基于UG的冰箱接水盒产品造型与模具设计

黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计）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Unigraphics NX 4.0进行曲面造型,再根据Unigraphics NX 4.0软件的MOLDWIZARD模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 录摘 要iAbstractii1 绪论11.1 模具工业在国民经济中的地位11.2 我国模具技术的现状及发展趋势21.3 逆向工程技术的内容及其应用范围22 3D激光扫瞄测量数据处理技术42.1 三维扫描技术简介(3D Scan)42.2 点云数据的处理42.3 点云数据生成曲面的三维造型技术53 注塑件的设计63.1 塑件材料的选择及其结构分析63.2 塑件的结构与工艺性分析63.3 ABS的注射成型工艺74 模具结构形式的拟定94.1 确定型腔数量及排列方式94.2 模具结构形式的确定95 注塑机型号的确定115.1 塑件的计算和注射机型号的确定115.2 注射机型号的确定115.2 注射机及部分尺寸的校核126 分型面位置的确定156.1 分型面的形式156.2 分型面的设计157 浇注系统的形式和浇口的设计167.1 浇注系统确定167.2 主流道的设计167.3 分流道的设计187.4 浇口的设计207.5 浇注系统的平衡227.6 浇注系统断面尺寸计算238 模架的确定和标准件的选用248.1 模架和标准件的确定249 合模导向机构的设计269.1 定位机构的选择269.2 导向结构的总体设计2610 脱模推出机构的设计2810.1 脱模推出机构的选择2810.2 脱模阻力计算2811 侧向分型与抽芯机构的设计3011.1 侧向分型与抽芯机构的确定3011.2 侧型芯具体尺寸的确定3012 成型零件的设计3312.1 部分成型零件的结构设计选择3312.2 部分成型零件的尺寸设计3413 冷却系统的设计3913.1 冷却系统的确定3913.2 排气系统的设计4014 结论41参考文献42致 谢43461 绪论1.1 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6090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。1.2 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122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，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CAD/CAE/CAM技术，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CAD/CAM/CAE技术；模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技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。1.3 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，CAD技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CAD模型，这就应用到了逆向工程技术(Reverse Engineering)。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CAD模型的过程。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CAD/ACE/CAM以及CIMS等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。2 3D激光扫瞄测量数据处理技术2.1 三维扫描技术简介(3D Scan) 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CAD、CAM、CIMS等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CAD/CAM软件接口，在CAD系统中可以对数据进行调整、修补、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CAD数据，进而可以制作RP Part，以确认机构与几何外型，或NC加工与模具制造，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（Point Cloud）。2.2 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；（5） 点云的重定位整合。