塑料旋钮注塑模具设计概述.docx

塑料旋钮注塑模具设计
摘要
塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，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。
本设计产品名称风扇按钮，选材料为聚氯乙烯，因为产品的需求，我们选择采用一模四腔的排列方式，根据模具结构，我们应用推杆推出工件方法。
通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理；通过对CAD的学习，可以建立较简单零件的零件库，从而有效的提高工作效率。
关键词：侧向分型 抽芯机构 斜顶机构

Abstract
The plastics industry is the world's fastest growing industries on the one category, while the injection mold is one of the types of rapid development, therefore, research on the understanding of plastic injection molding production process and improve product quality is very significant.
The name of the skeleton design products, choose materials for the PP, because the demand for the product, we choose a two-cavity mold arrangement, according to mold structure, we applied the lateral type Pulling Mechanism design and the design of the lifter body .
Through this design, injection mold can have a preliminary understanding of the design of some of the details of the note issue, to understand the structure and working principle of mold; by learning CAD, parts can create simple parts library, so as to effectively increase efficiency.
Key words: lateral type core-pulling mechanism lifter bodies

目录
绪论 1
第1章 塑件的工艺分析 3
1.1 塑件的材料 3
1.2 工艺分析 5
第2章 拟定模具结构形式 6
2.1 分型面的确定 6
2.2 确定型腔数目和排列方式 6
第3章 浇注系统的设计 9
3.1 主流道设计 9
3.2 分流道设计 9
3.3 主流道剪切速率的校核 10
3.4浇口的设计 10
第4章 成型零件的设计 12
4.1 成型零件的结构设计 12
4.2 成型零件钢材选用 12
4.3 动模的大小 12
4.4 主要成型零件的工作尺寸的计算 12
4.5 侧抽芯结构的设计 14
4.5.1 斜导柱的典型机构尺寸 15
4.5.2 抽拔力 15
4.5.3 抽芯距的计算 15
4.5.4 斜导柱所受弯曲力的计算 16
4.5.5 斜导柱直径的确定 16
4.5.6 斜导柱长度的计算 16
4.5.7 滑块的设计 16
4.6 模架的确定 17
第5章 推出机构的设计 19
5.1 推出机构设计应遵循以下原则 19
5.2 脱模力 19
5.3 推杆的结构的设计 19
5.4推杆的安装 20
5.5 推出形式的确定 20
第6章 注塑机的校核 21
6.1 最大注塑量的校核 21
6.2 注塑压力的校核 21
6.3模具与注射机安装部分相关尺寸的校核 22
6.3.1 模具闭和尺寸与注射机模板尺寸和拉杆间距相适应 22
6.3.2 模具闭合高度校合 22
6.4 开模行程的校合 22
第7章 导向机构和调温系统的设计 24
7.1导向机构的设计 24
7.1.1导向总体设计 24
7.1.2导柱设计 24
7.1.3导套设计 24
7.2 调温系统的设计 25
7.2.1设计原则 25
7.2.2尺寸大小 25
7.2.3布置 25
总 结 26
致 谢 27
参考文献 28
附件一 英文文献翻译 29

绪论
模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，所以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。在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业” ；美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”;德国则认为是所有工业中的“关键工业” ;日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力” ，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力” 。日本模具产业年产值达到13000亿日元，远远超过日本机床总产值9000亿日元。如今，世界模具工业的发展甚至己超过了新兴的电子工业。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。
改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。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。近年来，我国模具工业每年都以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。据统计，我国现有模具生产厂近2万家，从业人员约50万人，“九五”期间的年增长率为13%. 2000年总产值为270亿元，占世界总量的5%。但从总体上看，自产自用占主导地位，商品化模具仅为1/3左右，国内模具生产仍供不应求，特别是精密、大型、复杂、长寿命模具，仍主要依赖进口。目前，就整个模具市场来看，进口模具约占市场总量的20%左右，其中，中高档模具进口比例达40%以上。因此，近年来我国模具发展的重点放在精密、大型、复杂、长寿命模具上，并取得了可喜的成绩，模具进口逐渐下降，模具技术和水平也有长足的进步。近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型精密、复杂、长寿命等中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量增加较快，其能力提高显著；“三资”及私营企业发展迅速，尤其是“三资”企业目前已成为行业的主力军；股份制改造步伐加快，等等。从地区分布来说，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，这2个省的模具产值已占全国总量的六成以上。江苏、上海、山东、安徽等地目前发展态势也很好。详细DWG图 纸 请 加：三 二 ③ 1爸 爸 五 四 0 六

