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第一章流体流动与基本方程1

1.1 流体流动1

1.1.1 稳定流动1

1.1.2 不稳定流动1

1.2 连续性方程1

1.3 动量方程2

1.3.1 欧拉运动方程2

1.3.2 纳维-斯托克斯方程2

1.4 能量方程4

1.5 应变速率张量及流变方程5

参考文献7

第二章塑料基本性能8

2.1 材料特性8

2.1.1 塑料组成8

2.1.2 塑料分类9

2.1.4 塑料性能11

2.1.3 塑料名称与代号11

2.2 塑料热性能14

2.2.1 密度和比体积14

2.2.2 导热系数14

2.2.3 比热容14

2.2.4 热扩散率14

2.2.5 热焓14

2.2.7 线胀系数16

2.2.6 不流动温度16

2.2.8 几个特征温度17

2.2.9 耐热性和耐寒性19

2.3 塑料可加工性能21

2.3.1 流动性21

2.3.2 收缩性22

2.3.3 结晶性24

2.3.4 取向性25

2.3.5 吸湿性25

2.3.6 硬化特性26

2.4 塑料熔体流动特性27

2.4.1 粘性流动行为27

2.4.2 影响粘性流动的因素28

2.4.3 状态方程32

2.5 塑料熔体的弹性表现33

2.5.1 入口效应33

2.5.2 口模膨胀34

2.5.3 熔体破裂34

2.6 塑料熔体在管隙中的流动分析34

2.6.1 单元体与稳流假设34

2.6.2 熔体在圆形单元体中的流动35

2.6.3 熔体在矩形单元体中的流动36

2.6.4 椭圆形截面流道36

2.6.5 正三角形截面流道37

2.6.6 U形截面流道37

2.6.8 管隙中的拖曳流动38

2.6.7 圆环形截面流道38

参考文献39

第三章塑件结构设计41

3.1塑件常用成形方法41

3.1.1 压缩成型42

3.1.2 注成型43

3.1.3 注射成型44

3.1.4 挤塑成型45

3.1.5 成型方法选择46

3.2 塑件几何形状设计47

3.2.1 避免侧孔与侧凹47

3.2.2 脱模斜度47

3.2.3 塑件壁厚51

3.2.4 加强筋53

3.2.5 圆角56

3.2.6 支承面57

3.2.7 孔设计57

3.2.8 凸台与角撑60

3.2.9 边缘、平面与拱底62

3.2.10 螺纹设计63

3.2.11 花纹设计66

3.2.12 文字、标记与符号67

3.3 嵌件设计69

3.3.1 嵌件的作用69

3.3.2 嵌件的形式69

3.3.3 嵌件设计要点70

3.4 塑件功能设计74

3.4.1 设计目标74

3.4.2 材料选用74

3.4.3 结构设计80

3.4.4 尺寸设计82

3.4.5 性能预测84

3.5 联接件设计84

3.5.1 联接的意义及特性84

3.5.2 卡夹联接86

3.5.3 铰链联接87

3.6 增强塑件设计88

3.6.1 增强塑料的性能88

3.6.2 SMC与BMC制件设计89

3.6.3 层压塑料制件89

3.7 泡沫塑件设计91

3.7.1 泡沫塑料的特性及应用91

3.7.2 泡沫塑件设计95

3.8.1 光学塑料及其应用97

3.8 光学塑件设计97

3.8.2 塑料的光学性能98

3.8.3 光学塑件设计98

3.9 轴承设计101

3.9.1 轴承材料101

3.9.2 轴承类型102

3.9.3 轴承设计102

3.9.4 橡胶轴承107

3.10.1 齿轮结构及几何参数108

3.10 齿轮设计108

3.10.2 模塑齿轮强度计算110

3.10.3 齿轮模塑成型113

3.11 模塑件尺寸精度与表面质量114

3.10.1 影响尺寸精度的因素114

3.11.2 塑件尺寸公差与精度116

3.11.3 塑件表面质量119

3.12 塑件设计中的CAD120

3.12.1 CAD的特点及应用120

3.12.3 塑件设计中的CAD121

3.12.2 目录编制与信息库121

3.12.4 塑件图输出及其评价124

参考文献124

第四章注射模设计126

4.1 注射模概述126

4.1.1 注射模设计的特点126

4.1.2 注射模组成127

4.1.4 注射模结构128

4.1.3 注射模分类128

4.1.5 设计注射模须考虑的问题131

