打火机外壳注射模设计.doc

打火机外壳注射模设计

摘要：本文阐述了打火机注射模具的设计过程。首先，对塑件进行工艺性分析之后，利用Pro/E参数化三维实体造型软件完成塑件的三维造型。然后，通过Moldflow 塑料模分析软件对塑件进行充填分析，并选择最佳浇口位置并进行某些模具结构设计必要性的分析。根据塑件的结构，双分型面，一模两腔，设计中采用了瓣合镶块的模具结构。在浇注系统设计方面，设计中采用了一种特别的浇口形式，外形类似香蕉的“香蕉”型潜伏式浇口。由于采用了瓣合模的模具结构形式，设计中还采用了斜导柱侧向抽芯机构。在模具成型零件设计方面，设计中对成型零件的机构和尺寸进行了合理的考虑和计算。另外，针对塑件的螺纹结构，设计采用了链轮脱螺纹机构。此外，本文也对注射模的导向机构设计及加热冷却系统设计的必要性进行了说明。最后，设计还包括了零件图和装配图的绘制。
关键词：注射模 Moldflow “香蕉”型潜伏式浇口 瓣合镶块 链轮

The design of injection mold for cigarette-lighter shell
Abstract: The design process of injection mold of the cigarette-lighter shell is elaborated on in the text. First, after the analysis of the process of plastic production , the three-D model of plastic production is done by the Pro/E software. Then, after the analysis for the best location of gate and shaping by the Moldflow software, can choose the best location of the gate and analyze the necessity of some structures of injection mold. According the structure of plastic production, two separating lines and double mold cavities ,the half mold is used in the design. A special gate which is called "banana" gate for its contour is used in the feed system in the design. The design includes the devise of side parting system for the reason of the half mold. As for the working parts of the injection mold ,the design also comprise the structure and dimensions of the working parts. Besides, as for the spiral structure with the plastic production the design adopts the gear wheel as the shedder system .In addition, the design of guidance system for the injection mold and the necessity of the design of the heating and cool system are explained in the text. Finally, the design comprise the drafting of the parts and assembling parts.
Key words: Injection mold ; Moldflow ; the “banana” shape of gate ; half cavities; gear

目录

1 引言 5
2 塑件成型工艺分析 6
2.1 塑件材料分析 6
2.2 塑件结构分析 7
2.3 塑件尺寸精度分析 7
2.4 表面质量分析 8
2.5计算塑件的体积和质量、模具型腔数的确定 8
2.5.1 塑件的体积和质量 8
2.5.2 型腔数的确定 8
2.5.3 注射机的初步选择 8
2.5.4 塑件注射工艺参数的确定 9
3 注射模的结构设计 9
3.1 分型面的选择 9
3.2 确定型腔的排列方式 10
3.3 浇注系统设计 11
3.3.1 主流道设计 11
3.3.2 分流道设计 12
3.3.3 浇口设计 12
3.4 排气系统的设计 15
3.5 侧向分型机构设计 16
3.5.1 抽芯力的计算 17
3.5.3 确定抽拔距离 17
3.5.4 确定斜导柱倾角 18
3.5.5 确定斜导柱长度 18
3.5.7 楔紧块的设计 19
3.6 模具工作零件设计 20
3.6.2 型腔组成 20
3.6.3 型腔及型芯工作尺寸计算 21
3.6.4 模具材料的选择 23
3.7 脱模机构设计 23
3.7.1 脱模力计算 24
3.7.2 轴的校核及选择 25
3.7.3 传动机构设计 25
3.8 弹簧的选择 26
3.9 模架的确定 26
3.10 导向机构的设计 27
4 模具加热和冷却系统设计 27
5 注射机有关参数的校核 27
5.1 最大注塑量校核 27
5.2 锁模力校核 28
5.3 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核 28
5.3.1 模具的外形尺寸校核 28
5.3.2 模具闭合高度校核 28
5.3.3 开模行程的校核 29
6 模具图与开模动作 29
6.1 模具图 29
6.2 开模动作过程 30
致 谢 31
参考文献 32

