冲压件、塑料件的成型模具CADUG设计课程设计说明.doc

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课程设计说明书

题目 冲压件1、塑料件1的成型模具CAD

学院： 机 械 工 程 学 院
专业： 材料成型及控制工程 班级： 1001 学号： 01
学生姓名：
导师姓名：
完成日期： 2014 年 x 月 x日

材料成型及控制工程专业
材料成形CAD课程设计任务书

题目： 冲压件1、塑料件1的成型模具CAD
专业班级 姓名 学号
指导老师
一、设计任务
冲压件1、塑料件1见附件产品图，并取第一组尺寸。具体任务：
1、拟定所指定的冲压件、塑料件的成型工艺，正确选择成型设备；
2、合理选择模具结构，并进行必要的工艺计算；
3、正确确定模具成型零件及其他零部件的形状和尺寸；
4、采用UG软件进行模具设计，并对对模具进行虚拟装配，生成爆炸图，校验模具设计的正确性；
5、采用UG制图模块，完成模具装配图和工作零件图；
6、撰写模具设计说明书；
7、课程设计完成工作量：
（1）冲模、塑模装配图各一张（需打印）；冲模、塑模工作零件零件图；
（2）设计说明书一份（其中包含冲压件冲压工艺卡、塑料件的成型工艺参数；模具设计计算过程；UG模具设计过程）。
二、设计要求
1、在课程设计中，学生要独立思考和钻研，学会根据具体情况灵活运用所学过的知识，不应盲目照搬其他样本或他人的设计；

2、课程设计中的每一个环节都必须认认真真、一丝不苟地去完成；
3、设计应按计划进行，并确保所设计的模具结构合理、操作方便、制造方便、造价便宜，设计图纸符合国标和行业标准，设计说明书规范；
4、设计时间安排：
（1）冲压件工艺、冲模设计并绘制模具装配图、工作零件图2天；
（2）塑件成型工艺、模具设计并绘制模具装配图、工作零件图2天；
（3）撰写设计说明书、答辩1天（是否需要答辩由指导老师决定）。
5、提交资料（单独装袋提交）：
（1）设计资料光盘（将文件分类放入下列三个文件夹中：1设计说明书，2chongyamuju，3zhusumuju）
（2）纸质打印资料（冲压模具装配图注塑模具装配图）

前言
现代社会，人类日常生活与工业的接触异常紧密，工业及其工业产品触及人类生活的方方面面，许多的生活制品都是经用模具制造出来的：譬如，机动车辆（其中的绝大部分部件）、航空航天仪器、仪器仪表、家用电器、五金制品、塑胶管道等等，就涵盖了几乎整个模具行业，其中有钣金制件、塑料件、压铸件等等。
所以模具是现代工业生产中生产各种产品(绝大多数)的重要工艺装备，而模具制造的工艺水平、更新速度往往制约着上述行业产品的发展及其更新速度，业内人士更是敏感的认识到，谁掌握了模具的先进技术并投入规模化生产，也就有了快速抢占市场占有份额的主动权，才能在激烈的市场竞争中把握先机。
工业发达的大国(地区)，譬如欧、美、日、韩等，模具制造技术的发展异常迅速。模具制造水平的高低，已经成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。
模具是工业生产的基础工艺装备，被称为“工业之母”。75％的粗加工工业产品零件、50％的精加工零件由模具成型，绝大部分塑料制品也由模具成型。作为国民经济的基础行业，模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业，应用范围十分广泛。我国的模具行业也已步入了高速发展时期，但存在的问题仍然不少。