4.1.6 注射模设计程序139

4.2 浇注系统设计141

4.2.1 浇注系统的功能141

4.2.2 流道系统设计142

4.2.3 浇口设计146

4.2.4 浇口平衡159

4.2.5 平衡布置流道尺寸计算161

4.2.6 非平衡布置流道尺寸计算166

4.3 分型面和排气槽设计171

4.3.1 分型面设计171

4.3.2 排气槽设计174

4.4 成形零件设计177

4.4.1 成型零件结构设计177

4.4.2 成型零件工作尺寸计算184

14.6.5 保压分析185

4.4.3 型腔构件力学计算194

4.4.4 型芯偏移量计算204

4.5.1 导向机构的功用209

4.5 合模导向机构设计209

4.5.2 导柱导向机构210

4.5.3 锥面定位机构211

4.6 脱漠机构设计213

4.6.1 开模与脱模213

4.6.2 脱模力计算216

4.6.3 简单脱模机构225

4.6.4 定模脱模机构233

4.6.5 双脱模与顺序脱模机构234

4.6.6 二级脱模机构235

4.6.7 浇注系统凝料脱出机构240

4.7 侧向分型与抽芯机构设计245

4.7.1 设计原理245

4.7.2 分类与结构253

4.7.3 斜导柱侧抽机构257

4.7.4 斜滑块侧抽机构270

4.7.5 齿轮齿条侧抽机构274

4.8 螺纹塑件脱模机构设计275

4.8.1 非旋转脱模276

4.8.2 模外动力旋转脱模278

4.8.3 开模力驱动旋转脱模280

4.8.4 螺纹脱模力矩计算281

4.9.1 温度调节系统的功用283

4.9 模温调节系统设计283

4.9.2 冷却系统的简略计算285

4.9.3 冷却系统设计287

4.9.4 冷却系统计算293

4.9.5 加热功率计算304

4.10 注射模与注射机的关系306

4.10.1 注射机技术参数306

4.10.2 工艺参数校核309

4.10.3 安装参数校核310

4.11 热固性塑料注射模设计312

4.11.1 注射工艺特点312

4.11.2 模具设计要点315

4.12.1 无流道凝料注射成型322

4.12.2 绝热流道注射模322

4.12 无流道凝料注射模322

4.12.3 热流道注射模324

4.12.4 温流道注射模334

4.13 结构泡沫注射模设计336

4.13.1 结构泡沫塑件及特性336

4.13.2 模具设计要点337

4.14 反应成型注射模设计338

4.14.1 反应成型过程及特点338

4.14.2 模具设计的工艺要求339

4.14.3 模具设计要点339

4.15 注射模典型结构341

参考文献341

第五章压模设计343

5.1 概述343

5.2.1 压模分类344

5.2 压模结构及类型344

5.2.2 压模结构347

5.3 压漠成形零件设计348

5.3.1 型腔总体设计348

5.3.2 加料室设计351

5.3.3 模具结构与塑件的关系353

5.4 压模结构与压机的关系353

5.4.1 常用液压机技术规范353

5.4.2 压机有关工艺参数的校核355

5.4.3 压模安装尺寸的校核358

5.5 成型零件结构设计360

5.5.1 凹模结构设计360

5.5.2 凸模结构设计363

5.5.3 凹凸模的配合和导向364

5.5.4 型芯结构设计368

5.5.5 螺纹型芯及型环结构设计370

5.6.1 导向零件371

5.6 压模结构零部件设计371

5.6.2 脱模机构及其零部件372

5.6.3 侧向分型与抽芯机构376

5.6.4 固定板、垫板、联接件螺纹和手柄379

5.7 压模加热与冷却381

5.7.1 压模热计算381

5.7.2 压模冷却387

5.7.3 压模温度控制387

5.8 泡沫塑料压模设计388

5.8.1 泡沫塑料模压特性388

5.8.2 泡沫塑料压模设计特点390

5.8.3 泡沫塑料压模结构实例392

5.9 聚四氟乙烯压锭模设计399

5.9.1 聚四氟乙烯的加工特性399

5.9.2 压锭模设计特点400

5.9.3 压锭模典型结构402

5.10 压模结构实例404

参考文献410

6.1传递成型特点411

6.1.1 成型方法及模具结构411

第六章传递模设计411

