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第1章 用于注射模具的材料 1

1.1 钢材 2

1.1.1 概述 2

1.1.2 表面硬化钢 8

1.1.3 氮化钢 9

1.1.4 整体淬火钢 9

1.1.5 热处理钢 10

1.1.6 马氏体钢 11

1.1.7 硬质合金 11

1.1.8 耐蚀钢 12

1.1.9 精炼钢 13

1.2 铸钢 13

1.3.1 铜合金 15

1.3 有色金属 15

1.3.2 锌及其合金 17

1.3.3 铝合金 18

1.3.4 铋锡合金 21

1.4 电铸材料 22

1.5 注射模具钢材的表面处理 22

1.5.1 概述 22

1.5.2 钢材的热处理 23

1.5.3 热化学处理方法 24

1.5.3.1 渗碳 24

1.5.3.2 渗氮 24

1.5.3.3 渗硼 25

1.5.4 电化学处理 25

1.5.4.4 镀硬质合金 26

1.5.4.3 NYE-CARD 工艺 26

1.5.4.2 镀镍 26

1.5.4.1 镀铬 26

1.5.5 真空镀覆 27

1.5.5.1 化学气相沉积 27

1.5.5.2 物理气相沉积 28

1.6 激光表面处理 29

1.6.1 激光硬化 29

1.6.2 激光合金喷涂 30

1.7 电子束硬化 30

1.8 分层涂覆 31

参考文献 31

第2章 模具制造技术 36

2.1.1 铸造方法和铸造合金 37

2.1 采用金属铸造法制造注射模具和模具镶件 37

2.1.2 砂型铸造 38

2.1.3 精密铸造技术 40

2.2 注射模具的快速制造 42

2.2.1 快速制造方法的现状 42

2.2.2 直接式快速制造法 44

2.2.2.1 直接制造金属模具 45

2.2.2.1.1 生成方法 45

2.2.2.1.2 直接制造有色金属模具 48

2.2.3 间接式快速制造法 50

2.2.3.1 有实物原型的制造方法 50

2.2.3.2 无实物原型的制造方法 54

2.2.4 展望 57

2.3 挤压制模法 58

2.4.1 机械加工方法 60

2.4 机械及其他加工方法 60

2.4.2 型面整修 62

2.4.2.1 磨削与抛光(手工或采用辅助工具) 62

2.4.2.2 振动磨削 63

2.4.2.3 喷砂 64

2.4.2.4 压力研磨 65

2.4.2.5 电化学抛光 65

2.4.2.6 放电抛光 65

2.5 放电成型工艺 66

2.5.1 放电加工 66

2.5.2 线切割加工 69

2.6 电化学加工 71

2.7 电化学腐蚀加工 71

2.8 采用电火花或化学腐蚀的表面加工 74

2.9 激光雕刻 75

2.10 可熔型芯模具技术 76

2.10.1 用于可熔型芯覆盖物的模具 79

2.10.1.1 成型浇口 81

2.10.1.2 考虑热量补偿的模具设计 83

2.10.1.3 型芯的位移 84

2.10.1.4 排气 84

2.10.2 可熔型芯模具的制造 85

2.10.2.1 型芯材料 86

2.10.2.2 铸造模具的结构 86

2.10.2.3 浇口系统 87

2.10.2.4 型芯铸造模具的热量 89

2.10.2.5 可熔型芯的脱模 89

参考文献 90

3.2 估算模具成本的步骤 96

第3章 模具成本的估算 96

3.1 概述 96

3.3 成本组一：型腔 102

3.3.1 型腔制作时间的计算 102

3.3.2 加工过程中的时间系数 102

3.3.3 加工型腔深度所用时间 103

3.3.4 型腔表面加工时间的计算 104

3.3.5 分型线(分型面)影响加工时间的系数 104

3.3.6 型面质量影响加工时间的系数 104

3.3.7 固定型芯的加工时间 105

3.3.8 精度影响加工时间的系数 105

3.3.9 各种制作难度影响加工时间的系数 106

3.3.10 型腔数量影响加工时间的系数 106

3.3.11 放电加工用电极的加工时间计算 106

3.4 成本组二：模架 107