随着世界五金、电子、仪表、电器和机械塑料工业高速发展,我国塑料工业异军突起，而塑料工业的高速发展又对塑料模具工业的发展起到了推动作用同时也对它提出了越来越高的要求。塑料模具就是利用特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工艺基础装备。用塑料模具生产的主要优点是制造简便、材料利用高、生产率高、产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。塑料模具的现代设计与制造和现代塑料工业的发展有极密切的关系。随着塑料工业的飞速发展，塑料模具工业也随之迅速发展。目前我国塑料模具约占模具工业总产值30％～35％。国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大，因为注塑成型可以对形状复杂的塑料产品实现一次成型，是一种高效率、大批量的生产方式。仅汽车行业就需要各种塑料制品36万吨其中80％以上的产品通过注塑生产。电子电器如电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过1000万台；彩电的年产量已超过3000万台。到 2010年，在建筑与建材行业方面，塑料门窗的普及率为30％，塑料管的普及率将达到5O％，这些都会大大增加对塑料模具的需求量
随着世界五金、电子、仪表、电器和机械塑料工业高速发展,我国塑料工业异军突起，而塑料工业的高速发展又对塑料模具工业的发展起到了推动作用同时也对它提出了越来越高的要求。塑料模具就是利用特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工艺基础装备。用塑料模具生产的主要优点是制造简便、材料利用高、生产率高、产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。塑料模具的现代设计与制造和现代塑料工业的发展有极密切的关系。随着塑料工业的飞速发展，塑料模具工业也随之迅速发展。目前我国塑料模具约占模具工业总产值30％～35％。国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大，因为注塑成型可以对形状复杂的塑料产品实现一次成型，是一种高效率、大批量的生产方式。仅汽车行业就需要各种塑料制品36万吨其中80％以上的产品通过注塑生产。电子电器如电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过1000万台；彩电的年产量已超过3000万台。到 2010年，在建筑与建材行业方面，塑料门窗的普及率为30％，塑料管的普及率将达到5O％，这些都会大大增加对塑料模具的需求量。 注塑模具的优劣直接影响注塑成型的质量。注塑模具行业，欲要加工出高精度、高质量、复杂型面的注塑模具必须借助先进的计算机辅助设计和制造软件、编制合理的加工工艺规程、选择合适的加工设备和刀具、设定最佳切削用量，这是保证加工质量、提高生产效率、减轻劳动强度的有效途径。为了能够为注塑加工商生产出可节约投资成本和时间成本，以及提高注塑生产效率的模具，模具制造商们不断使用新材料和新技术，而这些新材料和新技术则在一定程度上代表了注塑模具制造的新趋势。因而，玩具四驱车底座成型技术的研究与开发具有相当重要的理论意义和实用价值。以此作为一个突破口，带动和促进相关塑件产品外观零件注塑成形技术的发展和技术创新，将会产生显著的经济价值。

第1章 塑件的工艺分析
1.1 塑件的材料

图1 塑料旋钮
如图1为塑料旋钮，材料选用ABS。表1为ABS的性能与用途。
表1 ABS的性能与用途
塑料品种
性能特点
成型特点
模具设计的注意事项
使用温度
主要用途
苯乙烯-丁二烯-丙烯晴（ABS）
机械强度较好，有一定的耐磨性。但耐热性较差，吸水性较大。
成型性能很好，成型前原料要干燥。
浇注系统选择进料口位置，形式，推出力过大或机械加工时塑件表面成白色痕迹，脱模斜度易取以上。
<70℃
机器盖、罩、仪表壳、手电钻壳、风扇叶轮，收音机、电话和电视机等壳体，部分电器零件、汽车零件、机械及常规武器的零部件
苯乙烯-丁二烯-丙烯晴（ABS）塑料注射成型的工艺参数
注射机类型：螺杆式
螺杆转速/ ：
喷嘴形式：直通式
喷嘴温度/℃：
机筒前段温度/℃：
机筒中段温度/℃：
机筒后段温度/℃：
模具温度/℃：
注射压力/：
保压压力/：
注射时间/：
保压时间/：
冷却时间/：
成型周期/：

