先进注塑模设计手册：现代理念·设计标准·全自动注塑

本手册突出创新性、先进性、科学性和实用性，全面系统地介绍了注塑模具设计的先进技术、模具标准和模具设计理念，列举了大量具有高效、精密和长寿命特点的先进注塑模具设计结构。
主要内容包括：注塑模设计概论、注塑模设计规范、塑料零件设计、型腔零件设计、浇注系统设计、脱模系统设计、结构件设计、排气系统设计、侧身分型与抽芯系统设计、温度调节系统设计、热流道模具设计、导向与定位系统设计、双色模具设计、注塑模材料选用。
本手册图文并茂，资料翔实，所选择的模具结构均为经过实践检验的成熟模具结构。
书中总结了国外先进模具设计理念与技术，归纳了模具设计人员常见的技术问题并给出解决方案，可为从事注塑模具设计与制造相关工作的技术人员提供参考，也可供大学院校相关专业师生学习使用。

刘勇，兰州兰石集团兰石能源装备工程研究院农业装备研发中心，产品研发工程师，自1986年从兰州交通大学机械制造专业本科毕业以来，长期在企业从事机械加工、工装模具设计工作。上世纪90年代赴深圳从事塑料模具设计，2014年回到兰州工作。
在深圳富士康、维新集团等数家特大型出口模具制造厂家，担任出口模具设计工程师和担任设计主管。在长期的模具设计实践中，曾经设计或领导团队开发一万多套出口日本、欧洲和美国的模具，得到众多国外客户的高度评价。
模具涉及的日本客户主要为Canon、NEC、Epson、casio、citizen、Toshiba、化成、三菱等；美国客户为Visionplastic、霍尼韦尔、IBM等；英国strix、RGE；德国SENN；还有众多的欧洲及北美客户。包括打印机、传真机、电话机、手机、网络设备、电视机、空调等家电产品和大型汽车模具。

1、全面系统地介绍了注塑模具设计的先进技术、模具标准和模具设计理念，突出创新性、先进性、科学性和实用性。 2、列举了大量具有高效、精密和长寿命特点的先进注塑模具设计结构。 3、总结了国外先进模具设计理念与技术，归纳了模具设计人员常见的技术问题并给出解决方案。 4、所选择的模具结构均为经过实践考验的成熟模具结构。

先进制造业是实体经济的基础，是国民经济的脊梁，也是我国经济实现创新驱动、转型升级的主战场。模具制造作为制造业的基础行业，对于“中国制造2025”提出的十大重点领域起到重点支撑和保障作用。注塑模具必须在模具设计、模具加工工艺和生产模式等方面加以改进，完善标准化体系，快速适应先进制造业对模具发展的需求。
改革开放40多年来，我国模具行业得到了飞速发展，但和发达国家比仍然存在一定的差距，学习和总结国外的先进经验和设计理念十分必要。本手册的编写正是为了满足这种需要。
本手册突出创新性、先进性、科学性和实用性，通过研究国内外几百家专业注塑模制造厂商和注塑成型厂家的模具图纸、模具设计标准和规范，总结欧、美、日著名的模具标准件的使用经验，消化和归纳了先进模具结构，解决了注塑模具设计实践中常见的问题。涉及的模具标准有美国的DME、PCS和Progressive标准，德国的HASCO标准、STRACK标准、EOC标准，英国的DMS标准，法国的ROUBARDIN标准，奥地利的MEUSBURGER标准，日本的PUNCH、MISUMI、池上金型工业株式会社标准和双叶电子工业株式会社的富得巴模架标准。对中国香港地区的LKM龙记标准也做了介绍。
手册以创新为宗旨，对于模具设计人员面临的迫切需要解决的问题，总结出一些先进经验可供参考，并给出了复杂注塑模具设计的一系列解决方案。手册中的实例主要来源于深圳和东莞地区设计制造的出口欧美和日本的注塑模，也有一些实例来自欧美和日本的产品设计。
本手册在全面介绍和总结先进模具标准化设计和模具标准件使用经验的基础上，提出了注塑模具结构的系统分析法，即把模具看作一个整体，其各个组成部分是互相影响和互相制约的，模具的设计制造是面向注塑的全面解决的整体式方案，高效、精密和长寿命模具设计是模具制造业永恒的追求。
本手册在编写过程中，得到中国模具网首席执行官、浙江宇辉智能科技有限公司董事长万晓宇先生、温州浩瑞网络科技有限公司徐康剑先生、东江模具（深圳）有限公司江训敏先生的大力支持，得到中航工业航宇救生装备有限公司高级工程师文根保先生的悉心指导，在此表示衷心感谢！
本手册是笔者30多年塑料模具设计制造经验之总结，同时也参考了行业众多企业和工程技术人员设计的图纸和标准，谨向这些对我国注塑模的发展作出贡献的企业和工程师们表示崇高的敬意。
由于作者水平所限，书中不足之处在所难免，欢迎广大读者批评指正。任何建议和技术交流可以发至邮箱：914183367@***。

