热水器水管支架塑料模具设计

I 学号： 43 说说明明书书 热水器水管支架塑料模具设计 WaterWater heaterheater pipepipe ofof a a bicyclebicycle plasticplastic moldmold designdesign 学院学院 专业专业 班级班级 学生学生 指导教师（职称）指导教师（职称） 完成时间完成时间 20 年年 月月 日至日至 20 年年 月月 日日 Abstract II 诚信承诺保证书诚信承诺保证书 本人郑重承诺：热水器水管支架塑料模具设计毕业 设计（论文）的内容真实、可靠，是本人在陶筱梅指导教师的 指导下，独立进行研究所完成。毕业设计（论文）中引用他人 已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处， 如果存在弄虚作假、抄袭、剽窃的情况，本人愿承担全部责任。 学生签名： 20 年 月 日 III 任任 务务 书书 院（系）： 专业 班 级： 学生： 学号： 一、毕业论文课题 热水器水管支架塑料模具设计 二、毕业论文工作自 20 年 月 日起至 20 年 月 日止 三、毕业论文进行地点 四、毕业设计的内容要求： 毕业设计（论文）的内容 1、已知条件： 热水器水管支架实物 （1）材料：PP，要求表面质量好 （2）生产批量：中批量 2、设计要求： （1）按要求写出开题报告； （2）结合设计课题到工厂进行毕业实习； （3）收集国内外有关情报资料，查阅有关文献资料 15 篇以上。 （4）检索与阅读与设计题目相关的外文资料，并书面翻译 3 篇（不少于 1.0 万 字）外文资料。 （5）在分析、计算、选择和设计的基础上编写出不少于 2 万字的设计计算说明 书（含文献综述） ； （6）绘制热水器水管支架产品 2D 和 3D 图； （7）设计出热水器水管支架注塑模的装配图和主要的零件图； （8）用 Pro/E 进行分模，并进行开模动作模拟仿真； （9）绘制工程图折合 A0 号幅面的图纸不少于 3 张； （10）准备和参加毕业答辩。 3、工作进度： （1）查阅设计资料、写出开题报告（1 周） ； IV （2）结合设计课题进行毕业实习（调研） ，并写出 60008000 字的文献综述； （1 周） ； （3）外文翻译（0.5 周） ； （4）绘制塑料热水器水管支架产品 2D、3D 图和模具方案设计（1 周） ； （5）草图设计（1 周） ； （6）工作图设计（含装配图和零件图） （4 周） ； （7）模具分模及开模动作仿真（1.5 周） ； （8）整理设计计算说明书（1.5 周） ； （9）修改设计（0.5 周） ； （10）准备和参加毕业答辩（0.5 周） 。 4、主要参考资料： 1上海模具技术协会著.塑料技术标准大全.M.杭州：浙江科学技术出版 社，1990. 2王孝培主编.塑料成型工艺及模具简明手册.M.北京：机械工业出版社， 2000. 3党根茂主编.模具设计与制造.M.西安：西安电子科技大学出版社， 1997. 4陈万林等主编.实用塑料注射模具设计与制造.M.北京：机械工业出版 社,2002. 5贾润礼等主编.实用注塑模设计手册. M.北京：中国轻工业出版社， 2002. 6（德）E 林纳主编.注射成型模具设计 108 例. M.北京：轻工业出版 社，2001. 7徐佩弦编著.塑料制品与模具设计. M.北京：中国轻工业出版社， 2001 年. 8詹友刚编著.Pro/ENGINEER 中文野火版 2.0 基础教程. M.北京：清华 大学出版社，2005.3. 9曹岩主编.Pro/ENGINEER wildfire 产品设计实例精解.M.北京：机械 工业出版社，2005.9 10佟河亭主编.Pro/ENGINEER wildfire 中文版习题精解.M.北京：人 民邮电 出版社，2006.4. 11张祥杰.Pro/ ENGINEER wildfire 模具设计M.北京：中国铁道出版 社，2002. 12 黄晓燕.模具 CAD/CAM 实用教程 Pro/ENGINEER 软件M. 北京：清华 大学出版社，2004 年. 13 二代龙震工作室主编.Pro/MOLDESIGN Wildfire 2.0 模具设计.北京:电 子工业出版社.2005.2 14 何满才主编. 模具设计 Pro/ENGINEER Wildfire 中文版实例详解.北京:人 民邮电出版社.2005.1 15 关兴举主编. Pro/ENGINEER 塑料模具设计.北京:人民邮电出版社. 2006.2 V 16余强主编.Pro/E 模具设计基础教程,北京:清华大学出版社.2005.9 17林清安主编 Pro/ENGINEER Wildfire 2.0 模具设计北京：电子工业 出版社2005.4 指导教师 接受论文任务开始执行日期 20 年 月 日 学生签名 VI 摘摘 要要 近几年国家振兴机械行业，与机械相关的各个行业都越来越重视CAD/CAM 技术，不仅是因为CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，同时还 因为塑料制品及模具的3D设计与成型过程中3D分析正在塑料模具工业中发挥越 来越重要的作用。