目录
前言 3
第一部分 冷冲压工艺与模具设计 1
1.0 冲压件制件图 1
1.1冲压工艺性分析 1
1.2工艺方案确定 1
1.3确定模具类型及结构形式 2
1.4工艺计算 2
1.4.1确定最佳排样方式 2
1.4.2计算冲压合力并预选机床 3
1.4.3确定冲裁压力中心 3
1.4.4确定冲裁凸模和凹模工作刃口尺寸 3
1.4.5确定弹性元件 4
1.5选择和确定磨具主要零件的结构与尺寸 4
1.5.1 工作零件的结构及尺寸设计 4
1.5.2 其他板的尺寸 5
1.5.3 模架的规格 5
1.5.4 模具闭合高度的计算 5
1.6校核所选压力机 5
1.7编制工作零件机械加工工艺卡 6
第二部分 塑料成型工艺与模具设计 6

2.0 塑料件制件图 6
2.1工艺性分析 7
2.1.1塑件的结构、精度、质量分析 7
2.1.2 ABS性能分析 7
2.1.3 ABS的注射成型过程及工艺参数 7
2.2 拟定模具的结构形式 8
2.2.1 分型面位置的确定 8
2.2.2 型腔布置 8
2.2.3注射机型号的确定 8
2.2.4 注塑机的相关参数的校核 9
2.3 浇注系统的设计 10
2.3.1 主流道设计 10
2.3.2 分流道的设计 10
2.3.3 浇口的设计 11
2.3.4 校核主流道剪切速率 11
2.3.5 冷料穴的设计及计算 11
2.4 成型零件的结构设计及计算 11
2.4.1成型零件的结构设计 11
2.4.2 成型零件钢材的选用 12
2.4.3 成型零件工作尺寸的计算 12
2.4.4 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算 15
2.5 模架的确定 15
2.5.1 各模板尺寸的确定 15
2.5.2 模架尺寸的校核 16
2.6 排气槽的设计 16
2.7 脱模推出机构的设计 16
2.7.1推出方式的确定 16
2.7.2脱模力的计算 16
2.7.3 校核推出机构作用在塑件上的单位压应力 17
2.8 冷却系统的设计 17
2.8.1 冷却介质 17
2.8.2 冷却系统的简单计算 17
2.9 导向与定位结构的设计 18
2.10 编写机械零件加工工艺 18
第三部分 冲压模、注塑模UG设计 19
3.1冲压模具设计 19
3.2塑料模具设计 28
结束语 35
参考文献 36

可修改编辑

第一部分 冷冲压工艺与模具设计
1.0 冲压件制件图
工件如下图所示，材料为Q235，材料厚度为t=1mm，表面不允许有明显的划痕。设计该制件的成型模具。

图 1.1 制件图
1.1冲压工艺性分析
1、材料：该零件的材料是Q235，是普通的碳素工具钢，板厚1.0mm，具有良好的可冲压性能。
2、该零件结构简单，并在转角处有R1、R3的圆角，所冲的孔是Φ10的尺寸，工艺性比较好。
3、尺寸精度，零件尺寸精度为IT13-14级，查公差表可以得到：
;； ；；；；;；
结论：适合冲压。
1.2工艺方案确定
该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：
方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。
方案二：落料--冲孔复合冲压。采用复合模生产。
方案三：冲孔--落料级进冲压。采用级进模生产。
方案一模具结构简单，但需要两道工序两幅模具，生产成本高而生产率低，难以满足中批量生产要求。
方案二只需一副及生产效率模具，工件的精度都较高。
方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，但位置精度不如复合模具冲裁精度高。
通过对上述三种方案的分析比较，成形该零件采用方案二复合模具成形。
1.3确定模具类型及结构形式
1、该零件质量要求不高，板的厚度有1.0mm，孔边距有3mm，所以可选用倒装复合模。
2、定位方式选择：控制条料的送进方向采用两个导料销，控制条料的送进步距采用挡料销。
3、卸料、出件方式的选择：采用弹性卸料。下出件，上模刚性顶件。
4、导向方式的选择：为了方便操作，该模具采用后侧导柱的导向方式。
冲压件的形状简单、精度要求不高、生产批量为中批量，为了使得模具寿命较高，采用有导向、弹性卸料、下出件模具结构形式。
1.4工艺计算
1.4.1确定最佳排样方式
确定最佳排样方式，并计算材料利用率的规格。
该零件有直排、对排两种排样方式，如下：