3.5 成本组三：基本功能组件 108

3.5.1 主浇道和流道系统 109

3.5.2 流道系统 110

3.5.3 热流道系统 111

3.5.4 热交换系统 111

3.5.5 推出(脱模)系统 112

3.6 成本组四：特殊功能组件 112

3.7 其他成本计算方法 113

3.7.1 基于相似性计算成本 113

3.7.2 逐级相似查找原则 115

参考文献 117

第4章 注塑工艺过程 118

4.1 注塑的循环过程 118

4.1.2 交联增塑塑料的注塑 120

4.1.1 热塑性塑料的注塑 120

4.1.2.1 弹性体塑料的注塑 121

4.1.2.2 热固性塑料的注塑 122

4.2 注塑惯用术语 122

4.3 模具的分类 123

4.4 注射模具的功能 123

4.4.1 模具分类的标准 124

4.4.2 模具设计的基本步骤 129

4.4.3 模具尺寸的确定 134

4.4.3.1 最多的型腔数量 134

4.4.3.2 锁模力 134

4.4.4 流动长度与壁厚之比(流长比) 135

4.4.3.4 必要的开模行程 135

4.4.3.3 最大的锁紧区域 135

4.4.5 型腔数量的计算 137

4.4.5.1 由技术和经济角度确定最佳型腔数量的计算方法 142

4.4.5.2 取样、调试与维护的成本 152

4.5 型腔布局 154

4.5.1 基本要求 154

4.5.2 可行方案的介绍 154

4.5.3 注塑力的平衡 155

4.5.4 分型面的数量 156

参考文献 157

第5章 流道设计 160

5.1 完整流道系统的描述 160

5.2.2 热流道系统 161

5.2.3 冷流道系统 161

5.2 各种流道形式及其定义 161

5.2.1 标准流道系统 161

5.3 对流道系统的要求 162

5.4 流道系统的分类 163

5.5 主浇道(主流道) 166

5.6 流道的设计 169

5.7 浇口的设计 174

5.7.1 浇口的设计概述 174

5.7.2 浇口与注塑制品的位置关系 177

5.8 反应性塑料的流道和浇口设计 180

5.8.1 弹性体塑料 180

5.8.2 热固性塑料 181

5.8.3 浇口位置对弹性体塑料的影响 182

5.8.4 用于高速填充的流道 182

5.9.2 流程图及其影响 184

5.9 填充过程中的定性(流程图)和定量计算(仿真模型) 184

5.9.1 概述 184

5.9.3 使用流程图分析为填充过程的仿真做准备 186

5.9.4 生成流程图的理论基础 187

5.9.5 流程图的生成步骤 189

5.9.5.1 绘制流体(熔体)前端(前锋)图 189

5.9.5.2 渐变区域的径向量表示 190

5.9.5.3 厚度不同的区域 190

5.9.5.4 加强筋(肋)的流程图 195

5.9.5.5 盒形注塑制品的流程图 197

5.9.5.6 临界区域的分析 197

5.9.5.7 小结 199

5.9.6 填充的定量分析 199

5.9.7 流道和浇口的分析设计 200

5.9.7.1 流变学原理 200

5.9.7.2 用毛细管粘度计确定剪力下的流体粘性 207

5.9.7.3 伸长粘性(粘度) 208

5.9.7.4 计算浇口和流道中压力损失的简易方程 209

5.10 多重浇口的特殊现象 213

5.11 交联化合物模具的浇口和流道设计 214

5.11.1 弹性体塑料 214

5.11.1.1 填充过程计算 214

5.11.1.2 根据处理窗口进行特性数据的处理 216

5.11.1.3 关于处理窗口模型的实例和评价 217

5.11.2 热固性塑料 219

参考文献 222

第6章 浇口设计 227

6.1 主浇道浇口(直接浇口) 227

6.2 侧浇口和扇形浇口 229

6.3 盘形浇口 230

6.4 环形浇口 231

6.5 潜伏(隧道)浇口 233

6.6 三板式模具的点浇口 235

6.7 用于点浇口的逆向主浇道 236

6.8 无流道成型 239

6.9 绝热流道模具 240

6.10 热流道系统温度控制 244