在本次毕业设计中，通过运用三维实体造型高端软件 UG 对“支架” 外形进行3D造型，同时也设计了其塑料外壳注塑模的3D模型；还根据所设计的 模具尺寸选择安装了相应的模架，最终生成了直观的结构设计图；此外还利用 CAD绘制了模具装配图以及各种成型零件图。这是第一次利用绘图软件对整套模 具进行设计，对所学知识进行了全面巩固，意义重大！ 关键词： 壳体；注塑模；实体造型；模具；模架；AutoCAD（CAD） VII Abstract Over the past few years the country vitalizes machinery industry, each industry that related with mechanics is all paying more and more attention to the CAD/CAM technology. That is not only because CAD/CAM technology has already been developed into one ripe generality technology, but also because 3D design of Plastics piece make and mould and 3D analysis of molding process plays a more and more important role in plastics mould industry. In the graduation project, through using 3D entity sculpting software UG, I build 3D mold of “Support”, also build the plastics injection 3D mold of the shell crust at the same time.;I chose the appropriate mold frame and made it fixed with the mold , according to the measurement of the mold. Finally I do the intuitionistic drawing of 3D mold as well. In addition, also has drawn up the mold assembly drawing as well as each kind of Molding Parts drawing using CAD . This is that the first time makes use of the software drawing to carry out design on package mould , have carried out all-round consolidation on what be learned knowledge，The significance is significant！ Keywords： Shell; Plastics injection mold；solid mold；mold；mold fram AutoCAD（CAD） ；Pro/Engineer（Pro/E） VIII 目录 摘摘 要要 V V ABSTRACTABSTRACT VIVI 1 1 绪论绪论 1 1 2 2 热水器管支架设计及其成型工艺的分析热水器管支架设计及其成型工艺的分析2 2 2.1 塑件分析 2 2.1.1 结构分析如下.2 2.1.2 成型工艺分析。.2 2.2 塑料的选材及性能分析 2 3 3 热水器管支架模具设计方案热水器管支架模具设计方案 4 4 3.1 分型面方案的确定 4 3.1.1 分型面的选择原则3.4 3.2 型腔数量以及排列方式的优化确定 5 4 4 模具设计模具设计 6 6 4.1 注塑机选型 6 4.1.1 注射量计算.6 4.1.2 注射机型号的选定.6 4.2 模具浇注系统设计和浇口的设计 8 4.2.1 主流道的设计4.8 4.2.2 浇口和流道的设计优化.9 4.34.3 成型零件工作尺寸的设计和计算成型零件工作尺寸的设计和计算 .10 4.3.1 型腔零件刚度和强度校核12 4.4 模架的确定和标准件的选用 .12 4.5 合模导向机构和定位机构 .13 4.5.1 导向机构的总体设计13 4.5.2 导柱设计14 4.5.3 导套设计14 4.6 脱模推出机构的设计 .15 4.6.1 脱模推出机构的设计原则815 4.6.2 塑件的推出机构15 4.7 侧抽芯机构的设计 .16 4.7.1 侧向分型与抽芯机构类型的确定16 4.7.2 斜导柱的设计16 4.7.3 滑块的组合及设计形式16 4.7.4 各项尺寸的计算与校核16 4.8 排气系统设计 .17 4.8.1 加热系统17 4.8.2 冷却系统17 5 5 模具装配模具装配 1919 5.1 塑料模具装配的技术要求 .19 IX 5.2 塑料模具装配过程 .19 6 6 模具工作过程模具工作过程 2020 总总 结结 2121 参考文献参考文献 2222 致致 谢谢 2323 附件一附件一 英文文献翻译英文文献翻译 2424 0 1 绪论绪论 近年来，中国塑料模具制造水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达 到50t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已达到 2m，制件精度很高的小模数齿轮 模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模 7800 腔 的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达 6m/min 以上的高速塑料异型材挤出模具 及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤 等各种模具。