1、天津职业技术师范大学Tianjin University of Technology and Education毕 业 设 计专 业：材料成型及控制工程班级学号： 材料 0612 - 01 学生姓名： AB 指导教师： CD 讲师 二一一年六月天津职业技术师范大学本科生毕业设计鼠标底座逆向设计与模具设计The mouse base reverse design and mold design专业班级：材料 0612学生姓名：指导教师： 讲师学 院：机械工程学院2010 年 6 月摘 要随着计算机技术的迅速发展，计算机三维造型技术特别是逆向工程技术在工业上已经得到了广泛的应用。为了解决塑料产品外
2、形设计周期长的困难，该课题研究了鼠标外形的逆向工程造型方法，并对逆向工程概念、方法进行系统的阐述，同时又以鼠标为例详细介绍了对鼠标外形进行逆向工程的步骤。将逆向工程技术应用到塑料鼠标模具的设计与制造中，从而实现注塑模的快速设计与制造。本课题主要是鼠标底座的逆向设计与模具设计, 首先采用三坐标测量仪采集数据，利用 UG 和 Imageware 软件进行点云数据处理、模型重建。然后通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模具来生产鼠标底座塑件产品，以实现自动化提高产量。该课题从产品结构工艺性，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
3、数的校核、都有详细的设计，针对鼠标底座的具体结构，该模具是潜伏式浇口的单分型面注射模具，通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。关键词：逆向工程；点云；鼠标；注塑模具；分型面ABSTRACTWith the rapid development of computer technique, the technology of 3D computer-aided prototyping, especially the Reverse Engineering, has been more widely used in industry. In order to solve the
4、plastic product appearance design cycle long difficulties，This research a mouse shape modelling of reverse engineering and the methods to reverse engineering concept, methods, systematic expatiation on the mouse again at the same time as an example of the mouse shape introduced in detail the steps t
5、o reverse engineer. Will reverse engineering technology is applied to plastic mouse die design and manufacture, so as to realize the rapid injection mold design and manufacturing.This topic is the base of the reverse design is the mouse with mold design, first adopt three coordinates measuring instr
6、ument gathering data, using UG and Imageware software to the point cloud data processing, model reconstruction. Then through the plastic parts for process analysis and comparison, the final design out a pair of injection mold to produce a mouse base plastic product, in order to realize automation to
7、 increase production. This topic from product structure technology, based on the mould structure, specific to mould gating system, the structure of its molding part, ejection system, cooling system, the injection molding machine selection and related parameter checking, have detailed design, accordi
8、ng to the specific structure of mouse base the mould is latent type gate of single parting surface injection mould, through the whole design process shows that the mold can achieve the required plastic parts processing.Key Words：Reverse Engineering；Point Cloud；Mouse；Injection Mold；Parting Surface目 录
9、1 绪 论 .11.1 选题背景及意义 .11.2 模具的种类 .11.3 模具的应用 .11.4 逆向工程原理 .21.5 逆向工程特点 .21.6 逆向建模的一般流程图 .31.7 逆向工程的应用领域 .32 逆向建模 .42.1 逆向工程一般步骤 .42.1.1 实体三维数据的获得扫描 .42.1.2 点云处理 .52.1.3 曲面重构 .52.1.4 实体建模 .62.2 逆向工程软硬件设备 .62.2.1 扫描设备 .62.2.2 点云曲面处理软件 .72.2.3 实体建模软件 .92.3 鼠标外形逆向开发的流程 .92.3.1 模型分析 .92.3.2 扫描 .92.3.3 点云数
