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第一部分 有关模具、注塑机、塑料原料及其制品的基础知识第1章　模具工程入门3

1.1 注塑模3

目录3

第一篇　模具工程3

1.2.2　塑化装置4

1.2.1　合模机构4

1.2　注塑机4

1.2.3　注射装置5

1.2.4　控制装置6

1.3　模塑时间和技术术语7

1.3.1　模具闭合过程和开启过程时间（空程周期）8

1.3.4　注射时间9

1.3.3　模具打开状态时间9

1.3.2　顶出时间和开模行程9

1.3.6　冷却时间10

1.3.5　注射保压时间10

参考文献11

2.1 成型制品12

第2章　模具的基本功能12

2.1.1　制品形状13

2.2.1　冷流道14

2.2　塑料从注塑机到模腔的输送14

2.2.2　热流道16

2.3.1　单浇口17

2.3　充模时空气从模腔的排出17

2.4　塑料的冷却18

2.3.3　多浇口18

2.3.2　不均匀壁厚18

2.5　塑料制品的顶出19

2.6.1　模具类型和模腔数目20

2.6　生产的经济性和适当的要求20

2.6.2　在一副模具中模塑不同形状的制品23

2.6.3　多色或多种材料的模塑24

3.1.1　精度要求25

3.1　精度和精整25

第3章 对模具的要求25

3.1.2　精整要求26

3.2.1　模腔数目27

3.2　生产率27

3.2.3　顶出速度和时机28

3.2.2　冷却质量28

3.2.5　安装、启动方便29

3.2.4　模具的强度和耐久性29

3.3　物理强度30

3.3.1　拉伸强度31

3.3.2　压缩强度32

3.4.1　在压力下运动的模具零件的磨损33

3.4　耐磨性33

3.3.3　板挠度33

3.4.3　塑料的磨蚀和腐蚀磨损34

3.4.2　微动磨损34

3.5.1　对模具的损伤35

3.5　安全操作35

3.4.4　锈蚀35

3.6.1　保养37

3.6　保养和互换性37

3.5.2　人身伤害37

3.7　在注塑机中易于安装38

3.6.2　互换性38

3.8　合适的模具成本（价格）39

3.8.3　模块成本（CS）40

3.8.2　生产工程成本（CP）40

3.8.1　模具设计工程成本（CE）40

3.8.8　多模腔模具的成本41

3.8.7　企业管理成本和利润率（CO和P）41

3.8.4　模套成本（CM）41

3.8.5　装配成本（CA）41

3.8.6　调试成本（CT）41

3.8.10　塑料件（制品）的成本42

3.8.9　迭层模具成本42

4.1　在开始设计模具之前43

第4章 模具设计的一般指导原则43

4.2　指定塑料的模塑特性45

4.3　预期模塑周期46

4.4.1　检查制品图47

4.4　考察制品47

4.5.1　注塑机技术规范52

4.5　为预算员和设计师设计的典型的检验清单52

4.4.2　从一个制品或模型开始工作52

4.5.2　制品、制品图和生产技术规范53

5.1　塑料类型的鉴别56

第5章　塑料鉴别56

6.1.1　设计之前60

6.1　模具设计规则60

第二部分　模具设计的一般指导原则60

第6章　模具方案设计60

6.1.2　首先要考虑的问题61

6.1.3　逐步设计——模具模块设计62

6.1.4　逐步法设计——模套设计69

6.2　模腔中水平方向力的平衡72

6.3.1　流道的平衡74

6.3　流道的平衡和模腔的布置74

6.3.2 二板式模具（冷流道）75

6.3.3　三板式模具89

6.3.4　热流道布局93

参考文献94

第7章　模塑操作程序95

8.1　理论方面98

第8章　塑料收缩98

8.2.1　注塑变量和收缩100

8.2　实际应用100

8.2.2　收缩的基本公式103

8.2.3　对收缩负责（收缩因子的选择）104

8.2.4　收缩对开模和脱模力的影响105

8.2.5　收缩设计的实用化建议106

8.2.6　部分材料的成型收缩率107

8.2.7　影响收缩的其他因素108

8.2.9　收缩对容器形状的影响111

8.2.8　SPI标准成型公差111

参考文献112

9.1.1　误解之一113

9.1　标注公差的基本考虑113

第9章　模具表面公差113

9.1.3　误解之三114

9.1.2　误解之二114

9.3　对公差负责115

9.2　制品壁厚的公差115

10.1.1　每个模腔开一个浇口116

10.1　每个模腔浇口的位置和数量116

第10章 浇口和流道116

10.1.2　每个模腔开两个或更多浇口——大制品120

10.1.3 每个模腔开两个或更多浇口——细长的制品121

10.1.4　浇口残迹122

10.2.1 开式浇口125

10.2　热流道浇口的类型和结构125

10.2.2　阀式浇口132

