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專 業(yè)
機械設計制造及其自動化
學 院
工程學院
姓 名
王磊
指導教師
王明
論文（設計）
題 目
冰箱接水盒產(chǎn)品造型與模具設計
畢業(yè)論文（設計）前期工作小結
1、通過閱讀相關文獻，熟悉冰箱接水盒產(chǎn)品，及其模具在國內(nèi)外的發(fā)展趨勢；
2、了解注塑模具的具體結構及作用；
3、分析模具部件的加工工藝。
畢業(yè)論文（設計）中期工作小結
1、在圖書館借閱相關設計手冊，了解并計算主要相關數(shù)據(jù)；
2、根據(jù)實際要求，選擇適當?shù)哪＞卟牧希?
3、通過計算后的數(shù)據(jù)，繪制相應的模具二維圖；
4、利用UG構造出產(chǎn)品的模具體并繪制爆炸視圖。
指導教師意見
指導教師簽名：
本科生畢業(yè)論文（設計）中期匯報表
填表日期：
黑龍江八一農(nóng)墾大學
本科生畢業(yè)論文（設計）任務書
論文題目
冰箱接水盒產(chǎn)品造型與模具設計
學院名稱
工程學院
姓名
王磊
專業(yè)班級
機械設計制造及其自動化
指導教師
王明
課題類型
應用
畢業(yè)設計的內(nèi)容摘要
1、通過查閱一定量的文獻資料，掌握注塑模具的設計方法及相應軟件的使用；
2、進行冰箱接水盒的產(chǎn)品造型；
3、確定該種模具的最佳設計方案，并據(jù)此進行相應的計算和設計；
4、做出此模具的三維裝配效果圖（UG或Pro/E）。
畢業(yè)設計基本要求及工作量要求
1、完成冰箱接水盒的產(chǎn)品造型；
2、對所確定的模具結構進行分析，進行相應的計算，完成各個部分的設計工作；
3、繪制模具的二維裝配圖（A0），以及必要的零件圖；
畢業(yè)論文（設計）的主要階段計劃（分前期、中期、后期）
1、1~2周文獻資料查詢；
2、3~11周完成設計工作并撰寫畢業(yè)論文，提交初稿并進行修改；
3、12~13周對論文進行完善，準備畢業(yè)答辯。
任務下發(fā)日期
2009-3-3
完成日期
2009-05-30
系主任： 主管教學院長審批（簽字）：
冰箱接水盒產(chǎn)品造型與模冰箱接水盒產(chǎn)品造型與模具設計具設計 工程學院工程學院0505級設計級設計1 1班班指導教師：王明指導教師：王明學生：王磊學生：王磊學號學號:20054024137:20054024137前言模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，是國際上公認的關鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。模具工業(yè)既是高新技術產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，又是高新技術產(chǎn)業(yè)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(yè)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(yè)領域中6090的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。3D激光掃瞄測量數(shù)據(jù)處理技術 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(xiàn)非接觸測量，且具有速度快、精度高的優(yōu)點。而且其測量結果能直接與多種軟件接口，這使它在CAD、CAM、CIMS等技術應用日益普及的今天很受歡迎。在發(fā)達國家的制造業(yè)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(yōu)點而得到越來越多的應用。掃描得到的產(chǎn)品外型數(shù)據(jù)會不可避免的引入數(shù)據(jù)誤差，尤其是尖銳邊和邊界附近的測量數(shù)據(jù)，測量數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)應進行預處理，通常要經(jīng)過以下步驟：1.去掉噪音點；2.數(shù)據(jù)插補；3.數(shù)據(jù)平滑；4.數(shù)據(jù)光順；5.點云的重定位整合。點云塑件 成型塑件 第三章 注塑件的設計 冰箱接水盒產(chǎn)品塑件（如圖）塑件材料的選擇：選用ABS（即丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物）。色調：米白色。生產(chǎn)批量：大批量。質量：1.5kgABS的注射成型工藝 注射成型工藝過程（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ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施：主要缺陷：缺料、氣孔、飛邊、出現(xiàn)熔接痕、塑件耐熱性不高（連續(xù)工作溫度為70C左右熱變形溫度約為93C）、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。第四章 模具結構形式的擬定確定型腔數(shù)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(chǎn)。為了提高生產(chǎn)效率,降低模具生產(chǎn)成本,簡化模具結構,根據(jù)零件的結構特點,將模具設計成簡單的三板式結構,其結構如圖所示 模具裝配圖 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 S具有較好的流動性,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(chǎn)時效率較高,可以滿足生產(chǎn)要求。根據(jù)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所示,使零件工作面外觀及質量都比較好。注塑機型號的確定 除了模具的結構、類型和一些基本參數(shù)和尺寸外，模具的型腔數(shù)、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(shù)密節(jié)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(shù)據(jù)進行較核，并通過較核來設計模具與選擇注射機型號。注射機型號的確定根據(jù)塑件的體積及質量初步選定用XS-ZY-500（臥式）型注塑機。XS-ZY-500（臥式）型注塑機的主要技術規(guī)格如下表：額定注射容積(cm)500 螺桿直徑(mm)65 注射壓力(MPa)145 注射速率(g/s)70 最大成型面積(cm2)1000 螺桿轉速(r/min)0200 鎖模力(kN)3500 拉桿有效距離(mm)540440 開模行程(mm)500 模具最大厚度(mm)450 模具最小厚度(mm)300鎖模形式 抱閘式鎖模 噴嘴移動距離(mm)490 噴嘴球半徑(mm)SR18 噴嘴口孔徑(mm)3 動定模板尺寸(mm)700850 注射機及部分尺寸的校核 1、主流道的體積2、分流道與澆口的體積3、該模具總共需填充塑件的體積4、型腔數(shù)量的確定和校核 5、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 6、最大注射壓力校核7、模具與注射機安裝部份相關尺寸的校核8、開模行程校核 分型面位置的確定分型面的設計由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設計、塑件的結構工藝性及精度、形狀以及摧出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析。選用此分型面的優(yōu)點是：應有利于塑件的留模及脫模較好的滿足了塑件的精度要求及外觀要求便于模具制造加工增強排氣效果分型面的確定分型面 澆注系統(tǒng)的形式和澆口的設計 澆注系統(tǒng)確定由于此模具是一模一腔型，故采用普通流道澆注系統(tǒng)，可以達到質量和外觀要求。由于此模具是一模一腔型，故采用普通流道澆注系統(tǒng)，可以達到質量和外觀要求。澆注系統(tǒng)的尺寸是否合理不僅對塑件性能、結構、尺寸、內(nèi)外在質量等影響效大，而且還在與塑件所用塑料的利用率、成型效率等相關。選用此澆注系統(tǒng)主要有以下幾點的好處：能夠保證所用塑料的成型特性的要求，保證了塑件質量。能夠方便的去除、修整進料口，同時不影響塑件的外表美觀。在大量生產(chǎn)時能夠在保證成型質量的前提下實現(xiàn)縮短流程，減少斷面積以縮短填充及冷卻時間，縮短成型周期，同時減少澆注系統(tǒng)損耗的塑料。主流道形式 主流道位置 主流道具體尺寸 襯套的固定形式 分流道截面 分流道形式 澆口形式 模架的確定和標準件的選用模具外觀圖 模具爆炸視圖 側向分型與抽芯機構的設計 側型芯的抽芯方式 斜導柱 側型芯楔緊塊 側型芯滑塊 凹模的結構形式 凹模 凸模形狀的確定 凸模型芯形狀的確定型芯 冷卻系統(tǒng)的設計 冷卻系統(tǒng)布置 最后感謝工程學院所有老最后感謝工程學院所有老師對我的教導師對我的教導請各位老師批評指正請各位老師批評指正
