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第1章 绪论1

1.1注射成型过程概述1

1.2模具功能3

1.3模具结构4

1.3.1模具的外部视图4

1.3.2制品推出时的模具视图5

1.3.3模具断面和功能6

1.4其他常见的模具类型8

1.4.1三板、多腔集成模具8

1.4.2热流道、多浇口、单型腔模具9

1.4.3比较10

1.5模具开发过程11

1.6本章小结12

第2章 塑料零件设计13

2.1产品开发过程13

2.1.1产品的定义14

2.1.2产品的设计14

2.1.3业务和生产的开发14

2.1.4放大和投产14

2.1.5模具设计的作用15

2.2设计要求15

2.2.1应用工程信息15

2.2.2生产数据16

2.2.3最终使用要求17

2.2.4产品设计方法18

2.2.5塑料材料特性19

2.3注射成型的设计21

2.3.1均匀壁厚21

2.3.2加强筋的设计22

2.3.3凸台的设计22

2.3.4拐角的设计23

2.3.5表面粗糙度和纹理24

2.3.6脱模斜度25

2.3.7倒陷26

2.4本章小结27

第3章 模具费用评估28

3.1模具的报价过程28

3.2注射制品的成本驱动因素29

3.2.1产量的影响30

3.2.2收支平衡分析31

3.3模具成本评估33

3.3.1型腔成本评估34

3.3.2模架成本评估40

3.3.3模具定制成本评估42

3.4制品成本评估45

3.4.1单个制品的模具成本45

3.4.2单个制品的材料成本46

3.4.3单个制品的加工成本47

3.4.4单个制品的缺陷成本49

3.5本章小结49

第4章 模具设计51

4.1分型面的设计51

4.1.1确定开模方向51

4.1.2确定分型线53

4.1.3分型面53

4.1.4流道55

4.2型腔和型芯的制造56

4.2.1高度尺寸56

4.2.2长度、宽度尺寸57

4.2.3调整57

4.3模具底板的选择58

4.3.1型腔的分布58

4.3.2模具底板的尺寸60

4.3.3注射成型机的兼容性61

4.3.4模具底板供应商62

4.4模具材料的选择63

4.4.1强度与热传递性63

4.4.2硬度与机械加工性能63

4.4.3模具制造商的成本与注射成型机的成本65

4.4.4材料汇总66

4.5本章小结66

第5章 型腔填充分析与设计68

5.1概述68

5.2型腔填充分析的目的68

5.2.1完全填充模具型腔68

5.2.2避免不均匀填充或过保压69

5.2.3控制熔体流动70

5.3黏性流动70

5.3.1剪切应力、剪切速率、黏度70

5.3.2压力降71

5.3.3流变特性71

5.3.4牛顿模型73

5.3.5幂律模型74

5.4验证75

5.5型腔填充分析和设计77

5.5.1预测工艺条件77

5.5.2预测填充压力和最小壁厚79

5.5.3预测锁模力81

5.5.4预测填充形式83

5.5.5设计流动引导84

5.6本章小结87

第6章 浇注系统设计89

6.1概述89

6.2浇注系统设计的目的89

6.2.1把聚合体熔体从机器传到型腔89

6.2.2产生最小压力降90

6.2.3消耗材料最少90

6.2.4控制流动速率91

6.3浇注系统的类型92

6.3.1两板式模具92

6.3.2三板式模具94

6.3.3热流道模具98

6.4浇注系统分析100

6.4.1确定流道系统的类型101

6.4.2确定流道系统的布局101

6.4.3预测压力降104

6.4.4计算流道体积106

6.4.5优化流道直径106

6.4.6平衡流量108

6.4.7预测流道冷却时间111

6.4.8预测滞留时间112

6.5实际问题112

6.5.1流道横截面113

6.5.2拉料杆115

6.5.3流道开关116

6.5.4标准流道尺寸117

6.5.5保险设计117

6.6本章小结118

第7章 浇口设计120

7.1浇口设计的目的120

7.1.1连接流道与型腔120

7.1.2提供自断浇口120

7.1.3提供美观的断浇口120

7.1.4避免额外的剪切或压力降120

7.1.5控制保压时间121

7.2常见浇口设计121

7.2.1直浇口121

7.2.2点浇口122

7.2.3侧浇口123

7.2.4搭接浇口123

7.2.5扇形浇口124

7.2.6闸式/盘形浇口125

7.2.7隧道式/潜伏式浇口126

7.2.8热浇口128

7.2.9阀式浇口130

7.3浇口设计步骤131

7.3.1确定浇口类型131

7.3.2计算剪切速率131

7.3.3计算压力降133

7.3.4计算浇口冻结时间134

7.3.5调整尺寸135

7.4本章小结136

第8章 排气设计137

8.1排气设计的目的137

8.1.1释放压缩空气137

8.1.2避免塑料熔体溢出137

8.1.3维修最小化137

8.2排气分析137

8.2.1估算空气排除速率138

8.2.2确定排气孔数目和位置138

