上篇 注塑模具设计1

第1章注塑模具行业概况和发展趋势1

1.1模具在工业生产中的作用1

1.2中国塑料模具行业的现状2

1.2.1模具质量同国外相比还有不小差距2

1.2.2工艺和加工精度仍落后于先进国家2

1.2.3企业管理方面的差距明显3

1.2.4模具行业人才缺乏3

1.2.5信息化和软件应用程度不高3

1.2.6创新能力薄弱3

1.2.7标准件生产供应滞后于生产发展3

1.3发达国家的模具企业的特点3

1.4针对存在的问题采取相应措施4

1.5注塑模具设计、制造的四大特点4

1.6模具行业的发展趋势4

第2章注塑模具设计概况6

2.1模具设计手段和软件应用状况6

2.2信息化管理技术在模具企业的应用状况7

2.3信息化技术的发展和应用7

2.4设计部门的设计框架简介7

2.4.1设计部门的设计框架7

2.4.2设计部门的人员组成8

2.5注塑模具的设计流程9

2.5.1设计流程的重要作用9

2.5.2设计流程的三要素9

2.5.3模具设计流程9

2.5.4注塑模具详细设计程序13

2.6模具技术文件资料管理13

2.6.1设计数据资料的整理要求13

2.6.2设计数据内容14

2.6.3模具设计图样更改手续14

2.6.4模具设计图样管理14

2.7模具设计的内容与步骤15

2.8设计人员的设计理念和能力16

2.8.1模具设计师要有正确的设计理念16

2.8.2模具设计师的水平等级17

2.9注塑模具设计师应知、应会的内容17

2.10技术部门模具设计工作的内容和要求18

2.10.1技术部门工作重点和要求18

2.10.2模具技术管理工作的内容18

2.11提升技术部门的设计水平和能力18

2.11.1采取有效措施18

2.11.2提高模具设计人员水平的具体方法19

2.12建立模具档案19

2.12.1“一模一档”工作的重要性和必要性19

2.12.2“一模一档”的内容和要求19

第3章塑料的性能和用途22

3.1塑料的基本性能和特点22

3.2塑料的优缺点22

3.3塑料的分类23

3.3.1根据理化特性分类23

3.3.2根据成型方法分类23

3.3.3根据使用特性分类24

3.4热塑性塑料的性能25

3.4.1塑料的主要性能25

3.4.2塑料的物理性能25

3.5常用塑料的性能和用途30

3.6塑料在汽车内饰件中的应用31

3.6.1塑料在汽车内饰件中的应用零件简介31

3.6.2内饰零件材料34

第4章注塑模具的分类和基本结构38

4.1型腔模按成型材料分类38

4.2注塑模具按模塑方法进行分类39

4.2.1压缩模39

4.2.2压注模39

4.2.3注塑模39

4.2.4挤出口模40

4.3按注塑机的形式和模具的安装方式分类41

4.3.1按安装使用注塑机的形式分类41

4.3.2按模具在注塑机上安装方式分类42

4.4按注塑模的型腔数分类42

4.5按注塑模具的分型结构分类42

4.5.1单分型面43

4.5.2双分型面44

4.5.3三次分型面45

4.5.4垂直分型面46

4.5.5叠层模47

4.6按注塑模具的浇注系统特征分类47

4.6.1冷料道注塑模具47

4.6.2热流道注塑模具47

4.6.3温流道注塑模具47

4.6.4高光良注塑模具47

4.6.5模内贴膜注塑模具48

4.7按成型零件结构分类49

4.8按注塑模具的用途分类49

4.9按注射成型工艺特点分类49

4.10按注塑模具的大小分类49

4.10.1按模具的重量分类49

4.10.2按使用的注塑机锁模力分类49

4.11注塑模具的工作原理49

4.12注塑模具的结构组成及零件名称50

4.12.1成型零件50

4.12.2导向机构和定位机构51

4.12.3浇注系统51

4.12.4侧向分型与抽芯机构51

4.12.5脱模机构51

4.12.6温控系统52

4.12.7排气系统52

4.12.8注塑模具结构件及附件52

4.13汽车的塑件模具图例53

第5章模架与结构件设计55

5.1注塑模具模架的类型及名称56

5.2模架的标记方法57

5.3模架选用原则和要求58

5.4模架的选用步骤58

5.4.1模架形式的选用步骤59

5.4.2模架选用示例59

5.5模架尺寸的确定60

5.5.1定模A板和动模B板的长、宽尺寸60

5.5.2A、B板的厚度尺寸确定61

5.5.3垫铁高度的确定61