在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM 技术的应用面已大为扩展，高速加工及 RP/RT 等先进技术的采用已越来越多，模具标 准件使用覆盖率及模具商品化率都有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提 高。中国塑料模具行业和国外先进水平相比，主要存在以下问题。 1）发展不平衡，产品总体水平较低。虽然个别企业的产品已达到或接近国际先进 水平，但总体来看，模具的精度、型腔表面的粗糙度、生产周期、寿命等指标与国外 先进水平相比尚有较大差距。包括生产方式和企业管理在内的总体水平与国外工业发 达国家相比尚有10年以上的差距。 2）工艺装备落后，组织协调能力差。虽然部分企业经过近几年的技术改造，工艺 装备水平已经比较先进，有些三资企业的装备水平也并不落后于国外，但大部分企业 的工艺装备仍比较落后。更主要的是，企业组织协调能力差，难以整合或调动社会资 源为我所用，从而就难以承接比较大的项目。 3）大多数企业开发能力弱，创新能力明显不足。一方面是技术人员比例低、水平 不够高，另一方面是科研开发投入少；更重要的是观念落后，对创新和开发不够重视。 模具企业不但要重视模具的开发，同时也要重视产品的创新。 4）供需矛盾短期难以缓解。近几年，国产塑料模具国内市场满足率一直不足74%， 其中大型、精密、长寿命模具满足率更低，估计不足60%。同时，工业发达国家的模 具正在加速向中国转移，国际采购越来越多，国际市场前景看好。市场需求旺盛，生 产发展一时还难以跟上，供不应求的局面还将持续一段时间。 5）体制和人才问题的解决尚需时日。在社会主义市场经济中，竞争性行业，特 别是像模具这样依赖于特殊用户、需单件生产的行业，国有和集体所有制原来的体制 和经营机制已显得越来越不适应。人才的数量和素质也跟不上行业的快速发展。 2 热水器管支架设计及其成型工艺的分析 1 2 热水器管支架设计及其成型工艺的分析热水器管支架设计及其成型工艺的分析 2.1 塑件分析 图 2.1 热水器管支架 上图2.1 所示是热水器管支架参考零件。 2.1.1 结构分析如下 该塑件为壳体，表面光滑，在模具设计和制造上要有良好的加工工艺，确保成型 零件具有一定的光洁度； 2.1.2 成型工艺分析。 采用一般精度等级5级，大量生产。 该塑件壁厚约为2mm，考虑到壳体左右部分比较浅，脱模斜度为1度；由 于下面的倒扣需要用到斜顶模斜度也设置为 1度。 2.2 塑料的选材及性能分析 PP 粒料为本色、圆柱状颗粒，颗粒光洁，粒子的尺寸在任意方向上为 2mm5mm， 无臭无毒，无机械杂质。本品以高纯度丙烯为主要原料，乙烯为共聚单体，采用高活 性催化剂在 6280及低于 4.0MPa 的压力下经气相反应生产聚丙烯粉料，再经干燥、 混炼、挤压、造粒、筛分、均化成聚丙烯颗粒。密度为 0.90 g/cm30.91g/cm3，是通 用塑料中最轻的一种。聚丙烯树脂具有优良的机械性能和耐热性能，使用温度范围- 30140。同时具有优良的电绝缘性能和化学稳定性，几乎不吸水，与绝大多数化 学品接触不发生作用。本品耐腐蚀，抗张强度 30MPa，强度、刚性和透明性都比聚乙烯 热水器水管支架塑料模具设计 2 好；缺点是耐低温冲击性差，较易老化，但可分别通过改性和添加抗氧剂予以克服。 与发烟硫酸、发烟硝酸、铬酸溶液、卤素、苯、四氯化碳、氯仿等接触有腐蚀作用。 可用作工程塑料，适用于制电视机、收音机外壳、电器绝缘材料、防腐管道、板材、 贮槽等，也用于生产扁丝、纤维、包装薄膜等。 3 热水器管支架模具设计方案 3 3 热水器管支架模具设计方案热水器管支架模具设计方案 3.1 分型面方案的确定 分型面是模具上用来取出塑件和浇注系统料可分离的接触面称为分型面,分型面的 选择对模具设计方式影响最大,分型面设计是否合理对塑件质量和模具复杂程度具有很 大的影响。基本上是一种分型面对应着一种模具设计方案，所以分型面的选择决定着 模具总体的设计方案。 3.1.1 分型面的选择原则3 1）保证塑料制品能够脱模。 2）使分型面容易加工。 3）尽量避免侧向抽芯。 4）使侧向抽芯尽量短。 5）有利于排气。 6）有利于保证塑件的外观质量。 7）尽可能使塑件留在动模一侧。 8）尽可能满足塑件的使用要求。 9）尽量减少塑件在合模方向的投影面积。 10）长型芯应置于开模方向。 11）有利于简化模具结构。 