1.2 工艺分析
（1）制品采用ABS材料，收缩率为0.4%~0.6%；
（2）该塑件尺寸较小，塑件的尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，可采用5级公差，为降低成本，采用一模四腔，并不对制品进行后续加工；
（3）制品表面光洁度有特殊要求，为提高成型效率采用潜伏式浇口；
（4）为了方便加工、热处理和降低成本，型腔与型芯采用拼合结构。
（5）模具设计时要浇注系统选择进料口位置，形式，推出力过大或机械加工时塑件表面成白色痕迹，脱模斜度易取以上。
（6）塑件制品设计圆角，能使其成型时的流动性能好，成型顺利进行。因为当制品带有尖角时，往往会在尖角处产生应力集中，在受力或受冲击振动时发生破裂。本设计的制品均采用圆角半径为1

第2章 拟定模具结构形式
2.1 分型面的确定
在塑件设计阶段，应考虑成型时分型面的形状和位置，然后在选择模具的结构，分型面的选择应根据以下原则：
（1）有利于保证塑件的外观量。
（2）分型面选择在塑件的最大截面处。
（3）尽可能使塑件留在动模一侧。
（4）尽可能满足塑件的使用要求。
（5）有利于型腔内的气体的排出。
（6）有利简化模具的结构。
根据以上原则分型面的位置确定在塑件底面的最大截面处。

图2 分型面的位置
2.2 确定型腔数目和排列方式
（1）该塑件对外观要求不高，尺寸精度一般，且为中批量生产可采用一模多腔，考虑制品的尺寸较小，模具的制造费用高等，初定为一模两腔。
（2）型腔排列形式的确定
该塑件为方形件，型腔排列采用如下方式

图3 型腔的排列及流道布局
单个塑件体积 塑件总体积 V≈15.08
查表得塑件的密度为1.05g/
单件塑料件重量 m=Vⅹ1.05≈3.96g
（3）塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算
a、塑件在分型面上的投影面积：
A≈1017.4
b、锁模力等于型腔内工作压力与塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之积：
因为是一般塑件，所以平均压力q=65%ⅹ100=65MPa
F=Aⅹq＝66.13KN
浇注系统的凝料体积，可以根据经验按照塑件体积的0.2～1倍来估算。同时考虑到模具是一模两腔，其流道会比较简单，浇注系统中的凝料是较多的，现采用按塑件体积的1倍来进行浇注系统凝料体积的估算，所以对于确定的一模四腔，注塑机一次注入模具型腔的注射量为：

根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料总体积 ，再按照注射机的每次注射量应小于或等于其公称注射量的80%的要求，于是有：
。
（4）初选注射机
根据上述分析、计算，查表初选注射机型号为SZ-60/40卧式注射机的有关参数如下：
理论注射容积 60
注射压力 180MPa
模具最大行程 250mm
模具最大厚度： 250mm
模具最小厚度： 150mm
喷嘴球半径： 10mm
喷嘴孔直径: 3.5mm
定位圈直径： 100mm
第3章 浇注系统的设计
3.1 主流道设计
（1）主流道尺寸
根据所选注射机，则主流道小端的尺寸为
图4 主流道尺寸
D=注射机喷嘴尺寸+（0.5～1）＝3+１＝4mm
主流道球面半径
SR=喷嘴球面半径+（1～2）=11mm
（2）主流道衬套形式
为了便于加工所以将衬套和定位圈分开设
计，衬套如图3-1所示，材料采用T10A，热处理淬火后
表面硬度为40～45HRC。
3.2 分流道设计
（1）、分流道布置形式
塑件的体积比较小，形状比较简单，壁厚均匀，且塑料流动性好，可以采用单点进料的方式。
（2）、分流道形状、截面尺寸：
a、形状及截面尺寸为了便于加工及凝料的脱模，采用加工工艺性较好的U形截面。
b、直径一般为1.6~9.5,取直径为φ5mm。
c、U形截面高度 H=1.25R=2mm。
3.3 主流道剪切速率的校核
（1）主流道凝料的体积