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黑龍江八一農(nóng)墾大學
畢業(yè)設計(論文)開題報告
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學生姓名： 王磊 學 號： 20054024137
專 業(yè)：機械設計制造及其自動化
設計(論文)題目：冰箱接水盒產(chǎn)品造型與模具設計
指導教師： 王明
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2009 年 3 月 26日
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
文 獻 綜 述
1．塑模技術在國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
塑模技術因為應用前景好,使用價值較高,一直是國內(nèi)外研究的焦點。注塑模亦稱注射模，其成型原理是將塑料從注塑機的料斗送進加熱的料筒中，經(jīng)過加熱熔化呈流動狀態(tài)后，在柱塞和螺桿的推動下，熔融塑料被壓縮并向前移動，進而通過料筒前的噴嘴以很快的速度注入溫度較低的閉合模腔之中，充滿型腔的熔料在受壓的情況下，經(jīng)冷卻固化后即可保持模具腔所賦予的形狀，然后開模分型獲得成型塑件。這樣在操作上完成了一個周期的生產(chǎn)過程。通常，一個成型周期從幾秒鐘到幾分鐘不等，時間的長短取決于塑件的大小、形狀和厚度、模具的結構、注射機的類型及塑料的品種和成型工藝條件等因素。
熱流道技術是應用于塑料注塑模澆注流道系統(tǒng)的一種先進技術，是塑料注塑成型工藝發(fā)展的熱點方向，在歐美國家的普及使用可以追溯到上個世紀中期甚至更早。而在中國，這一技術的真正推廣應用不過是近幾年的事。熱流道是通過加熱辦法來保證流道和澆口的塑料保持熔融狀態(tài)。由于在流道附近或中心設有加熱棒和加熱圈，從注塑機噴嘴出口到澆口的整個流道都處于高溫狀態(tài)，使流道中的塑料保持熔融，停機后一般不需要打開流道取出凝料，再開機時只需加熱流道到所需溫度即可。因此，熱流道工藝有時稱為熱集流管系統(tǒng)，或者稱為無流道模塑。熱流道技術的廣泛應用是塑料模具的一大變革。在注塑成型方面，其擁有相當多無可比擬的優(yōu)勢。目前國內(nèi)外紛紛開發(fā)注塑模具技術。如針閥式澆口熱流道系統(tǒng), 針閥式澆口熱流道系統(tǒng)具有能避免流涎、澆口開口尺寸大、磨損小和澆口痕跡小的優(yōu)點，特別適用于需要高注射壓力及高粘度材料的場合。近年來，其在手機外殼、汽車內(nèi)外飾件、光盤、聚酯瓶坯、大型家電的成型方面的應用不斷擴大。針閥的啟閉可以通過液壓、氣壓、機械驅動機構或彈簧來完成。日本菲沙株式會社設計一種最新的彈簧針閥式噴嘴，它利用注射壓力和彈簧的彈力來實現(xiàn)噴嘴口的自動開關，其動作的可靠性建立在針閥與分流梭的高精度配合基礎之上。據(jù)介紹該結構不僅具有高精度、高可靠性的優(yōu)點，而且裝卸、安裝和維護都很方便。另外，這種噴嘴的高度尺寸相對較小，能降低模具的制造成本。
目前我國塑料模工業(yè)已能生產(chǎn)122cm 大屏幕彩電塑殼注射模具、6. 5kg 大容量洗衣機全套塑料模具、汽車保險杠、整體儀表板、照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封等塑料模具。在成型工藝方面,多材質塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新設計方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟。在制造技術方面,也有很大的進步。
2．本課題的研究意義
塑料產(chǎn)品從設計到成型生產(chǎn)是一個十分復雜的過程，它包括塑料制品設計、模具加工制造和塑件生產(chǎn)等幾個主要方面，它需要產(chǎn)品設計師、模具設計師、模具加工工藝師及熟練操作工人協(xié)同努力來完成，它是一個設計、修改、再設計的反復迭代，不斷優(yōu)化的過程。隨著塑料制品的應用日漸廣泛,為塑料模具提供了一個廣闊的市場,同時對模具也提出了更高的要求。模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60%-80%的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)所表現(xiàn)出來的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其它加工方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具生產(chǎn)技術水平的高低，己成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量、企業(yè)的效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力?？梢哉f，現(xiàn)代模具工業(yè)已經(jīng)確立了作為一門新興基礎性工業(yè)的地位，并且擁有越來越多的市場機遇。從50年代技術創(chuàng)新推出了螺桿式塑料注射成型機至今已有50多年的歷史。目前在工程塑料業(yè)中，80％采用了注射成型。近年來由于汽車、建筑、家用電器、食品、醫(yī)藥等產(chǎn)業(yè)對注射制品日益增長的需要，推動了注射成型技術水平的發(fā)展和提高從美國、日本、德國、意大利、加拿大等主要生產(chǎn)國來看，塑模的產(chǎn)量都在逐年增加，在塑料相關工業(yè)中占的比重最大。加入WTO以后，將對我國塑模行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響，對企業(yè)來說機遇和挑戰(zhàn)并存。除了幼稚工業(yè)在一定時段內(nèi)得到保護外，其他的行業(yè)關稅壁壘的保護將不復存在。關稅的降低會使大量的進口機占領國內(nèi)市場，先進的技術、優(yōu)秀的品質及良好的服務都具有強勁的競爭力。現(xiàn)代先進制造技術已在改變注塑模具領域的許多傳統(tǒng)觀念和生產(chǎn)組織方式，技術創(chuàng)新已成為21世紀企業(yè)競爭的焦點。由于新技術的應用和引導，塑模技術在國民經(jīng)濟中的作用越來越大，在一定程度上決定了我國機械制造業(yè)在21世紀的市場競爭力，為此我們要有足夠的認識并采取得力的措施。這就要求我們積極推行專業(yè)化生產(chǎn)，改變大而全、缺乏高、精、尖的弱勢，積極研發(fā)高新塑模技術,力爭走在行業(yè)前列,才能在行業(yè)競爭中落于不敗之地。
3．本課題解決的問題及方法
本次選題能全面反映培養(yǎng)目標，與本專業(yè)密切相關，能結合社會生產(chǎn)實際或科研實踐，工程性強，現(xiàn)實意義明顯，具有相當?shù)南冗M性、深度和難度。在本次冰箱接水盒產(chǎn)品造型與模具設計的畢業(yè)設計中，我采取將造型和模具設計內(nèi)容同CAD/UG緊密結合在一起，通過先進的軟件仿真，可以隨時發(fā)現(xiàn)自己在每一步設計中的不合理處，會找出各種解決方案讓設計趨于合理，同時掌握了最先進的設計，加工及分析技術，提高了自己的學習興趣和創(chuàng)新能力，使畢業(yè)設計真正成為了學生實際工作前的一次全過程模擬。需解決的問題（如下）