6.10.1 热流道系统 244

6.10.1.1 采用热流道系统在经济上的利弊 245

6.10.1.2 热流道的各种应用及新应用的可能性 246

6.10.1.3 热流道系统及其结构设计 248

6.10.1.3.1 浇口套 252

6.10.1.3.2 熔体过滤器 253

6.10.1.3.3 热流道板(热流道歧管板) 253

6.10.1.3.4 热流道板的横梁结构 254

6.10.1.4 用于热流道模具的喷嘴 257

6.10.1.5 热流道设计的相关数据 262

6.10.1.5.1 热流道板的横梁结构设计 262

6.10.1.5.2 喷嘴设计 263

6.10.1.5.3 应用热流道的注意事项 264

6.10.1.6 热流道系统的加热 264

6.10.1.6.1 喷嘴的加热 264

6.10.1.6.2 热流道板的加热 265

6.10.1.6.3 输出功率的计算 267

6.10.1.6.4 热流道板的温度控制 267

6.10.1.6.5 热电偶的布置 267

6.10.2 冷流道 268

6.10.2.1 用于弹性体塑料注塑的冷流道系统 269

6.10.2.2 用于热固性塑料注塑的冷流道系统 273

6.11 特殊模具概念 276

6.11.1 叠层模具 276

6.11.2 多组分注塑模具 279

6.11.2.1 并合模具 280

6.11.2.2 双组分夹心注塑模具 283

6.11.2.3 双注射模具 283

参考文献 283

第7章 模具的排气 288

7.1 被动排气 289

7.2 主动排气 295

7.3 注射模具的负压排气 297

参考文献 299

第8章 热交换系统 301

8.1 冷却时间 301

8.2 几种塑料的热扩散率 305

8.2.1 弹性体塑料的热扩散率 306

8.2.2 热固性塑料的热扩散率 307

8.3 计算热塑性塑料的冷却时间 307

8.3.1 估算 307

8.3.2 采用列线图计算冷却时间 307

8.3.3 壁厚不均注塑制品的冷却时间 309

8.3.4 各种几何形状注塑制品的冷却时间 310

8.4 热流(通)量与热交换容量 313

8.4.1 热流量 313

8.4.1.1 热塑性塑料 313

8.4.1.2 反应性(活性)塑料 318

8.5 基于热流量的热交换系统热量分析计算(总体设计) 324

8.5.1 热量分析计算 325

8.5.1.1 计算冷却时间 327

8.5.1.2 热流量平衡 327

8.5.1.3 冷却液的通过量 330

8.5.1.4 冷却回路(通道)的温度 331

8.5.1.5 冷却回路的布置 336

8.5.1.6 冷却回路的设计 340

8.5.1.6.1 冷却液的流动速度 340

8.5.1.6.2 压力降 340

8.6 注塑制品热学设计的数值计算 341

8.6.1 二维计算 341

8.6.2 三维计算 342

8.6.3 关键点的热流动计算 343

8.7 冷却系统的实用设计 344

8.7.1 圆形截面型芯的热交换系统 344

8.6.4 角部冷却的经验修正 344

8.7.2 扁平零件的冷却系统 349

8.7.3 冷却系统的密封 353

8.7.4 动态模具冷却 354

8.7.5 热流量不同造成热塑性制品角部扭曲的经验补偿 356

8.7.5.1 冷型芯和热型腔 357

8.7.5.2 拐角结构的修正 357

8.7.5.3 热流量的局部调整 358

8.8 反应性塑料注射模具的加热计算 358

8.9 反应性塑料注射模具中的热交换 359

8.9.1 热平衡 359

8.9.2 温度分布 362

8.10 热固性塑料注射模具电加热的实用设计 363

参考文献 365

9.2 收缩的定义 370

第9章 收缩 370

9.1 简介 370

9.3 容差 372

9.4 收缩的原因 379

9.5 各向异性收缩的原因 381

9.6 扭曲的原因 383

9.7 处理收缩的效果 384

9.8 预测收缩的辅助方法 387

参考文献 388

第10章 注射模具的机构设计 389