=1061.32
=1.06
（2）主流道剪切速率的校核
由经验公式
式中
=
=
其中
=
=
=

＜
因此，主流道剪切速率偏小主要是注射量小、喷嘴尺寸偏大，使主流道尺寸偏大所致。
3.4浇口的设计
浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短通道（除了直接浇口外），它是浇注系统的关键部分。
浇口的主要作用：
（1）型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流；
（2）易于切除浇口尾料；
（3）对于多型腔模具，用以控制熔接痕的位置。
当塑料熔体通过浇口时，剪切速率增高，同时熔体的内摩擦加剧，使料流的温度升高，黏度降低，提高流动性能，有利于充型，但是浇口尺寸过小会使压力增大，凝料加快，补缩困难，甚至形成喷射现象，影响塑件质量。
浇口的形式有很多，根据本塑件的要求，本设计采用潜伏式浇口的结构形式。

第4章 成型零件的设计
4.1 成型零件的结构设计
（1）凹模的设计要求：
整体式型腔是直接加工在型腔板上的，因为这样有较高的强度和刚度，在使用过程中不易发生变形，且该塑件尺寸较小，形状简单，型腔加工容易实现，故采用整体式结构。
（2）型芯形状简单，为减低成本故也做成整体式结构式型芯。
4.2 成型零件钢材选用
塑料为批量生产，成型零件选用钢材要具有较好的耐磨性和抗疲劳能力。
机械加工性能和抛光性能要好，因此，嵌入式凸凹模均选用T10A。淬火
后表面硬度为40HRC-45HRC。
4.3 动模的大小
由于计算壁厚比较麻烦，所以采用查经验表的方式确定壁厚，从而确定动模
大小。
查表得：型腔壁厚S1为2mm，本设计采用两板模。所以综合考虑动模大小确定为130x180x25
4.4 主要成型零件的工作尺寸的计算
（1）动模型芯的工作尺寸的计算
塑件内的型腔尺寸公差为正值“+”，制造公差为负值“”。根据推导：
型芯的径向尺寸计算公式如下：

式中：—型芯的径向尺寸，；
—塑件的平均收缩率；

—塑件的外径尺寸，；
—修正系数，（），取；
—塑件的公差值，因尺寸的大小而变。
—制造公差，取。

型芯的高度尺寸计算公式如下

式中：—型芯的高度尺寸，；
—塑件的平均收缩率；

—塑件的外径尺寸，；
—修正系数，（），同样取；
—塑件的公差值，因尺寸的大小而变。
—制造公差，取。

（2） 型腔的工作尺寸的计算
凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸属包容尺寸，在使用过程中凹模的磨损会使包容尺寸逐渐增大。所以，为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配的需要，在设计模具时，包容尺寸尽量取下限尺寸，尺寸公差取下偏差。
凹模的径向尺寸计算公式如下：