(1) 冰箱接水盒的結構設計及主要參數(shù)設置
(2) 根據(jù)所設計的塑件選擇注射機的規(guī)格型號
(3) 確定注塑模具的結構方案,選擇推件機構
(4) 確定及核定注射工藝參數(shù)
(5) 繪制零件圖及模具總裝配圖
(6) 冰箱接水盒注塑模具部件的加工仿真
(7) 校核檢驗
4．課題進度安排
09.3.3 -09.3.16： 課題調研，完成開題報告(2周)
09.3.17-09.3.23： 學習注塑模具的相關知識及查閱外文資料翻譯(1周)
09.3.24-09.4.13： 制件設計制作及方案論證(3周)
09.4.14-09.4.28： 設計計算(2周)
09.4.29-09.5.21： 模具總體設計及裝配(3周)
09.5.22-09.6.5 ： 繪制零件圖及裝配圖及加工過程仿真(2周)
09.6.6 -09.6.20： 完成說明書及準備答辯(2周)
5．參考文獻
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[2]屈華昌??? 塑料成型工藝[M]?????????? 北京:機械工業(yè)出版社2001
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[5]黃毅宏??? 模具制造工藝[M] ??????????北京:機械工業(yè)出版社 2003
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[7]黃澤雄編譯. 美國加工的熱流道注塑件銷往中國[J].國外塑料，2006
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[12]機械電子工業(yè)部. 模具結構與設計基礎[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,2001
[13]李德群,肖景容等.模具計算機輔助設計與制造[M].北京:國防工業(yè)出版社,1992
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[17] Kunststoffe P last Europe [J] 11999, 89 (4).
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畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
指導教師意見：
1．對“文獻綜述”的評語：
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2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測：
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指導教師：
年 月 日
所在專業(yè)審查意見：
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負責人：
年 月 日
黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計）
摘 要
研究注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質量有很大意義，這是我選擇本設計的出發(fā)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(shù)據(jù)，使用三維軟件Unigraphics NX 4.0進行曲面造型,再根據(jù)Unigraphics NX 4.0軟件的MOLDWIZARD模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(chǎn)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(tǒng)、溫度調節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設計過程，并對模具強度要求做了說明；該設計從產(chǎn)品結構工藝性，具體模具結構出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結構、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機的選擇及有關參數(shù)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
Abstract
Study injection mold plastic products to the understanding of the production process and improve product quality have great significance, this is my choice of the design point of departure. This design is the water receiver in Refrigerator through reverse engineering on the 3D laser scanning technology testing, the collection of plastic parts surface data, the use of three-dimensional software Unigraphics NX 4.0 to surface modeling, and in accordance with MOLDWIZARD of Unigraphics NX 4.0 software modules designed the water receiver in Refrigerator to the plastic injection modle ; This design introduced the injection takes shape the basic principle，specially double is divided the profile to inject the mold the structure and the principle of work，to cast the product to propose the basic principle of design；Introduced in detail the cold flow channel injection evil spirit mold pours the system，the temperature control system and goes against the system the design process， and has given the explanation to the mold intensity request；his design came from the technology capability of product，the structure of the mold embarks， the pours system，the injection molding system and the related parameter examination,the mold took shape the partial structures,the against system, the cooling system all had the detailed design. Final completion of designning aboat the water receiver in Refrigerator to the plastic injection modle.
