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