6.1.2 充模流动特点412

6.2 传递模分类412

6.2.1 料槽式传递模413

6.2.2 柱塞式传递模413

6.2.3 螺杆预塑式传递模416

6.3 传递模设计416

6.3.1 加料室设计416

6.3.2 压料柱塞设计422

6.3.3 浇注系统设计424

6.3.4 排气槽设计428

6.4 传递模结构实例429

参考文献435

第七章挤塑模设计436

7.1 设计目标与步骤436

7.1.1 功能与作用436

7.1.2 设计挤塑模须考虑的问题436

7.1.3 设计程序438

7.2 熔体流动过程分析440

7.2.1 假设与边界条件440

7.2.2 圆形流道模拟分析441

7.2.3 矩形流道模拟分析443

7.2.4 有限元法分析445

7.3 工艺装置设计448

7.3.1 挤塑机性能449

7.3.2 联接器设计452

7.3.3 栅板与滤网设计454

7.4 实心型材挤塑模设计458

7.4.1 棒材模设计458

7.4.2 定型模设计462

7.4.3 焊条机头设计463

7.5 空心型材挤塑模设计464

7.5.1 管材模设计464

7.5.2 管材定型模设计471

7.5.3 吹膜机头设计474

7.5.4 型坯机头设计480

7.6 平缝形挤塑模设计486

7.6.1 平缝模结构设计487

7.6.2 平缝模流道设计488

7.6.3 自动调节式平缝机头508

7.7.2 线缆包覆模结构设计509

7.7.1 线缆包覆模结构类型509

7.7 线缆包覆挤塑模设计509

7.7.3 芯模分配系统设计512

7.7.4 交联聚乙烯线缆包覆模设计515

7.8 异型材挤塑模设计519

7.8.1 异型材分类及设计原则519

7.8.2 异型材机头类型520

7.8.3 异型材机头结构设计521

7.8.4 异型材定型模设计524

7.8.5 设计实例532

7.9 低发泡型材挤塑模设计533

7.9.1 低发泡型材的发泡方法534

7.9.2 发泡型材挤塑模结构类型534

7.9.3 模腔流道设计535

7.10 其他挤塑模设计536

7.10.1 喷丝机头设计536

7.10.2 造粒机头设计537

7.10.3 挤网机头设计539

7.11 共挤塑模设计541

7.11.1 共挤特性与工艺原理541

7.11.2 共挤塑模结构类型541

7.11.3 多层共挤流动模拟分析542

7.12.1 加热功率计算552

7.12 挤塑模加热与压力测量552

7.12.2 加热方式选择553

7.12.3 温度控制与调节555

7.12.4 机头压力测量555

7.13 挤塑模机械设计556

7.13.1 机械设计基本原则556

7.13.2 圆形流道挤塑模机械设计557

7.13.3 平缝形流道挤塑模机械设计561

7.13.4 挤塑模用材料选择566

7.14 挤塑模结构设计实例567

参考文献575

8.1.1热成型特点576

第八章热成型模具设计576

8.1 热成型及应用576

8.1.2 热成型方法577

8.1.3 热成型应用590

8.2 制品设计及其工艺特性591

8.2.1 几何形状设计591

8.2.2 脱模斜度592

8.2.3 凹槽设计593

8.2.4 圆角设计593

8.2.5 片材选择594

8.2.6 宽深比与引伸比595

8.2.7 尺寸精度596

8.3.1 模具设计参数597

8.2.8 修边考虑597

8.3 吸塑成型模具设计597

8.3.4 加热与冷却设计600

8.3.2 型面粗糙度考虑600

8.3.3 边缘密封设计600

8.4 压空成型模具设计603

8.4.1 排气孔设计603

8.4.2 吹气孔设计604

8.4.3 型刃设计605

8.4.4 缓冲垫设置606

8.4.5 锁模力计算607

8.5 热成型模具用材料607

8.5.1 模具选材原则607

8.5.2 非金属材料607

8.5.3 金属材料608

8.5.4 特种塑料模用材料609

8.5.5 模具用材性能比较610

参考文献611

第九章中空吹塑模设计612

9.1 中空吹塑成型及其应用612

9.1.1 中空吹塑成型方法612

9.1.2 中空吹塑工艺特性613

9.1.3 中空吹塑制品常用塑料616

9.2 中空吹塑制品设计622