Keyword: The water refrigerator box; Modeling; Injection mold
目 錄
摘 要 i
Abstract ii
1 緒論 1
1.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位 1
1.2 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 2
1.3 逆向工程技術的內(nèi)容及其應用范圍 2
2 3D激光掃瞄測量數(shù)據(jù)處理技術 4
2.1 三維掃描技術簡介(3D Scan) 4
2.2 點云數(shù)據(jù)的處理 4
2.3 點云數(shù)據(jù)生成曲面的三維造型技術 5
3 注塑件的設計 6
3.1 塑件材料的選擇及其結構分析 6
3.2 塑件的結構與工藝性分析 6
3.3 ABS的注射成型工藝 7
4 模具結構形式的擬定 9
4.1 確定型腔數(shù)量及排列方式 9
4.2 模具結構形式的確定 9
5 注塑機型號的確定 11
5.1 塑件的計算和注射機型號的確定 11
5.2 注射機型號的確定 11
5.2 注射機及部分尺寸的校核 12
6 分型面位置的確定 15
6.1 分型面的形式 15
6.2 分型面的設計 15
7 澆注系統(tǒng)的形式和澆口的設計 16
7.1 澆注系統(tǒng)確定 16
7.2 主流道的設計 16
7.3 分流道的設計 18
7.4 澆口的設計 20
7.5 澆注系統(tǒng)的平衡 22
7.6 澆注系統(tǒng)斷面尺寸計算 23
8 模架的確定和標準件的選用 24
8.1 模架和標準件的確定 24
9 合模導向機構的設計 26
9.1 定位機構的選擇 26
9.2 導向結構的總體設計 26
10 脫模推出機構的設計 28
10.1 脫模推出機構的選擇 28
10.2 脫模阻力計算 28
11 側向分型與抽芯機構的設計 30
11.1 側向分型與抽芯機構的確定 30
11.2 側型芯具體尺寸的確定 30
12 成型零件的設計 33
12.1 部分成型零件的結構設計選擇 33
12.2 部分成型零件的尺寸設計 34
13 冷卻系統(tǒng)的設計 39
13.1 冷卻系統(tǒng)的確定 39
13.2 排氣系統(tǒng)的設計 40
14 結論 41
參考文獻 42
致 謝 43
46
1 緒論
1.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位
模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）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(chǎn)品質量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。
模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，是國際上公認的關鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，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(chǎn)業(yè)政策要點的決定》中，將模具列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位。
模具工業(yè)既是高新技術產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，又是高新技術產(chǎn)業(yè)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(yè)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(yè)領域中60％~90％的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。
模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場的需求上，僅以汽車，摩托車行業(yè)的模具市場為例。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場，在工業(yè)發(fā)達的國家，這一市場占整個模具市場一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件，經(jīng)濟型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點，已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)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(chǎn)量位居世界第一，據(jù)統(tǒng)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(chǎn)。一個型號的摩托車生產(chǎn)需1000副模具，總價值為1000多萬元。其他行業(yè)，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(shù)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(shù)控制模設備，提高模具加工質量，縮短生產(chǎn)周期，溝通外貿(mào)渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術，提高模具技術水平，對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展有著特別重要的意義。
1.2 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
20世紀80年代開始，發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以15％的增長速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展。加大了用于技術進步的投入力度，將技術進步作為企業(yè)發(fā)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(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)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(fā)展成為世界制造強國，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強國。
中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48"（約122CM）大屏幕彩電塑殼注射模具，6.5KG大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生產(chǎn)照相機塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術，模具的電加工和數(shù)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(yè)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(shù)量還是質量仍滿足不了國內(nèi)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(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術上仍有不小的差距。今后，我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術創(chuàng)新，以縮小與國際先進水平的距離。
（1）注重開發(fā)大型，精密，復雜模具；隨著我國轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)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CAD/CAM/CAE技術；模具CAD/CAM/CAE技術是模具技術發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)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(xiàn)，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。
1.3 逆向工程技術的內(nèi)容及其應用范圍
隨著計算機技術的發(fā)展，CAD技術已成為產(chǎn)品設計人員進行研究開發(fā)的重要工具，其中的三維造型技術已被制造業(yè)廣泛應用于產(chǎn)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(fā)制造過程中，設計人員接收的技術資料可能是各種數(shù)據(jù)類型的三維模型，但很多時候，卻是從上游廠家得到產(chǎn)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CAD模型，這就應用到了逆向工程技術(Reverse Engineering)。
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(jù)測量數(shù)據(jù)通過三維幾何建模方法重構實物的CAD模型的過程。
逆向工程技術與傳統(tǒng)的正向設計存在很大差別。而逆向工程則是從產(chǎn)品原型出發(fā)，進而獲取產(chǎn)品的三維數(shù)字模型，使得能夠進一步利用CAD/ACE/CAM以及CIMS等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(chǎn)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(yè)領域的實際應用中，主要包括以下幾個內(nèi)容：
（1）新零件的設計，主要用于產(chǎn)品的改型或彷型設計。
（2）已有零件的復制，再現(xiàn)原產(chǎn)品的設計意圖。
（3）損壞或磨損零件的還原。
（4）數(shù)字化模型的檢測，例如檢驗產(chǎn)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(jīng)成為制造業(yè)信息傳遞的重要而簡潔途徑之一。
2 3D激光掃瞄測量數(shù)據(jù)處理技術
2.1 三維掃描技術簡介(3D Scan)
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(xiàn)非接觸測量，且具有速度快、精度高的優(yōu)點。而且其測量結果能直接與多種軟件接口，這使它在CAD、CAM、CIMS等技術應用日益普及的今天很受歡迎。在發(fā)達國家的制造業(yè)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(yōu)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(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)能直接與CAD/CAM軟件接口，在CAD系統(tǒng)中可以對數(shù)據(jù)進行調整、修補、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(chǎn)品制造周期。
三維掃描設備是以三次元測量系統(tǒng)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(shù)據(jù)，以利曲面重建，掃描完后在計算機讀出數(shù)據(jù)，通常這部份稱為反求工程前處理。
得到產(chǎn)品的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)后，以反求工程軟件進行點數(shù)據(jù)處理，經(jīng)過分門別類、族群區(qū)隔、點線面與實體誤差的比對后，再重新建構曲面模型、產(chǎn)生CAD數(shù)據(jù)，進而可以制作RP Part，以確認機構與幾何外型，或NC加工與模具制造，這些是屬于后處理部份。
通常掃描后得到的測量數(shù)據(jù)是由大量的三維坐標點所組成，根據(jù)掃描儀的性質、掃描參數(shù)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(shù)據(jù)點稱為點云（Point Cloud）。
2.2 點云數(shù)據(jù)的處理
掃描得到的產(chǎn)品外型數(shù)據(jù)會不可避免的引入數(shù)據(jù)誤差，尤其是尖銳邊和邊界附近的測量數(shù)據(jù)，測量數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)應進行預處理，通常要經(jīng)過以下步驟：
（1） 去掉噪音點；
（2） 數(shù)據(jù)插補；
（3） 數(shù)據(jù)平滑；
（4） 數(shù)據(jù)光順；
（5） 點云的重定位整合。
經(jīng)過如上步驟,可得如圖2-1所示樣式：
2.3 點云數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)為輸入數(shù)據(jù)來重新建構曲面模型。得到產(chǎn)品的數(shù)據(jù)后，以反求工程軟件進行點數(shù)據(jù)的處理，經(jīng)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(chǎn)生CAD數(shù)據(jù)、制造或NC加工或RP制作，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B-Spline或NURBS曲面為基礎的曲面構造方案；其二是以三角Bezier曲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(fā)展中有一重要課題，即是建立產(chǎn)品的CAD 模型，并由此可再進一步的到CAM處理或CAE的分析，而仿制出產(chǎn)品的外型。一般而言，CAD模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(chǎn)品應用反求工程的技術，反求出此產(chǎn)品的原CAD 模型，則并非單純的使用一種方法即可完成，而須視此產(chǎn)品外型的幾何特性，選擇適當?shù)奶幚矸椒?，方可得出良好的幾何形狀，以滿足產(chǎn)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(shù)學模式，在對于我們重新建構曲面時可以幫助我們節(jié)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)建立成為曲面。最終可完成所需產(chǎn)品，如圖2-2示：
圖 2-1 點云塑件 圖 2-2 成型塑件
3 注塑件的設計
3.1 塑件材料的選擇及其結構分析
圖 3-1 冰箱接水盒
（1）塑件（冰箱接水盒）模型如圖3-1：
（2）塑件材料的選擇：選用ABS（即丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物）。
（3）色調：米白色。
（4）生產(chǎn)批量：大批量。
（5）質量：1.5kg
3.2 塑件的結構與工藝性分析
3.2.1 結構分析
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(chǎn)。
3.2.2 工藝性分析
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(nèi)，塑件外形以型腔大端為準，塑件內(nèi)形以型芯小端為準。）
3.3 ABS的注射成型工藝
3.3.1 注射成型工藝過程
（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?！⑸?