综上所述，分型面平坦在一个平面上,为了顺利脱模,分型面采用如下模具结构， 只需要斜顶出模，加工成本经济，塑件成型精度可靠。 热水器水管支架塑料模具设计 4 3.2 型腔数量以及排列方式的优化确定 如图 3.1 所示。按要求采用一模二腔。 3.1 分型面形式与位置 4 模具设计 5 4 模具设计模具设计 4.1 注塑机选型 注射机是安装在注射机上使用的设备，因此设计注射模应该详细了解注射机的技 术规范，才能设计出符合要求的模具。 注射机规格的确定主要是根据塑件的的大小及型腔的模具和排列方式，在确定模 具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下，设计人员应对模具所需的注射量、锁模力、 注射压力、拉杆间距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、开模 距离进行计算。根据这些参数选择一台和模具相匹配的注射机，倘若用户自己提供型 号和规格，设计人员必须对其进行校核，若不能满足要求，则必须自己调整或与用户 取得商量调整。 4.1.1 注射量计算 通过 UG 三维软件计算体积得 8.962=17.92 1 V 3 cm 3 cm 浇注系统体积取塑件体积的 10%得 17.920.11.8 2 V 3 cm +19.7 V1 V 2 V 3 cm 4.1.2 注射机型号的选定 根据以上的计算初步选定型号为 G54-S200/400 型卧式注射机，其主要技术参数见 表4.1。 表 4.1 注塑机工艺参数 注射机的工艺参数表 G54-S200/400 额定注射量：200-400cm 螺杆直径：55mm 注射压力：109M Pa 注射行程：160 mm 和模力：KN2540KN 最大成型面积：645cm2 最大开模行程：260mm 模具最大厚度：406mm 模具最小厚度：165mm 热水器水管支架塑料模具设计 6 1）最大注射量校核 根据塑料橡胶成型模具设计手册144 页，式（5-2-1） 1 1.06 GG 式中： 注塑机最大注谢量（ cm） 1 G G 注塑机额定注谢量（ cm） 待加工塑料密度 3 /g cm 代入数据得： 1 0.83 200*184.4 0.9 Gg 根据式（5-2-3） () zjfsb mn mmmm 式中： n 模具的型腔数 , 塑件的质量 g ， 浇注系统分流道凝料的质量 j m f m g ， 主流道凝料质量 g ， 塑件飞边质量 g s m b m 代入数据得： g17.73 z m 根据校核式（5-2-2） 1*80% 147.517.7G 故：合格 2）注射压力校核 根据塑料橡胶成型模具设计手册 P145，P150Mpa，Pch100Mpa， （0.750.9） j P112.5135MpaPch，故也是合格的。式中：P注塑机额定最大注射 jj 压力，Pch模具成型时需要的注射压力。 3）锁模力的校核 根据塑料橡胶成型模具设计手册P145，P 取 30Mpa，k 取， 3 2 pK3020Mpa 由表 5-2-1，取 F17.6Mpa，有F，故合格。式 q P 3 2 q P 中：型腔内塑料压力，P料筒内注塑机柱塞或螺杆施加于塑料的压力， q P K损耗系数，F注射机的额定锁模力。 4）开模行程及其顶出行程校核 根据塑料橡胶成型模具设计手册 P149，H 25mm，H 25mm，S260mm，H + H +（510） 1212 5560mmS，符合要求。式中：H 脱模距离，H 塑件加浇注系统总高， 12 4 模具设计 7 S注塑机最大开模行程。 4.2 模具浇注系统设计和浇口的设计 浇注系统是引导凝料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压 和传热的功能。 4.2.1 主流道的设计4 主流道是连接注射机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线 上，断面为圆形，具有一顶的锥度，以便熔体的流动和开模时主流到凝料的顺利拔除。 1）主流道尺寸和浇口的设计 （1）主流道的小端直径 D =注射机喷嘴直径+（0.51） =3+（0.51） ，取D=3.5mm 。 （2）主流道的球面半径 SR =注射机喷嘴球头半径+（12） =30+（12） ，取SR=32mm 。 （3）球面的配合高度 取h=6mm 。 （4）主流道的长度 取L=3+122=125mm。 2）浇口套的设计 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求比较严，因而 模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效的选用优 质钢材单独进行加工和热处理，常采用碳素工具钢，如T8A、T10A等，热处理硬度 为50HRC55HRC,如图4.1所示。 图 4.1 主流道衬套 3）定位圈的设计与固定 由于该模具主流道比较长，定位圈和衬套设计成分体式，注射机定位孔尺寸为 ，定位圈尺寸取 ，两者之间呈较松的间隙配合。 0.10 0 125 0.2 0.4 125 热水器水管支架塑料模具设计 8 定位圈结构尺寸如图4.2所示；定位圈和衬套的固定形式如图4.3所示。 