式中：—型腔的径向尺寸，；
—塑件的平均收缩率；

—塑件的外径尺寸，；
—修正系数，（），取；
—塑件的公差值，因尺寸的大小而变。
—制造公差，取。

凹模的高度尺寸计算公式如下

式中：—型芯的高度尺寸，；
—塑件的平均收缩率；

—塑件的外径尺寸，；
—修正系数，（），同样取；
—塑件的公差值，因尺寸的大小而变。
—制造公差，取。

4.5 侧抽芯结构的设计
该塑件有一个宽8.4mm，深1mm的环形槽，需要侧向抽芯机构来完成。侧向分型与抽芯机构根据动力来源的不同，有机动、液压或气动以及手动等三大类。本塑件采用机动侧向分型与抽芯机构,它是利用注射机开模力作为动力，通过有关传动零件使力作用于侧向成型零件而将模具侧向分型或把侧向型芯从塑料制件中抽出，合模时又靠它使侧向成型零件复位。这类机构虽然结构比较复杂，不但分型与抽芯不需手工操作，生产率高，而且结构紧凑、动作安全可靠、加工制造方便。根据传动零件的不同，这类机构可分为斜导柱、弯销、斜导槽、斜滑块和齿轮齿条等许多不同类型的侧向分型与抽芯机构，本次设计选用斜导柱侧向分型与抽芯机构。
4.5.1 斜导柱的典型机构尺寸
斜导柱的主要尺寸有直径d、长度L、倾斜角和抽芯距S。斜导柱与滑块之间采用轻松配合，有利于滑块灵活运动。斜导柱对滑块只起驱动作用，而滑块运动的准确性、平稳性由导槽与滑块之间的配合精度予以保证，滑块的最终位置由楔紧块决定。确定倾斜角 要兼顾抽拔距及弯曲力，通常采用＝ ，不大于。导柱材料多用45钢、T8、T10以及20钢经渗碳处理，淬火硬度在HRC55以上。磨削加工后，表面粗糙度保证有=1.6。
4.5.2 抽拔力
抽拔力是将侧型芯从制品中抽出所需的力。刚开始抽芯所克服的阻力称为初始抽拔力。继续将全部侧芯抽出所需的力称为相续抽拔力。相续抽拔力通常小于初始抽拔力，故设计时以初始抽拔力为准。
影响初始抽拔力的主要因素有：
a).成型芯表面积愈大，包紧力愈大，因而抽拔力就愈大。方形成型芯比圆形成型芯抽拔力大，当制品一面有两个以上的孔时，抽拔力更大。成型芯距离愈大，收缩愈大，抽拔力也就愈大了；
b).制品壁愈厚，收缩就愈大，抽拔力也愈大；
c).制品塑料的收缩率大、成型芯摩擦系数大，抽拔力就大；
d).成型芯表面粗糙度低脱模斜度大，抽拔力就小，反之抽拔力就大；
e).注射力小保压压力小，冷却时间短，则抽拔力小，反之，抽拔力就大。
抽拔力可用如下简化公式进行计算：
（N）
式中l——活动侧芯被塑料包紧的断面周长
()
h——成型芯部分的深度， (1mm=0.001m)
p——制品对侧芯的压力，一般取8～12Mpa
f——塑料对钢的摩擦系数，常用f＝0.14～0.34；
——侧芯的脱模斜度，常取＝。(取)
所以，
总的抽拔力为：
4.5.3 抽芯距的计算
将活动芯从成型位置抽至不妨碍制品脱模的位置所移动的距离称为抽芯距。

式中H——斜导柱完成抽芯距所需的开模行程(mm)；
——斜导柱倾斜角。
4.5.4 斜导柱所受弯曲力的计算
式中——抽拔阻力（与抽拔力大小相等，方向相反）；
——斜导柱的倾斜角。
4.5.5 斜导柱直径的确定
根据斜导柱所受最大弯曲应力应小于其许用弯曲应力的原则，可推导出斜导柱直径的计算公式。
因为，

所以，取d=8mm
式中 L——斜导柱有效工作长度；
M——斜导柱所受最大弯距；
——弯曲许用应力，对碳钢可取＝137Mpa
W——抗弯面系数，圆形截面： W=。
4.5.6 斜导柱长度的计算
斜导柱的长度时根据侧芯的抽芯距、斜导柱的直径倾斜角和安装斜导柱的模板厚度t来决定。其表达式为故，取L=56mm
4.5.7 滑块的设计
圆管处的环形槽可用两个滑块来成型,滑块的尺寸和形状是根据两个型芯的最大直径和中心距以及斜导柱的直径来确定的。由于两个型芯的中心距为74mm，最大直径为36mm，斜导柱的直径为8mm,考虑滑块的刚度和强度要求，设计了滑块的总长为30mm,总宽为20mm。