1 引言
打火机外壳材料一般有两种：金属和塑料。传统的打火机外壳大都采用金属外壳。材料一般为锌合金，钢，铁，铜等，花样百出的打火机外壳外型，一般采用冲压工艺获得（包括落料，弯曲等），外壳在制造上精度并不太高，要实现造型的美观，投入的成本比较高。
近几年来，新型的设计构思打破了传统的束缚。随着塑料种类的不断增加，用途也越来越广泛。各打火机生产商也逐渐把塑料作为打火机的部件材料。
塑料打火机的销售有着相当广阔的市场，国内越来越多的厂家开始生产塑料打火机。究其根源，从塑料制件的成型工艺以及模具设计方面来说，塑料打火机的生产以及销售具有以下几个优点：
首先，采用塑料的注射成型工艺，则能一次成型形状复杂，尺寸精确的塑件外壳，并且成本也节省不少，在一定程度上还减少金属材料的使用，有利于减少自然资源的流失。
其次，采用塑料注射成型工艺，更家容易实现打火机外观形状花样的变化多端。只要改变模具结构，就能相应地改变外观形状和尺寸，以满足消费者对外观的要求，这对于产品生产厂家立于不败之地有着关键的作用。
再次，塑料注射成型与冲压成型比较起来，具有噪音小，操作安全，方便等的优点。
在全球市场范围内，中国已经成为世界打火机的生产中心，销售中心，信息中心。基于塑料的优越性，金属外壳打火机的比重将会下降，取而代之，塑料外壳打火机的比例会逐渐增加。因此，打火机外壳注射成型工艺及模具设计，将是各个生产商今后的主要课题。开发新的注射成型工艺以及精密模具，对于攻占市场，将使各生产商不遗余力。

2 塑件成型工艺分析
2.1 塑件材料分析
聚碳酸酯(PC)是分子链中含有碳酸酯的一类聚合物的总称。聚碳酸酯的性能特点如下表1所示：
表1： 聚碳酸酯(PC)特性表

塑料品种

结构特点

化学稳定性

性能特点

成型特点

热塑性塑料

线型结构非结晶型材料（透明）

有一定的化学稳定性，不耐碱、酮、酯

透光率较高，介电性能好，吸水性小，但水敏性强（含水量不得超过0.2%），且吸水后会降解；力学性能很好，抗冲击蠕变性能突出，但耐磨性较差

熔融温度高（超过330摄氏度才严重分解），但熔体黏度大；流动性差（溢边值为0.06mm）；流动性相对温度变化敏感，冷却速度快；成型收缩率小；易产生应力集中。

结论

（1）熔融温度高且熔体黏度大，应该严格控制模具温度在70°～120°为宜。
（2）水敏性强，加工前必须严格干燥处理，否则会出现银丝，气泡及强度显著下降现象
（3）容易产生应力集中，严格控制成型条件；塑件不宜厚，避免有尖角、缺口和金属嵌件造成应力集中，脱模斜度取3度

