广西工学院鹿山学院课程设计说明书课程名称：课题名称：塑料壳体注塑模具设计指导教师：班级：姓名：学号：成绩评定：指导教师签字：年月日目录1 前言 (1)1.1 模具的介绍 (1)1.2 模具制造业的特点 (1)1.3 模具工业发展的历史和现状 (2)2 塑件壳体的工艺分析 (3)2.1壳体的工艺性分析 (3)2.2壳体的特点 (4)2.3塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析 (5)2.4计算塑件的体积和质量 (6)2.5注塑机的选择 (6)3 分型面选择和浇注系统设计 (7)3.1 注射模具分型面的选择 (7)3.2 浇注系统的设计 (8)4 成型零件的设计 (12)4.1 模具型腔的结构设计 (12)4.2 型芯的结构设计 (12)4.3 成型零件的尺寸确定 (12)4.4 型芯的结构设计 (13)4.5 成型零件的尺寸确定 (13)5 顶出机构的设计 (17)6 冷却系统的设计 (19)7 排气系统 (20)8 成型设备有关参数校核 (21)9 模具特点和工作原理 (22)参考文献 (23)1 前言1.1 模具的介绍随着塑料工业的飞速发展和通用塑料与工程塑料在强度和精度方面的不断提高，塑料制品的应用范围不断地扩大，如:家用电器、仪器仪表、建筑材料、汽车工业、日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅速猛增加。
注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法，该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，制得的塑料制品数量之大是其它成型方法望尘莫及的。
由于注塑成型加工不仅产量多，而且运用于多种原料，能够成批，连续的生产，并且具有固定的尺寸，可以实现生产自动化，高速化，因此，具有得极高的经济效益。
模具是指一种专用工具，用于装在各种压力机上，通过压力把金属或非金属材料制出所需另件的形状制品，这种专用工具即统称模具。
模具已经成为当今工业生产中使用的极为广泛的主要工艺装备，是最重要的工业生产手段及工艺发展方向.一个国家工业水平的高低,在很大生活方式上取决于模具工业的发展水平，模具工业的发展水平，是衡量一个国家工业水平的重要标志之一。
作为注塑成型加工的主要工具之一注塑模具，在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效率等方面水平高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。
1.2 模具制造业的特点与其它机械行业相比，模具制造业主要有以下三个特点：第一，模具不能像其它机械那样可作为基本定型的商品随时都可以在机电市场上买到。
这是因为每副模具都是针对特定塑料制品的规格而生产的，由于塑料制品的形状、尺寸各异，差距甚大，其模具结构也是大相径庭，所以模具制造不可能形成批量生产。
换句话说，模具是单件生产的，其寿命越长，重复加工的可能性越小。
因此，模具的制造成本较高。
第二，因为注塑模具是为产品中的塑料制品而订制的，作为产品，除质量、价格等因素之外，很重要的一点就是需尽快地投放市场，所以对于为塑料制品而特殊订制的模具来说，其制造周期一定要短。
第三，模具制造是一项技术性很强的工作，其加工过程集中了机械制造中先进技术的部分精华与钳工技术的手工技巧，因此要求模具工人具有较高的文化技术水平，特别是对于企业来说要求培养“全能工人”（既多面手），使其适应多工种的要求，这种技术工人对模具单件生产方式组织均衡生产是非常重要的。
综上所述,模具制造业存在成本高,要求制造周期短,技术性强等特点,目前,随着科学技术的不断发展和计算机的应用,这些问题得到了很大的改善。
由于有了计算机辅助设计和计算机辅助加工，从根本上改变了模具生产的面貌，可靠地保证了模具所需要的精度与质量。
预硬、易切削以及高光亮等，新型模具材料的应用，大大的方便了加工及热处理。
另外，模具标准件和以标准件为基体的特殊定制零件的普及，明显的缩短了模具制造周期。
1.3 模具工业发展的历史和现状我国模具工业发展的历史和现状可分为：1. 八十年代以前的模具工业发展：在大中型国有企业，模具车间或称工具车间，作为配套部门,专业化生产模具的厂家少，模具的种类是冲压模，锻造模。
2. 八十年代随着我国工业生产的发展，特别是工程塑料的推广及应用，推动模具工业的快速发展，主要表现在塑料模的快速发展。
1987年在全国工科院校试点开设模具专业，模具工业的国际行标的制订与完善，压铸模，钻合金挤压模，铜墙铁壁型材模的开发和生产。
3. 九十年代后期，模具的生产向专业化，精密化发展，模具设计与制造的科技含量与技术含量越来越高。
特别是CAD/CAM的高新软件的出现，象AutoCAD、pro/g,MasterCAM、UG、Cimatron 等，用于产品设计和模具设计和模具设计，加快了模开发的速度，又保证了模具的质量、而数控加工技术的出现使复杂模具的加工成为可能,实现设计与制造的体化流程，加快了模具开发的建设，提高了模具制造的质量。
2 塑件壳体的工艺分析该塑件是塑料壳体产品，其零件图如图所示。
生产类型为大批量生产。
图2.1 塑料壳体图2.1壳体的工艺性分析该材料为PP聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，密度只有0. 90--"0. 91g/cm3，是目前所有塑料中最轻的品种之一。
它对水特别稳定，在水中的吸水率仅为0. 01%，分子量约8万一15万。
成型性好，但因收缩率大(为1%~2.5%）.厚壁制品易凹陷，对一些尺寸精度较高零件，还难于达到要求，制品表面光泽好，易于着色。
聚丙烯的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能。