3.3.2 ABS的注射成型工藝參數(shù)
（1）注射機：螺桿式
（2）螺桿轉速（r/min）：30——60（選0）
（3）預熱和干燥：溫度（°C） 80——85
時間 (h) 2——3
（4）密度（g/ cm3）:1.08——1.2
（5）材料收縮率（℅）：0.3——0.8
（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（MPa）： 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
3.3.3 ABS性能分析
（1）使用性能：
①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。
②耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化學性和電氣性能良好。
③水、無機鹽、堿、酸對ABS幾乎無影響。
④尺寸穩(wěn)定，易于成型和機械加工，與372有機玻璃的熔接性良好，經(jīng)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ABS的成型性能分析：
①吸濕性強，含水量應小于0.3％，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。
②流動性中等，溢邊料0.04mm左右（流動性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。
③電學性能 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。
④易產(chǎn)生熔接痕，模具設計時應注意盡量減小澆注系統(tǒng)對斜流的阻力，模具設計時要注意澆注系統(tǒng)，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）。
⑤環(huán)境性能 ABS不受水、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(chǎn)生應力開裂。
⑥在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。
（3）ABS主要技術指標：
表3-1 熱物理性能
密度(g/ cm3)
1.02—1．05
比熱容(J·kg-1K-1)
1255—1674
導熱系數(shù)
(W·m-1·K-1×10-2)
13.8—31.2
線膨脹系數(shù)
(10-5K-1)
5.8—8.6
滯流溫度(°C)
130
表3-2 力學性能
屈服強度（MPa）
50
抗拉強度(MPa)
38
斷裂伸長率(﹪)
35
拉伸彈性模量(GPa)
1.8
抗彎強度(MPa)
80
彎曲彈性模量(GPa)
1.4
抗壓強度(MPa)
53
抗剪強度(MPa)
24
沖擊韌度
(簡支梁式)
無缺口
261
布氏硬度
9.7R121
缺 口
11
?。?） ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施：
主要缺陷：缺料、氣孔、飛邊、出現(xiàn)熔接痕、塑件耐熱性不高（連續(xù)工作溫度為70°C左右熱變形溫度約為93°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。
4 模具結構形式的擬定
4.1 確定型腔數(shù)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(chǎn)。為了提高生產(chǎn)效率, 降低模具生產(chǎn)成本, 簡化模具結構, 根據(jù)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4-1所示。
圖 4-1 模具裝配圖
4.2 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 S具有較好的流動性,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(chǎn)時效率較高, 可以滿足生產(chǎn)要求。根據(jù)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4-2所示, 使零件工作面外觀及質量都比較好。
圖 4-2 澆口排列位置
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(shù)和尺寸外，模具的型腔數(shù)、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(shù)密節(jié)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(shù)據(jù)進行較核，并通過較核來設計模具與選擇注射機型號。
5.1 塑件的計算和注射機型號的確定
1、體積=191.8658061（cm3）
曲面面積= 1629.195931（cm2）
密度= 1.05 (g/ cm3）
質量= 1502.4(g)
5.2 注射機型號的確定
根據(jù)塑件的體積及質量初步選定用XS-ZY-500（臥式）型注塑機。
XS-ZY-500（臥式）型注塑機的主要技術規(guī)格如下表：
表5-1 注塑機的主要參數(shù)
額定注射容積(cm3）
500
螺桿直徑(mm)
65
注射壓力(MPa)
145
注射速率(g/s)
70
最大成型面積(cm2)
1000
螺桿轉速(r/min)
0—200
鎖模力(kN)
3500
拉桿有效距離(mm)
540×440
開模行程(mm)
500
模具最大厚度(mm)
450
模具最小厚度(mm)
300
鎖模形式
抱閘式鎖模
噴嘴移動距離 (mm)
490
噴嘴球半徑(mm)
SR18
噴嘴口孔徑(mm)
φ3
動定模板尺寸(mm)
700×850
5.2 注射機及部分尺寸的校核
（1）主流道的體積約為：
V(cm3) = V=1/3×3.1415926×85×(6.0548×2+6.0548×1.75+1.75^2) = 4.479
（2）分流道與澆口的體積約為：
V(cm3) = 2×(8×260×8)+4×(1/3×3.1415926×18.5×(4^2+4×3+3^2))= 33.63
（3）該模具總共需填充塑件的體積約為：
V(cm3) = 191.8658061 + 4.479 + 33.63= 229.9748061
注射機一個注射周期內(nèi)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(nèi)。
在一個注射成形周期內(nèi)，需注射入模具內(nèi)的塑料熔體的容量或質量，應為制件和澆注系統(tǒng)兩部份容量或質量之和，即：V = nVz + Vj 或：M = nmz + mj
式中：V（m）——一個成形周期內(nèi)所需射入的塑料容積或質量(cm3或g）；
n ——型腔數(shù)目,這里取 1
Vz（mz）——單個塑件的容量或質量(cm3或g）。
Vj（mj）——澆注系統(tǒng)凝料和飛邊所需塑料的容量或質量(cm3或g）。
故應使nVz + Vj ≤ 0.8Vg或nmz + mj ≤ 0.8mg
式中：Vg（mg）——注射機額定注射量(cm3或g）。
