模具工程 第2版PDF电子书下载

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Fc 434

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t 492

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