2.2 塑件结构分析

图1 塑件三维图
利用Pro/E参数化实体造型软件对塑件进行三维造型，如图1所示打火机外壳塑件结构，主要结构为空心圆柱体。总高为27.3mm ,底面半径为27.3mm.制件顶部有两个长方体凸起结构，以及两个阶梯孔。内有螺纹，在外部与中心轴垂直的表面上有一道圆弧形沟槽结构。此外，制件表面还有滚花，为脱螺纹时采取的止转措施。滚花的成型需采用瓣合模的模具结构。因此，该塑件属于中等复杂程度。
2.3 塑件尺寸精度分析
所有尺寸均为自由尺寸，可按MT5查取公差，其主要尺寸公差如下：
外形尺寸：Φ, , Φ , Φ , R ,R, , ,SR ,, , , , , ,R
内形尺寸：R, R, , , R ,R , ,, x45°
孔尺寸： ,
螺纹尺寸：中径Φ24.5 外径Φ25 小径24
结论：该塑件的尺寸精度不算太高，相应的模具成型部分的尺寸也可以保证。塑件的壁厚在1.8mm左右，符合成型的壁厚范围。
2.4 表面质量分析
塑件的表面要求没有缺陷，毛刺，没有特别的表面质量要求，因此比较容易实现。
从上面4点分析得知，注射时在工艺参数控制得较好的前提下，塑件的成型要求可以得到保证。
2.5计算塑件的体积和质量、模具型腔数的确定
2.5.1 塑件的体积和质量
聚碳酸酯塑料的物理性能, 查参考文献[1]得：
密度:ρ=1.2g/ ；
聚碳酸酯成型温度:250～300℃；
注射压力:70～150MPa；
计算塑件的质量是为了选用注射机及确定型腔数。通过Pro/Engineer 软件造型出塑件的三维图，并通过软件内部计算得到塑件的体V=4138 mm3；并查得聚碳酸酯的密度ρ=1.2g/。通过计算，塑件的质量M=4.97g。
2.5.2 型腔数的确定
模具的型腔数可根据塑件的产量、精度高低，模具制造成本以及选用注射机的最大注射量和锁模力大小等因素确定。小批量生产，采用单型腔模具；大批量生产，宜采用多型腔模具。但塑件的尺寸较大时，型腔数又受到所选用最大注射量的限制。由于多型腔模具的各个型腔的成型条件及熔体到达各型腔的流程难以取得一致，所以制品精度较高时，一般采用单型腔模具。
由于以上所述产品（打火机外壳）产量为10万件，产量中等；塑料尺寸精度不高，相应的模具成型部分尺寸精度要求也不是很高；为了不使模具加工困难以及加大成型时的麻烦，因而采用一模两腔的模具结构。
2.5.3 注射机的初步选择
考虑一模两腔塑件及浇注系统的体积，查参考文献[2]初步选用型号为XS-ZY-125的国产注射机。其主要参数如下：
注射量/cm3：125； 注射压力（MPa）：119；
注射时间/s：1.6； 锁模力/KN：900；
模板最大行程/mm：300 ； 模板尺寸/mm×mm：428×450；
模具厚度/ mm：最大为300，最小为200；
喷嘴球径/ mm：R12；
喷嘴孔径/ mm：4；
2.5.4 塑件注射工艺参数的确定
查参考文献[1]得：
聚碳酸酯成型温度:250～300℃；
注射压力:70～150MPa；
以上工艺参数在试模时可作适当调整。
另外聚碳酸酯熔体粘度与温度关系较大，而与剪切速率关系不大。因此在成型加工过程中，仅靠提高注塑压力和注射速率不可能达到改善熔体流动性的目的，反而还会导致制品的内应力增加，而适当改变温度可以有效地调节熔体流动性。
注射聚碳酸酯制品成型时注射速率宜慢一些。若注射速率太快，易出现熔体破裂现象，在浇口周围会产生糊斑、制品表面毛糙等缺陷或因排气不良造成制品烧焦。
3 注射模的结构设计
注射模结构设计主要包括：分型面选择、模具型腔数目的确定及型腔的排列方式和冷却水道布局及浇口位置，模具工作零件的机构设计，脱模机构的设计等内容。
3.1 分型面的选择
分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。根据分型面选择原则：
①应便于塑料制件的脱模
②分型面的选择应有利于侧向分型与抽芯
③分型面的选择应保证塑料制品的质量
④分型面的选择应有利于防止溢料
⑤分型面的选择应有利于排气
⑥分型面的选择应尽量使成型零件便于加工
⑦分型面的选择应考虑减小由于脱模斜度造成塑件的大小端
为了便于塑件的脱模，在考虑型腔总体结构时，尽量采用一个与开模方向的分型面，设法避免侧向分型和侧向抽芯，以免模具结构复杂。否则，若开模方向与回转轴线平行，将不可避免要设计侧向抽芯。
考虑到塑件中部有菱形滚花的存在，采用瓣合模才能成型外部滚花，否则脱出时将破坏滚花；对于外部有滚花的塑件，考虑分型面时，应使型腔设置在动模，否则塑件的脱模将很复杂；此时，分型面为过回转体轴线且平行于开模方向。并且，这样的选择也有利于排气，型腔内气体在充填末了将沿着缝隙排出。
基于以上考虑，如图2所示的分型方式较为合理。