9.2.1 圆形容器设计622

9.1.4 中空吹塑制品的应用622

9.2.2 方形容器设计623

9.2.3 椭圆形容器设计623

9.2.4 异形容器设计623

9.2.5 垂直载荷强度考虑624

9.2.6 圆角与瓶底内凹设计626

9.2.7 容器刚性设计626

9.2.8 瓶口螺纹设计626

9.2.9 嵌件设计628

9.2.10 按加工特性设计628

9.2.11 按使用要求设计629

9.2.12 多层复合与表面装饰设计630

9.3 挤出吹塑模设计630

9.3.1 吹塑模结构特征630

9.3.2 模口螺纹设计631

9.3.3 模底夹口设计631

9.3.4 合模线设计632

9.3.5 模腔内表面设计633

9.3.6 模腔排气考虑633

9.3.7 冷却系统设计634

9.4 挤拉吹塑技术635

9.4.1 型坯口模尺寸确定635

9.4.2 型坯温度控制637

9.5 注射吹塑模设计637

9.5.1 芯棒设计637

9.5.2 吹塑型坯设计638

9.5.3 型坯模腔设计639

9.5.4 型坯模计算641

9.5.5 喷嘴与支管设计641

9.5.6 吹塑模设计642

9.5.7 吹模底塞设计643

9.5.8 脱模板设计643

9.5.9 模具组合考虑643

9.6.1 注拉吹塑成型工艺644

9.6 注拉吹塑成型技术644

9.6.2 注拉吹塑型坯设计645

9.6.3 瓶坯脱模力计算648

9.6.4 型坯模弦度校核650

9.6.5 浇注系统设计与加热计算650

9.6.6 冷却系统参数校核651

参考文献653

第十章塑料模具结构零件及标准654

10.1 标准化的重要性654

10.1.2 塑料模具标准化现状654

10.1.1 模具标准化的意义654

10.2 模板尺寸系列标准(GB4169.7—84)655

10.3 导柱与导套656

10.3.1 导柱类型及标准656

10.3.2 导套类型及标准660

10.3.3 应用举例663

10.4 推出零件663

10.4.1 推杆类型及标准663

10.4.2 推管及尺寸系列668

10.4.3 复位杆及尺寸系列669

10.4.4 推板尺寸及标准(GB4169.7—84)670

10.4.5 垫块671

10.4.6 限位钉672

10.4.7 支承柱673

10.5 定位圈与浇口套674

10.5.1 定位圈标准及应用举例674

10.5.2 浇口套标准及应用举例675

10.6 拉料杆678

10.6.1 主流道拉料杆标准及应用举例678

10.6.2 流道拉料杆标准及应用举例679

10.7 标准模架CAD图形库系统681

10.7.1 图形库内涵及功能681

10.7.2 图形库系统结构682

10.7.3 图形库系统技术683

参考文献685

第十一章塑料模CAD/CAM686

11.1 概述686

11.2 CAD/CAM系统配置687

11.2.1 CAD/CAM系统硬件687

11.2.2 CAD/CAM系统软件691

11.2.3 CAD/CAM软件功能比较与分析692

11.3 塑料模CAD/CAM系统构型695

11.3.1 塑料模CAD/CAM系统的工作流程695

11.3.2 塑料模CAD/CAM系统的典型构型698

11.4 系统集成及其关键技术700

11.4.1 CAD/CAM系统集成700

11.4.2 CAD/CAM技术关键703

11.5 CAD/CAM技术发展趋势704

参考文献706

12.1CAD的内容及特点707

12.1.1 注射模结构CAD的内容707

12.1.2 注射模结构CAD的特点707

第十二章注射模结构CAD707

12.2 注射模结构CAD中的数据处理708

12.2.1 注射模结构CAD中数据类型708

12.2.2 数据流图710

12.2.3 数据库管理技术711

12.3.1 几何造型方法718

12.3 注射模CAD中的几何造型718

12.3.2 几何造型特点721

12.3.3 形体模式与数据结构721

12.4.1 型腔、型芯形状生成726

12.4 模具图的生成726

12.4.2 模具图的生成727

12.5 流道系统交互设计728

12.5.1 流道分类及早衡分析准则729

12.5.2 流道系统平衡设计729

