 14 结论 . 40 参考文献 . 42 致 谢 . 43 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪论 模具工业在国民经济中的地位 模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。 模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。 振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在 1989年 3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。 模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中 60 90的产品的零件，组件和部件的生产加工。 模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发 达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加， 2005年将达到 170 种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有 80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有 14种排量 80多个车型， 1000多个型号。单辆摩托车约有零件 2000种，共计 5000多个，其中一半以上需要模具生 产。一个型号的摩托车生产需 1000副模具，总价值为 1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。 目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 我国模具技术的现状及发展趋势 20 世纪 80 年代开始，发达 工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以 15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。 中国塑料模工业从起步到现在，历经了半 个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产 48（约 122屏幕彩电塑壳注射模具， 密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具 术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。 尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平， 但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10 多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。 （ 1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。 （ 2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐 广泛。 （ 3）推广 术；模具 术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具 术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。 （ 4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。 逆向工程技术的内容及其应用范围 随着计算机技术的发展， 术已成为产品设计人员进行研究 开发的重要工具，其中的三维造型技术已被制造业广泛应用于产品及模具设计、方案评审、自动化加工制造及管理维护各个方面。在实际开发制造过程中，设计人员接收的技术资料可能是各种数据类型的三维模型，但很多时候，却是从上游厂家得到产品的实物模型。设计人员需要通过一定的途径，将这些实物信息转化为 就应用到了逆向工程技术 (文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 所谓逆向工程技术，是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量，根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的 逆向工程技术与传统的正向 设计存在很大差别。而逆向工程则是从产品原型出发，进而获取产品的三维数字模型，使得能够进一步利用 及 先进技术对其进行处理。它的设计流程不同之处在于设计的起点不同，相应的设计自由度和设计要求也不相同。