图 4.2 定位圈 图 4.3 主道衬套的固定形式 4.2.2 浇口和流道的设计优化 选择侧进胶,如图4.4，而压力损失小，进料速度快，成型比较容易。另外传递压 力好，保压补缩作用强。 4 模具设计 9 图 4.4 浇口和流道的设置形式 4.3 成型零件工作尺寸的设计和计算成型零件工作尺寸的设计和计算 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、 成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲 刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺 寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度 及较好的耐磨性能。 设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体 结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加 工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键 的成型零件进行强度和刚度校核。 工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸， 型腔深度和型芯高度尺寸和中心距尺寸等。 聚甲基戊烯1（TPX）收缩率: 计算收缩率 1.53% 塑件尺寸公差按 SJ1372- -78 标准中的 5 级精度成型。 1）凹模型腔的强度 根据手册139 页，式（5-1） 1 3 11 () cph bh Ey b：凹模侧壁的理论宽度 h: 凹模型腔的深度 p: 凹模型腔内的熔体压力; y: 凹模长边侧壁的允许弹性变形量 热水器水管支架塑料模具设计 10 已知：=130Mpa ; E=2.1Mpa ; h = 2.2cm cmP 5 10 1 0.005y 由手册图 5-8：22/180=0.12 得：c=1 1 /h l 由手册图 5-9：126/180=0.67 得： 21 /ll 1 0.7 将以上各数值代入式（5-1）得： 1.5 cm 1 3 5 1*130*2.2 2.2* 2.1*10 *0.7*0.005 b （） 2）型腔的长、宽尺寸计算 塑件的平均收缩率 为：2.25,模具制造公差取的制品公差。 1.53 2 3 1 1 L 11 3 2.25% 4 z dg LL 1 1 3 3 5656 2.25%1 4 56.59 33 . 0 式中：型腔的 L 方向公称尺寸 1 L 1 L制品 L 方向最大尺寸 1d1 L制品 L 方向公称尺寸 1g1 收缩率 制品的设计公差 模具制造公差。 z 221 3 (*2.25%* 4 z dg LLL ） 1 1 3 3 6666 2.25%1 4 66.34 33 . 0 式中：型腔的 L 方向公称尺寸 2 L 2 3）型腔的深度尺寸计算 H x z gd HH 3 2 50.4 0.33 2 5050 2.25%1 3 33 . 0 式中：H 型腔深度公称尺寸，制品高度最大尺寸，制品高度公 xd H g H 称尺寸。 4）型芯的长、宽尺寸计算 111 3 (*) 4 z ig lll 4 模具设计 11 0.33 3 (64.264.2*2.25%* ) 4 164.5 式中： 方向最小尺寸 1i l 1 l 20.33 3 (5454*2.25%* ) 4 l 54.59 0.33 5）型芯的高度 h x z gi hh 3 2 0.33 2 16 16 2.25%1 3 16.28 33 . 0 式中：h 型心高度公称尺寸 x 制品深度最小尺寸 i h 制品深度公称尺寸。 g h 4.3.1 型腔零件刚度和强度校核 由于塑件成型部分采用模仁，再从模板上开框把模仁镶入，用螺丝吃紧。成型部 分离模仁有满足条件的规定距离（2025mm） ，而模仁离模板四周也有满足条件的规 定距离，所以成型时型腔零件完全满足强度和刚度的要求，在这里就不一一校核。在 动模板上，由于成型压力很大部分垂直压在其上，底部为了节约材料不打算采用支撑 板。 4.4 模架的确定和标准件的选用 根据前面型腔的布局以及互相位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合标准模架，选 用结构形式为CI3535 120 100 100 01 S。即采用数量为1的标准模架。 1）定模座板（350mm x 400mm、厚为 30mm） 定模座板是模具与注射机连接固定的板，材料为45钢。 通过4个M12的内六角圆柱螺钉与定模固定板连接；定位圈通过2个M8的内 六角圆柱螺钉与其连接；定模座板与浇口套为H8/f8配合7。 2）定模板（350mm x 350mm，厚120mm） 用于固定型芯、导套。固定板应有一定的厚度，并有足够强度，一般用45号钢， 调质到230HB270HB。其上的导柱和导套一端采用H7/k6 配合，另外一段采用 H7/f7配合；定模板与浇口套采用H7/m6配合7。 热水器水管支架塑料模具设计 12 3）动模座板（350mm x400mm、厚为 30mm） 材料为45钢，其上的注射机顶孔为直径40 mm。 