刘勇

第1章注塑模设计概论1
1.1模具设计理念1
1.1.1模具质量标准1
1.1.2模具寿命2
1.1.3面向注塑的模具设计理念9
1.1.4模具安全性设计理念28
1.1.5模具可靠性设计31
1.1.6绿色设计和绿色制造理念32
1.1.7出口模具设计理念35
1.1.8模具标准化理念37
1.2模具设计流程38
1.2.1模具设计依据38
1.2.2生产模设计程序38
1.2.3商品模设计程序41

第2章注塑模设计规范61
2.1客户资料解读62
2.1.1资料核查62
2.1.2询问客户63
2.2塑件工艺性审核64
2.3模具方案的确定65
2.3.1确定分型面、型腔数量及排列方式67
2.3.2侧向抽芯机构与塑件顶出方式67
2.3.3确定模具的加工方式68
2.3.4镶件拆分对模具结构的影响68
2.3.5确定模具方案实例69
2.4模具设计计算80
2.4.1锁模力的计算80
2.4.2注射量的计算81
2.4.3型腔尺寸计算82
2.4.4热膨胀的计算83
2.4.5流长比的计算84
2.4.6型腔的强度计算86
2.4.7斜顶和滑块的计算86
2.4.8开模距离和行程的计算86
2.4.9脱螺纹模具的计算88
2.4.10抽芯力、脱模力和顶出力的计算88
2.4.11冷却系统的计算88
2.4.12大型模具的计算89
2.5模具结构图90
2.5.1模具草图绘制90
2.5.2模具装配图绘制91
2.63D分模设计98
2.6.13D分模的概念98
2.6.2常用的3D分模软件99
2.6.3烂面修补102
2.6.43D分模流程103
2.6.5实体分模与曲面分模106
2.6.63D分模注意事项106
2.6.73D分模范例107
2.7模具零件图设计110
2.7.1型腔和型芯（模仁）零件的标注112
2.7.2滑块零件的标注113
2.7.3小镶件的尺寸标注115
2.7.4镶针的尺寸标注115
2.7.5斜顶的标注115
2.7.6模仁线切割图绘制和标注116
2.8模具图纸审核118
2.8.1模具图纸点检表118
2.8.2模具图纸审核要点122
2.9模具零件公差123
2.9.1模具尺寸分类124
2.9.2模具型腔圆弧未注公差尺寸的极限偏差126
2.9.3模具的几何公差126
2.9.4与模架相关的公差和技术要求126
2.9.5模具零件公差的简化标注128
2.9.6型腔和型芯零件公差标注实例128
2.9.7角度公差132
2.9.8滑块抽芯系统的公差132
2.9.9斜顶导向块的公差139
2.9.10各类孔槽的加工公差139
2.9.11大型模具的公差141
2.9.12热流道模具的公差141
2.9.13圆形多腔模具的公差145
2.9.14脱螺纹模具的公差145
2.9.15双色模具公差150
2.10模具零件表面粗糙度要求151
2.10.1模具表面粗糙度的分类151
2.10.2模具型腔表面的粗糙度153
2.10.3不同加工方法可获得的表面粗糙度153
2.10.4其他相关要求154
2.11模具设计标准154
2.11.1机械制图国家标准154
2.11.2注塑模国家标准156
2.11.3企业标准156
2.11.4模具零件分类、编码、命名160

第3章塑料零件设计162
3.1塑料性能162
3.1.1流动性162
3.1.2结晶性163
3.1.3收缩性164
3.1.4常用塑料按使用特性分类166
3.1.5热塑性弹性体172
3.2塑料零件设计175
3.2.1产品设计阶段175
3.2.2注塑产品设计原则175
3.2.3塑料一般选材176
3.2.4注塑成型制品的工艺性177
3.2.5塑件结构要素178
3.2.6塑件精度185
3.3塑料零件连接、涂覆和组装191
3.3.1塑件涂饰191
3.3.2电镀193
3.3.3超声波熔接195
3.3.4二次注射197