图2 分型面示意图
如上图所示，在制件三维投影图上标出了分型面，上下模型腔沿A—A方向分型，瓣合模沿B—B方向分型。其中A—A方向分型先由开模动作完成，然后B—B方向分型由斜导柱抽芯机构完成。
3.2 确定型腔的排列方式
多型腔模分流道的布置有平衡式和非平衡式两类，为保证各型腔同时充满，并均衡得进料，本设计采用平衡式的布置。由于是一模两腔，故它们的排列方式是对称的。如图3所示：

图3 型腔的布置形式
3.3 浇注系统设计
3.3.1 主流道设计
根据设计手册查得XS-ZY-125型注射机喷嘴的有关尺寸：
喷嘴前端孔径：d0=Φ4mm；
喷嘴前端球面半径：R0=12mm。
根据模具主流道与喷嘴的换算关系：
；
；
取主流道球面半径R=13mm，小端直径d=Φ5mm；
主流道衬套选用，查参考文献[3],选用I型浇口套的形式,如图4所示:

图4 浇口套
如上图所示浇口套形式,浇口套下端固定在定模板内,上端兼起定位圈作用,与机床定位孔配合,使用于小型注射模.为了便于将凝料从主流道中顺利拔出，将主流道设计成圆锥形，锥度为1～3°，经换算得主流道大端直径D=10mm。为了使熔料顺利进入分流道，将主流道的出料端设计半径为5mm的圆角过渡。
3.3.2 分流道设计
分流道一般应使熔体迅速得充满整个型腔，流动阻力小，熔体降温小，并能使熔体均衡地分配到各个型腔。
分流道截面形状的选择，既要考虑各种塑料注射成型的需要，又要考虑制造难度。从传热面积考虑，热固性塑料的注射模具宜采用矩形截面分流道，而热塑性塑料宜采用圆形分流道。从压力损失考虑，圆形截面分流道最好。从加工方便考虑，采用梯形，矩形截面分流道。
分流道的截面尺寸，应根据塑件的体积，壁厚，形状的复杂程度、注射速率、分流道长度因素等来确定。对于流动性较差的聚碳酸酯，应该采取较大的截面，取d=6mm。
另外，由于塑件外观中部有菱形滚花，采用瓣合模，故可将分流道设置在瓣合模的结合面，并且每一部分的分流道采用半圆形截面形状，便于加工。
分流道设计应注意：
①分流道与型腔排列要紧凑，以减小模具尺寸和缩短流道的流程，使熔体到达浇口时温度和压力降低最小
②分流道对熔体流动阻力要最小，流道凝料要最少。
③分流道设计应保证各型腔均衡进料，各分流道截面形状及长度应该相同。
④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，因面分流道的内表面粗糙度Ra 并不要求很低，一般取1.6μm 左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。
3.3.3 浇口设计
① 浇口的基本作用
浇口使从分流道来的熔体产生加速，以快速充满型腔，熔体充满型腔后，由接触模壁部分开始向中心层冷却固化，此时浇口首先凝固，防止熔体倒流，便于浇口凝料和塑件的分离。注射模的浇口形式多种多样，应根据塑料的成型特性，制品的几何形状、尺寸、生产批量、生产条件，注射机结构等因素综合考虑合理选用。
聚碳酸酯熔体粘度与温度关系较大，而与剪切速率关系不大，且聚碳酸酯流动性较差。由于塑件的外观要求表面要求没有缺陷、毛刺，因而潜伏式浇口比较合理。
② 浇口形式的选择
鉴于瓣合模的特点及浇口形式，参考文献[4]：
本设计采用了“香蕉”型潜伏式浇口（“香蕉”型潜伏式浇口又称为圆弧形潜伏式浇口，因为形状类似香蕉，故得名）。
“香蕉”型潜伏式浇口在结构上通常设计成为瓣合式的组合镶件，瓣合镶件的一半，在瓣合镶件的配合面上加工出“香蕉”型潜伏式浇口的一半，然后将两半瓣合镶件拼在一起装配。“香蕉”型潜伏式浇口的加工，由加工成“香蕉”型潜伏式浇口形状的电极在瓣合镶件的配合面上通过电火花放电加工而成。“香蕉”型潜伏式浇口，其主要参数如图5所示：