4）动模板（350mmx 350mm，厚100mm） 行位滑块通过矩形导滑槽在模套中滑动，以完成侧向分型和合模复位，材料为45 钢。其上的导柱和导柱孔为H7/k6配合7。 5）垫块(63mm x 350mm 厚100mm) （1）主要作用 在动模座板与支撑板之间形成推出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以 适应注射机的模具安装厚度要求。 （2）结构形式 可以是平行垫块或拐角垫块，该模具采用平行垫块。 （3）垫块材料 垫块材料为Q235A，也可以用HT200、球墨铸铁等。改套模具采用Q235A制 造。 6）推板（220mm x 350mm，厚度 20mm） 材料为45钢，其上的推板导套孔与推板导套采用H7/k6配合。用M6的内六角 圆柱螺钉与推杆固定板固定。 7）推杆固定板（220mm x 350mm，厚度25mm） 钢材为45钢,其上的推板导套孔与推板导套采用H7/f9配合7。 模架如图（4.8）所示： 图 4.8 模架 4 模具设计 13 4.5 合模导向机构和定位机构 采用标准模架，模架本身带有导向装置，按模架规格选取即可。 4.5.1 导向机构的总体设计 1）导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部分，其中心至模具 边缘应有足够的距离，以保证模具的精度，防止压入导柱和导套后变形。 2）该导套采用4根导柱，其布置为等直径导柱不对称布置。 3）导柱安装在支承板和模套上，导套安装在定模固定板上。 4）为了保证分型面很好的接触，导柱和导套在分型面处应只有承屑槽，在导柱 孔口倒角。 5）在合模时，保证导向零件首先接触，避免凸模先进入型腔，导致模具损坏。 6）动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。 4.5.2 导柱设计 1）采用带头导柱，加油槽，如图4.1所示。 2）导柱长度必须比凸模端面高度高出6mm 8mm。 3）为了使导柱能顺利地进入导向孔，导柱端部常做成圆锥形的先导部分。 4）导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证有足够的抗弯强度。 5）导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按H7/k6配合，导柱滑动部分按 H7/f7或H8/f7间隙配合7。 6）导柱工作部分的表面粗糙度为0.2um。 7）导柱应具有坚硬耐磨的表面、不易折断的内芯。多采用低碳钢经渗碳淬火处 理或碳素工具钢T8A、T10A经淬火处理，硬度为50HRC以上或45钢经调质、表 面淬火、低温回火、硬度为50HRC以上。 图 4.9 导柱 4.5.3 导套设计 导套与安装在另外一半模上的导柱相配合，用以确定动、定模的相对位置，以保 证模具运动导向精度的圆套形零件。导套常用的结构形式有两种：直导套、带头导套。 热水器水管支架塑料模具设计 14 1）采用带头导套，如图 4.10 所示。 2）导套的端面应倒圆角，导柱孔最好做成通孔，利于排出孔内剩余空气。 3）导套孔的的滑动部分按H8/f7 H7/f7的间隙配合，表面粗糙度为0.4um。 导套外径与模板一端采用H7/k6配合；另外一端采用H7/e7配合镶入模板。 4）导套材料可用淬火钢或铜等耐磨材料制造，该模具中采用T8A。 图 4.10 导套 4.6 脱模推出机构的设计 注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上脱出，完成 脱出塑件的装置称为脱模机构，也常称为推出机构。 4.6.1 脱模推出机构的设计原则8 塑件推出（顶出）是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决 定塑件的质量，因此，塑件的推出是不可忽视的，应遵循以下原则。 1）推出机构应近尽量设置在动模一侧。 2）保证塑件不因推出而变形损坏。 3）机构简单，动作可靠。 4）良好的塑件外观。 5）合模时的准确复位。 4.6.2 塑件的推出机构 该套模具的塑件采用推杆推出，推杆的形式为圆形。 1）推杆如图 4.11 所示，共 19 根推杆。 4 模具设计 15 图 4.11 带肩圆筒推杆 2）推杆应设置在脱模阻力大的地方。 3）推杆应布置均匀。 4）推杆应设在塑件强度、刚度较大的地方。 5）推杆直接与模板上的推杆空采用 H8/f8 间隙配合。 6）通常推杆装入模具后，其端面应与型腔地面平齐或高出型腔底面 0.05mm0.10mm。 7）推杆与推杆固定板，通常采用单边 0.5mm 的间隙，这样可以降低加工要求， 又能在多推杆的情况下，不因各板上的推杆孔加工误差引起轴线不一致而发生卡死现 象。 8）推杆的材料常用 T8、T10 碳素工具钢，热处理要求硬度 50HRC 以上，工作端 配合部分的表面粗糙度为 u=0.8um。 4.7 侧抽芯机构的设计 当在注射成型的塑件上与开合模方向不同的内侧或外侧有孔、凹穴或凸台时，塑 件就不能直接由推杆等推出机构推出脱模，此时，模具上成型该处的零件必须制成可 侧向移动的活动型芯，以便在塑件脱模推出之前，先将侧向成型零件抽出，然后在把 塑件从模内推出，否则就无法脱模。 