聚丙烯力学性能的绝对值高于聚乙烯，但在塑料材料中仍属于偏低的品种，其拉伸强度仅可达到30 MPa或稍高的水平。
等规指数较大的聚丙烯具有较高的拉伸强度，但随等规指数的提高，材料的冲击强度有所下降，但下降至某一数值后不再变化。
温度和加载速率对聚丙烯的韧性影响很大。
当温度高于玻璃化温度时，冲击破坏呈韧性断裂，低于玻璃化温度呈脆性断裂，且冲击强度值大幅度下降。
提高加载速率，可使韧性断裂向脆性断裂转变的温度上升。
聚丙烯具有优异的抗弯曲疲劳性，其制品在常温下可弯折106次而不损坏。
但在室温和低温下，由于本身的分子结构规整度高，所以抗冲击强度较差。
聚丙烯最突出的性能就是抗弯曲疲劳性，俗称百折胶2.2壳体的特点无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100℃左右使用。
具有良好的电性能和高频绝缘性且不受湿度影响，但低温时变脆，不耐磨、易老化。
适于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。
常见的酸、碱等有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。
聚丙烯具有许多优良特性：1、相对密度小，仅为0.89-0.91，是塑料中最轻的品种之一。
2、良好的力学性能，除耐冲击性外，其他力学性能均比聚乙烯好，成型加工性能好。
3、具有较高的耐热性，连续使用温度可达110-120℃。
4、化学性能好，几乎不吸水，与绝大多数化学药品不反应。
5、质地纯净，无毒性。
6、电绝缘性好。
7、聚丙烯制品的透明性比高密度聚乙烯制品的透明性好。
它有很多优点但也有缺点：1、制品耐寒性差，低温冲击强度低。
2、制品在使用中易受光、热和氧的作用而老化。
3、着色性不好。
4、易燃烧。
5、韧性不好，静电度高，染色性、印刷性和黏合性差括号内的温度建议作为基本设定值，行程利用率为35%和65%，模件流长与壁厚之比为50：1到100：1熔料温度 220～280℃料筒恒温220℃模具温度 20～70℃注射压力具有很好的流动性能，避免采用过高的注射压力80～140MPa(800～1400bar)；一些薄壁包装容器除外可达到180MPa (1800bar)保压压力避免制品产生缩壁，需要很长时间对制品进行保压(约为循环时间的30%)；约为注射压力的30%～60%背压 5～20MPa(50～200bar)注射速度对薄壁包装容器需要高的注射速度(带蓄能器)；中等注射速度往往比较适用于其它类的塑料制品螺杆转速高螺杆转速(线速度为1.3m/s)是允许的，只要满足冷却时间结束前完成塑化过程就可以计量行程 0.5～4D(最小值～最大值)；4D的计量行程为熔料提供足够长的驻留时间是很重要的残料量 2～8mm，取决于计量行程和螺杆转速预烘干不需要；如果贮藏条件不好，在80℃的温度下烘干1h就可以回收率可达到100%回收收缩率 1.2～2.5%；收缩程度高；24h后不会再收缩(成型后收缩)浇口系统点式浇口或多点浇口；加热式热流道，保温式热流道，内浇套；浇口位置在制品最厚点，否则易发生大的缩水机器停工时段无需用其它材料进行专门的清洗工作；PP耐温升料筒设备标准螺杆，标准使用的三段式螺杆；对包装容器类制品，混合段和切变段几何外形特殊(L：D＝25：1)，直通喷嘴，止逆阀塑件精度要求,塑件工作要求不高，故选普通精度：４级2.3塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析2.3.1结构分析从零件图上分析，该零件总体形状为圆形。
因此,模具设计,该零件属于中等复杂程度.2.3.2尺寸精度分析从塑件的壁厚上来看,壁厚最大处为3mm,壁厚均匀,，在制件的转角处设计圆角，防止在此处出现缺陷，由于制件的尺尺寸中等。
2.3.3表面质量分析该零件的表面除要求没有缺陷﹑毛刺，内部不得有杂质外，没有什么特别的表面质量要求，故比较容易实现。
综上分析可以看出,注塑时在工艺控制得较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证.2.4计算塑件的体积和质量计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。
计算塑件的体积：V=46.87cm3计算塑件的质量：根据设计手册可查得ABS的密度为ρ=1.06kg/dm3塑件质量：M=Vρ＝50g(通过3D软件测量得到)2.5注塑机的选择根据塑件的计算重量或体积，选择设备型号规格，确定型腔数当未限定设备时，须考虑以下因素：采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸，注塑时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注塑机XS—ZY—125型。
3 分型面选择和浇注系统设计3.1 注射模具分型面的选择3.1.1分型面的基本形式分型面的形式由塑料的具体情况而定，但大体上有平面式分型面、阶梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、综合式分型面。
3.1.2分型面选择的基本原则选择分型面的基本原则：（1）保持塑料外观整洁；（2）分型面应有利于排气；（3）应考虑开模是塑料留在动模一侧；（4）应容易保证塑件的精度要求；（5）分型面应力求简单适用并易于加工；（6）考虑侧向分型面与主分型面的协调；（7）分型面应与成型设备的参数相适应；（8）考虑脱模斜度的影响[11]。
3.1.3分型面的选择1、确定成型位置由于塑件结构简单,所以不用设计小型心,型腔直接开设在定模板和中间板上.采用两排各8个型腔分布.2、确定分型面采用单分型面注射模,从AA分型面一次分型,如下图所示:图3.1 分型面3.2 浇注系统的设计3.2.1浇注系统的组成浇注系统是将熔融的塑料从成型设备喷嘴进入模具型腔所经的通道，它包括主流道、分流道、浇口及冷料。