图5 滑块的基本尺寸
其抽拔距计算：
S = - + (2 ～ 3)
式中：S ——滑块分开所需的抽拔距，mm；R ——圆管的最大半径，mm；
r——环形槽的最小半径，mm。
经计算,取抽拔距为6mm。
环形槽只有1 mm的厚度,因此可将滑块做大些使环形槽以下的部位也由滑块来成型,这样滑块的强度可以满足加工制造和使用要求。同时滑块与推管在位置上干涉,为了使滑块在侧向分型时不与推管发生碰撞,可在滑块上开设椭圆孔以避开推管。同时为避免或减少因哈夫滑块与型芯相对运动造成的摩擦使模具在工作一段时间后出现塑件飞边,在滑块的两侧面加拔模角。
4.6 模架的确定
根据型腔的布局以及型腔侧壁最小厚度为，再考虑导柱，导套及连接螺钉布置应占的位置和推件板等各方面的问题，再加上本设计采用的是潜伏式浇口形式，潜伏式浇口采用自动脱落浇注系统结构，顶出机构采用顶杆式，
因此确定采用A1的模架结构，型号为；
各模板尺寸的确定；
（1）A板尺寸
A板也就是定模型腔板，由于本设计的塑件在定模部分，因此A板的厚度取。
（2）B板的尺寸
B板也就是动模固定板，因此动模固定板的尺寸按标准取。
（3）座板的尺寸
动模座板厚度和定模座板厚度均按标准取。
（5）垫块的尺寸
垫块的高度取，厚度为。
（6）推板及推板固定板的尺寸
推板的厚度取。推板固定板的厚度取。
（7）动模支承板的尺寸
动模支承板的厚度取

第5章 推出机构的设计
推出机构的设计是注射成型其中的一个重要循环,塑件必须无误地从模具中脱出,完成脱出塑件的装置。
5.1 推出机构设计应遵循以下原则
（1）推出机构应尽量布置在动模一侧。
（2）保证塑件推出不被损坏和良好的外观。
（3）机构简单,动作可靠。
（4）合模时准确复位。
5.2 脱模力
因为，所以，此处视为厚壁圆筒塑件，同时，由于该塑件没有通孔，所以脱模时存在真空压力，参考下式，可得脱模力为

式中，F是脱模力（N）；E是塑料的弹性模量（Mpa）；S是塑料成型的平均收缩率（%）；t是塑件的壁厚（㎜）；L是被包型芯的长度（㎜）；是塑料的泊松比；是脱模斜度（）；是塑料与钢材之间的摩擦因数；是型芯的平均半径（㎜）；A是塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积（），当塑件底部有通孔时，A项视为零；是由和决定的无因次数，，其中的值与塑件的横截面积形状和相关尺寸有关；是由和决定的无因次数，。
5.3 推杆的结构的设计
（1）圆形推杆的直径。可由欧拉公式简化得

式中，是推杆直径（㎜）；L是推杆长度（㎜）；是塑件的脱模力（N）；E是推杆材料的弹性模量（Mpa）；n推杆数量；安全系数，取=1.5。
（2） 推杆直径校核

式中，是推杆材料的许用压应力（Mpa）。根据塑件结构要求，选择直径为的推杆，然后根据要求进行相关加工。
5.4推杆的安装
推杆在固定板上的固定方法有很多，本设计采用的是最常采用的形式，即将推杆凸肩压在固定板的沉孔和推板之间，用螺钉紧固，凸肩高度与对应沉孔的深度留有余量，在装配后将它们与固定板一起磨去余量，来保证高度一致，避免在高度方向来回窜动。
5.5 推出形式的确定
根据塑件的形状特点，确定模具型腔在定模部分，模具型芯在动模部分。塑件成型开模后，塑件与型芯一起留在动模一侧。该塑件的塑料有很好的弾性，可以采取强制脱模方式，但是需要较大的脱模力，故采用推板推出机构。

