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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 LiGA633

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