本书共分三篇。上篇介绍了塑料原料的组成、作用、分类,及常规注塑成型工艺的特点和参数,使读者领悟到材料、工艺、设备是互相联系的;中篇,先总体介绍模具的分类,再介绍成型模具与注塑机的关系,然后讲述浇注系统、成型零部件、导向机构与定位机构、脱模机构、侧向分型与抽芯机构、注塑模具温度调节系统的组成与设计思想,最后强调模具标准化等零件设计的补充要点及特种注塑技术及模具结构,使读者能用发展的观点看待注塑模具设计。下篇,介绍计算机技术在现代注塑模设计中的应用,介绍了流行的、市场占有率较高的注塑成型的模拟软件和一些应用实例,使读者能熟悉进而掌握现代的设计方法和手段。本书在内容上力求易于理解,强调自学能力。希望能使相关专业的从业人员针对注塑制品种类及成型模具方案的多样性,快速地入门,掌握注塑模具的结构和设计的要点。
《注射成型及模具设计实用技术》第一版完成后,山东大学、湛江模具学院和珠江、长江三角洲的一些企业先后采用该书作为教材或技术参考书;更让我惊奇的是在中国台湾中原大学访学期间,竟然也见到这本书。读者的热烈反应超出我的想象,一方面说明我国已经成为塑料工业大国,相关的需求增加;另一方面也是对第一版从材料、设备、装备到技术系统等编排内容的肯定。正是读者的肯定,使得第一版图书荣获河南省教育厅科技图书一等奖。在美国威斯康星麦迪逊大学(University of WisconsinMadison)一年的访学期间,有机会听了相关的专业课程后,进一步印证了从材料、加工、性能三方面系统考虑注射成型及其模具的思路是科学的,利于合理设计塑料制品和模具,同时以这种思路完成的图书易被学生和读者理解。第二版图书内容的变化,是在读者、老师、学生建议的基础上,结合自己的教学科研体验完成的。第二版图书,在保持第一版图书特点的基础上,更加突出“实用”和“易于理解”,对上篇材料和注塑工艺、中篇注射模结构设计、下篇计算机技术在注塑模中的应用,进行了充实和调整。(1)上篇,增加塑料原料的识别、加工过程中材料的故障诊断,并充实了常用工程塑料的性能与加工、制品性能的关系。“知己知彼,百战不殆”,只有充分了解、认识原料的性能,才能充分利用它的优良特性,设计加工出高性能、高附加值的模具和塑料产品。(2)中篇,注塑模具结构设计方面,对成型工艺及其革新技术一章进行了改写和重新编排,增加了一些新技术所带来的变化,如热浇道系统、微制品成型等;新增模具估价、模具/注塑机保养维修、模具材料选用原则等内容。(3)下篇,计算机模拟技术的进展,删除了过时的内容,如CAD系统的组成,增加了目前流行的、市场占有率较高的注射成型商品化软件的应用案例和革新工艺的模拟技术。与第一版图书相比,本版更侧重对塑料成型加工的理解和应用,仍定位于理论的可操作性。让管理人员和模具设计、成型过程控制的技术人员具有材料科学的知识,从工程应用的角度诠释材料性能、材料的可加工性;在工艺方面,在节能环保的大环境下,考虑工艺革新对制品性能的改善;就模具结构方面,新增了革新技术中的设备方面的内容。本书可供高分子材料科学与工程专业、机械工程专业的大中专学生使用,也可供从事塑料加工方面的技术人员和管理人员参考。感谢Moldex3D科盛公司协理蔡铭宏先生、原Moldflow模流公司的技术经理姜勇道先生,由于他们的协调和努力,使得相关的CAE模拟算例和实际应用案例更加丰富、真实,成为本版图书的特色之一。感谢第一版所有的合作者和同事,没有他们的配合,难有书稿问世!郑州大学橡塑模具国家工程中心的宋刚同志,完成新增的模具估价章节,美国威斯康星麦迪逊大学(University of Wisconsin Madison)彭一燕博士(Dr Yiyan Peng)完成了本书第14章、第16章内容的撰写,在此表示衷心感谢!感谢中国台湾中原大学教授陈夏宗博士及其课题组,通过与他们的交流合作,让我真切感受到科学和技术结合的魅力,科学理论对塑料成型加工技术的指导力量,基于此形成了部分内容的调整提纲。感谢美国威斯康星麦迪逊大学塑料工程中心主任、教授,童立生博士(Dr Lihsheng Turng)和奥斯瓦尔德教授(Professor & Dr Tim A Osswald)。童教授的邀请和努力,使得我有机会在他负责的工程中心访学,并有时间和条件整理资料;奥斯瓦尔德教授对教学的热爱及对塑料成型加工的深刻领悟,让我明白书稿的侧重点和学习关键,使得第二版的书稿更加系统化。此外,这版图书的顺利出版,要感谢我的家人,正是他们的关心和忍耐,成就了这本书的写作时间。最后,需要说明的是,由于图书内容涉及学科较多,不足之处难免存在,诚恳希望广大读者批评指正。读者和同行的关注和建议,是我们进步的动力和财富!
