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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