图1.2 直排

图1.3 直对排
查《冲压手册》表2-18，最小搭边值是：
工件间1.2mm ，侧面1.5mm.
工件面积：48×10+40×9+32×8-20×10-π×52 =817.5mm2
直排：取搭边值2 mm。
条料宽度B=32mm 步距L=50mm；
材料利用率：η=817.5÷(32×50)=51.1％
对排：取搭边值2mm。
条料宽度B=32mm 步距L=94mm；
材料利用率：η=(817.5×2)÷(32×94)=54.4％
比较直排、对排两种排样方式，虽然对排的材料利用率高，但是两者只相差大约3个百分点。相较于3个百分点的材料利用率而言，模具制造与设计成本的附加成本以及制造难度远远大于节省下来的成本；就本制件而言，选择直排方式，而且就该制件而言，无论是从模具设计难度、还是制造成本的节约上来说，都是既经济而且更易于操作。故采取直排式排样。
选取条料规格：1mm×900mm×1200mm，可以裁37条，每一条可以冲裁18件。
总的材料利用率为：η=37×18×817.5÷(900×1200)=50.4％
1.4.2计算冲压合力并预选机床
L=48×2+28×2+10×2+10×π=203.4㎜ t=1.0㎜ =450 MPa
冲压力：F=Lt=203.4×1.0×450=91530 N
选用倒装复合模：顶件力等于零
查《冲压工艺与模具设计》表3-9 KX=0.05 KT=0.055
卸料力：FX=KX×F= 91530×0.05=4576 N
推件力：刃口高度取10mm，则n=10/1=10
FT=KT×F×n=91530×0.055×10=50342 N
冲压合力：F合=F＋FX＋FT=91530+4576+50342=146448 N≈147 KN
根据冲压合力，预选J23-16型的的曲柄压力机。
标称压力（KN）
160
最大闭合高度（mm）
220
工作台尺寸
（左右X前后）
450X300
模柄规格
Φ30X50
滑块行程（mm）
30
封闭高度调节量（mm）
60

表1.2 压力机主要参数
1.4.3确定冲裁压力中心

X1=7
X2=2
……
X16=14
X17=24
Y1=0
Y2=5
……
Y16=5
Y17=19
L1=14
L2=10
……
L16=10
L17=10π
X0 =≈24
Y0 = ≈13
所以去X0=24，Y0=13为模具压力中心。
1.4.4确定冲裁凸模和凹模工作刃口尺寸
落料以落料凹模为基准计算，落料凸模根据凹模和最小间隙计算，也可以根据凹模实际尺寸和间隙值配制。冲孔以冲孔凸模为基准计算，冲孔凹模凸模实际尺寸和间隙值配制。冲孔、落料尺寸用配合加工计算。
间隙值查《冲压工艺及冲模设计》表3-4，Zmin=0.1，Zmax=0.14
落料凹模磨损后变大尺寸：
；； ； ； ； ； 凹模公差按
磨损系数查《冲压工艺及冲模设计》表3-5，x＝0.5或0.75。