5.5.4确定模架尺寸应注意的事项62

5.6模架的基本加工项目及要求62

5.6.1定模A板、动模B板开框62

5.6.2撬模槽63

5.6.3顶杆孔尺寸63

5.6.4模板吊环螺孔设计要求64

5.7模架的其他要求67

5.8注塑模架验收要求67

5.9注塑模具的结构件设计68

5.9.1定位圈68

5.9.2浇口套69

5.9.3拉料杆70

5.9.4复位杆70

5.9.5限位柱70

5.9.6支撑柱70

5.9.7顶杆板的复位弹簧71

5.9.8垃圾钉73

5.9.9弹力胶74

5.9.10定距分型机构74

5.9.11内六角螺钉79

5.9.12定位销80

5.9.13模具支架81

5.9.14模具铭牌82

5.9.15顶杆防尘盖82

5.9.16隔热板82

5.9.17锁模块83

5.9.18吊模块84

5.9.19油缸85

5.9.20氮气缸86

5.9.21行程开关86

5.9.22计数器87

第6章注塑模的导向与定位结构89

6.1导向机构89

6.1.1导向机构的作用和要求89

6.1.2导柱的结构类型89

6.1.3导套的结构类型90

6.1.4导向机构的结构形式和要求90

6.1.5导向零件的配合关系91

6.1.6顶板的导向机构形式和要求91

6.2定位机构92

6.2.1定位机构类型和应用场合92

6.2.2正确选用定位结构97

6.2.3避免重复定位97

6.2.4避免欠定位99

第7章注塑模具成型零件设计101

7.1模具结构设计的基本原则101

7.2成型零件的设计步骤102

7.3型腔数目的确定方法102

7.4型腔布局103

7.4.1制品在模具中布局的基本要求103

7.4.2多型腔布局原则103

7.5动、定模的分型面104

7.5.1分型面定义104

7.5.2分型面的重要性104

7.5.3动、定模的分型面分类105

7.6分型面的设计原则107

7.6.1保障塑件的质量原则107

7.6.2模具结构简单原则107

7.6.3脱模顺畅原则108

7.6.4模具不会提前失效原则108

7.6.5正确选择分型面形式108

7.7封胶面和平面接触块110

7.7.1封胶面的定义及要求110

7.7.2设置平面接触块的目的和作用111

7.7.3平面接触块设置要求111

7.8动、定模的设计要点111

7.8.1需要综合考虑，正确选择动、定模结构形式111

7.8.2动、定模设计基准的设置112

7.8.3动、定模的脱模斜度的确定113

7.8.4动、定模零件要有足够的强度和刚性114

7.8.5动、定模零件设计工艺要合理114

7.8.6动、定模成型处要避免有尖薄或清角设计114

7.8.7动、定模零件加工后要考虑消除应力115

7.8.8动、定模加强筋的镶块设计要点115

7.8.9圆角与清角115

7.9动、定模采用镶块形式115

7.9.1动、定模采用拼块、镶块结构的目的和作用115

7.9.2镶块设计要点116

7.9.3定模结构形式和镶块方式117

7.9.4动模结构形式和镶块方式117

7.10成型零件的成型收缩率的确定118

7.10.1成型收缩率的定义118

7.10.2收缩率的数据来源118

7.10.3影响成型收缩率的因素118

7.10.4制品成型收缩率的确定119

7.10.5高精度塑件的成型收缩率的确定119

7.11成型零件的尺寸确定119

7.12成型零件的表面粗糙度121

7.12.1表面粗糙度的作用121

7.12.2表面粗糙度的标准121

7.12.3表面粗糙度数值的选用原则122

7.12.4表面粗糙度标注方法122

7.12.5表面粗糙度的标注122

7.12.6模具成型零件的粗糙度选用123

7.12.7动、定模表面的加工方法选用123

7.13成型零件的表面抛光128

7.13.1成型零件的表面抛光要求128

7.13.2模具抛光工艺129

第8章浇注系统的设计132

8.1浇注系统的组成132

8.2浇注系统的设计原则和要点133

8.2.1浇口、凝料去除容易原则133

8.2.2注塑压力平衡原则133

8.2.3应遵循体积最小原则133

8.2.4保障塑件外观质量，避免制品出现成型缺陷133

8.2.5模具排气良好原则133

8.2.6浇注系统的设计要点133

8.3主流道设计134

8.3.1主流道的设计要求134