根據(jù)容積計算
nVz + Vj =1×191.8658061+38.109=229.9748061≤0.8Vg=0.8×500=400
可見注射機的注射量符合要求
4、型腔數(shù)量的確定和校核
型腔數(shù)量與注射機的塑化率、最大注射量及鎖模力等參數(shù)有關，此外，還受塑件的精度和生產(chǎn)的經(jīng)濟性等因數(shù)影響?？筛鶕?jù)注射機的最大注射量確定型腔數(shù)n
（5-1）
式中：K ——注射機的最大注射量的得用系數(shù)，一般取0.8；
——注射機允許的最大注射量；
——澆注系統(tǒng)所需塑料的質量或體積（g或cm3）；
——單個塑件的質量或體積（g或cm3）。
所以需要
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(shù)值越大，需要的鎖模力也就越大。如果這一數(shù)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(xiàn)溢漏現(xiàn)象。因此，設計注射模時必須滿足下面關系：nA1 + A2 ﹤ A
式中：A——注射機允許使用的最大成型面積(cm2）
A1——單個塑件在模具分型面上的投影面積（cm2）
A2——澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（cm2）
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378.30（cm2），由澆注系統(tǒng)可大約估計出基在分型面上的投影面積為21.44（cm2）
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(xiàn)溢漏現(xiàn)象，應使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)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：(nA1 + A2)p ﹤ F式中符號意義同前。
所以需要1×378.30+21.44=399.74﹤A=1000
查得ABS的平均成型壓力為30（cm2/MPa）（1×378.30+21.44）×30=399.74×30=1200（kN）﹤F=3500（kN）
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pmax,應該大于注射機成型時所調用的注射壓力，即：pmax﹥Kp0
經(jīng)查表得：ABS的注射機成型時所調用的注射壓力為70～90Mpa
而注射機的額定注射壓力為145Mpa符合要求
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(nèi)主流道始端的球面必須比注射機噴嘴頭部球面半徑略大1～2mm；主流道小端直徑要比噴嘴直徑略大0.5～1mm。
模具厚度模具厚度H（又稱閉合高度）必須滿足：
Hmin﹤H﹤Hmax
式中：Hmin——注射機允許的最小厚度，即動、定模板之間的最小開距；
Hmax——注射機允許的最大模厚。
經(jīng)檢查：H＝375mm
注射機允許厚度
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(lián)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(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度之和，所以完成側向抽芯所需的開模行程對開模行程沒有影響，故注射模開模行程：
Smax ≥ s = H1 + H2 + （5～10）mm
式中：H1——推出距離（脫模距離）（mm）；
H2——包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度（mm）。
開模距離取 H1 = 70
包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度取 H2 = 220
余量取 8
則有：Smax ≥ s = 70+220+8 =298
符合要求。
6 分型面位置的確定
6.1 分型面的形式
分型面是決定模具結構形式的重要因素，分型面的類型、形狀及位置與模具的整體結構、澆注系統(tǒng)的設計、塑件的脫模和模具的制造工藝等有關，不僅直接關系到模具結構的復雜程度，也關系到塑件的成型質量。
該塑件的模具只有一個分型面，垂直分型。
6.2 分型面的設計
由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設計、塑件的結構工藝性及精度、形狀以及摧出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析。
選用此分型面的優(yōu)點是：
（1） 應有利于塑件的留模及脫模
（2） 較好的滿足了塑件的精度要求及外觀要求
（3） 便于模具制造加工
（4） 增強排氣效果
分型面的確定：
根據(jù)以上綜合分析，本副模具設計時將主分型面設在零件的口部,分型面位置如圖 6-1所示, 這樣不僅有利于零件脫模和人工取出塑件, 而且產(chǎn)生的飛邊在零件的口部, 容易去除飛邊, 修理飛邊產(chǎn)生的細小缺陷不影響零件的外觀質量。
圖 6-1 分型面
7 澆注系統(tǒng)的形式和澆口的設計
7.1 澆注系統(tǒng)確定
由于此模具是一模一腔型，故采用普通流道澆注系統(tǒng)，可以達到質量和外觀要求。澆注系統(tǒng)的尺寸是否合理不僅對塑件性能、結構、尺寸、內(nèi)外在質量等影響效大，而且還在與塑件所用塑料的利用率、成型效率等相關。
選用此澆注系統(tǒng)主要有以下幾點的好處：
（1） 能夠保證所用塑料的成型特性的要求，保證了塑件質量。
（2） 能夠方便的去除、修整進料口，同時不影響塑件的外表美觀。
（3） 在大量生產(chǎn)時能夠在保證成型質量的前提下實現(xiàn)縮短流程，減少斷面積以縮短填充及冷卻時間，縮短成型周期，同時減少澆注系統(tǒng)損耗的塑料。
7.2 主流道的設計
在臥式注射機上使用的模具中，主流道垂直于分型面，為使凝料能從其中順利拔出，需設計成圓錐形，錐角為2°——6°，小端直徑d比注射機噴嘴直徑大0.5～1mm，小端的前面是球面，其深度為3～5mm，注射機噴嘴的球面在此與澆口套接觸并且貼合，因此要求澆口套上主流道前端球面半徑比噴嘴球面半徑大1～2mm。流道的表面粗糙度Ra0.8μm。
1、主流道的尺寸
（1）主流道小端直徑
主流道小端直徑 d = 注射機噴嘴直徑 + 0.5 ～ 1
= 3 + 0.5 ～ 1 取 d = 3.5（mm）。
（2）主流道的球半徑
主流道的球半徑 SR = 18 + 1 ～ 2 取 SR = 19（mm）。
（3）球面配合高度
球面配合高度為 3 ～ 5 取 3（mm）。
（4）主流道長度
主流道長度L，上標準模架及該模具結構，取L = 82（mm）
（5）主流道錐度
主流道錐角一般應在2°～6°，為便于凝料的順利取出，這里取大值α = 6°所以流道錐度為α/2=3°。
（6）主流道大端直徑
主流道大端直徑 D = d+2Ltg（α/2）（α=6°）≈ 12（mm）
（7）主流道大端倒圓角
倒角 D/8 ＝ 1.5（mm）