中心尺寸凹模磨损后不变，尺寸有；凹模公差按

落料凹模磨损后变小尺寸，凹模公差按

按上述尺寸制造出凹模，凸模按其实际尺寸配做，保证合理间隙0.1-0.14mm。
冲孔凸模磨损后变小尺寸，凹模公差按

1.4.5确定弹性元件
聚氨酯橡胶允许承受的载荷较弹簧大，并且安装调整方便，所以选用橡胶。
卸料力为: F卸=4.6 KN
橡皮的高度： H自由=H工作/（0.25～0.3）=26.7～32,取30
式中 H工作=t+1+H修磨=1+1+6=8
橡皮的面积：A=F卸/p=17602～9158 mm2
式中p为橡皮预压（压10%-15%H自由），取0.26-0.5
1.5选择和确定磨具主要零件的结构与尺寸
1.5.1 工作零件的结构及尺寸设计
1．凸凹模：为了便于加工，凸凹模设计成直通式，1个M6沉头螺钉固定在垫板上，与凸凹模固定板的配合按H7/m6。
其总长L＝H固定板＋H卸料板＋(H橡胶－H预压)＝16＋10＋30－4 mm＝53mm；
2．凹模：凹模采用薄凹模结构，薄凹模厚度尺寸（可以参考单工序模具凹模的厚度计算方法H＝Ks＝0.35×48＝16.8mm） 取18mm。
凹模壁厚尺寸 C＝（1.5-2）H＝27-36
式中Ks查《冲压工艺及冲模设计》表3-15得0.20-0.30，取0.22
凹模板边长L≥48＋2×（27-36）＝102-120 mm，取125mm；
B≥28＋2×（27-36）＝82-100 mm，取100mm；
所以凹模的尺寸为125mm×100mm×18mm
3．冲孔凸模：冲孔凸模采用台阶式，与凸模固定板的配合按H7/m6。
其总长：L＝H固定板＋H凹模＋H空心垫板＝14＋12＋18 mm＝44mm，
小端长：L1=L/2=22mm.
4．模具刚性校核
凸凹模尺寸较大，模具强度较大，所以不需要进行模具强度校核。只需进行小凸模校核。都采用有导向情况的校核公式。
小凸模:单个凸模所受力。
KN FT=14.13×0.055=0.8 KN F合=F+FT=14.93 KN
Lmax≤95=77.8mm＞22mm.
无导向：可行。
1.5.2 其他板的尺寸
参考典型组合结构GB2872.1-81
凸凹模垫板 125×100×6
凸凹模固定板 125×100×16
卸料板 125×100×10
空心垫板 125×100×12
凸模固定板 125×100×14
凸模垫板 160×125×6
1.5.3 模架的规格
上模座 125×100×30 GB2855.5-81
下模座 125×100×35 GB2855.6-81
模柄 B40×100 GB2862.1-81
导套 A22H7×80×28 GB2861.6-81
导柱 A22h6×160 GB2861.1-81
1.5.4 模具闭合高度的计算
H=30+6+14+12+18+10+27+16+6+35-1=173mm。
1.6校核所选压力机
J23-16压力机：标称压力为160KN；滑块行程120（次/min）；连杆调节长度45mm；最大装模高度220mm，工最小装模高度175mm,作台尺寸（前后×左右）300mm×450mm，模柄孔尺寸（直径×深度）Φ30×50；电机功率1.5KW。校核以上所有参数，除模具的闭合高度小于最小装模高度外，其他参数均满足要求；解决闭合高度的问题，只需在模具下垫一块通用板。
1.7编制工作零件机械加工工艺卡
表1.2凹模机械加工工艺规程卡
凹模机械加工工艺规程 材料Cr12 硬度58-62HRC
序号
工序名称
工序内容
1
备料
锻件（退火状态)130×105×23
2
粗铣
铣六面到尺寸125.3×100.3×19。注意两大平面与两相邻侧面用标准角度尺测量达到基本垂直要求。
3
磨平面
磨光两大平面厚度达14mm，并磨四个侧面，达到两相邻侧面垂直，垂直度0.02mm/100mm
4
钳工
1.划线:划出各孔和凹模洞口穿丝孔中心线;2.钻孔:钻螺纹、销钉底孔和凹模洞口穿丝孔；3.铰孔:铰螺钉孔到要求；4.攻丝:攻螺纹丝到要求
5
热处理
淬火+低温回火 使材料硬度达到58-62HRC
6
磨平面
磨光六面消除淬火变形和氧化皮，并达到工艺所要求的尺寸
7
退磁
消除坯料残余磁
8
线切割
割凹模洞口，并留0.01-0.02的研磨余量
9
钳工
研磨凹模洞口内壁侧面到尺寸，粗糙度为0.8μm
10
检验
按图纸检验
第二部分 塑料成型工艺与模具设计
2.0 塑料件制件图
工件如下图，材料为ABS，要求确定零件的成型工艺参数，设计成型零件的模具、编制模具的加工工艺。