8.2.3确定排气孔尺寸140

8.3排气设计142

8.3.1分型面上的排气孔142

8.3.2推杆周围的排气孔143

8.3.3死角处的排气孔144

8.4本章小结147

第9章 冷却系统设计148

9.1冷却系统设计的目的148

9.1.1最大传热率148

9.1.2保持壁温均匀148

9.1.3最小模具成本148

9.1.4最小体积和复杂性149

9.1.5最小应力和腐蚀149

9.1.6模具使用设施149

9.2冷却系统设计过程149

9.2.1计算所需冷却时间149

9.2.2预估所需传热速率153

9.2.3预估冷却介质的流动速度154

9.2.4预估冷却通道直径155

9.2.5选择冷却通道深度157

9.2.6选择冷却通道间距158

9.2.7冷却通道排布160

9.3冷却系统设计163

9.3.1冷却通道网络163

9.3.2冷却镶件165

9.3.3随形冷却166

9.3.4高热导率镶件166

9.3.5长芯的冷却167

9.3.6单边热流170

9.4本章小结172

第10章 收缩和翘曲变形174

10.1收缩分析流程175

10.1.1估计工艺条件175

10.1.2压缩行为模型176

10.1.3估计体积收缩177

10.1.4估计各向同性线性收缩179

10.1.5估计各向异性收缩180

10.1.6评估收缩范围181

10.1.7建立最终的收缩推荐182

10.2收缩分析和验证183

10.2.1数值模拟183

10.2.2“保险柜”模具设计184

10.2.3工艺关系186

10.2.4半结晶塑料187

10.2.5填料的影响187

10.3翘曲188

10.3.1翘曲的原因188

10.3.2避免翘曲的措施190

10.4本章小结191

第11章 推出系统设计193

11.1推出系统设计目标195

11.1.1开模195

11.1.2传递给制品的推出力195

11.1.3制品扭曲最小196

11.1.4驱动快速可靠196

11.1.5冷却干扰最小196

11.1.6制品表面影响最小化196

11.1.7复杂性和成本最小化197

11.2推出系统设计流程197

11.2.1确定模具分型面197

11.2.2估算推出力197

11.2.3确定推出面积和周长200

11.2.4明确推出部件的类型、数量和尺寸201

11.2.5推出部件的排布202

11.2.6具体的推出部件和相关部件205

11.3推出系统分析和设计206

11.3.1推杆206

11.3.2扁推杆207

11.3.3推管209

11.3.4推件板210

11.3.5围绕倒陷的弹性变形211

11.3.6抽芯213

11.3.7滑块216

11.3.8先行推出回退系统218

11.3.9高级推出系统219

11.4本章小结219

第12章 结构系统设计221

12.1模具设计的目的221

12.1.1应力最小化222

12.1.2模具变形最小化225

12.1.3模具外形尺寸最小化226

12.2板的分析与设计226

12.2.1板的压缩226

12.2.2板的弯曲228

12.2.3支承柱231

12.2.4侧壁中的剪切应力234

12.2.5互锁236

12.2.6应力集中238

12.3型芯的分析与设计241

12.3.1轴向压缩241

12.3.2环向应力242

12.3.3型芯变形243

12.4紧固件244

12.4.1配合245

12.4.2内六角圆柱头螺钉247

12.4.3定位销249

12.5本章小结250

第13章 模具技术252

13.1引言252

13.2共注射成型模具253

13.2.1共注射成型工艺253

13.2.2共注射成型模具设计254

13.2.3气体/水辅助成型255

13.3镶件注射成型模具257

13.3.1低压力模压成型257

13.3.2镶件注射成型模具的壁面温控258

13.3.3失芯注射成型259

13.4注吹成型模具261

13.4.1注吹成型261

13.4.2多层注吹成型262

13.5多重注射成型模具264

13.5.1多次成型264

13.5.2退型芯注射成型265

13.5.3多工位注射成型模具267

13.6浇注系统268

13.6.1绝热流道268

13.6.2叠层模具269

13.6.3分支流道270

13.6.4熔体动态控制272

13.7模具壁温控制274

13.7.1脉冲冷却274

13.7.2传导加热276

13.7.3电磁感应加热277

13.7.4传热管理278

13.8模内贴标279

13.8.1静电膜280

13.8.2牵引膜281

13.9推出282

13.9.1分瓣型腔模具282

13.9.2可拆卸型芯283

13.9.3旋转型芯285

13.9.4反向推出287

13.10本章小结287

附录289

附录A塑料性能289

附录B模具材料性能295

附录C冷却剂性能297

附录D劳动力统计数据297

附录E单位换算301

附录F高级推导——熔化速率推导302

术语304

参考文献310