图6 推杆的分布

第6章 注塑机的校核
6.1 最大注塑量的校核
最大注射量是指注射机螺栓式柱塞以最大注射行程注塑时，一次所能达到的塑料注射量。理论注塑量一般有两种表示：
一种规定以注塑苯乙烯-丁二烯-丙烯晴（ABS）（密度约为）的最大克数（g）为标准。而另一种为规定以注塑塑料的最大容积（）为标准。

式中：—模具型腔和流道的最大容积（）。
—指定型号与规格的注射机注射量容积（），该注射机为60。
—注射系数，取0.75。

所设计的注射模，塑料件加浇注系统凝料所用的塑料量，不应超过最大注塑量，对于正常的批量生产，应满足下面的式子：

式中：—成型零件所需求的注塑量（塑件加上浇注系统凝料所用注塑量）
由定义可知即上节所讲的，因此
==16.1g

因此符合要求。
6.2 注塑压力的校核
注塑时，螺杆作用于塑料熔体的压力，在熔体流经机筒，喷嘴，模具的浇注系统以后，在型腔中余于的模腔压力P，该压力在型腔中产生一个使模具沿分型面胀开的胀模力，该力的大小为

式中：—熔融塑料在型腔内的压力，，取；
—塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和，；
—塑件在分型面上的投影面积，；
—塑件浇注系统在模具分型面上的投影面积，；
—型腔数
流道凝料（包括浇口）在模具分型面上的投影面积，在模具设计前是个未知数，根据多型腔模具的统计分析，大致是每个塑件在分型面上的投影面积的倍，因此；可采用0.35倍的塑件在分型面上的投影面积来计算。
通过计算可得

由于<，故再上选的注射机的锁模力为，满足要求。
6.3模具与注射机安装部分相关尺寸的校核
6.3.1 模具闭和尺寸与注射机模板尺寸和拉杆间距相适应
模具的安装有两种方式，一是从注射机这方直接吊装入机内进行安装，二是先吊到侧面再由侧面进入到机内安装。一般模具的外形尺寸受到拉杆间距的限制，应于重视。
模具的长宽<拉杆面积
本设计的模具的长宽为 < 注射机拉杆间距为，故满足要求
6.3.2 模具闭合高度校合
模具总厚度与注射机模板闭合厚度的关系：两者之关系应满足：

而
式中：—模具闭合后的总厚度，；
—注射机允许的最小模具厚度，；
—注射机允许的最大模具厚度，；
—注射机移动板的最小开合距离，；
当<时，可以增加模具垫块高度，但>时，则模具无法闭合，尤其是机械—液压式锁模的注射机，因其肘杆无法撑直。
模具的实际厚度为，

<<，因此符合要求。
6.4 开模行程的校合
开模行程是指从模具中取出塑件所需的最小开合距离，用H表示，它必须小于注射机移动模板的最大距离S，由于注射机的锁模机构不同，开模行程可按两种情况进行较核。
开模行程与模具厚度无关
这种情况主要是指锁模机构为液压—机械联合作用的注射机，其模板行程是由连杆机构的最 大冲程决定的，而与模具的厚度无关。
开模行程与模具厚度有关。
这种情况主要是指全液压式锁模的注射机（如XS-ZY-250）和机械锁模机构的直角式注射机（如SYS-45，STS-60）。其开模行程H应小于动模移动板与定模固定板之间的最大距离减去模具厚度，即，。