10.2.3　影响浇口尺寸和形状的因素134

10.2.5　浇口形状和尺寸137

10.2.4　对正确设计浇口的要求137

10.3.1　概要140

10.3　冷流道浇口类型和结构140

10.3.2　边缘浇口141

10.3.3　扇形浇口142

10.3.4　盘形浇口143

10.3.5　柄形浇口144

10.3.6　隧道式浇口145

10.3.9　三板式浇口149

10.3.8　弧形或沉陷的隧道式浇口149

10.3.7　复式隧道式浇口149

10.4　冷流道顶出和拔出器151

10.4.1　流道拔出器和流道的顶出152

10.4.3　顶出元件、吸料穴或吸料销的位置和数量155

10.4.2　吸料销头部周围的塑料流动155

10.4.4　靠近隧道式浇口的吸料穴的布置156

10.5 冷流道模具157

10.4.5　用于三板式下沉式流道的吸料销157

10.5.1 二板式模具158

10.5.2　三板式模具160

10.5.3　三板式模具的综合评述161

10.6　热流道模具164

10.6.1　热流道系统的商品化工作167

参考文献168

11.1　背景知识及理论169

第11章　排气169

11.2　术语及规则170

11.3　分型面排气171

11.3.1　排气道和排气槽173

11.4.2　筋的排气175

11.4.1　排气杆175

11.4　排气杆和镶件排气175

11.5.1　流道排气176

11.5　混杂排气176

11.5.2　模腔底部的排气177

12.2　顶出方式的基本要求178

12.1　内容及概念概述178

第12章 顶出178

12.2.2　注塑机顶出杆的长度179

12.2.1 顶出零件179

12.3　顶出的一般原则180

12.3.1　行程、间隙和制品高度181

12.3.3　顶出制品的位置183

12.3.2　排气183

12.4.2 尺寸，表面精整和顶杆的形状186

12.4.1　顶杆配合间隙和长度186

12.4　顶杆和顶管186

12.4.3　专用顶杆的形状188

12.4.4　顶杆的数量和布置189

12.5.1　顶出力190

12.5　顶杆和顶杆固定板190

12.5.2　注射压力191

12.5.4　顶杆固定板192

12.5.3　与注塑机顶杆相关的顶杆位置的影响192

12.5.5　防止顶杆偏移转动193

12.5.6　复位销194

12.5.7　顶杆箱195

12.5.8　顶杆托板导向197

12.5.9　顶杆托板的复位198

12.6　脱模板201

12.6.1　脱模板的一般准则202

12.6.2　脱模板导向204

12.6.3　脱模圈207

12.6.4　脱模杆209

12.6.5　从注射侧脱模210

12.7.1　空气顶出带来的问题211

12.7　压缩空气顶出211

12.7.2　压缩空气顶出的基本要求212

12.7.3　阀杆顶出213

12.7.4 吹气喷嘴216

12.7.5 吹气缝219

12.7.6　从注射侧进行空气顶出222

12.7.7　机械和空气联合顶出223

12.9.1　颈圈顶出224

12.9　专用顶出方法224

12.8　多次顶出行程224

12.9.2　分瓣顶出225

12.9.3　拉模芯顶出226

12.9.4　摆杆顶出227

12.10　两级（和多级）顶出228

12.10.1　使用两级顶出的原因及场合229

12.10.2　典型的两级顶出驱动器230

12.10.3　活动模腔233

12.11　成型面的精整237

12.12　顶出顺序238

12.13 可拆分模芯240

12.13.1　斜向运动模芯241

12.14.1　传统的退螺纹方式242

12.14　退螺纹模具242

12.14.2　哈斯科（Husky）独创的退螺纹模具243

12.14.3　哈斯科的新退螺纹模具系统245

13.1　引言246

第13章　模具冷却246

13.1.1　模具设计的目的247

13.2　注塑模冷却248

13.1.2 可利用的帮助248

13.3　影响模具冷却的因素249

13.3.2　塑料的温度——热平衡250

13.3.1　冷却介质的温度250

13.3.3　热量、温度和能量的基本原理258

13.3.4　流道系统262

13.4.1　钻孔通道与其他通道以及模壁间的距离263

13.4　冷却通道的设计263

13.3.5　模套的温度263

13.4.2　模板中的冷却设计及尺寸确定266

13.4.3　串联冷却和并联冷却267

13.4.4　三板式模具中的流道与模腔板271

13.4.5 与模塑制品直接接触的模具部件内的冷却通道尺寸布置273

13.5　供水管路（软管）的尺寸和数量300

13.6.1 引言302

13.6　一副模具冷却介质的需求量302

13.6.2　输入热量的计算303

13.6.3 冷却需要量304

13.6.4　冷却水的温度305