图5 加工有“香蕉”型浇口的瓣合镶块

图6 瓣合镶块浇口的局部放大图

具体参数如图5，图6所示：主流道出口端与分流道连接处采用R=4圆弧过渡；圆弧段距主流道中心线X2D,Xmin=15mm，这里X=16mm,分流道直径D=6mm；分流道圆弧段直径d=O.8D逐渐变至2.8mm；浇口尺寸为d1=0.8mm,D=2.8mm,母线夹角为直角。
③ 浇口位置的选择
模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：
1) 避免制品产生缺陷
2) 浇口位置开设位置应有利于熔体流动和补缩
3) 浇口位置应设在熔体流动时能量损失最小的部位
4) 浇口位置有利于型腔内气体的排出
5) 避免塑料制品产生熔接痕
6) 防止料流将型腔或嵌件挤压变形
7) 浇口位置的选择应考虑高分子取向对塑料制品性能的影响

利用Moldflow软件分析浇口的合理位置，如图7所示：

图7 Moldflow 软件进行塑料模浇口分析
Moldflow软件里，如图4所示：塑件被各种颜色所覆盖；矩形条纹，从红色，黄色，绿色，天蓝色，深蓝色，表示浇口在该颜色所代表的区域的可行性依次从最差到最优。
若浇口位置在深蓝色部位，即制件的中部和顶部，本来应是设置浇口位置的最佳选择。但由于制件中部是成型滚花的部位，因而浇口位置不能设置在此；顶部由于潜伏式浇口的结构形式也不能设置，故放弃而原则其他位置。
底部天蓝色部位，由于该侧壁部位壁厚大于顶部，进料时侧壁的流速比顶部快，容易使顶部形成封闭的一段气体，不利于型腔内气体的排出。因此，将浇口位置设置在上端颜色为天蓝色的部位。
④ 冷料井设计
冷料井的作用是存放以贮存前锋冷料，防止“冷料”进入型腔而影响塑件的质量；开模时又能将主流道中的冷凝料拉出。由于本设计的制品要求不高,故不设置冷料井。
3.4 排气系统的设计
通过Moldflow软件对塑料进行充填分析，如图8所示：

图8 塑料充填气泡产生位置图
如上图所示，麻点部分是气泡产生的地方，这些地方主要是在塑件的圆周表面及顶部，通过分型面的缝隙就可以将气体赶出型腔。因此，无须设计排气系统。
3.5 侧向分型机构设计
由于模具采用瓣合镶块（镶块与连接滑块相连接）成型制件的外部菱形滚花，因而需采用侧向分型机构,本设计采用斜导柱抽芯机构。如图9所示:

图9 瓣合镶块装配简图
1． 凹模镶块（瓣合镶块之一） 2. 塑件 3. 下凹模镶块（瓣合模之一）
3.5.1 抽芯力的计算
滚花的成型，是由细小型芯造成的，因此可以将许多小型芯的抽芯力，看成是一个较大型芯的抽芯力,参考文献[4]得：

=100×3.14×5×0.2×1×10
=3140N
其中型芯被塑料包紧断面周长:C==2×3.14×2.5
包紧深度: L=1mm
单位包紧部分长度: F0=10MPa
塑料对钢的摩擦系数: =0.2
脱模斜度: ,约为1
3.5.2 斜导柱直径计算
d=[P×H/(0.1 ）]1/3
=（3.14×1.3cm）/(0.1×13.7/cos20º）1/3
=1.46cm ≈14.6mm
其中: H-------滑块端面至受力点的垂直距离
σ------许用弯曲应力,一般取13.7KN/cm2
-------斜导柱倾角,这里取20º
根据参考文献[5]查得：d=16mm>14.6mm
3.5.3 确定抽拔距离

其中：S-----------抽拔距离
L-----------制件底部尺寸
D-----------制件中部的回转直径（这里为平均值）
K-----------安全系数（这里取K=3mm）
3.5.4 确定斜导柱倾角
斜导柱的倾角为斜抽芯机构的主要技术参数之一，它与抽拔力及抽拔距都有直接的关系，一般取，本设计选取。
3.5.5 确定斜导柱长度