10.1 模具的变形 389

10.2 载荷及模具变形的分析和判断 389

10.3 描述模具变形的基础知识 391

10.3.1 间隙估算的简单计算 392

10.3.2 估算间隙和防止溢料的精确计算 393

10.4 叠加步骤 395

10.4.1 耦合弹簧作为等效组件单元 395

10.4.1.1 组件单元的平行耦合 396

10.4.1.2 组件单元的串行耦合 396

10.5 型腔壁厚及其变形的计算 396

10.5.1 载荷的基本形式及其引起的变形 397

10.5.2 圆形型腔的变形计算 398

10.5.3 非圆形型腔的变形计算 399

10.5.4 模板的变形计算 400

10.6 内部压力作用下型腔壁厚的计算过程 402

10.7 型腔压力下瓣合块和滑块的位移 402

10.8 计算变形的准备工作 408

10.8.1 几何简化 410

10.8.2 选择边界条件的技巧 411

10.9 实例计算 414

10.10 其他载荷 422

参考文献 423

第11章 型芯的位移 425

11.1 计算型芯的最大位移 425

11.2 底部侧向点浇口的圆形型芯的位移 426

11.3 盘形浇口的圆形型芯的位移 429

11.3.1 基本问题 429

11.3.2 计算结果 429

11.4 不同浇口形式的型芯位移 433

11.5 镶件的位移 434

11.5.1 以圆形镶件为例分析计算其变形量 435

11.6 型芯装配和深型腔排列的设计实例 437

参考文献 439

12.1 脱模系统简介 441

第12章 脱模(推出) 441

12.2.1 概述 444

12.2 脱模系统设计——开模力和脱模力 444

12.2.2 计算脱模力的方法 446

12.2.2.1 采用静态摩擦系数确定脱模和开模力 446

12.2.2.2 计算圆形管注塑制品脱模力的近似方法 449

12.2.2.3 矩形管注塑制品 452

12.2.2.4 锥形管注塑制品 452

12.2.2.5 小结 453

12.2.3 以扇叶为例说明复杂制品脱模力的计算 454

12.2.4 脱模过程中的数值计算(用于弹性体制品) 459

12.2.5 开模力的估算 464

12.2.5.1 不同刚度的模具在 P-V-T 曲线上的状态变化 464

12.3 脱模机构类型 465

12.3.1 推杆设计和尺寸 465

12.2.5.3 总开模力 465

12.2.5.2 间接开模力 465

12.3.2 推杆和其他脱模零件的动作要点 468

12.3.3 推出机构组成 472

12.4 脱模(推出)机构的运动 474

12.4.1 推出方法和动作空间的选择 474

12.4.2 推出方法 474

12.5 特殊脱模系统 477

12.5.1 二级推出 477

12.5.2 组合推出系统 477

12.5.3 三板式模具 479

12.5.3.1 拉杆螺钉带动的推出运动 479

12.5.3.2 用闩销启动推出动作 480

12.5.3.3 在静(定)模一侧的推出系统 481

12.6 推出机构的复位 483

12.7 带侧向凹凸部位的注塑制品脱模 486

12.7.1 带侧向凹凸部位注塑制品的强制脱模 486

12.7.2 搭扣配合的侧向凹凸部位深度容许值 487

12.8 螺纹制品的脱模 489

12.8.1 内螺纹制品的脱模 489

12.8.1.1 直接推出 489

12.8.1.2 折叠型芯 490

12.8.1.3 可互换型芯的模具 491

12.8.2 具有卸螺纹装置的模具 492

12.8.2.1 半自动模具 492

12.8.2.2 全自动模具 492

12.8.3 具有外螺纹制品的脱模 500

12.9.1 内部侧向凹凸部位 501

12.9 非圆形制品的侧向凹凸部位 501

12.9.2 外部侧向凹凸部位 502

12.9.2.1 滑块模具 503

12.9.2.2 瓣合型腔模具 508

12.9.3 具有移动型芯装置的模具 513

参考文献 514

第13章 模具的更换与调试 518

13.1 调试的作用 518