图2.1 塑件图
2.1工艺性分析
2.1.1塑件的结构、精度、质量分析
1. 外形尺寸 该塑件为长方体加T形薄壁结构的实体塑件，薄壁部分厚度尺寸为2mm、4mm，厚壁部分厚度尺寸为6mm，中间有Φ8、Φ4的通孔各两个，整体尺寸不大，成型工艺性比较好。
2. 精度等级 零件上所有未注公差均按IT14级,其余尺寸为：
，，，10±0.18，，Φ，Φ，，
3. 脱模斜度 ABS属无定形塑料，成型收缩率较小，凸模拔模斜度为1°。
2.1.2 ABS性能分析
1. 使用性能 综合性能良好，冲击强度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电气性能良好；注射成型过程；易于成型和机械加工，其表面可镀铬，适合制作一般机械零件、减摩零件、传动零件和结构零件。
2. 成型性能
a) 无定型塑料。 其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种来确定成型的方法及成型条件
b) 吸湿性强。 含水量应小于0.3％（质量），必须充分干燥要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。
c) 流动性中等。 溢边料0.04mm左右。
d) 模具设计时应注意浇注系统，选择好进料口、形式。推出力过大或机械加工时塑件表面呈现白色痕迹。
3. ABS的主要性能指标
表2.1 ABS主要技术指标
密度
吸水率（%）
收缩率
熔点
抗拉强度
抗弯强度
硬度HB
1.02-1.16
0.2-0.4
0.4-0.7
130-160
50MPa
80MPa
9.7R121
2.1.3 ABS的注射成型过程及工艺参数
1. 注射过程
a) 成型前的准备。对ABS的色泽、粒度和均匀度等进行检验，由于ABS吸水性较大成型前应进行充分的干燥。
b) 注射过程。塑件在注射剂料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。
c) 塑件的后处理。处理的介质为空气和水，处理温度为60-75oC。处理时间为16-20s。
2. 注射工艺参数
a) 注射机：螺杆式，螺杆转速为30r/min。
b) 料筒温度（℃）：后端150～170；中段165～180；前段180～200。
c) 喷嘴温度（℃）：170～180。
d) 模具温度（℃）：50～80。
e) 注射压力（MPa）：60～100。
f) 成型时间（s）：30（注射时间去1.0，冷却时间20.4，辅助时间8）。
2.2 拟定模具的结构形式
2.2.1 分型面位置的确定
通过对塑件结构形式的分析，分型面应选择在端盖截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，位置如图2.2所示

图2.2 分型面的位置
2.2.2 型腔布置
1. 型腔数量的确定 该塑件采用精度一般在2～3级之间,且为大批量生产,可采用一模多腔的结构形式.同时,考虑到塑件的尺寸、模具结构尺寸的大小关系,以及制造费用和各种成本费等因素,初步定为一模两腔的结构形式.
2. 型腔排列形式的确定 多型腔模具尽可能采用平衡式排列布置,且要求紧凑,并与浇口开设的部位对称。由于该设计选择一模两腔，故采用直线对称排列，如图2.3所示

图2.3 型腔数量的排列布置
3. 模具结构形式的确定 本模具设计为一模两腔，对称直线排列，推出结构采用推杆推出，流道采用对称平衡式，浇口喂侧浇口，且开在分型面上。选用单分型面注射模。
2.2.3注射机型号的确定
1. 注射量的计算 对塑件的体积进行估算
单件塑件的体积为：V塑=3.152cm3；
单个塑料质量 查《塑料制品成型及模具设计》，ABS的密度取ρ=1.02g/cm3,则M塑=3.152×1.02g=3.23g。
2. 浇注系统凝料体积的初步估算 浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.2-1倍来估算。由于本次采用流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.2倍来估算，且一模两腔，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为V总=V塑（1+0.2）×2=3.152×2.4cm3=7.6cm3。
3. 注射选择注射机 由2得V总=7.6cm3，结合教材《塑料制品成型及模具设计》（4-18）则有V总/0.8=9.5cm3。根据以上计算，初步选定注射量为78cm3，注射机型号为卧式注射机，其主要技术参数见下：
表2.2 注塑机的主要参数
理论注射容积(cm³）
78
螺杆直径(mm)
30
注射压力(MPa)
170
注射速率（g/s-1）
60
锁模力(kN)
450
拉杆空间(mm)
280×250
注射行程(mm)
220
模板最大厚度(mm)
300
模板最小厚度(mm)
100
喷嘴口孔径(mm)
Φ4
模具定位圈直径(mm)
Φ55
喷嘴球半径(mm)
SR20