图10 斜导柱抽芯机构
1. 滑块 2. 定模垫板
如图10所示，斜导柱长度由抽芯距,固定端模板厚度,斜导柱直径以及斜角大小确定根据参考文献[6]得：
L=
=

其中: L------- 斜导柱总长度
D------- 斜导柱固定部分台阶直径
------- 斜导柱倾角
h-------- 定模垫板厚度
S-------- 抽拔距
3.5.6 滑块及导滑槽的设计
①滑块的导滑形式
如图11所示，滑块的导滑部分宽度为7.5mm，长度为155mm，宽度79mm；导滑槽采用了整体式导滑槽,滑块与导滑槽的配合为H7/f7；与滑块侧壁留有0.5～1mm。

155
79
7.5

图11 滑块的结构形式
②滑块的定位装置
本设计采用活动定位钉与弹簧，弹簧在恢复形变过程中推动活动定位钉使其卡在滑块的小凹槽中，达到定位的目的。
3.5.7 楔紧块的设计
在塑件的注射成型过程,侧向抽芯方向受到塑料较大的推力,它通过滑块传递给斜导柱,为此斜导柱容易变形.故为使滑块不致产生位移,从而保护斜导柱,必须设置楔紧块。
为使在开模时楔紧块的斜面能很快离开滑块，避免发生干涉现象，楔紧块的斜角应略大于斜导柱的倾斜角，一般比斜导柱大2-3 º，取α=20+2=22 º，本设计采用了如图12所示整体镶入式,用台肩固定,刚性较好,修配方便。

楔紧块

图12 楔紧块与模板的安装方式
3.6 模具工作零件设计
3.6.1 镶块与滑块的连接方式
为节省贵重金属材料，下模型腔采用两瓣合镶块形式，镶块采用过盈配合镶嵌在滑块,如图13所示

图13 瓣合镶块与滑块的连接方式
3.6.2 型腔组成
型腔包括上下两部分，下型腔又由两瓣合镶块组成； 每个瓣合镶块为保证其强度，其侧壁厚度按经验值取,这里；镶块长度140mm,高度26mm，如图14所示。