12.6 结构零件强度与刚度校核736

12.6.1 校核准则736

12.6.2 计算方法737

12.7.1 专家系统结构简介741

12.7.2 在注射模中的应用741

12.7 专家系统在注射模中的应用741

参考文献743

第十三章注射模CAE744

13.1 充模过程的数学描述744

13.1.1 充模过程的基本方程744

13.1.2 基本方程的简化746

13.1.3 数学模型及边界条件746

13.1.4 塑料熔体的粘度模型749

13.2 一维流动分析750

13.3 二维流动分析751

13.4 三维流动分析752

13.4.1 压力场有限元方程753

13.4.2 熔体流动前沿位置的确定755

13.4.3 温度场计算755

13.4.4 数值计算过程757

13.5 保压过程分析758

13.6 冷却过程分析761

13.6.1 一维冷却分析762

13.6.2 二维冷却分析765

13.6.3 三维冷却分析767

参考文献771

第十四章注射模软件开发与应用772

14.1 注射模软件概述772

14.2 H-MoLd总体结构773

14.3.1 模腔图形输入软件774

14.3 图形输入软件774

14.3.2 模腔尺寸换算775

14.3.3 二维模腔图形输入775

14.3.4 三维模腔图形输入776

14.4 结构设计软件777

14.4.1 结构设计软件结构777

14.4.2 标准模架选择及编码778

14.4.3 成型零件设计及程序处理780

14.5.1 图形库构成及其数据结构782

14.5 参数化图形库的应用782

14.5.2 参数化图形库实现方法783

14.6 充模流动模拟软件784

14.6.1 流动模拟软件总体结构784

14.6.2 简易流动分析784

14.6.3 详细流动分析784

14.6.4 成型工艺条件分析785

14.6.6 流动软件的层次及作用786

14.6.8 输出结果的指导意义787

14.6.7 输入数据的准备787

14.7 冷却模拟软件788

14.7.1 冷却模拟软件总体结构788

14.7.2 稳态冷却分析789

14.7.3 非稳态冷却分析789

14.7.4 商品化冷却模拟软件789

参考文献791

15.2.1锁模力校核792

15.2 注射机选用792

15.1 概述792

第十五章试模与投产792

15.2.2 注射容量校核794

15.2.3 顶出机构校核795

15.2.4 其他因素考虑796

15.2.5 注射机空行程试验797

15.3 模具安装798

15.3.1 模具检检798

15.3.3 模具吊装800

15.3.4 安装方位800

15.3.2 吊环螺钉800

15.3.5 模具紧固802

15.3.6 调整锁模机构802

15.3.7 模具空循环试验803

15.3.8 模具配套件安装804

15.3.9 模具预热804

15.4 塑料选用及工艺条件拟定804

15.4.1 塑料选用804

15.4.2 工艺条件拟定805

15.4.3 试模工艺条件的倾向性807

15.5 成型缺陷及对策812

15.5.1 影响成型的因素812

15.5.2 常见塑件缺陷与措施813

15.5.3 因素分析与对策821

15.6 试模结论821

15.6.1 模具结构不尽合理822

15.6.2 制造精度不符合要求824

15.6.3 配套部分不完善825

参考文献826

15.6.4移交生产826

第十六章模具验收、维修及保养827

16.1 模具验收827

16.1.1 塑件验收827

16.1.2 模具验收832

16.2 模具管理836

16.2.1 模具档案836

16.2.2 模具使用及保养836

16.2.4 模具存放及管理838

16.2.3 模具存放前的修整838

16.3 模具维修839

16.3.1 常见磨损及修复839

16.3.2 意外损坏及修复841

参考文献842

第十七章塑料模具的价格估算843

17.1 影响模具价格的因素843

17.1.1 生产成本843

17.1.2 供货周期843

17.1.3 市场状况843

17.2 模具价格简易估算法844

17.2.1 经验估算法844

17.1.4 高技术成分844

17.1.5 模具寿命844