经过如上步骤,可得如图2-1所示样式：2.3 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CAD数据、制造或NC加工或RP制作，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B-Spline或NURBS曲面为基础的曲面构造方案；其二是以三角Bezier曲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CAD 模型，并由此可再进一步的到CAM处理或CAE的分析，而仿制出产品的外型。一般而言，CAD模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CAD 模型，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2-2示： 图 2-1 点云塑件 图 2-2 成型塑件3 注塑件的设计3.1 塑件材料的选择及其结构分析图 3-1 冰箱接水盒（1）塑件（冰箱接水盒）模型如图3-1：（2）塑件材料的选择：选用ABS（即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：1.5kg3.2 塑件的结构与工艺性分析3.2.1 结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。3.2.2 工艺性分析精度等级：采用5级低精度脱模斜度：型腔一般取 35130 型芯取 3040（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。）3.3 ABS的注射成型工艺3.3.1 注射成型工艺过程（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3.3.2 ABS的注射成型工艺参数（1）注射机：螺杆式（2）螺杆转速（r/min）：3060（选0）（3）预热和干燥：温度（C） 8085时间 (h) 23（4）密度（g/ cm）:1.081.2（5）材料收缩率（）：0.30.8（6）料筒温度（C）： 前段 180200 中段 165180 后段 150170（7）喷嘴温度（C）：170180（8）模具温度（C）： 5080（9）注射压力（MPa）： 7090（10）成形时间（S）：注射时间 35 保压时间 2025 冷却时间 1530 总周期 4070（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） 243.3.3 ABS性能分析（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ABS几乎无影响。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ABS的成型性能分析：吸湿性强，含水量应小于0.3，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0.04mm左右（流动性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。电学性能 ABS的电绝缘性较好，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 ABS不受水、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）ABS主要技术指标：表3-1 热物理性能密度(g/ cm)1.02105比热容(Jkg-1K-1)12551674导热系数(Wm-1K-110-2)13.831.2线膨胀系数(10-5K-1)5.88.6滞流温度(C)130表3-2 力学性能屈服强度（MPa）50抗拉强度(MPa)38断裂伸长率()35拉伸弹性模量(GPa)1.8抗弯强度(MPa)80弯曲弹性模量(GPa)1.4抗压强度(MPa)53抗剪强度(MPa)24冲击韧度(简支梁式)无缺口261布氏硬度9.7R121缺 口11 （4） ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施：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70C左右热变形温度约为93C）、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。4 模具结构形式的拟定4.1 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4-1所示。图 4-1 模具装配图4.2 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 S具有较好的流动性,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4-2所示, 使零件工作面外观及质量都比较好。图 4-2 浇口排列位置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。5.1 塑件的计算和注射机型号的确定1、体积=191.8658061（cm） 曲面面积= 1629.195931（cm2）密度= 1.05 (g/ cm）质量= 1502.4(g)5.2 注射机型号的确定根据塑件的体积及质量初步选定用XS-ZY-500（卧式）型注塑机。