根據(jù)以上數(shù)據(jù)和注射機的有關參數(shù)，設計出主流道如圖7-1：
圖7-1 主流道形式
2、主流道襯套的形式
主流道部分在成型過程中，其小端入口處與注射機噴嘴及一定溫度、壓力的塑料熔要冷熱交換地反復接觸，屬易損件，對材料要求較高，因而模具的主流道部分常設計成可拆卸更換的襯套式（俗稱澆口套），以便有效地選用優(yōu)質鋼材單獨進行加工和熱處理。一般采用碳素工具鋼如T8A、T10A等，熱處理要求淬火53 ～ 57 HRC。主流道襯套應設置在模具對稱中心位置上，并盡可能保證與相聯(lián)接的注射機噴嘴同一軸線。
圖7-2 主流道位置
設計出主流道襯套的主要尺寸如圖7-3：
圖7-3 主流道具體尺寸
主流道的襯套的固定形式如圖7-4：
圖 7-4 襯套的固定形式
7.3 分流道的設計
該模具為一模一腔的結構，應設置分流道。分流道的設計應能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地流經(jīng)分流道充滿型腔，并且流動過程中壓力損失及熱量損失盡可能小，塑料熔體均衡地分配到各個型腔。
1、分流道的截面面形狀
為減少流道內(nèi)的壓力損失，則希望流道的截面積大，流道的表面積小，以減少傳熱損失，通過表7-1比較，
表7-1
從上述分析，為了減少流道的熱量損失考慮到流道的效率，該模具分流道截面采用圓型截面。
2、分流道的截面尺寸
分流道的截面尺寸應根據(jù)塑件的成形體積、塑件壁厚、塑件形狀、所用塑料的工藝性能、注射速率以及分流道的長度等因素來確定。這里。
（1）由于塑件尺寸較大，且質量大于200g，所以不能用經(jīng)驗公式法確定。根據(jù)經(jīng)驗取值，寬度b可在5～10mm內(nèi)選取，選用8mm，半徑取R＝2mm,深度取h=8mm，側面斜角a在5°～10°，取a＝5°，底部以圓角相連。
因此，分流道截面形狀如圖7-5所示：
圖 7-5 分流道截面
3、分流道的長度
分流道的長度應盡量短，且少彎折。
根據(jù)型腔的大小，分流道長度為
L = (260 + 8) × 2 = 536 （mm）
4、分流道的表面粗糙度
由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因此分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.63～1.6μm，這樣表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層流動阻力。避免熔流表面滑移，使中心層具有較高的剪切速率。
5、分流道的布置形式
分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響，該模具為一模一腔，采用平衡式布置。
平衡式布置要求從主流道至各個型腔的分流道，其長度、形狀、斷面尺寸等都必須對應相等，達到各個型腔的熱平衡和塑料平衡。因此各個型腔的澆口尺寸也可以相同，達到各個型腔均衡地進料。
該模具分流道為梯形截面，在定模座板和定模板上都開有分流道。其形式如圖7-6：
圖 7-6 分流道形式
7.4 澆口的設計
澆口是連接分流道與型腔之間的一段細流道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分。澆口的形狀、數(shù)量、尺寸和位置對塑件質量影響很大，它的選擇恰當與否，直接關系到塑件能否被完好高質量地注射成型。
澆口的面積通常為分流道面積的 0.03 ～ 0.09倍。澆口長度約為 0.5 ～ 2 mm左右。澆口的尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗公式確定，取其下限值，然后在試模時逐步修正。
1、澆口的形式及特點
按照澆口的結構形式和特點，比較各澆口形式，分析塑件的結構特征，在此選用點澆口形式。選擇理由是：
（1） 澆口位置能比較自由地選定，不受限制
（2） 剪切速率高,能使流程比增大。
（3） 多點進料或多腔時，容易進行平衡。
（4） 澆口附近變形小。
綜合點澆口幾種形式的優(yōu)缺點，采用如圖7-7的澆口形式：
圖 7-7 澆口形式
由于ABS具有較好的流動性,而且冰箱接水盒的尺寸較大，如果采用單一的直澆口會存在澆口截面大，去除較困難，去除后會留有較大的澆口痕跡，影響塑件的美觀。因此，在考慮生產(chǎn)批量不是很大的情況下，使用如上圖澆口形式。根據(jù)零件的結構特點, 將澆口設在塑件非工作面的底部, 如圖7-7所示, 塑件表面無澆口痕跡，并且外表面無明顯的熔接痕，所以外觀質量較好。
2、澆口尺寸的確定
澆口結構尺寸可由《塑料成型工藝與模具設計》公式（6.12），
d =
式中：δ——塑件在澆口處的壁厚（mm）;取δ＝2.5
A——型腔表面積，，取A＝1630
解得：d=1.5mm
根據(jù)經(jīng)驗并由《塑料模具技術手冊》之《輕工模具手冊》中查得，l=3mm,a=3
3、澆口位置的選擇
由于此模具只選用一型腔，且塑件尺寸較大，選擇圖7.5.1所示的澆口位置的優(yōu)點是：
（1）避免塑件上產(chǎn)生缺陷；
（2）有利于塑料熔體的流動；
（3）有利于型腔的排氣；
（4）考慮塑件受力情況；
（5）防止型芯或嵌件擠壓位移或變形。
此外，在選擇澆口位置和形式時，還應考慮到澆口容易切除，痕跡不明顯，不影響塑件外觀質量，流動凝料少等因素。
7.5 澆注系統(tǒng)的平衡
合理選擇澆口的開設位置是提高塑件質量的一個重要設計環(huán)節(jié)。另外，澆口位置的不同還會影響模具的結構。
1、分流道的平衡
在模具中，熔體在主流道與各分流道，或各分流道之間的體積流量是不會相同的，但可以認為他們的流速是相等的，以此達到各型腔同時充滿的目的。為此各流道之間應以不同的長度或截面尺寸來達到流量不等，經(jīng)分析可推導，由《塑料模設計手冊》（7.13）式進行平衡計算：
（7-1）
式中：，——熔融樹脂分別在流道1和流道2中的流量，cm3/s；
，——分流道1和分流道2的直徑，cm；
，——分流道1和分流道2的長度，cm；
經(jīng)驗算，當分流道作平衡布置，且各型腔所需之填充量又相等時，則各流道的長度變化、長度尺寸等均應相同。
2、澆口的平衡
在多型腔非平衡分流道布置時，由于主流道到各型腔的分流道長度或各型腔所需填充流量不同，也可采用調整各澆口截面尺寸的方法，使熔融體同時充滿各型腔。對于多型腔相同制品的模具，其澆口平衡計算公式如下：
BGV= （7-2）
式中：Sg——澆口的截面積，mm2;
Lg——澆口的長度，mm;
Lr——分流道的長度，mm。
澆注系統(tǒng)設計時一般澆口的截面積與分流道的截面積之比SG/SZ取0.07～0.09。而對于此冰箱接水盒模具因其塑件較大，所以采用是一模一腔式，顯然是平衡的。
7.6 澆注系統(tǒng)斷面尺寸計算
對工業(yè)上使用較合理的多副注射模具，根據(jù)所用注射機的技術規(guī)格，作了幾種塑料熔體的充模計算，并查閱相關的書籍和手冊，結果認為主流道和分流道的剪切速率γ=5102～5103，澆口剪切速率γ=～，平衡系統(tǒng)的充模過程近似于等溫流動。
γ=f（，Rn）的關系式可用如下的經(jīng)驗公式表達：
（7-3）
式中：γ——熔體在流道中的剪切速率（s-1）
——熔體在流道中的體積流率（cm3/s）
Rn——澆注系統(tǒng)斷面當量半徑（cm）
1.確定適當?shù)募羟兴俾师?