2.2.4 注塑机的相关参数的校核
1. 注射压力校核 查表可知，ABS所需注射压力为80-110MPa，这里取p0=100MPa，该注射机的公称注射压力P公=170MPa，注射压力安全系数k1=1.25～1.4， 这里取k1=1.3，则：k1×p0=1.3×100=130 塑件在分型面上的投影面积A塑
A塑=20×46-π×42×2-π×22×2=795mm2
b) 浇注系统在分型面上的投影面积A浇，即流道凝料（包括浇口） 在分型面上的投影面积A浇数值，可以按照多模型腔的统计分析来确定。A浇是每个塑件在分型面上的投影面积A塑的0.2～0.5倍。由于流道设计简单，分流道相对较短，这里取A浇=0.2A塑
c) 塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积A总，则
A总=n（A浇+A塑）=2×1.2A塑=2×1.2×795mm2=1908mm2
d) 模具型腔内的胀型力F胀，则
F胀=A总P模=1908×35N≈66.78KN
P模是型腔内的平均计算压力值。通常取注射压力的20%～40%，大致范围为25～40MPa。ABS属于中等粘度塑料及有精度要求的塑件，故P模取35MPa。
由表2.2可得该注射机的公称锁模力F锁=450kN，锁模力安全系数为：k2=1.1～1.2，这里取k2=1.2，则
K2×F胀=1.2×66.78KN≈80.2KN＜F锁，所以，注射机锁模力合格。
对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。
2.3 浇注系统的设计
2.3.1 主流道设计
主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注塑机喷嘴注射出的塑料熔体导入分流道或型腔中。其形状为圆锥形，以便于塑料熔体得流动及流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外，由于要与高温塑料及喷嘴反复接触，所以主流道常设计成可拆卸的主流道衬套。
1.主流道尺寸
a) 主流道的长度：小型模具L主应尽量小于60mm，本设计中初取50mm进行设计。
b) 主流道小端直径：d=注射机喷嘴尺寸+（0.5～1）mm=5mm。
c) 主流道大端直径：D=d+2L主tanα=10mm，式中α=3°。
d) 主流道球面半径：SR=注射机喷嘴球头半径+（1～2）mm=12mm。
e) 球面的配合高度：h=4.5mm。
2. 主流道的凝料体积 V主=πL主（R2主+r2主+R主r主）/3=2.3cm3。
3. 主流道当量半径 Rn=（5+2.5）/2 mm=3.75mm 。
4. 主流道浇口套的形式 选用整体式；主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损，对材料的要求较严格。设计中常采用碳素工具钢（T8A或T10A），热处理淬火表面硬度为50～55HRC。
2.3.2 分流道的设计
1. 分流道的布置 形式在设计时应考虑，尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减少分流道容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道。
2. 分流道的长度 由于流道设计简单，根据两个型腔的结构设计，分流道较短，故设计时可适当选小一些。分流道单边长度L分取15mm。
3. 分流道的当量直径 根据塑件结构大小和质量及模具结构，查表取分流道的当量直径D分 =3mm
4. 分流道的截面形状 常用的分流道截面形状有圆形、梯形、U形等，为了便于加工和凝料的脱模，分流道大多设计在分型面上。本设计采用梯形截面，其加工工艺性好，且塑料熔体的热量损失、流动阻力不大。
5. 分流道的截面尺寸 (长边×短边×高度)。
6. 凝料的体积分流道长度 L分 =30mm，截面积As=7.13mm2
V分=L分As=30×7.13mm3=213.9mm3