13.2 对塑炼装置的轴向调试 518

13.3 内部调整与互锁 519

13.4 大型模具的调试 523

13.5 模具的更换 526

13.5.1 热塑性注射模具的快速更换系统 526

13.5.2 弹性体注射模具的更换 535

参考文献 536

第14章 计算机辅助模具设计和 CAD 在模具结构设计上的应用 538

14.1 概述 538

14.1.1 流程图法 538

14.1.2 几何处理是成功的关键 539

14.1.3 复合算法的掌握 540

14.1.4 依然很少采用仿真技术 540

14.1.5 更简便、更低廉 541

14.1.6 展望未来 541

14.2 CAD 在模具设计中的应用 543

14.2.1 简介 543

14.2.2 CAD 的基本原理 543

14.2.2.1 两维/三维模型的表示 543

14.2.2.2 CAD 模型的增强功能：相关性、参数化和特征 546

14.2.2.3 集成 CAD 的接口和应用 548

14.2.2.4 数据管理和信息流动 552

14.2.3 CAD 软件在模具制造中的应用 553

14.2.3.1 建模 553

14.2.3.2 模具制造的集成功能 557

14.2.3.3 特殊功能的应用扩展 561

14.2.3.4 利用 CAD 实现并行工程 562

14.2.4 CAD 系统的选择和引进 564

14.2.4.1 选择 CAD 系统的步骤 565

14.2.4.2 CAD 概念的确认 566

14.2.4.3 性能标准 567

14.2.4.4 引进 CAD 系统 569

参考文献 570

第15章 注射模具的维护 573

15.1 定期维护的优点 575

15.2.1 数据的获取 576

15.2 定期进行模具维护 576

15.2.2 数据评估和弱点分析 579

15.2.3 计算机支持 580

15.3 注射模具的贮存与管理 582

15.4 注射模具的修理和更换 585

参考文献 589

第16章 注射模具的测量 591

16.1 模具中的传感器 591

16.2 温度测量 591

16.3 压力测量 592

16.3.1 压力测量的目的 592

16.3.2 测量模具内部熔体压力的传感器 593

16.3.2.1 直接压力测量 593

16.3.2.2 间接压力测量 594

16.4 传感器测头的使用 595

16.5 工艺过程优化 595

16.6 质量监控 597

参考文献 599

第17章 模具标准件 601

参考文献 608

第18章 注射压缩模具(注压模具)的温度控制器 609

18.1 功能、方法、分类 609

18.2 控制 611

18.2.1 控制方法 611

18.2.2 实现高质量控制的前提 613

18.2.2.1 控制器 613

18.2.2.3 温度传感器 614

18.2.2.4 在模具内的安装温度传感器 614

18.2.2.2 加热、冷却和泵的容量 614

18.2.2.5 模具中的热交换系统 615

18.2.2.6 保持温度的稳定 617

18.3 设备的选择 617

18.4 模具和设备的安全连接方式 617

18.5 导热体 618

18.6 维护和清洁 620

参考文献 620

第19章 注塑过程中纠正成型缺陷的步骤 621

参考文献 625

第20章 特殊工艺-特殊模具 626

20.1 微型结构的模具 626

20.1.1 成型技术和工艺控制 626

20.1.2 关于微型型腔的制造工艺 629

20.1.2.1 硅技术 630

20.1.2.2 LiGA(平板印刷术)技术 632

20.1.2.3 激光 LiGA 633

20.1.2.4 激光熔除 633

20.1.2.5 放电熔除 635

20.1.2.6 微型机械加工 636

20.2 模具内的装饰 637

20.3 液态硅树脂处理 640

20.3.1 排气 641

20.3.2 浇口 641

20.3.3 脱模 642

20.3.4 温度控制 642

20.3.5 冷流道技术 642

20.4 注压成型 643

参考文献 646