李海梅申长雨
2008年6月10日
上篇塑料及注射成型工艺1
第1章塑料2
11塑料的组成及分类2
111塑料的组成及其作用2
112塑料的分类4
12塑料的实用性能及技术指标4
121塑料的实用性能5
122塑料的技术指标6
13塑料成型工艺特性及相关参数6
131温度、聚合物的力学状态与成型加工的关系6
132与成型加工有关的主要参数8
133性能参数数据测试方法及应用12
14成型加工原料的选用原则15
15塑料的识别及成型加工中的材料问题诊断16
151塑料原料的识别16
152成型加工中的材料问题诊断18
第2章注射成型19
21注塑系统及注塑原理19
211常规注射成型加工系统19
212注射成型的特点20
213注射成型基本过程20
214注塑原理22
22注射成型工艺条件25
221温度25
222压力27
223成型周期29
224pVT曲线图的应用30
23注塑制品常见缺陷及对策31
231注塑制品的常见缺陷31
232注射成型出现的问题及解决办法34
24注塑工艺对制品性能的影响37
241快速模温技术对制品外观性能的影响38
242成型工艺对制品性能的影响38
第3章常用塑料、制品的注射成型42
31常见塑料的注射成型42
311ABS42
312PC42
313PC/ABS43
314PA643
315PA6644
316PBT44
317HDPE45
318LDPE46
319PMMA46
3110POM46
3111PP47
3112PS48
3113PVC48
32典型制品的注射成型49
321塑料箱体类49
322管件阀门类50
323风叶类52
324玻璃纤维增强工程塑料53
325灯座、首饰等工艺美术制品53
中篇注塑模结构及设计55
第4章注塑模概述56
41注塑模分类56
42注塑模的典型结构57
43设计注塑模应考虑的问题59
第5章注塑模与注塑机的关系60
51注塑机的技术规范60
511最大注射量60
512最大注射压力61
52工艺参数的校核61
53注塑模安装尺寸的校核62
54开模行程的校核63
第6章浇注系统设计65
61浇注系统设计原则65
62流道设计66
621主流道设计66
622冷料井设计66
623分流道设计67
63浇口设计69
631浇口的形式及特点69
632浇口尺寸确定74
633浇口位置的选择75
64浇注系统的平衡78
641分流道的平衡78
642浇口的平衡78
65浇注系统截面尺寸的计算公式79
651普通浇注系统截面尺寸的确定79
652热流道浇注系统尺寸计算80
66型腔压力估算82
第7章成型零部件设计85
71型腔数目的确定85
72分型面的设计86
721分型面的类型86
722分型面的选择原则87
73排气系统的设计90
74凹模结构设计91
75凸模结构设计92
76螺纹型芯或螺纹型环的结构设计94
761螺纹型芯94
762螺纹型环95
77成型零件工作尺寸的计算96
78型腔壁厚的计算98
781圆形型腔厚度计算98
782矩形型腔厚度计算100
第8章导向机构与定位机构103
81导向、定位机构的作用103
82结构设计103
821导向机构的总体设计103
822导柱的设计104
823导套及导向孔的设计105
824精定位装置106
第9章脱模机构设计108
91脱模机构的分类及设计原则108
911脱模机构的分类108
912脱模机构的设计原则109
92脱模阻力计算110
93简单脱模机构111
931推杆脱模机构111
932推管脱模机构114
933推板脱模机构115
934推块脱模机构116
935利用成型零件的脱模机构117
936多元件联合脱模机构117
937气动脱模机构118
938推出零件的尺寸确定118
94二次脱模顶出机构120
941气动/液动二次顶出脱模机构120
942单推出板二次顶出脱模机构120
943双推出板二次顶出脱模机构123
95双脱模机构125
96顺序脱模机构126
97定模顶出脱模机构128
98浇注系统凝料的脱出机构128
981普通浇注系统凝料的脱出机构128
982点浇口式浇注系统凝料的脱出机构128
983潜伏浇口式浇注系统凝料的脱出机构131
99带螺纹塑件的顶出脱模机构132
991设计带螺纹塑件顶出机构的注意事项132
992带螺纹塑件的顶出机构132
993脱出螺纹塑件所需扭矩和功率的计算138
第10章侧向分型与抽芯机构设计141
101侧向抽芯机构的分类及特点141
102抽芯机构抽拔力、抽拔距的计算141
103手动分型抽芯机构142
104液压或气压抽芯机构144
105机动式侧分型抽芯机构145
1051斜导柱分型抽芯机构145
1052弯销分型抽芯机构146
1053斜滑块分型抽芯机构147
1054齿轮齿条分型抽芯机构148
1055弹簧分型抽芯机构149
106斜导柱侧向分型抽芯机构的设计150
1061斜导柱(斜销)的设计150
1062滑块设计152
1063压紧楔设计154
1064斜导柱分型抽芯机构的结构形式155
第11章注塑模具温度调节系统159
111温度调节系统的必要性159
112模具冷却系统的计算160
113模具冷却系统设计原则163
114冷却系统的结构形式166
115加热装置169
116模具温度调节系统的外围设施169
第12章模具零件设计的补充要点170
121模具零件设计的其他要点170
122模具材料的选用171
1221对模具材料的要求171
1222选用原则173
1223常用的模具材料173
123模具的维护、保养及维修175