13.6.6　所需冷却水的量306

13.6.5　露点306

13.6.7　冷却效率307

13.6.8　冷却水的供应308

13.6.9　冷却管路的大小311

参考文献312

14.1　影响热膨胀的变量313

第14章　热膨胀313

14.2.1　材料选择315

14.2　许用应力中的因素315

14.2.2　“冷间隙”的产生316

14.3　热梯度317

14.4　模板318

14.4.2　模块的各自定位319

14.4.1　联锁装置319

14.5　热流道歧管320

14.5.2　塑料温度321

14.5.1　模具温度321

14.6　注吹模具322

15.2　定义和名称323

15.1　迭层模具理论323

第15章　迭层模具323

15.4　行程324

15.3　结构布置324

15.5　支撑325

15.6　合模力328

15.7　非对称布置329

15.8.3　注射速度330

15.8.2 回复速度330

15.8　注塑机和模具的其他重要特性330

15.8.1 注射量330

15.8.7　开式注嘴注塑331

15.8.6　热塑料的压力释放331

15.8.4　注射量和产品质量的可重复性331

15.8.5　注道切断331

15.8.9　压板间距、闭合高度和合模行程332

15.8.8　截流式注嘴注塑332

15.8.10　注射滑座的移动333

15.8.14　下落限制器334

15.8.13 中间部分的支撑334

15.8.11　无人防护区334

15.8.12　顶出装置334

15.9.1 模腔布置335

15.9　迭层模具设计原则335

15.8.15　开模力335

15.9.2　注道杆长度336

15.9.6　合模行程337

15.9.5　注道杆导向337

15.9.3　注道杆的加热337

15.9.4　意外接触注道杆的防护337

15.9.7　顶出机构的驱动338

15.10　模具中间部分的水、气、电供给340

15.11　迭层模具的举例341

15.10.1　模具维修341

16.1　材料比较344

第16章　模具材料规格344

第三部分　模具设计者要考虑的特殊问题344

16.2　模具材料选择准则345

16.3.2　渗碳349

16.3.1 消除应力349

16.3　热处理349

16.3.3　氮化351

16.4.1　模具表面精整352

16.4　模具精整352

16.3.4 火焰淬火、感应淬火352

16.4.2　模具表面精整符号353

16.4.4　喷砂和蒸汽珩磨354

16.4.3　特殊织构354

16.4.5　抛光和擦光355

16.4.6　非模塑表面精整规格359

17.1　用途和材料选择360

第17章　模板360

17.2　模板挠曲361

17.4.1　挠度362

17.4　模板挠度和应力的简化计算362

17.3　作用于模板的力362

17.4.3　设计校验363

17.4.2　应力363

17.5.1　支承导向364

17.5　动模板的导向364

17.5.2　模板导向365

18.1　材料力学性能369

第18章　金属疲劳369

18.2.1　疲劳的定义370

18.2　金属疲劳370

18.3.3　剪切载荷371

18.3.2　弯曲载荷371

18.3　四种基本类型载荷371

18.3.1　轴向载荷371

18.4　载荷波动、尺度和方向372

18.3.4　扭转载荷372

18.5　疲劳寿命曲线373

18.6.2　精整376

18.6.1　材料选择376

18.6　避免模具疲劳失效376

18.6.4　应力集中377

18.6.3　产品形状377

18.7　硬度对疲劳极限的影响378

18.9.1　截面变化379

18.9 应力集中源对疲劳极限的影响379

18.8　精整的影响379

18.9.3　刀具痕迹380

18.9.2　拐角的应力集中源380

18.9.4　花键和键槽381

18.12.1　晶粒组织383

18.12　其他影响疲劳寿命的因素383

18.10　微动磨损383

18.11　焊接与疲劳383

18.13　疲劳举例384

18.12.3　颗粒喷射384

18.12.2　雕刻位置384

18.13.1　模腔镶件385

18.13.2　模腔钻孔387

参考文献388

19.2　螺丝工作情况389

19.1　螺纹紧固件389

第19章　模具螺丝389

19.4　螺纹螺距类型：细牙和粗牙391

19.3.2　切削螺纹391

19.3　螺纹加工方法不同的螺丝类型391

19.3.1　轧制螺纹391

19.5　螺丝的紧固作用和预载392

19.6　温度对螺丝的影响394

19.8　螺丝的润滑397

19.7　循环载荷对螺丝的影响397

19.9.2　12.9级螺丝的螺纹公差398

19.9.1　螺丝用钢的性能398