一般来说，产品逆向工程包括形状反求、工艺反求和材料反求等几个方面，在工业领域的实际应用中，主要包括以下几个内容： （ 1） 新零件的设计，主要用于产品的改型或彷型设计 。 （ 2） 已有零件的复制，再现原产品的设计意图。 （ 3） 损坏或磨损零件的还原。 （ 4） 数字化模型的检测，例如检验产品的变形 分析、焊接质量等，以及进行模型的比较 。 （ 5） 逆向工程技术为快速设计和制造提供了很好的技术支持，它已经成为制造业信息传递的重要而简洁途径之一。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 2 3D 激光扫瞄测量数据处理技术 三维扫描技术简介 (3D 三维扫描是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构进行扫描，以获得物体表面的空间坐标。三维扫描技术能实现非接触测量，且具有速度快、精度高的优点。而且其测量结果能直接与多种软件接口，这使它在 技术应用日益普及的今天很受欢迎。在发达国家的制造业中，三维扫描仪作为一种快速的立体测量设备，因其测量速度快、精度高，非接触，使用方便等优点而得到越来越多的应用。用三维扫描仪对手板，样品、模型进行扫描，可以得到其立体尺寸数据，这些数据能直接与 补、再送到加工中心或快速成型设备上制造，可以极大的缩短产品制造周期。 三维扫描设备是以三次元测量系统为主。基本上以接触式探针式和非接触式（激光、照相、 X 光等式）两大类。在早期是以探针式为主，虽然价 格较便宜，但速度较慢，而且以探针与物体接处会有盲点并且使软件物体容易变形，影响扫描精度，但以一般除以上缺点，它可以具有很高测量精度，适合做相对尺寸的测量与质量管理；激光扫描速度快、精确度适当，并且可以扫描立体的物品获得大量点云数据，以利曲面重建，扫描完后在计算机读出数据，通常这部份称为反求工程前处理。 得到产品的数据数据后，以反求工程软件进行点数据处理，经过分门别类、族群区隔、点线面与实体误差的比对后，再重新建构曲面模型、产生 而可以制作 确认机构与几何外型，或 这些是属于后处理部份。 通常扫描后得到的测量数据是由大量的三维坐标点所组成，根据扫描仪的性质、扫描参数和被测物体的大小，由几百点到几百万点不等，这些大量的三维数据点称为点云（ 点云数据的处理 扫描得到的产品外型数据会不可避免的引入数据误差，尤其是尖锐边和边界附近的测量数据，测量数据中的坏点，可能使该点及其周围的曲面片偏离原曲面，所以要对原始点云数据应进行预处理，通常要经过以下步骤： （ 1） 去掉噪音点 ； （ 2） 数据插补 ； （ 3） 数据平滑 ； （ 4） 数据光顺 ； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 （ 5） 点云的重定位整合 。 经过如上步骤 ,可 得如图 2示样式： 点云数据生成曲面的三维造型技术 曲面重建可以说是反求工程的另一个核心及主要的目的，是以所扫描得到的点云数据为输入数据来重新建构曲面模型。得到产品的数据后，以反求工程软件进行点数据的处理，经过分门别类、群组分隔、点线面与实体误差的比对后，再重新建构曲面模型，产生 造或 工或 作，这部分即为后处理。目前在点云生成曲面的过程中，主要有三种曲面构造的方案：其一是以 面为基础的曲面构造方案；其二是以三角 面为基础的曲面构造 方案；其三是以多面体方式来描述曲面物体。 在反求工程的技术发展中有一重要课题，即是建立产品的 型，并由此可再进一步的到 理或 分析，而仿制出产品的外型。一般而言， 型是由许多不同的几何形状所组合而成，而每一种几何形状都有其特性。因此若要将产品应用反求工程的技术，反求出此产品的原 型，则并非单纯的使用一种方法即可完成，而须视此产品外型的几何特性，选择适当的处理方法，方可得出良好的几何形状，以满足产品外型的几何特性。由此可知，在曲面重建的过程中了解其曲面的特性及其曲面的数学模式 ，在对于我们重新建构曲面时可以帮助我们节省很多的时间以及提高将效率。由三维扫描仪所得到的点云数据来建立曲面的方式一般可以分为两种：一种是以近似的方式、另一种是以插补的方式来将顺序的点数据建立成为曲面 。最终可完成所需产品，如图 2 图 2点云塑件 图 2型塑件 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 3 注塑件的设计 塑件材料的选择及其结构分析 图 3箱接水盒 （ 1） 塑件（冰箱接水盒）模型如图 3 （ 2） 塑件材料的选择：选用 丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物）。 （ 3） 色调：米白色。 （ 4） 生产批量：大批量。 （ 5） 质量： 塑件的结构与工艺性分析 构分析 塑件电冰箱后面的的接水用部分，对于结构强度要求不是很高。由于该塑件为非高精度塑料件制品，因此对表面粗糙度要求不高。此外此零件外部有两个挂钩，要成型必须采用外侧抽芯机构，塑件整体精度要求较低，零件的总尺寸为中型，比较适合于模具生产。 艺性 分析 精度等级：采用 5级低精度 脱模斜度：型腔一般取 35 1 30 型芯取 30 40（脱模斜度不包括在塑件的公差范围内，塑件外形以型腔大端为准，塑件内形以型芯小端为准。） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 注射成型工艺 射成型工艺过程 （ 1）预烘干装入料斗预塑化注射装置准备注射注射保压冷却脱模塑件送下工序 （ 2）清理模具、涂脱模剂合模注射 注射成型工艺参数 （ 1）注射机：螺杆式 （ 2）螺杆转速（ r/ 30 60（选 0） （ 3）预热和干燥：温 度（ C） 80 85 时间 (h) 2 3 （ 4）密度（ g/ : 5）材料收缩率（）： 6）料筒温度（ C）： 前段 180 200 中段 165 180 后段 150 170 （ 7）喷嘴温度（ C）： 170 180 （ 8）模具温度（ C）： 50 80 （ 9）注射压力（ ： 70 90 （ 10）成形时间（ S）：注射时间 3 5 保压时间 20 25 冷却时间 15 30 总周期 40 70 （ 11）适应注射机类型：螺杆、柱塞均可 （ 12）后处理：方法 红外线灯、烘箱 温度（ C） 70 时间（ h） 2 4 能分析 （ 1）使用性能： 综合性能良好，冲击韧度、力学强度较高，且要低温下也不迅速下降。 耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化学性和电气性能良好。 水、无机盐、碱、酸对 尺寸稳定，易于成型和机械加工，与 372有机玻璃的熔接性良好，经过调色可配成任何颜色，且可作双色成型塑件，且表面可镀铬。 （ 2）选用 吸湿性强，含水量应小于 必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。 流动性中等，溢边料 动性比聚苯乙烯、 比聚碳酸酯、买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 聚氯乙烯好）。 电学性能 电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。 易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对斜流的 阻力，模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。摧出力过大或机械加工时塑件表面呈“白色”痕迹（但在热水中加热可消失）。 环境性能 受水、无机盐、碱及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃中，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。 在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。 （ 3） 表 3热物理性能 密度 (g/ 1 05 比热容 (J 1255 1674 导热系数 (W 10膨胀系数 (10流温度 ( C) 130 表 3力学性能 屈服强度（ 50 抗拉强度 (38 断裂伸长率 ( ) 35 拉伸弹性模量 (弯强度 (80 弯曲弹性模量 (压强度 (53 抗剪强度 (24 冲击韧度 (简支梁式 ) 无缺口 261 布氏硬度 口 11 （ 4） 主要缺陷：缺料、气孔、飞 边、出现熔接痕、塑件耐热性不高（连续工作温度为70 3 C）、耐气候性差（在紫外线作用下易变硬变脆）。 消除措施：加大主流道、分流道、浇口、加大喷嘴、增大注射压力。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 4 模具结构形式的拟定 确定型腔数量及排列方式 由于接水盒的体积较大，且在一侧有两个挂钩，其成型必须制作成可侧向移动的，否则塑件无法脱模。塑件的总体尺寸为中型 ,尺寸精度要求不高比较适合于模具生产。为了提高生产效率 , 降低模具生产成本 , 简化模具结构 , 根据零件的结构特点 , 将模具设计成简单的三板式结 构 , 其结构如图 4 图 4具装配图 模具结构形式的确定 塑件外观质量要求不高，且是尺寸精度要求一般，尺寸较大的中型塑件，故可采用斜导柱侧向分型与抽芯注射模。 由于浇口位置及浇口类型决定了熔料在型腔中的流动方向与路径。如果浇口位置选择不当或浇口类型选用不合理 , 则可能造成塑件变形或某些尺寸超差。由于 A B 可以采用单一的点浇口 ,而且点浇口结构简单 , 料流顺畅 , 生产时效率较高 , 可以满足生产要求。根据零件的结构特点 , 将浇口设在塑件非工作面的底部 , 且浇口的排列方式如图 4 使零件工作面外观及质量都比较好。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 图 4口排列位置 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 5 注塑机型号的确定 除了模具的结构、类型和一些基本参数和尺寸外，模具的型腔数、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面积、成型时需要的合模力、注射压力、模具的厚度、安装固定尺寸以及开模行程等都与注射机的有关性能参数密节相关，如果两者不相匹配，则模具无法使用，为此，必须对两者之间有关数据进行较核，并通过较核来设计模具与选择注射机型号。 