澆注系統(tǒng)各段的γ值如下：
（1）主流道： γs=5103
（2）分流道： γr=5102
（3）點澆口： γQ=
（4）其它澆口：γQ=5103～510
2、確定體積流率
澆注系統(tǒng)中各段的值是不同的。
（1） 主流道的
根據(jù)模具成型塑件的體積和所用注射機的技術規(guī)格，由下式計算：
(cm3/s) （7-4）
式中：——主流道的體積流率 (cm3/s)；
——注射時間 （s）；
——模具成型塑件的體積，通常取 =（0.5～0.8）Qn；?。?.65 Qn＝325
——注射機的額定注射量（cm3）。
由《塑料模具技術手冊》之《輕工模具手冊之一》查得 ，根據(jù)注射機的公稱注射量查得注射時間=2.5s。
所以：
=325/2.5≈130 (cm3/s)
（2） 分流道的和澆口處的QG
對于多點進料的單腔模，分流道采用平衡式布置，則各分流道及澆口中的體積流率為：
= = /m (cm3/s) （7-5）
式中：，——分流道或澆口中的體積流率 (cm3/s)；
m——分流道的數(shù)目。
所以 = =130/1=130(cm3/s)
8 模架的確定和標準件的選用
8.1 模架和標準件的確定
模架尺寸確定之后，對模具有關零件要進行必要的強度或剛度計算，以校核所選模架是否適當，尤其時對大型模具，這一點尤為重要。模具專用標準件如定位圈、澆口套、推桿、導柱、導套、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件，順序分型機構及精密定位用標準組件等。
模架上要有統(tǒng)一的基準，所有零件的基準應從這個基準推出，并在模具上打出相應的基準標記。一般定模座板與定模固定板要用銷釘定位；動、定模固定板之間通過導向零件定位；脫出固定板通過導向零件與動?；蚨９潭ò宥ㄎ?；模具通過澆注套定位圈與注射機的中心定位孔定位；動模墊板與動模固定板不需要銷釘精確定位；墊塊不需要與動模固定板用銷釘精確定位；頂出墊板不需與頂出固定板用銷釘精確定位。
模具上所有的螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應光潔，加涂防銹油。
根據(jù)以上設計要求，確定出以下模具部件的一些主要尺寸和公差配合要求。
1、定模固定板（定模座板）（400550，厚50mm）
定模墊板通常就是模具與注射機連接處的定模板。
主流道襯套固定孔與其為H7/m6過渡配合；
通過4個?10的內(nèi)六角螺釘與脫澆口板連接；
2、脫澆口板（350550，厚35mm）
為便于凝料的順利拉出，在中間板上放置有4個外圈直徑為?25.5的彈簧；
上面有4個?16x66的內(nèi)六角限位螺釘與定模板連接起限位作用；
其導柱固定孔與導柱套為H7/m6過渡配合。
3、定模板（350550，厚80mm）
導柱孔與導柱采用H7/m6配合；上面的型腔為整體式；有四個型芯固定孔；布置了分流道。在型腔與型腔板間放置有4個M10×25的內(nèi)六用螺釘，4個M10x50的內(nèi)六角螺釘用于固定斜導柱的楔緊塊與型腔固定板；
為了在分型面打開后把制件取出，必須要在分型面的兩邊的板之間加入限位螺釘，在拉出廢料后限制型腔板的斷續(xù)運動，從而使分型面打開。因此設置有4個M-PBB 16×66的限位螺釘。
4、動模板（350550，厚80mm）
為保證塑件的平穩(wěn)脫模，在上面均勻放置了16根推桿，其孔的尺寸為?3.5mm；
其上有4個M10x25的內(nèi)六角螺釘用于固定型芯與型芯板；
導套孔與導套為H7/m6或H7/k6配和；
型芯孔與其為H7/m6過渡配合；
為了保證凸?；蚱渌慵潭ǚ€(wěn)固，定模板應有一定的厚度，并有足夠的強度，一般用45鋼或Q235A制成，最好調質230～270HB。
由于此幅模具我把動模板與墊板設計成一體，為防止型腔、型芯、導柱或頂桿等脫出固定板，并承受型腔、型芯或頂桿等的壓力，因此它要具有較高的平行度和硬度。一般采用45鋼，經(jīng)熱處理235HB或50鋼、40Cr、40MnB等調質235HB，或結構鋼Q235～Q275。達到設計要求，同時還起到了支承板的作用。
5、推桿固定板（220550，厚20mm）
固定推桿，推板導柱孔與導柱采用H7/m6配合。
放置的16根推桿，其尺寸是?6.5深4沉?3通孔
6、推板（220550，厚25mm）
用M10×30的內(nèi)六角螺釘與推桿固定桿固定。
9 合模導向機構的設計
注射模的導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種類型。導柱導向用于動、定模之間的開合模導向和脫模機構的運動導向。
9.1 定位機構的選擇
1、本設計所用的導向機構的主要功用有：
（1）定位作用；
（2）導向作用；
（3）承載作用；
（4）保持運動平穩(wěn)作用。
2、定位機構的功用
當采用標準模架時，因模架本身帶有導向裝置，一般情況下，設計人員只要按模架規(guī)格選用即可。若需采用精密導向定位裝置，則須由設計人員根據(jù)模具結構進行具體設計。
9.2 導向結構的總體設計
1、導柱的設計
（1） 該模具采用帶頭導柱，且不加油槽，其結構簡單，適用于該簡單模具小批量生產(chǎn)的要求；
（2） 導柱的長度必須比凸模端面高度高出6～8mm；
（3） 為使導柱能順利地進入導向孔，導柱的端部常做成圓錐形或球形的先導部分，這里做成有過渡倒角的圓錐形；
（4） 導柱的直徑應根據(jù)模具尺寸來確定，應保證具有足夠的抗彎強度（該導柱直徑由標準模架知為?35mm；
（5） 導柱的安裝形式，導柱固定部分與模板按H7/m6配合。導柱滑動部分按H7/f7或H8/f7的間隙配合；
（6） 導柱配合部分的表面粗糙度為Ra0.8～0.4μm，固定部分的表面粗糙度一般為Ra0.8μm；
（7） 導柱應具有堅硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的內(nèi)芯。多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理或碳素工具鋼T8A、T10A經(jīng)淬火處理，硬度為55HRC以上或45鋼經(jīng)調質、表面淬火、低溫回火，硬度50～55HRC以上。
2、導套的設計
（1） 結構形式：采用帶頭導套（B型），導套的固定孔與導柱的固定孔可以同時鉆，再分別擴孔，以保證其配合精度；
（2） 導套的端面應倒圓角，導柱孔最好做成通孔，利于排出孔內(nèi)剩余空氣；
（3） 導套孔的滑動部分按H8/f7或H7/f7的間隙配合，表面粗糙度為Ra0.4μm。導套外徑按H7/m6或H7/k6