7. 校核分流道剪切速率
图2.4 确定注射时间：查《塑料成型工艺及冲模设计》表4-8，可取t=1.0s。
计算分流道的体积流量：q分=（V分+V塑）/t=3.4cm3/s 。
由公式分=3.3q分/πR3分=3.3×3.4×103/（3.14×(3/2)3）=1.1×103 s-1。该分流道的剪切速率处于主流道与分流道的最佳剪切速率5×102-5×103s-1之间，所以分流道内熔体的剪切速率合格。
8. 分流道的表面粗糙度和脱模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取Ra 1.25～2.5μm，此处取Ra 1.6μm。另外，脱模斜度一般在5°～10°之间，这里取脱模斜度为8°。
2.3.3 浇口的设计
该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，其表面质量要求较高，采用一模两腔注射，为了便于调整充模是的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇口。其截面形状简单，易于加工，便于试模后修正，且开在分型面上，从型腔的边缘进料。
1. 侧浇口尺寸的确定
a) 计算侧浇口的深度 根据《塑料成型工艺及模具设计》表4-9侧浇口的常用尺寸为1.2～1.4mm，根据塑件质量大小，此处浇口深度h取1.2mm。
b) 计算侧浇口的宽度 根据表4-10，侧浇口的经验数据b=1.5～5.0mm，这里选b=2mm。
c) 计算侧浇口的长度 根据表4-10，侧浇口长度的经验数据为0.5～0.75mm，这里取L浇=0.7mm。
2. 侧浇口剪切速率的校核
a） 计算浇口的当量半径 由面积相等πR2浇=bh，当量半径R浇=(bh/π)1/2
b） 校核浇口的剪切速率
①确定注射时间 查《塑料成型工艺及冲模设计》表4-8，可取t=1.0s。
②计算浇口的体积流量 q浇=V塑/t=3.152cm3/1.0s =3.152×103mm3/s
③计算浇口的剪切速率 浇=3.3q浇/πR3浇 =5.0×103s-1
该矩形侧浇口的剪切速率处于主流道与分流道的最佳剪切速率
5×103～5×104之间，所以浇口的剪切速率合格。
2.3.4 校核主流道剪切速率
1．确定注射时间：查《塑料成型工艺及冲模设计》表4-8，可取t=1.0s。
2．计算主流道体积流量： q主=（V主＋V分+V塑）/t=5.67×103mm3/s。
3．由经验公式r主=3.3q主/πR3主=1.13×102。
4．主流道内熔体的剪切速率小于浇口与分流道的最佳剪切速率5×102～5×103s-1之间，所以主流道道内熔体的剪切速率不合格，考虑整个流道系统设计及塑件成型质量，修改方案可在成型工艺上改善，此处主流道尺寸不做修改。
2.3.5 冷料穴的设计及计算
冷料穴位于主流道正对面的成型镶件上，其作用主要是收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。本设计仅有主流道设置冷料穴。由于塑件内表面压痕对塑件影响不大，采用推杆杆推出塑件，故采用与Z形拉料杆匹配的冷料穴。开模时，与推杆同步运动，即可将塑件连同浇注系统凝料一起取下。
2.4 成型零件的结构设计及计算
2.4.1成型零件的结构设计
1. 凹模的结构设计 凹模是成型制品的外表面的成型零件。按其结构的不同可分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四种。根据对塑件的结构分析，且本设计采用一模两腔，所以设计采用整体嵌入式凹模。在凹模上利用台阶固定小型芯成型塑件上的孔。结构设计如下：