8.3.2偏离模具中心的主流道设计134

8.3.3倾斜式主流道的设计要求135

8.4分流道设计135

8.4.1分流道的布置原则136

8.4.2分流道截面形状和参数136

8.4.3分流道设计要点138

8.5浇口结构形式的选用138

8.5.1浇口结构形式、分类和特点、缺点138

8.5.2正确选择浇口的形式140

8.6浇口设计141

8.6.1浇口的作用141

8.6.2浇口的位置选择141

8.6.3浇口尺寸设计150

8.6.4潜伏式浇口、羊角浇口设计152

8.7冷料穴和拉料杆设计155

第9章模流分析的作用和要求158

9.1CAE模流分析的作用158

9.2模流分析的应用软件简介159

9.3模流分析内容和流程160

9.3.1模流分析内容160

9.3.2模流分析步骤及流程160

9.4模流分析的应用161

9.4.1塑件设计161

9.4.2模具设计和制造161

9.4.3成型工艺162

9.5模流分析报告内容162

9.6模流分析报告判断标准162

9.7CAE模流分析案例167

9.7.1洗衣机外桶167

9.7.2电视机前盖模具167

9.7.3门栏护板167

9.7.4CEFIRO水箱罩CAE模流分析案例168

9.7.5电视机壳表面色差案例168

9.8从模具设计角度优化塑件变形及缩痕问题169

9.8.1浇口位置不妥当，使塑件产生变形、缩痕169

9.8.2模具结构设计不合理引起制品变形、翘曲171

9.8.3冷却系统设计不合理对塑件产生变形、缩痕的影响171

9.8.4制品壁厚设计不合理，模具设计前期评审没有考虑到171

9.8.5模具没有排气机构171

9.8.6模具强度和刚性不够171

9.8.7避免注塑工艺不够合理171

9.9利用CAE优化成型制品的熔接痕171

第10章热流道模具设计174

10.1热流道的定义174

10.2热流道模具的优缺点174

10.2.1热流道模具的优点174

10.2.2热流道模具的缺点175

10.3热流道系统的结构组成及作用175

10.3.1热流道的组成零件175

10.3.2热流道系统的功能区177

10.4热流道模具的结构形式178

10.4.1单点式热流道模具178

10.4.2多点式热流道模具178

10.4.3热流道模具的浇注系统类型178

10.4.4热流道注塑模具加热方式179

10.5无流道注塑模具的类型及结构180

10.5.1井坑式喷嘴模具180

10.5.2延伸喷嘴模具181

10.5.3半绝热流道模具181

10.5.4绝热流道模具182

10.6无流道模具对成型塑料的要求183

10.6.1热流道模具设计要考虑塑料的性能183

10.6.2热流道模具的喷嘴类型的选用183

10.7热流道模具设计要点184

10.7.1须有CAE模流分析报告184

10.7.2要求热流道的熔料平衡充填模具184

10.7.3温度控制和热平衡186

10.7.4要考虑流道板的热膨胀，喷嘴会产生中心错位187

10.7.5要考虑喷嘴的轴向热膨胀，避免引起堵塞、溢料187

10.7.6要防止喷嘴的熔料流延、降解188

10.7.7热流道模具要求绝热性能好188

10.7.8流道板的流道直径选择188

10.7.9喷嘴尺寸和浇口的直径189

10.7.10零件加工表面粗糙度要求192

10.7.11热流道系统装配的错误造成泄漏损失示例192

10.8热流道结构设计具体要求193

10.8.1料道内不能有死角使熔料滞留193

10.8.2热流道板形状要求194

10.8.3电器元件必须在天侧(上侧)194

10.8.4零件便于维修和调换194

10.8.5加热元件和热电偶设计要求194

10.8.6热流道线架设计要求194

10.8.7流道板的紧固与定位194

10.8.8流道板与喷嘴的连接195

10.8.9流道板的密封195

10.9热流道喷嘴分类条目196

10.10热流道浇口的基本种类196

10.11热流道典型喷嘴的类型197

10.11.1直浇口喷嘴197

10.11.2点浇口喷嘴198

10.11.3多点开放式热流道结构198

10.11.4针阀式喷嘴结构198

10.11.5侧浇口喷嘴201

10.12顺序控制阀喷嘴的模塑203

10.13热流道系统的确定204

10.13.1热流道供应商介绍204