XS-ZY-500（卧式）型注塑机的主要技术规格如下表：表5-1 注塑机的主要参数额定注射容积(cm）500螺杆直径(mm)65注射压力(MPa)145注射速率(g/s)70最大成型面积(cm2)1000螺杆转速(r/min)0200锁模力(kN)3500拉杆有效距离(mm)540440开模行程(mm)500模具最大厚度(mm)450模具最小厚度(mm)300锁模形式抱闸式锁模喷嘴移动距离 (mm)490喷嘴球半径(mm)SR18喷嘴口孔径(mm)3动定模板尺寸(mm)7008505.2 注射机及部分尺寸的校核（1）主流道的体积约为：V(cm) = V=1/33.141592685(6.05482+6.05481.75+1.752) = 4.479（2）分流道与浇口的体积约为：V(cm) = 2(82608)+4(1/33.141592618.5(42+43+32)= 33.63（3）该模具总共需填充塑件的体积约为：V(cm) = 191.8658061 + 4.479 + 33.63= 229.9748061注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 = nVz + Vj或：M = nmz + mj式中：V（m）一个成形周期内所需射入的塑料容积或质量(cm或g）； n 型腔数目,这里取 1 Vz（mz）单个塑件的容量或质量(cm或g）。 Vj（mj）浇注系统凝料和飞边所需塑料的容量或质量(cm或g）。故应使nVz + Vj 0.8Vg或nmz + mj 0.8mg式中：Vg（mg）注射机额定注射量(cm或g）。根据容积计算nVz + Vj =1191.8658061+38.109=229.97480610.8Vg=0.8500=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 （5-1）式中：K 注射机的最大注射量的得用系数，一般取0.8；注射机允许的最大注射量； 浇注系统所需塑料的质量或体积（g或cm）； 单个塑件的质量或体积（g或cm）。所以需要 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，设计注射模时必须满足下面关系：nA1 + A2 A式中：A注射机允许使用的最大成型面积(cm2）A1单个塑件在模具分型面上的投影面积（cm2）A2浇注系统在分型面上的投影面积（cm2）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378.30（cm2），由浇注系统可大约估计出基在分型面上的投影面积为21.44（cm2）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：(nA1 + A2)p F式中符号意义同前。所以需要1378.30+21.44=399.74A=1000查得ABS的平均成型压力为30（cm2/MPa）（1378.30+21.44）30=399.7430=1200（kN）F=3500（kN）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pmax,应该大于注射机成型时所调用的注射压力，即：pmaxKp0经查表得：ABS的注射机成型时所调用的注射压力为7090Mpa而注射机的额定注射压力为145Mpa符合要求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12mm；主流道小端直径要比喷嘴直径略大0.51mm。模具厚度模具厚度H（又称闭合高度）必须满足：HminHHmax式中：Hmin注射机允许的最小厚度，即动、定模板之间的最小开距；Hmax注射机允许的最大模厚。经检查：H375mm注射机允许厚度300H450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在内的塑件高度之和，所以完成侧向抽芯所需的开模行程对开模行程没有影响，故注射模开模行程：Smax s = H1 + H2 + （510）mm式中：H1推出距离（脱模距离）（mm）；H2包括浇注系统凝料在内的塑件高度（mm）。开模距离取 H1 = 70包括浇注系统凝料在内的塑件高度取 H2 = 220余量取 8 则有：Smax s = 70+220+8 =298符合要求。6 分型面位置的确定6.1 分型面的形式分型面是决定模具结构形式的重要因素，分型面的类型、形状及位置与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺等有关，不仅直接关系到模具结构的复杂程度，也关系到塑件的成型质量。该塑件的模具只有一个分型面，垂直分型。6.2 分型面的设计由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件的结构工艺性及精度、形状以及摧出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析。