4.7.1 侧向分型与抽芯机构类型的确定 壳体中间的孔无法直接出模需要用到抽芯机构，在这里运用机动方式抽芯。驱动 方式为斜导柱。该塑件的侧凹较浅,所需的抽芯距不大,侧凹的成型面积也不大,所以采用 斜导柱侧抽芯足够.一般将主型芯和滑块位置设于动模，这样在脱模过程中，侧向分型 时对塑件有限制侧向移动的作用，塑件不会黏附在滑块上，脱模比较顺利。 4.7.2 斜导柱的设计 斜导柱设置在动模，与滑块的中线对齐，有足够的强度。 斜导柱顶端用模珂和模板固定并磨到和动模板平，在开模时能随驱使滑块沿动模 板上的导滑槽滑动。 热水器水管支架塑料模具设计 16 斜导柱倾斜角为 23 度。 4.7.3 滑块的组合及设计形式 设计其组合方式时应考虑分型与抽芯的方向要求,并保证塑件有较好的外观质量,另 外还应使滑块的组合部分具有足够的强度,该套模具采用两瓣合模块组合的结构形式。 利用滑块水平两侧面的凸耳与模套对应的导滑槽滑动配合,达到侧向分型与复位的 目的。 为防止滑块离开动模，采用压块压住滑块两边的凸耳。 4.7.4 各项尺寸的计算与校核 斜导柱、滑块、导柱之间的相对位置以及脱模推出完成后的相对位置如图 4.15 所示。 斜导柱的导向倾斜角为 23 度，从合模到开模斜导柱刚离开滑块时，斜导柱的移动 距离是 40mm，保证了滑块止动上的配合。 抽芯距离校核 需要抽芯的距离是：36.5smm 抽 斜导柱刚好抽出来时的推动距离：40lmm 推 因：+2，所以抽芯距离满足要求，塑件能正常取出。ls 推抽 图 4.15 侧向分型与抽芯分析 4.8 排气系统设计 模板分型面上设置 1mm 深的排气槽用于排气，而且在成型壳体内腔的型芯上设置 了 23 根推杆，排气条件足够。 4 模具设计 17 4.9 冷却系统的优化设计10 4.8.1 加热系统 该套模具的模温要求在 70以下，又是小型模具，所以无需设置加热装置。C 4.8.2 冷却系统 根据实用模具设计与制造手册433 页，式 6-31 W 43 1 TTK aW 其中 W 根据注射模典型结构 100 例P201 附表 3 中查得 1 85gs，W595.4g，W， 63564 . 0 1003 . 185 V V595.4cm，取直径 W 1 4 . 595 d20mm，L1.8m，式中：W通过模具的冷却水重 2 4 1 d V 2 2014 . 3 4 1 4 . 595 量，单位时间内进入模具的塑料重量，a每可塑料的热容量，K热传 1 W 导系数，出水温度，如水温度，冷却液容重，V冷却水道体积， 3 T 4 T L冷却水道长度，d冷却水道直径。 4.10 模具材料例表 表 4.7 该模具的选材及热处理见表 零件名称材料牌号热处理硬度说明 模仁718H预硬化36HRC-38HRC保证加工后获得较高的形状和 尺寸精度,易于抛光 圆柱型芯Cr12MoV淬火58HRC-62HRC淬透性好,热处理变形小、耐 磨性好 动模型芯718H淬火42HRC-54HRC保证加工后获得较高的形状和 尺寸精度,沿脱模方向抛光 动定模座板45调质230HB-270HB 垫块Q235调质230HB-270HB 支撑柱S50C调质225HB-240HB 推板固定板45调质230HB-270HB 主流道衬套T10A淬火50HRC-55HRC 导柱导套T10A淬火54HRC-58HRC 定位圈45调质230HB-270HB 复位杆45淬火43HRC-48HRC 热水器水管支架塑料模具设计 18 5 模具装配模具装配 5.1 塑料模具装配的技术要求 塑料模具种类较多，结构差异很大，装配的具体内容与要求也不同。一般注射、 压缩和挤出模具结构相对复杂，装配环节多，工艺难度大。其他类型的塑料模具结构 较为简单。无论哪种类型的模具，为保证成形制品的质量，都应具有一定的技术要求。 1）模具装配后各分型面应贴合严密,主要分型面的间隙应小于0.05mm;在模具 适当的平衡位置应装有吊环或起吊孔;模具的外形尺寸、闭合高度、安装固定及定位尺 寸、推出方式、开模行程等均应符合设计图样要求，并与所使用的设备条件相匹配， 模具应有标记，各模板应打印顺序编号及加工与装配时使用的基准标记。 2）导向或定位精度应满足设计要求，动、定模开合运动平稳，导向准确，无卡阻、 咬死或刮伤现象，安装精定位元件的模具时，应保证定位精度、可靠，且不得与导柱、 导套发生干涉。 3）成型零件的形状与尺寸精度及表面粗糙度应符合设计图样要求，表面不得有碰 伤、划痕、裂纹、锈蚀等缺陷；抛光方向应与脱模方向一致，成形表面的文字、图案 与脱模方向一致；活动成形零件或镶件应定位可靠。配合间隙适当，活动灵活，不产 生溢料。 4）浇注系统表面光滑，尺寸与表面粗糙度符合设计要求。 5）推出机构应运动灵活，工作平稳、可靠；推出元件不应承受侧向力；既不允许 放生溢料，也不得有卡阻现象。 6）侧向分型与抽芯机构应运动灵活、平稳；斜导柱不应承受侧向力；滑块锁挈应 固定可靠，工作时不得产生变形。 7）模具加热元件应安装可靠、绝缘安全、无破损，能达到设定温度要求；模具冷 却水道应通畅，无堵塞，连接部位密封可靠。 5.2 塑料模具装配过程 塑料模的总装过程因模具结构的不同而不同,但其主要的总装配顺序不变,具体如 下: 1）确定装配基准。 2）安装导柱导套和型芯、型腔并使间隙均匀。 3）安装侧抽芯机构和推出机构等。 