1231模具保养的意义176
1232模具的保养维护176
1233模具的维修177
124注塑模检修规程178
1241注塑模具验收178
1242注塑试模178
1243模具保养程序179
125注塑机维修保养及故障成因180
1251注塑机保养的意义180
1252注塑机的常见故障及诊断180
1253注塑机故障规律182
1254注塑机保养维护的管理182
第13章注塑模具价格估算184
131现状及有关概念184
132模具价格组成186
1321模具设计制造的特点186
1322模具价格组成187
133模具价格估算方法189
1331对价格估算方法的要求189
1332模具估算方法简介189
134改进工时法190
1341注塑模具价格计算公式190
1342注塑模具价格计算公式参数确定191
1343注塑模具的销售价格计算192
135注塑模具成本计算193
1351估价用模具结构分类193
1352费用(1):型腔加工费用C1193
1353费用(2):模架费用C2196
1354费用(3):基本功能单元费用C3197
1355费用(4):特殊功能件的费用C4199
136塑料制品的成本估算199
1361塑料制品成本确定199
1362制品成本价格算例200
137模具结算方式201
第14章注射成型新工艺及技术203
141热流道技术203
1411热流道技术的特点203
1412热流道形式204
1413热流道应用208
1414其他209
142 注射压缩成型210
1421工艺特点210
1422成型工艺210
1423注射压缩成型的应用212
143气体辅助注射成型213
1431工艺特点213
1432成型工艺214
1433成型设备215
1434工艺参数216
1435应用216
144多组分注射成型217
1441双组分注射成型217
1442三组分注射成型219
1443共注射成型219
1444间歇式注射成型220
1445典型应用220
145模内装饰221
1451工艺特点221
1452工艺说明221
1453典型应用222
146微发泡注射成型223
1461工艺特点223
1462工艺说明224
1463典型应用225
147金属/陶瓷粉末注射成型225
1471工艺及特点226
1472材料要求226
1473典型应用227
148薄壁成型227
1481薄壁概念227
1482对设备、原料的要求228
1483应用案例229
149微注射成型229
1491微注射成型分类229
1492微成型装备229
1493微型模具制造230
1494应用案例231
下篇计算机技术在注射成型及模具设计中的应用233
第15章注塑模CAD/CAE/CAM概述234
151CAD/CAE/CAM的意义234
152注塑模CAD/CAE/CAM的系统配置234
153注塑模CAD、CAE、CAM的概念及特点238
154注塑模CAD、CAE、CAM的内容238
155注塑模CAD、CAE、CAM的软件功能240
156几种商品化软件简介240
157发展趋势242
第16章注塑模CAD技术244
161注塑模CAD的内容244
162注塑模CAD中的数据处理245
1621注塑模CAD中的数据类型245
1622数据流图246
163注塑模CAD软件的应用247
1631设计手册的计算机化247
1632造型的计算机化248
1633专家知识的计算机化252
第17章常规注塑模CAE技术254
171注塑模CAE的内容254
1711流动模拟255
1712保压分析255
1713冷却分析256
1714结晶、取向分析257
1715翘曲分析258
172注塑模CAE的应用259
1721注塑模的CAE使用过程259
1722注塑模的CAE功能260
1723注塑模CAE的应用举例260
173注塑模CAE软件Zmold的工程应用实例263
1731ZMOLD系统简介263
1732工程应用实例263
174注塑模CAE实例268
1741汽车配件制品269
17423C产品272
第18章注塑模CAM技术273
181注塑模生产加工的特点273
1811工艺特点273
1812几何模型与加工的关系274
182注塑模CAM的构成275
1821注塑模CAM的研究内容275
1822注塑模CAM的配置要求276
183CAM中的数控加工技术276
1831数控加工技术276
1832CAM自动编程277
1833CAM自动编程的基本步骤277
184CAM软件MasterCAM的应用278
1841MasterCAM软件简介278
1842MasterCAM造型的基本方法279
1843MasterCAM的曲面加工功能280
1844MasterCAM的曲面加工参数281
1845MasterCAM生成NC加工程序的一般过程282
1846CAM应用实例283
第19章CAE模拟技术进展285
191Mucell成型模拟285
192剪切热对流动平衡的影响286
193透明光学制品的光学性能模拟287
194带有热源的多周期模拟技术288
附录一常用的学习资源290
一、互联网网站290
二、国内外关于塑料方面的技术研究所291
三、英文期刊及其图书298
附录二广东模具术语、行话303
一、材料方面303
二、模具加工成型方面303
参考文献309
本书在内容上力求易于理解,强调自学能力。希望能使相关专业的从业人员针对注塑制品种类及成型模具方案的多样性,快速地入门,掌握注塑模具的结构和设计的要点。