选用此分型面的优点是：（1） 应有利于塑件的留模及脱模（2） 较好的满足了塑件的精度要求及外观要求（3） 便于模具制造加工（4） 增强排气效果分型面的确定：根据以上综合分析，本副模具设计时将主分型面设在零件的口部,分型面位置如图 6-1所示, 这样不仅有利于零件脱模和人工取出塑件, 而且产生的飞边在零件的口部, 容易去除飞边, 修理飞边产生的细小缺陷不影响零件的外观质量。图 6-1 分型面7 浇注系统的形式和浇口的设计7.1 浇注系统确定由于此模具是一模一腔型，故采用普通流道浇注系统，可以达到质量和外观要求。浇注系统的尺寸是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响效大，而且还在与塑件所用塑料的利用率、成型效率等相关。选用此浇注系统主要有以下几点的好处：（1） 能够保证所用塑料的成型特性的要求，保证了塑件质量。（2） 能够方便的去除、修整进料口，同时不影响塑件的外表美观。（3） 在大量生产时能够在保证成型质量的前提下实现缩短流程，减少断面积以缩短填充及冷却时间，缩短成型周期，同时减少浇注系统损耗的塑料。7.2 主流道的设计在卧式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，为使凝料能从其中顺利拔出，需设计成圆锥形，锥角为26，小端直径d比注射机喷嘴直径大0.51mm，小端的前面是球面，其深度为35mm，注射机喷嘴的球面在此与浇口套接触并且贴合，因此要求浇口套上主流道前端球面半径比喷嘴球面半径大12mm。流道的表面粗糙度Ra0.8m。1、主流道的尺寸（1）主流道小端直径 主流道小端直径 d = 注射机喷嘴直径 + 0.5 1= 3 + 0.5 1 取 d = 3.5（mm）。（2）主流道的球半径主流道的球半径 SR = 18 + 1 2 取 SR = 19（mm）。（3）球面配合高度球面配合高度为 3 5 取 3（mm）。（4）主流道长度主流道长度L，上标准模架及该模具结构，取L = 82（mm）（5）主流道锥度主流道锥角一般应在26，为便于凝料的顺利取出，这里取大值 = 6所以流道锥度为/2=3。（6）主流道大端直径主流道大端直径 D = d+2Ltg（/2）（=6） 12（mm）（7）主流道大端倒圆角倒角 D/8 1.5（mm）根据以上数据和注射机的有关参数，设计出主流道如图7-1：图7-1 主流道形式2、主流道衬套的形式主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热交换地反复接触，属易损件，对材料要求较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的衬套式（俗称浇口套），以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理。一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等，热处理要求淬火53 57 HRC。主流道衬套应设置在模具对称中心位置上，并尽可能保证与相联接的注射机喷嘴同一轴线。图7-2 主流道位置 设计出主流道衬套的主要尺寸如图7-3：图7-3 主流道具体尺寸主流道的衬套的固定形式如图7-4： 图 7-4 衬套的固定形式7.3 分流道的设计该模具为一模一腔的结构，应设置分流道。分流道的设计应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地流经分流道充满型腔，并且流动过程中压力损失及热量损失尽可能小，塑料熔体均衡地分配到各个型腔。1、分流道的截面面形状为减少流道内的压力损失，则希望流道的截面积大，流道的表面积小，以减少传热损失，通过表7-1比较，表7-1从上述分析，为了减少流道的热量损失考虑到流道的效率，该模具分流道截面采用圆型截面。2、分流道的截面尺寸分流道的截面尺寸应根据塑件的成形体积、塑件壁厚、塑件形状、所用塑料的工艺性能、注射速率以及分流道的长度等因素来确定。这里。（1）由于塑件尺寸较大，且质量大于200g，所以不能用经验公式法确定。根据经验取值，宽度b可在510mm内选取，选用8mm，半径取R2mm,深度取h=8mm，侧面斜角a在510，取a5，底部以圆角相连。因此，分流道截面形状如图7-5所示： 图 7-5 分流道截面3、分流道的长度分流道的长度应尽量短，且少弯折。根据型腔的大小，分流道长度为L = (260 + 8) 2 = 536 （mm）4、分流道的表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因此分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.631.6m，这样表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力。避免熔流表面滑移，使中心层具有较高的剪切速率。5、分流道的布置形式分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响，该模具为一模一腔，采用平衡式布置。平衡式布置要求从主流道至各个型腔的分流道，其长度、形状、断面尺寸等都必须对应相等，达到各个型腔的热平衡和塑料平衡。因此各个型腔的浇口尺寸也可以相同，达到各个型腔均衡地进料。该模具分流道为梯形截面，在定模座板和定模板上都开有分流道。