19.9　钢制螺丝标准398

19.9.3　螺纹接合长度399

19.9.4　关于螺丝和螺丝连接的附加建议400

19.10　螺丝数据401

19.9.5　带肩螺丝（脱模板螺栓）和紧固螺丝401

19.11　用于调整的螺丝和柱螺栓406

19.12.2　LoctiteTM，PermaflexTM等408

19.12.1　锁紧垫圈408

19.12　安全螺丝408

19.12.5　塑料插件保证安全的螺丝（NylokTM等）409

19.12.4　金属丝拴住螺丝头部409

19.12.3　变形螺丝409

19.13.3　压紧螺帽410

19.13.2　开口销410

19.13　螺帽410

19.13.1　安全螺帽410

参考文献411

19.13.5　保证螺帽安全的其他方法411

19.13.4　用塑料嵌件（NylokTM等）保证螺帽安全411

20.2.1　模具零件的加工412

20.2　模板吊装412

第20章 模具和模具零件的装卸412

20.1　安全412

20.2.2　模板面上的吊孔413

20.3.1　提升和吊起理论414

20.3 吊环螺栓414

20.3.2　提升载荷416

20.3.3 吊环螺栓使用注意事项417

20.3.4　吊环螺栓使用举例418

20.4 吊杆420

20.5.1　较大模具421

20.5　注塑机上模具的安装421

20.6　搭袢422

20.5.2　快速换模器422

20.6.1　模具维修的搭袢423

21.1.1　单作用驱动器425

21.1　气缸和活塞425

第21章 气体和油压驱动器425

21.1.3　力F建立的速度426

21.1.2　双动驱动器426

21.1.5　驱动器的位置和数量428

21.1.4　密封件428

21.1.8　要求的力429

21.1.7　缸壁和活塞杆的精整429

21.1.6　定位429

21.2　油压驱动器430

21.1.10　空气驱动的成本430

21.1.9　排气噪声430

21.2.1　液压油管路431

21.3　模具安全432

21.2.4　与注塑机的对接432

21.2.2　行程432

21.2.3　气体的放出432

22.1　产品的投影面积（App）433

第22章 设计人员的计算规则433

22.3　合模力Fc434

22.2　钢板的合模沿口面积（Ass）434

22.4　疲劳435

22.5　模块的压缩436

22.6　圆周应力和模腔扩展437

22.7　弹簧438

22.9.1　通过滚柱或滚珠的测量439

22.9　几个问题的计算439

22.8　楔439

22.9.2　止动器440

22.11　比热容441

22.10.1　热膨胀441

22.10　热导率441

22.12.3　单位质量热流道歧管的热输入（用W）442

22.12.2　圆筒加热器442

22.12　加热器功率442

22.12.1　管状加热器442

22.13　常用转换系数443

22.14.2　锥体预载目的446

22.14.1　模具中锥体的作用446

22.14　锥体配合的预载446

22.14.3　模楔子和合模沿口449

22.15.1　外锥体451

22.15　锥体尺寸的标出451

22.15.3　带角度的表面452

22.15.2　内锥体452

22.15.4　设计（校验）球453

22.16.1　脱模圈454

22.16　脱模圈或预载锥体的疲劳454

22.16.3　应力455

22.16.2　锥体自锁455

22.16.4　磨削锥体对预载的影响456

22.17.1　一般知识457

22.17　倒角和半径457

22.17.3　标注半径458

22.17.2　标定倒角458

22.17.4　拐角的半径459

22.18　O形圈安装460

22.17.5　跟部460

22.19.1　麻花钻461

22.19　模具上钻孔461

22.19.2　深孔钻削（枪钻）464

22.19.3　模具冷却和气体通道的钻削468

参考文献473

第23章　模具性能和寿命477

第二篇　模具性能477

参考文献479

24.1.2　模具报废480

24.1.1　制品报废480

第24章　模具性能方面经常问到的问题480

24.1　模具的期望寿命480

24.2.2　电气部分481

24.2.1　机械部分481

24.2　影响模具寿命的因素481

24.3.1　生产量482

24.3　生产量、生产率和效率之间的区别482

24.3.3　效率483

24.3.2　生产率483

24.4.1　塑料的成本484

24.4　模塑作业影响制品成本的原因484

24.4.2　能源、水及压缩空气的成本485

24.4.3　制品生产的人工劳动费用486

24.4.4　模具成本487

24.4.5　机器（机时）成本489

24.4.7　建厂费490

24.4.6　维修成本490