图14 瓣合镶块
3.6.3 型腔及型芯工作尺寸计算
根据参考文献[7]得，型芯及型腔工作尺寸如表2所示：

表2 型腔及型芯尺寸计算表

类别

序号

模具零件名称

塑件尺寸

计算公式
型腔或型芯的工作
尺寸

型
腔
的
计
算

1

下凹模
镶块

Φ

Φ

Φ

R
R
R
R

2

上凹模
SR

R

R

R
R

Φ

型
芯
的
计
算

3

型芯
Φ

Φ
R

R

x 45°

孔距

4

型芯

螺纹段
型芯

Φ25

Φ
Φ24.5

Φ
Φ24

Φ
3.6.4 模具材料的选择
根据参考文献[8]得：对于一般性热塑性塑件，用于生产聚碳酸酯塑件的模具材料，一般采用SM2、PMS等。
SM2(Y20CrNi3AlMnMo):为一中易切削调质时效型塑料模具钢。含0.1%(质量分数)左右的S，切削加工性能得到了改善。生产工艺简单，性能稳定，使用寿命长。现已在电子、仪表、家电和玩具等行业推广应用，效果显著。
PMS(10Ni2MnCuAl):镜面塑料模具钢，是一种新型的时效硬化型塑料模具钢，具备良好的冷热加工性和综合力学性能。热处理工艺简便，淬透性高，变形小，表面粗糙度值低，光亮度高，尺寸和形状精度高。此外，PMS还具有良好的焊接性能，便于损坏后的补焊修复。
相比之下，由于SM2(Y20CrNi3AlMnMo)已经在多种行业中推广应用，故选用SM2(Y20CrNi3AlMnMo)作为本设计的模具材料。
3.7 脱模机构设计
一般来说，处理塑件脱螺纹问题有两类方法：一类是在塑件及树脂允许的情况下，采用强行脱出的方法；一类是螺纹较深、树脂强度高、螺纹精度要求高的塑件，必须采用旋转脱出的方法。在旋转脱螺纹结构中又分为手动脱出和机动脱出两种, 手动脱螺纹生产效率低, 但模具结构简单, 适应小批量生产；自动脱螺纹效率高, 质量稳定, 适应大批量生产。本次设计拟采用自动旋转脱螺纹，其中可采用的又有齿轮齿条传动机构、蜗杆传动机构、链轮传动机构等。
因链条传动运动中没有滑动，传动尺寸比较紧凑，不需要很大的张紧力，作用在轴上的载荷较小，效率较高，比较适合模具中传动的要求，而且市场上链条，链轮，电机采购方便，不需要专门加工，所以在传动设计中采用了链条传动。
3.7.1 脱模力计算
由于塑件底部只有一段是螺纹，因此塑件的脱模力Q包含两部分，其一为光轴段塑件对型芯的包紧力P1，另一部分为螺纹段对型芯的包紧力P2。
根据参考文献[9]，及参考文献[3],计算塑件的脱模力得：
Q=P1+P2=+
= +
=
=
=
包紧力造成的摩擦阻力；
故型芯轴应克服摩擦扭矩；
而中心齿轮传递的转矩；
由
n1=120r/min
得到 ；
由于链轮传动效率　=0.96
故电动机输出功率P>=P1/0.96=0.365KW
电动机采用1.1KW转速910r/min Y902型。
其中： E————塑料弹性模量(这里取2200MPa)
ε————塑料收缩率(0.65%)
————塑料泊松比(0.38)
α————型芯单面斜角(单边脱模斜度)(1.5°～1.7°)
r————型芯半径(r=23mm/2=11.5mm)
l————塑件光滑段对型芯的包紧长度(l=26-3.5=22.5mm)
r0————锥形型芯的平均半径(r0≈r=11.5mm)
————螺纹中径(=24.5/2=12.25)
————螺纹形状因子(h/cosβ,h螺纹工作高度,牙型半角β=30°)
R————螺纹外径(R=25/2=12.5mm)
S ————螺纹螺距(S=1.1mm)
λ————螺纹升角(arctan[N×S/()])
L————螺纹长度(L=3.5mm)
3.7.2 轴的校核及选择
根据参考文献[4]得：