其形式如图7-6：图 7-6 分流道形式7.4 浇口的设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细流道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量影响很大，它的选择恰当与否，直接关系到塑件能否被完好高质量地注射成型。浇口的面积通常为分流道面积的 0.03 0.09倍。浇口长度约为 0.5 2 mm左右。浇口的尺寸一般根据经验公式确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。1、浇口的形式及特点按照浇口的结构形式和特点，比较各浇口形式，分析塑件的结构特征，在此选用点浇口形式。选择理由是：（1） 浇口位置能比较自由地选定，不受限制（2） 剪切速率高,能使流程比增大。（3） 多点进料或多腔时，容易进行平衡。（4） 浇口附近变形小。综合点浇口几种形式的优缺点，采用如图7-7的浇口形式： 图 7-7 浇口形式由于ABS具有较好的流动性,而且冰箱接水盒的尺寸较大，如果采用单一的直浇口会存在浇口截面大，去除较困难，去除后会留有较大的浇口痕迹，影响塑件的美观。因此，在考虑生产批量不是很大的情况下，使用如上图浇口形式。根据零件的结构特点, 将浇口设在塑件非工作面的底部, 如图7-7所示, 塑件表面无浇口痕迹，并且外表面无明显的熔接痕，所以外观质量较好。2、浇口尺寸的确定浇口结构尺寸可由塑料成型工艺与模具设计公式（6.12），d = 式中：塑件在浇口处的壁厚（mm）;取2.5A型腔表面积，取A1630解得：d=1.5mm根据经验并由塑料模具技术手册之轻工模具手册中查得，l=3mm,a=33、浇口位置的选择由于此模具只选用一型腔，且塑件尺寸较大，选择图7.5.1所示的浇口位置的优点是：（1）避免塑件上产生缺陷；（2）有利于塑料熔体的流动；（3）有利于型腔的排气；（4）考虑塑件受力情况；（5）防止型芯或嵌件挤压位移或变形。此外，在选择浇口位置和形式时，还应考虑到浇口容易切除，痕迹不明显，不影响塑件外观质量，流动凝料少等因素。7.5 浇注系统的平衡合理选择浇口的开设位置是提高塑件质量的一个重要设计环节。另外，浇口位置的不同还会影响模具的结构。1、分流道的平衡在模具中，熔体在主流道与各分流道，或各分流道之间的体积流量是不会相同的，但可以认为他们的流速是相等的，以此达到各型腔同时充满的目的。为此各流道之间应以不同的长度或截面尺寸来达到流量不等，经分析可推导，由塑料模设计手册（7.13）式进行平衡计算： （7-1）式中：，熔融树脂分别在流道1和流道2中的流量，cm3/s；，分流道1和分流道2的直径，cm；，分流道1和分流道2的长度，cm；经验算，当分流道作平衡布置，且各型腔所需之填充量又相等时，则各流道的长度变化、长度尺寸等均应相同。2、浇口的平衡在多型腔非平衡分流道布置时，由于主流道到各型腔的分流道长度或各型腔所需填充流量不同，也可采用调整各浇口截面尺寸的方法，使熔融体同时充满各型腔。对于多型腔相同制品的模具，其浇口平衡计算公式如下： BGV= （7-2）式中：Sg浇口的截面积，mm2;Lg浇口的长度，mm;Lr分流道的长度，mm。浇注系统设计时一般浇口的截面积与分流道的截面积之比SG/SZ取0.070.09。而对于此冰箱接水盒模具因其塑件较大，所以采用是一模一腔式，显然是平衡的。7.6 浇注系统断面尺寸计算对工业上使用较合理的多副注射模具，根据所用注射机的技术规格，作了几种塑料熔体的充模计算，并查阅相关的书籍和手册，结果认为主流道和分流道的剪切速率=510510，浇口剪切速率=，平衡系统的充模过程近似于等温流动。=f（，Rn）的关系式可用如下的经验公式表达： （7-3） 式中：熔体在流道中的剪切速率（s-1）熔体在流道中的体积流率（cm3/s）Rn浇注系统断面当量半径（cm）1.确定适当的剪切速率浇注系统各段的值如下：（1）主流道： s=510（2）分流道： r=510（3）点浇口： Q=（4）其它浇口：Q=5105102、确定体积流率浇注系统中各段的值是不同的。（1） 主流道的根据模具成型塑件的体积和所用注射机的技术规格，由下式计算： (cm3/s) （7-4）式中：主流道的体积流率 (cm3/s)；注射时间 （s）；模具成型塑件的体积，通常取 =（0.50.8）Qn；取0.65 Qn325注射机的额定注射量（cm3）。由塑料模具技术手册之轻工模具手册之一查得 ，根据注射机的公称注射量查得注射时间=2.5s。所以： =325/2.5130 (cm3/s)（2） 分流道的和浇口处的QG对于多点进料的单腔模，分流道采用平衡式布置，则各分流道及浇口中的体积流率为： = = /m (cm3/s) （7-5）式中：，分流道或浇口中的体积流率 (cm3/s)；m分流道的数目。所以 = =130/1=130(cm3/s)8 模架的确定和标准件的选用8.1 模架和标准件的确定模架尺寸确定之后，对模具有关零件要进行必要的强度或刚度计算，以校核所选模架是否适当，尤其时对大型模具，这一点尤为重要。模具专用标准件如定位圈、浇口套、推杆、导柱、导套、模具专用弹簧、冷却及加热元件，顺序分型机构及精密定位用标准组件等。模架上要有统一的基准，所有零件的基准应从这个基准推出，并在模具上打出相应的基准标记。一般定模座板与定模固定板要用销钉定位；动、定模固定板之间通过导向零件定位；脱出固定板通过导向零件与动模或定模固定板定位；模具通过浇注套