式中 —注射机动模板的开模行程（mm），取250mm
—塑件推出行程（mm），取18mm
—包括流道凝料在内的塑件的高度（mm），其值为
，，
可见开模形成符合要求。
第7章 导向机构和调温系统的设计
7.1导向机构的设计
7.1.1导向总体设计
(1)导向零件应合理地均匀分布在模具的周围,其中心到模具边缘应具有足
够的距离,以保证模具强度,防止导套变形。
(2)模具导柱应安装在定模座上,导套安装在定模固定板、推件板和垫板上。
(3)为了保证分型面良好接触,导柱和导套在分型面处应设制有承削槽。
(4)合模时,应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。
(5)动定模采用配作加工,可保证同轴度。
7.1.2导柱设计
(1)该模具采用带头导柱。
(2)导柱长度顺利取件和正常导向。
(3)为了使导柱顺利进入导向孔,导柱的端部采用锥形的先导部分。
(4)导柱直径应根据模具尺寸确定,应保证有足够的抗弯强度。
(5)导柱的安装形式,导柱固定部分与定模座模板按H7/k6过渡配合,导柱
滑动部分按H7/f6的间隙配合。
(6) 导柱工作部分表面粗糙度为Ra=0.4μm。
(7) 导柱应具有坚强而耐磨的表面和坚韧不易折断的内芯,采用低碳钢经
渗碳淬火处理或T8A,T10A淬火后达45HRC以上。
7.1.3导套设计
导套是用于与安装在模具上的导柱相配合,用以确定动
定模的相对位置,保证模具运动导向精度的圈套形零件。
(1)结构形式采用带头导套。
(2)导套的端面应倒圆角,导柱孔最好做在通孔,有利于排出孔内的气体。
(3)导套孔滑动部分接H7/f6间隙配合,表面粗糙度为0.4μm,导套外径
与模板一端采用H7/k6配合。
(4) 导套材料要用耐磨性较好的材料T8A或T10A。

7.2 调温系统的设计
因塑件的材料分布不均匀，所以需要设计冷却系统:
7.2.1设计原则
（1）冷却通道离凹模不宜太远或太近，一面影响冷却效果和模具的强度，
其距离一般为冷却通道直径的1～2倍，且要大于等于10mm；孔壁间距为
通道直径的3～5倍。
（2）在模具结构允许的情况下，冷却通道的孔径尽量大，冷却回路的数量
尽量多，这样冷却会越均匀。
（3）应与塑件厚度相适应，即冷却通道的排列要与型腔的形状相吻合，塑
件局部壁厚处应增加冷却通道，加强冷却。
（4）冷却通道尽量不要通过镶块和镶块接缝以防漏水，必要时采用密封圈。
（5）冷却通道直径一般为6～14mm。
（6）浇口壁厚附近处应加强冷却。
（7）冷却通道要避免接近塑件的熔接部位，以免使塑件产生熔接痕，降低
塑件强度。
（8）避免造成模具表面冷却不均匀。
（9）凹模和凸模要分别冷却，要保证冷却的平衡，而且对凸模内部的冷却
要注意水道穿过凸模与模板接缝处时进行密封，以防漏水。
7.2.2尺寸大小
因塑件不是太大，所以冷却通道直径取6～12的中间值，取为φ6mm
7.2.3布置

图7 冷却水道的分布
（1）与型腔壁的距离：取为15
（2）孔壁间距取2倍间距：30

总 结
通过对旋钮塑料成型模具的设计，对常用塑料在成型过程中对模具的工艺要求有了更深一层的理解，掌握了塑料成型模具的结构特点及设计计算方法，对独立设计模具具有了一次新的锻炼。
在完成模具设计后，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、热处理、计算机辅助设计等专业基础课和专业课方面的知识，我对于模具特别是塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识，在指导老师的协助和讲解下，同时查阅了很多相关资料并亲手拆装了一些典型的模具模型，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。并利用因特网查阅了大量设计资料，在设计过程中，本人运用了大量的计算机辅助设计，通过对此塑件模具的设计，本人更加熟练了对Pro/ENGINEER和AutoCAD的运用。
特别是CAD，在设计的后一阶段充分利用CAD软件，新的工具的利用，大在提高了工作效率。以计算机为手段，专用模具分析设计软件为工具设计模具。软件可直接调用数据库中模架尺寸，金属材料数据库及加工参数，通过几何造型及图形变换可得到模板及模腔与型芯形状尺寸迅速完成模具设计。模具CAD技术是模具传统设计方式的革命，大大提高了设计效率，尤其是系列化或类似注射模具设计效率更为提高。
致 谢

详细DWG图 纸 请 加：三 二 ③ 1爸 爸 五 四 0 六

致谢人：

参考文献
[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.