图2.5 凹模

图2.6 小型芯
2.4.2 成型零件钢材的选用
根据对该成型塑件进行的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性能，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能，且该塑件为中批量生产，故选择 。
2.4.3 成型零件工作尺寸的计算
工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要包括：凹模、凸模的径向尺寸（含长、宽尺寸）与高度尺寸，以及中心距尺寸等。为了保证塑件质量，模具设计时必须根据塑件的尺寸与精度等级确定相应的成型零部件工作尺寸与精度。
采用教材《塑料成型工艺及模具设计》表4-5中的平均尺寸计算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照塑件零件图中的公差计算。
（1） 凹模径向尺寸的计算 L1=mm ，相应的塑件制造公差
Δ1=0.62mm；L2=mm ；相应的塑件制造公差Δ2=0.52mm；L3=mm ,相应的塑件制造公差Δ3=0.36mm ；L4=mm ,相应的塑件制造公差Δ3=0.3mm ；
∴

mm

mm

mm

mm
式中， 是塑件的平均收缩率，查《塑料成型工艺及模具设计》表1-2可得ABS的收缩率为0.3%～0.8%，所以其平均年收缩率；x1、x2、x3、x4是系数，查《塑料成型工艺及模具设计》表4-5可知x一般在0.5～0.8之间，此处取x1=x2= x3= x4=0.6；Δ1、Δ2、Δ3、Δ4分别是塑件上相应尺寸的公差（下同）；、、、是塑件上相应尺寸制造公差，对于中小型塑件取（下同）。
（2）凹模深度尺寸的计算
塑件高度尺寸的最大值mm，相应的mm

mm
（3）型芯径向尺寸计算
Ls1=mm，mm；Ls2=mmmm

mm

mm
（4）型芯高度尺寸计算
mm，mm; mm,Mm

mm

mm
（5）孔间距尺寸计算
；

mm

mm

2.4.4 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算
1. 凹模尺寸计算
a）凹模侧壁厚度的计算凹模侧壁厚度与型腔内压强及凹模的深度有关，根据型腔的布置，模架初选200mm×160mm的标准模架，其厚度根据《塑料成型工艺及模具设计》表4-19中的刚度公式计算。

，计算时；，其中， ， 时，；时，；时，。

式中，p是型腔压力（MPa），E是材料的弹性模量（MPa）；h=W，W是影响形变的最大尺寸，而h=6mm，是模具刚度计算许用形变量，根据注射塑料的品种：
μm=0.023mm
式中， μm=0.918μm
b）凹模底部厚度的计算 根据《塑料成型工艺及模具设计》表4-19的刚度公式计算，，算时，，其中计算时；，其中
=0.03，=0.025mm
T=3.17mm
2.5 模架的确定
根据模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸可以算出凹模嵌件所占的平面尺寸为56×30×2 ，又考虑到凹模最小壁厚、导柱、导套的布置等等，再参考《塑料成型工艺及模具设计》4.12.4中小型标准模架的选型经验公式和表4-38.可确定选用模架序号为3号，，模架结构为A1型。
2.5.1 各模板尺寸的确定
型腔板（定模扳）采用整体式，考虑到型腔强度、刚性和装料螺钉、销子、导柱导套和开冷却水道孔的位置，参考表3.3、3.4，确定为160mm×160mm×20mm规格。
动模板：160mm×160mm×40mm
垫块：160mm×31mm×50mm
推杆固定板：160 mm×94 mm×12.5 mm
推板：160 mm×94 mm×16 mm
定模座板：200 mm×160 mm×20 mm
动模座板：200 mm×160 mm×20 mm
模具合模高度：H=20+20+40+50+20mm=150mm
2.5.2 模架尺寸的校核
根据所选的注射机来校核模具设计的尺寸.
1. 模具平面尺寸160mm×160 mm＜370 mm×320 mm,校核合格.
2. 模具高度尺寸100 mm＜150mm＜300mm(模具的最大和最小厚度)，校核合格。
3.模具的开模行程C=50mm＜270mm，校核合格。
2.6 排气槽的设计
该塑件利用型芯与固定板的配合间隙及分型面进行排气，无需单独设置排气槽。
2.7 脱模推出机构的设计