对于中心轴，D100×≈14mm；取=20 mm；
对于型芯轴，D100×≈11.34，取=15 mm；
其中=100；
3.7.3 传动机构设计
由电动机带动链轮，链轮带动齿轮轴转动，然后分别传给两个直齿圆柱齿轮，齿轮转动使型芯转动脱出带螺纹塑件。为保证型芯的使用寿命，并在不损坏塑件螺纹的情况下，型芯轴转速不宜过大，取n1=60r/min。
①直齿轮设计：
用于传动机构的齿轮，根据参考文献[10]得：
本设计采用了标准直齿圆柱齿轮(压力角为20°)，模数采用标准模数m=1.5mm；，八级精度。设定齿轮传动比u=0.5，由u=Z2/Z1=n1/n2；那么齿轮轴的转速n2=120r/min，与型芯轴连接的齿轮1齿数Z1=40>=17齿；
那么与齿轮1啮合的齿轮2齿数Z2=20，由于齿轮2的分度圆半径与轴最小半径相差不大，故把齿轮2与中心轴制成齿轮轴。
②链轮设计：
由于链轮在本设计中的作用,仅在于传递转动,故无需特别设计，只需外购便可使用.本设计选用节距为12.7，齿数为22的链轮。
③轴承的校核
由于易成型塑件及特高粘度高精度塑件型腔压力介于25MPa~40MPa，取其上限值作为PC塑料注射的型腔压力,校核圆锥滚子轴承的可靠性.
注射过程中型芯受到轴向载荷：
F= =3.14×23.5×23.5×40=17340.65N
根据参考文献[11]得：
基本额定静载荷=182KN>17.34KN
故选用的轴承满足要求。
3.8 弹簧的选择
在进行脱螺纹的时候，要求滑块在一段时间里不能相对斜导柱运动，是为了使塑件的外部菱形滚花发生止转作用。为此目的，本设计采用了限位螺钉及弹簧的结构。弹簧起顶住动模板的作用，其要求每个弹簧的最大负载F大于50N(理由是，动模板及其上安装零件的总质量约为20千克。根据参考文献[12],选取弹簧丝直径为1.6mm,外径为16的弹簧,自由高度为70mm(只要满足恢复自由长度10mm以上即可)，材料为65Mn，
3.9 模架的确定
模具型腔长140mm,根据参考文献[13]：在注射时，型腔压力<49MPa情况下，型腔壁厚按S=0.20×L+17式计算。
通过计算得：S=45。因此模板尺寸长度a应满足：
aL+2S=140+2×45=230mm,然后根据标准模板选取a=250mm；
同样,根据制件的外观尺寸及侧向分型机构确定模板的宽度b=250mm；考虑以上侧抽芯机构,脱模机构等的考虑,根据参考文献[2]：
本设计选用型号为2325的塑料注射模模架，其周边尺寸：凸边尺寸280 mm×250 mm。该模架定模由两块模板组成,动模也由两块模板组成.各模板的参数如下:
定模座板厚度H1： 25mm宽度280mm
定模板厚度H2： 35mm宽度250mm
动模板厚度H3： 35mm宽度250mm
支承板厚度H4： 60mm宽度250mm
动模座板厚度H5： 25mm宽度280mm
支承块厚度H6： 70mm 宽度45mm
3.10 导向机构的设计
由于采用标准模架，故导向机构可不用设计者设计，本设计的导向机构与模架自带的略有不同，只需做稍微改动即可。
4 模具加热和冷却系统设计
模具温度及其波动对制品的收缩率、变形、尺寸稳定性、机械强度、应力开裂和表面质量等均有影响。模温过高或过低均会影响制品质量，因此保证模具温度的稳定均匀，是十分重要的。此外，模具温度对成型周期也有影响，在保证制品质量和成型工艺顺利的前提下，降低模具温度有利于缩短冷却时间，提高生产效率。
本设计采用聚碳酸酯材料来成型制品，其常用注射时的模具温度为90~120℃，模具温度比较高，因此无须设置冷却系统。相反地，此类粘度高，流动性差的塑料，在注射成型时需要对模具进行加热，保证模具温度为90~120℃。
5 注射机有关参数的校核
5.1 最大注塑量校核
当注射机最大注射量以最大注射容积标定时,为保证正常的注射成型,注射机最大注射容积应大于或等于所需要塑料容积,根据参考文献[2]得:

其中： 注射机最大注射量的利用系数,一般取0.8
注射机最大注射量,
所需塑料的容积(包括浇注系统凝料)
本设计 =2×V件+V浇注
=2×4.13+1.5×4.13
=14.46=125 （其中，V件=4.13, V浇注≈1.5 V件)
故注射机的注射量满足要求。
5.2 锁模力校核
根据参考文献[2]中的公式：
其中：——熔融塑料在型腔内的压力，该产品p=34.3MPa
——塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和，其值为= =3.14×30.5×30.5/4=730mm2
——注塑机的额定锁模力
故 =34.3×730=25039N≈25.04KN；
因此,选定的注塑机为900kN，满足要求。
5.3 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核
5.3.1 模具的外形尺寸校核
本模具的外形尺寸尺寸为280mm×250mm×250mm。XS-ZY-125型注射机模板最大安装尺寸为，故能满足模具的安装要求。
5.3.2 模具闭合高度校核
由上已知标准模架各模板厚度,因而模具的闭合高度：
H=H1+H2+H3+H4+H5+H6=25+35+35+60+25+70=250mm；
XS-ZY-125型注射机所允许模具的最小厚度为240mm，最大厚度为270mm ，即模具满足；
5.3.3 开模行程的校核
XS-ZY-125型注射机的最大开模行程S=300mm满足公式：
，(其中为推出机构的推出距离, 为制件的高度),因此,该注射机的开模具行程足够。
经校核, XS-ZY-125型注射机