17.2.2 材料价格系数法845

17.2.3 类比法845

17.3 模具价格详细计算法845

17.3.1 塑料模具价格构成846

17.3.2 塑料模具价格计算方法846

17.3.3 塑料模具价格计算公式847

参考文献853

表18.1-1塑料名称与缩写代号对照854

第十八章塑料模具设计基础854

18.1 材料与基本数据854

表18.1-2 材料幂律参数856

表18.1-3 热塑性塑料性能860

表18.1-4 热固性塑料性能875

18.2 塑料制品设计数据881

表18.2-1 模塑件尺寸公差标准(GB/T 14486-93)881

表18.2-2 塑件几何剖面及力学特性883

表18.2-3 横梁方程式890

表18.2-4 平板方程式897

表18.2-5 压杆受力稳定性计算公式905

18.3 塑料管材标准906

表18.3-1 RPVC管材规格及尺寸公差(GB4219-84)906

18.9 管件与密封907

表18.3-2 德国RPVC管材系列标准909

表18.3-3 SPVC管材规格及尺寸公差910

表18.3-4 PP管材规格及尺寸公差911

表18.3- PE管材规格及尺寸公差911

18. 塑料模具设计的力学特性912

表18.4-1 模腔刚性计算的允许变形量δ912

表18.4-2 常用模具钢的机械性能912

表18.4-3 常用铝合金的基本性能915

表18.4-4 常用弹簧钢的化学成分及基本性能916

表18.4-5 易切结构钢的基本性能916

表18.4-6 德国塑料模具钢916

表18.4-7 日本塑料模具钢917

表18.4-8 美国塑料模具钢917

表18.4-9 国内外常用模具钢牌号对照表918

18.5 公差与配合918

表18.5-1 标准公差数值(GB1800-79)918

表18.5-2 常用孔的优先极限偏差(GB1801-79)920

表18.5-3 常用轴的优先极限偏差(GB1801-79)924

表18.5-4 大尺寸孔的极限偏差(GBl802-79)929

表18.5-5 大尺寸轴的极限偏差(GBl802-79)931

表18.5-6 未注公差尺寸的极限偏差(GBl804-79)933

18.6 形位公差与表面粗糙度935

表18.6-1 平行度、垂直度、倾斜度公差值(GB1184-80)935

表18.6-2 直线度、平面度公差值(GB1184-80)936

表18.6-3 圆度、圆柱度公差值(GBll84-80)936

表18.6-4 同轴度、对称度、圆跳动、全跳动公差值(GBll84-80)937

表18.6-5 末注形位公差的公差值(GBll84-80)938

表18.6-6 表面粗糙度数值系列(GB3505-83)938

表18.6-7 表面光洁度与表面粗糙度第一系列代号对照参考表939

表18.6-9 公差等级与表面粗糙度数值940

表18.6-8 表面粗糙度代(符)号(GBl031-83)940

18.7 弹簧与聚氨酯弹性体941

表18.7-1 圆柱螺旋压缩弹簧的尺寸系列(GBl358-78)941

表18.7-2 圆柱螺旋压缩弹簧计算941

表18.7-3 碟形弹簧的尺寸和参数(GBl972-80)945

表18.7-4 碟形弹簧的组合方式和计算公式(GBl972-80)946

表18.7-5 聚氨酯弹性体的尺寸(HG2867.9-81)947

表18.8-1 螺栓、螺钉和螺柱性能等级及其力学性能(GB3098-82)948

表18.7-6 聚氨酯弹性体压缩量与工作负荷的关系948

18.8 联接紧固件948

表18.8-2 螺栓的保证载荷(GB3098．1-82)949

表18.8-3 常用螺栓结构尺寸950

表18.8-4 常用螺钉结构尺寸954

表18.8-5 常用螺母结构尺寸963

表18.8-6 定位销结构尺寸965

表18.9-1 快速接头(JB/ZQ4434-86)967

表18.9-2 螺塞规格975

表18.9-3 过渡接头(JB/ZQ4437-86)978

表18.9-4 联接螺母(JB/ZQ4438-86)979

表18.9-5 液压气动用O形橡胶密封圈980

18.10 注射模模架标准982

18.10.1 中小型模架标准982

18.10.2 大型模架标准985

18.11 液压机性能及规格991

18.12 国产注射机性能及规格999

参考文献1006