塑件的计算和注射机型号的确 定 1、 体积 = 曲面面积 = 密度 = g/ 质量 = 1502.4(g) 注射机型号的确定 根据塑件的体积及质量初步选定用 式）型注塑机。 式）型注塑机的主要技术规格如下表： 表 5塑机的主要参数 额定注射容积 ( 500 螺杆直径 (65 注射压力 (145 注射速率 (g/s) 70 最大成型面积 (1000 螺杆转速 (r/0 200 锁模力 (3500 拉杆有效距离 (540 440 开模行程 (500 模具最大厚度 (450 模具最小厚度 (300 锁模形式 抱闸式锁模 喷嘴移动距离 (490 喷嘴球半径 (嘴口孔径 ( 3 动定模板尺寸 (700 850 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 注射机及部分尺寸的校核 （ 1） 主流道的体积约为： V( = V=1/3 85 (2+) = 2） 分流道与浇口的体积约为： V( = 2 (8 260 8)+4 (1/3 (42+4 3+32)= 3） 该模具总共需填充塑件的体积约为： V( = 射机一个注射周期内所需注射量的塑料熔体的总量必须在注射机额定注射量的 80%以内。 在一个注射成形周期内，需注射入模具内的塑料熔体的容量或质量，应为制件和浇注系统两部份容量或质量之和，即 ： V = ： M = 中 ： V（ m） 一个成形周期内所需射入的塑料容积或质量 ( g）； n 型腔数目 ,这里取 1 单个塑件的容量或质量 ( g）。 浇注系统凝料和飞边所需塑料的容量或质量 ( g）。 故应使 中 ： 注射机额定注射量 ( g）。 根据容积计算 1 500=400 可见注射机的注射量符合要求 4、型腔数量的确定和校核 型腔数量与注射机的塑化率、最大注射量及锁模力等参数有关，此外，还受塑件的精度和生产的经济性等因数影响。可根据注射机的最大注射量确定型腔数 n 1 2m n （ 5 式中 ： K 注射机的最大注射量的得用系数，一般取 注射机允许的最大注射量； 2m 浇注系统所需塑料的质量或体积（ g或 ； 1m 单个塑件的质量或体积（ 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积与锁模力校核注射成型时，塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素，其数值越大，需要的锁模力也就越大。如果这一数值超过了注射机允许使用的最大成型面积，则成型过程中将会出现 溢漏现象。因此，设计买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 注射模时必须满足下面关系： A 式中 ： A 注射机允许使用的最大成型面积 ( 单个塑件在模具分型面上的投影面积（ 浇注系统在分型面上的投影面积（ 由已知塑件的造型可计算出其在模具分型面上的投影面积为 由浇注系统可大约估计出基在分型面上的投影面积为 注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢漏现象，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和 浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力，即： ( A2)p F 式中符号意义同前。 所以需要 1 A=1000 查得 平均成型压力为 30（ 1 30=30=1200（ F=3500（ 符合要求 6、最大注射压力校核 注射机的额定注射压力即为它的最高压力 该大于注射机成型时所调用的注射压力，即： 查表得： 注射机成型时所调用的注射压力 为 70 90注射机的额定注射压力为 145合要求 7、模具与注射机安装部份相关尺寸的校核 喷嘴尺寸 注射机头为球面，其球面半径与相应接触的模具主流道始端凹下的球面半径相适应，一般地模具设计时，浇口套内主流道始端的球面必须比注射机喷嘴头部球面半径略大 1 2流道小端直径要比喷嘴直径略大 1 模具厚度模具厚度 H（又称闭合高度）必须满足： H 中 ： 注射机允许的最小厚度，即动、定模板之间的最小开距； 注射机允许的最大模厚。 经检查： H 375射机允许厚度 300 H 450 符合要求。 8、 开模行程校核 开模行程 s（合模行程）指模具开合过程中动模固定板的移动距离。注射机的开模行程是受合模机构限制的，注射机的最大开模距离必须大于脱模距离，否则塑件无法从模具中取出。由于冰箱接水盒在侧面有挂钩孔，做模具时需在侧面设置抽芯机构，就应该考虑具有侧向抽芯机构时的开模行程校核。 注射机采用液压和机械联合作用的合模机构，所以最大开模行程与模具厚度无关，又由于完成侧向抽芯所需的开模行程小于推出距离与浇注系统凝料