10.13.2热流道系统品牌的选用原则204

10.13.3热流道系统的确定204

10.14汽车部件的大型制品的热流道模具206

10.15热流道模具的操作失误和典型制品缺陷208

10.15.1热流道系统的泄漏208

10.15.2针阀式喷嘴遗留痕迹208

10.15.3浇口的堵塞208

10.15.4浇口拉丝或流延209

10.15.5不完整的模塑件209

10.15.6凹陷209

10.15.7银色或褐色条纹210

10.15.8脱黏210

第11章注塑模具温度控制系统设计212

11.1注塑模具的温度控制系统的重要作用212

11.1.1满足成型工艺要求212

11.1.2提高塑件表面质量和制品精度213

11.1.3缩短成型周期213

11.2模具的温度控制系统的设计原则213

11.2.1温度均衡原则213

11.2.2区别对待原则214

11.2.3方便加工原则215

11.2.4满足成型工艺需要原则215

11.3冷却水道设计要求215

11.3.1冷却水道直径215

11.3.2冷却水道位置216

11.3.3正确设计冷却水回路，提高冷却效果217

11.4模具的冷却系统设计要注意的问题217

11.5冷却水的回路布局形式219

11.5.1冷却通道布局形式串联、并联的区别219

11.5.2平衡式和非平衡式回路布局219

11.6冷却水道回路的设置类型220

11.6.1直通式冷却水回路220

11.6.2螺旋式冷却水回路220

11.6.3隔片式冷却水回路220

11.6.4喷流式冷却水回路220

11.6.5传热棒(片)导热式水道220

11.6.6局部镶块或整体型芯应用铍铜制作220

11.7定模冷却水道的结构形式221

11.8动模冷却水道的结构形式223

11.8.1动模冷却水通道回路类型分类224

11.8.2动模冷却水通道回路的配置方法及形式225

11.8.3根据塑件结构形状不同，配置不同的冷却水结构形式227

11.9冷却系统密封圈的设计235

11.9.1密封圈的规格尺寸235

11.9.2密封圈的密封结构类型235

11.9.3密封圈产生漏水原因分析238

11.9.4密封圈槽设计要求239

11.10冷却水管接头设计240

11.10.1水管接头种类240

11.10.2水管接头设计要求242

11.11英制标准水道隔水片的要求244

11.12水路集成块分配器的设置245

11.13冷却水系统的水压试验245

11.14冷却水回路铭牌设计要求245

11.15斜顶块冷却水回路设计246

11.16汽车门板动、定模水路设置图例247

第12章排气系统设计249

12.1注塑模具内聚积的气体来源249

12.2排气的重要作用249

12.3注塑模具排气途径和方法250

12.3.1分型面设置等高垫块，间隙排气250

12.3.2分型面开设排气槽排气250

12.3.3排气杆、顶杆、间隙排气252

12.3.4推管间隙排气253

12.3.5动、定模采用镶块结构排气253

12.3.6利用浇道系统料道末端开设排气槽或冷料穴排气253

12.3.7设置排气阀强制性排气253

12.3.8采用“排气钢”排气253

12.3.9利用型芯排气253

12.3.10利用模腔底部的排气253

12.4排气槽设计原则和要点255

12.5导柱孔开设排气槽255

第13章侧向分型与抽芯机构257

13.1侧向分型抽芯机构的定义257

13.2侧向分型抽芯机构的分类257

13.3斜导柱滑块抽芯机构258

13.3.1斜导柱滑块抽芯机构原理258

13.3.2斜导柱滑块抽芯机构的组成零件258

13.3.3斜导柱滑块抽芯机构设计原则258

13.3.4斜导柱滑块抽芯机构的具体要求260

13.3.5斜导柱的设计要求261

13.3.6楔紧块的结构形式及装配要求261

13.3.7滑块的导滑部分形式和装配要求263

13.3.8滑块的定位基准的确定及定位装置264

13.3.9组合式滑块的连接机构及滑块镶芯结构要求266

13.3.10斜导柱滑块的耐磨块结构和要求268

13.3.11滑块压板和耐磨块的油槽设计要求268

13.4斜导柱滑块抽芯机构的结构类型269

13.4.1斜导柱在定模边，驱动八个拼合滑块在动模的抽芯机构269

13.4.2斜导柱、滑块同在定模的抽芯机构269

13.4.3斜导柱、滑块同在动模的抽芯机