10、据清理 .102.3.4 数据对齐 .112.3.5 点云分割提取各特征的点云 .122.3.6 曲线构造 .132.3.7 曲面构造 .132.3.8 实体构造 .142.3.9 鼠标其它特征创建 .142.3.10 质量评估检测 .143 鼠标底座塑料零件分析 .163.1 零件的结构和特点 .163.2 塑料件的材料 .163.2.1 对塑料的认识 .163.2.2 塑料的成型工艺特点 .173.2.3 常用塑料及特性 .173.2.4 工程塑料（ABS）的特性及注射工艺性 .183.3 鼠标底座塑料件的参数 .194 注射机的选用 .204.1 选用注射机的方法和原则 .204.2 注
11、射机的种类和应用范围 .204.3 注射机的选用 .204.3.1 常用注射机 .204.4 注射机参数的校核 .224.4.1 最大注射量的校核 .224.4.2 注射压力的校核 .224.4.3 锁模力的校核 .224.4.4 最大注射成型面积的校核 .225 塑料注射模具设计 .235.1 型腔数目和分布 .235.2 分型面的选择 .245.3 型芯和型腔 .245.3.1 型芯和型腔的结构 .245.3.2 型芯和型腔的尺寸 .265.3.3 型腔的结构设计 .265.3.4 型芯的结构设计 .265.3.5 型腔、型芯内镶件结构设计 .265.4 浇注系统 .265.4.1 主流道
12、和冷料井设计 .265.4.2 分流道设计 .275.4.3 浇口设计 .275.5 顶出机构 .285.5.1 顶出机构的作用和种类 .285.5.2 顶杆推出机构的组成 .285.5.3 顶杆顶出机构的设计 .295.6 导向机构 .295.6.1 导向机构的作用和组成 .295.6.2 导柱的设计 .305.6.3 导套的设计 .305.7 侧向分型与抽芯机构的设计 .315.8 冷却和排气系统 .315.8.1 冷却系统 .315.8.2 排气系统 .325.9 模架的选用 .326.模具总装配 .34总 结 .35参考文献 .36附 录 .37致 谢 .57天津职业技术师范大学 20
13、11 届本科生毕业设计11 绪 论1.1 选题背景及意义在塑料产品的开发过程中，几何造型技术已使用得相当广泛。但由于种种原因，模具企业从厂商接受的技术资料往往并非 CAD 的模型，而是由复杂的自由曲线曲面组成的实物样件，若采用传统的方法设计制造产品，生产周期长，成本高，无法应对瞬息万变的塑料品市场，而逆向工程(Reverse Engineering)为解决这一难题提供了便利。因此逆向工程作为一门新兴学科越来越受到人们的关注和重视。传统的设计方法是以功能为基础，通过方案设计、图样设计及产品制造、装配，以获取产品实物作为最终目的，而逆向工程设计是针对现有工件，尤其是复杂不规则的自由曲面，利用 3D
14、 数字化测量仪，准确、快速地测量出轮廓坐标值，并构建曲面，经编辑、修改后，转至一般的 CADCAM 系统，将原有的实物或影像转化为计算机上的三维数字化模型，从而大大提高模具生产效率，降低模具制造成本。逆向工程技术在我国，特别是在注塑行业有着十分广阔的应用前景。1.2 模具的种类按所成型的材料的不同，模具可分为金属模具和非金属模具。金属模具又分为：铸造模具（有色金属压铸，钢铁铸造）、和锻造模具等；非金属模具也分为：塑料模具和无机非金属模具。而按照模具本身材料的不同，模具可分为：砂型模具，金属模具，真空模具，石蜡模具等等。其中，随着高分子塑料的快速发展，塑料模具与人们的生活密切相关。塑料模具一般可
15、分为：注射成型模具，挤塑成型模具，气辅成型模具等等。1.3 模具的应用注射模是安装在注射机上，完成注射成形工艺所使用的模具。注射模的种类很多，其结构与塑料的品种、塑件的结构和注射机的种类等很多因素有关。一般情况，注射模是由成形部件、浇注系统、导向机构、调温系统和支撑零部件组成，如果塑件有侧向的孔或凸台，注射模还包括侧向分型与抽芯机构。压缩模可分为固定于压机上压板的上模和下压板的下模两大部分，由型腔、加料室、导向机构、侧向分型抽芯机构、脱模机构、加热系统组成，主要应用于成形热固性塑件。压注成型是在压缩成型基础上发展起来的一种热固性塑料的成型方法，又称传递成型，压注成型的一般过程是，先闭合模具，然
16、后将塑料加入模具加料室内，使其受热成熔融状态，在与加料室配合的压料柱塞的作用下，使熔料通过设在加料室天津职业技术师范大学 2011 届本科生毕业设计2底部的浇注系统高速挤入型腔。塑料在型腔内继续受热受压而发生交联反应并固化成型。然后打开模具取出塑件，清理加料室和浇注系统后进行下一次成型。它由型腔、加料室、浇注系统、导向机构、侧分型与抽芯机构、脱模机构、加热系统组成。挤出模是热塑性塑料的成型方法之一，它可以成型各种塑料管材、棒材、板材、薄膜以及电线、电缆等连续型材，还可以对塑料进行塑化、混合、造粒、脱水以及喂料等准备工序或半成品加工。1.4 逆向工程原理在瞬息万变的产品市场中，能否快速地生产出合
17、乎市场要求的产品就成为企业成败的关键。由于各种原因往往我们都会遇到只有一个实物样品或手工模型，没有图纸或 CAD 数据档案，有时，甚至可能连一张可以参考的图纸也不存在，没法得到准确的尺寸，这就为我们在后续的工作中采用先进的设计手段和先进的制造技术带来了很大的障碍，制造模具也就更为烦杂。但是逆向工程技术很好的解决了这一问题。 随着计算机技术的飞速发展，三维的几何造型技术已被制造业广泛应用于产品及工模具的设计、方案评审、自动化加工制造及管理维护各个方面。通过各种测量手段及三维几何建模方法，将原有实物（产品原型或油泥模型）转化为计算机上的三维数字模型，在 CAD 领域，这就是所谓的逆向工程。1.5
18、逆向工程特点传统的复制方法是用立体雕刻机或液压三次元靠模铣床制作出一比一成等比例的模具，再进行量产。这种方法属称类比式（Analog type）复制，无法建立工件尺寸图档，也无法做任何的外形修改。这为后续的改进设计造成很大程度上的麻烦。传统的复制方法时间长而效果不佳，已渐渐为新型数字化的逆向工程系统所取代。逆向工程系统就专门为制造业提供了一个全新、高效的三维制造路线。并给出一个一体化的解决方案：从样品数据产品。逆向工程通常是以专案方式执行一模型的仿制工作。往往制作的产品没有原始设计图档，而是委托单位交付一件样品或模型，如木鞋模、高尔夫球头、玩具、电气外壳结构等，请制作单位复制（Copy）出来。因为长期专门从事逆行工作，所以工作效率很高，三维模型也很专业。逆向工程是由高速三维激光扫描机对已有的样品或模型进行准确、高速的扫描，得到其三维轮廓数据，配合逆向软件进行曲向重构，并对重构的曲面进行在线精度