25.2　模具设计的影响492

25.1.3　制品所有部位良好冷却的可行性492

第25章　循环周期492

25.1　制品设计的影响492

25.1.1　壁厚t492

25.1.2　壁的均匀性492

25.3　注塑机尺寸选择的影响493

25.2.4　顶出493

25.2.1　热交换493

25.2.2　塑料充模493

25.2.3　排气493

25.4.2　结晶度494

25.4.1　黏度494

25.4　模塑材料（塑料）的影响494

25.5　制品顶出温度的影响495

25.4.5　塑料来源495

25.4.3　料温495

25.4.4　热导率495

25.6.1　注塑机的能力496

25.6　注射（充料）速度的影响496

25.5.1　制品应力496

25.5.2　倒陷和螺纹的脱模496

25.6.4　模具设计497

25.6.3　制品设计497

25.6.2　塑料类型497

25.7.1　塑化能力498

25.7　注射量498

25.7.2　注射量和模腔数目500

25.9　合模行程长度501

25.8　顶出时间的确定501

25.10.1　冷却效率502

25.10　模具冷却502

26.1.1　注塑机注嘴后的注射压力507

26.1　注射压力507

第26章　壁厚507

26.1.2　模腔空间内的实际压力508

26.2　流动长度509

26.3　合模力510

26.4　熔体指数511

26.5 收缩率514

26.5.1　壁厚和收缩率514

26.6　冷却时间515

26.6.1　薄壁515

26.6.2　厚壁516

26.7　模芯位移516

26.7.1　制造误差517

26.7.2　复式浇口517

26.7.3　挠曲517

26.7.4　模芯支撑517

26.7.5　定位机构的特性518

26.7.6　模楔锁紧518

26.7.7　影响模芯位移的其他因素519

参考文献519

第27章 制品的尺寸和形状520

27.1　收缩余量520

27.3　操作环境521

27.4　模具精度521

27.2　模塑材料521

27.5　模具冷却522

28.1　注塑级塑料的性能523

28.2　冷却对结晶性材料的影响523

第28章　结晶性523

28.3　结晶层和非结晶层分布的实际影响528

28.4　熔点（Tm）和玻璃化转变温度（Tg）529

28.6　塑料干燥530

参考文献530

28.5　聚对苯二甲酸乙二醇酯的预成型530

第29章 模具中的力531

29.1　合模力531

29.2　螺杆的力533

29.3　开模力533

29.4.1　拉伸534

29.4.2　压缩534

29.4　顶出力534

29.4.3　挠曲535

29.5　注射力537

29.5.1　液压力537

29.4.4　扭转537

29.5.2　压缩539

29.5.3　拉伸539

29.7　模具不均匀冷却引起的力540

29.6　剪切力540

29.7.1　热膨胀540

29.5.4　挠曲540

29.8　注射装置力542

29.9　表面清晰度的影响542

29.7.2　热流道部件542

第30章　预载545

30.1　预载的定义545

30.2　合模力546

30.3　侧型芯受力548

30.3.1　侧型芯内、外移动的力548

30.3.2　支撑力549

30.3.3　侧型芯预载550

30.4　跟合模力方向垂直的成型力551

30.5　镶入式模腔552

30.6　一块（标准的）模腔553

30.7　组合模腔553

30.8　侧分模腔556

30.8.1　带柄杯子556

30.8.2　箱形制品模具564

30.8.3　水桶模具565

30.9　螺钉预紧569

30.9.1　带轴肩螺钉569

30.9.2　模具固定螺钉570

30.9.3　模具压板570

31.1　树脂作用引起的磨损571

31.1.1　磨蚀571

第31章　磨损和润滑571

31.1.2　腐蚀572

31.2　冷却剂引起的腐蚀573

31.3　气体引起的腐蚀574

31.4　锥体磨损574

31.5　模具润滑575

31.5.1　导柱、球轴承和导套575

31.6.1　镀硬铬576

31.6　减少磨损的特殊表面处理576

31.6.2　氮化（硬或软）576

31.5.2　压力或中心润滑576

31.6.3　其他镀层577

第32章　模具零件的压制制造578

32.1　压制制模578

32.3　压印的控制579

32.3.1　钢材的选择579

32.2　不希望产生压印的典型区域579

32.3.2　接触面积大小580

32.4　锥体锁紧581

32.5　模板的支撑581

32.6　模板上的模腔、模芯和其他镶件的支撑582

32.7　温度升高的影响582

模塑技术术语汇编584

模塑周期中的时间单元584

模具操作术语585