4）其他零件的装配。 5 模具设装配 19 5）检验、试模。 热水器水管支架塑料模具设计 20 6 模具工作过程模具工作过程 模具装配试模完毕之后,模具进入正式工作状态,其基本工作过程如下. 1）对塑料进行烘干,并装入料斗. 2）清理模具型芯、型腔，并喷上脱模剂，进行适当的预热。 3）合模、锁紧模具。 4）对塑料进行预塑化，注射装置准备注射。 5）注射过程包括充模、保压、倒流、浇口冻结后的冷却和脱模。 6）脱模过程。见装配图。开模时，开合模系统带动动模部分后移，斜导柱 逼使侧抽芯滑块随着动模的移动侧向抽芯，当斜导柱脱离动模部分时，固定在动模部 分的弹簧波子刚好顶住滑块，固定防止斜滑块与动模部分分离或者下滑，使之顺利的 留在动模恰当的位置，有利于顺利合模与复位；塑件先丛型芯中脱出；同时主流道凝 料在塑件的带动下与浇口套分离；继续开模具到一定的距离，推出机构工作，推板在 注射机顶杆的作用下，带动塑件推杆工作，把塑件从主型芯上推出来，从而完成了塑 件与模具的分离；最后将塑件取出。 7）塑件的后处理。 总结 21 总总 结结 本次毕业设计是我们大学四年所学知识做的一次总测验，是锻炼也是检验自己四 年来所学并掌握运用知识的能力，是我们高等院校学生的最后的学习环节，通过这次 设计，我学到了许多原来未能学到的东西，对过去没有掌握的知识得到了更进一步巩 固。独立思考，综合运用所掌握理论知识的能力得到很大的提高，学会了从生产实际 出发，针对实际课题解决实际问题，掌握了综合使用各种设计手册、图册、资料的方 法，提高了电脑绘图水平，也是为我们即将参加工作所做的必要准备，打下基础，更 是我们四年机械设计制造及其自动化专业知识的一次综合。 本次设计也暴露了我们不少的缺点和问题：对于所学知识还没有做到仔细、认真 消化，许多方面还是只有一个大概的认识，没有深入探讨，对实际事物没有深刻得了 解，没有做到理论联系实际，没有达到对所学的知识熟练运用的水平。这也从一个侧 面反映出我们设计经验不足，思维不够开拓，不够灵活。从而是我得出一个结论：无 论是现在还是以后走上工作岗位，还是再深造，都应该虚心向老师和前辈们学习，从 而不断完善自我，提高自我水平。 热水器水管支架塑料模具设计 22 参考文献参考文献 1林清安. Pro/ENGENEER 2.0 模具设计M. 北京：清华大学出版社，2004. 2林清安. Pro/ENGENEER 2.0 零件设计基础篇M. 北京：清华大学出版社，2004. 3 屈华昌. 塑料成型工艺与模具设计M.北京: 机械工业出版社，1995. 4 伍先明. 塑料模具设计指导M. 北京：国防工业出版社，2006. 5 唐志玉. 模具设计师指南M. 北京：国防工业出版社，1999. 6 塑料模设计手册编写组. 塑料模设计手册M. 北京：机械工业出版社，1994. 7 廖念钊. 互换性与技术测量M. 北京：中国计量出版社，1991. 8 模具制造手册编写组. 模具制造手册M. 北京：机械工业出版社,1996. 9马金骏. 塑料模具设计M. 北京：中国科学技术出版社，1994. 10夏巨谌,李志刚.中国模具设计大典M. 北京：机械工业出版社，2002. 11张荣清. 模具制造工艺M. 北京：高等教育出版社，2006. 12屈华昌 主编.塑料成型工艺与模具设计.机械工业出版社 .1996 13陆宁 主编.实用注塑模具设计.中国轻工业出版社.1997 14彭建声 主编.模具技术问答 .机械工业出版社 .2001 15上海模具技术协会著.塑料技术标准大全.M.杭州：浙江科学技术出版社，1990. 16王孝培主编.塑料成型工艺及模具简明手册.M.北京：机械工业出版社，2000. 17党根茂主编.模具设计与制造.M.西安：西安电子科技大学出版社，1997. 18贾润礼等主编.实用注塑模设计手册. M.北京：中国轻工业出版社，2002. 19佟河亭主编.Pro/ENGINEER wildfire 中文版习题精解.M.北京：人民邮电 20张祥杰.Pro/ ENGINEER wildfire 模具设计M.北京：中国铁道出版社，2002. 总结 23 热水器水管支架塑料模具设计 24 致致 谢谢 回想四年的学习生活，在这里我获得了知识，学会了学习，也懂得了如何利用学 到的知识去为社会做贡献,而这些都是我辛勤的老师教予我的。在此，对所有在学习上、 生活上给过我帮助的老师表示衷心的感谢，感谢您们孜孜不倦的教导，感谢您们教会 了我如何学习、如何做人、如何做事！ 本次设计即将完成，我的心情却无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成， 有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！ 在这里首先要感谢我的指导老师。指导老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计 的每个阶段从课题的选择、论文的撰写到中期检查，后期详细设计，装配草图等整个 过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但是老师仍然细心地纠正图 纸中的错误。从他的身上，我学习到的不仅仅是专业知识，更重要的是他渊博的学术 知识、严谨的治学态度