第4章型腔零件设计199
4.1型腔排位设计199
4.1.1决定型腔数量199
4.1.2选定注塑机200
4.2开模方向分析与选择201
4.2.1动定模侧的选择201
4.2.2平行和垂直方向的确定215
4.3分型面设计229
4.3.1插穿、碰穿和枕位的概念229
4.3.2分型面与分模面的区分232
4.3.3分型面的组成要素233
4.3.4分型面设计注意事项234
4.3.5分型面的表达237
4.3.6分型面对模具寿命的影响237
4.4成型零件设计239
4.4.1概述239
4.4.2整体结构设计要点242
4.4.3镶拼结构设计要点243
4.4.4型腔和型芯固定方法248
4.4.5镶件固定方法254
4.4.6全镶拼结构设计257
4.5模具的强度267
4.5.1概述267
4.5.2型腔和型芯强度268
4.5.3模架强度269
4.6型腔表面处理271
4.6.1型腔表面处理的分类271
4.6.2美国SPI标准简介271
4.6.3各种型腔表面处理的方法272

第5章浇注系统设计274
5.1浇注系统概述274
5.1.1浇注系统定义274
5.1.2浇注系统设计应遵循的原则275
5.1.3浇注系统设计优化275
5.1.4浇注系统凝料评审277
5.1.5浇注系统凝料回收277
5.1.6型腔标记277
5.2主流道设计278
5.2.1主流道设计原则279
5.2.2主流道创新设计280
5.2.3浇口套设计282
5.3分流道设计287
5.3.1分流道设计要点287
5.3.2分流道的形式288
5.3.3分流道的截面293
5.3.4分流道切换296
5.3.5分流道与浇口的连接方式299
5.3.6分流道平衡299
5.4浇口设计305
5.4.1浇口位置选择原则305
5.4.2浇口形状308
5.4.3浇口封闭323
5.5冷料井（冷料穴）设计325
5.6注塑方式决定的浇注系统设计328
5.6.1全自动注塑的浇注系统凝料定位328
5.6.2防拉丝型浇口套设计329
5.6.3适应全自动注塑的三板模设计330
5.6.4自动切断浇口的浇注系统设计331

第6章脱模系统设计336
6.1脱模系统的概念和设计原则336
6.1.1基本概念336
6.1.2脱模系统设计原则336
6.1.3顶出方式337
6.2脱模系统元件337
6.2.1推杆337
6.2.2矩形推杆340
6.2.3推件板341
6.2.4推管342
6.2.5推块346
6.2.6直顶347
6.2.7液压与气动顶出350
6.2.8模内气缸顶出352
6.3二次顶出363
6.3.1二次顶出设计实例364
6.3.2HASCO二次顶出装置应用实例370
6.4加速顶出378
6.4.1加速顶出设计实例378
6.4.2加速顶出与二次顶出的对比378
6.4.3加速顶出机构379
6.5定模脱模383
6.6双向顶出388
6.7强制脱模391
6.7.1强制脱模实例分析391
6.7.2螺纹强制脱模分析394
6.8复位机构394
6.8.1弹簧复位机构394
6.8.2回针复位机构395
6.8.3强制拉回复位机构396
6.9先复位机构397
6.9.1先复位机构简介397
6.9.2先复位机构标准件397
6.10差动顶出400
6.11复合顶出400
6.12自动脱螺纹模具401
6.12.1自动脱螺纹机构简介401
6.12.2自动脱螺纹模具参数分析403
6.12.3脱螺纹模具分析405
6.12.4液压马达脱螺纹407
6.12.5螺旋杆脱螺纹414
6.12.6液压缸齿条脱螺纹实例419
6.12.7齿条齿轮脱螺纹实例422
6.12.8锥齿轮机构脱螺纹实例423
6.12.9蜗轮蜗杆脱螺纹实例423

第7章结构件设计426
7.1标准模架体系426
7.1.1JIS标准模架体系426
7.1.2HASCO标准模架435
7.1.3DME标准模架444
7.2模架的确定和标准的选用452
7.2.1模架标准选用452
7.2.2模架的典型结构453
7.2.3模架的补充加工457
7.2.4非标模架的设计462
7.2.5模架的刚度464
7.3行程开关466
7.3.1机械式行程开关466
7.3.2光电行程开关466
7.4支撑柱 （撑头）468
7.5垃圾钉469
7.5.1垃圾钉469
7.5.2垃圾槽470
7.5.3无垃圾钉471
7.6弹性元件选用标准471
7.6.1推板复位弹簧471
7.6.2氮气弹簧475
7.6.3碟形弹簧479
7.6.4聚氨酯橡胶480
7.7起吊装置设计482
7.7.1吊环设计482
7.7.2吊模梁设计483
7.8锁模块483
7.9模脚484
7.10模具标识与铭牌485
7.11推板防护板486
7.12顺序开模控制元件487
7.12.1三板模开模控制机构487
7.12.2拉板487
7.12.3顺序开合模控制机构490

第8章排气系统设计496
8.1模具排气系统496
8.1.1困气的原因496
8.1.2排气系统设计原则496
8.2排气系统设计497
8.2.1分型面排气497
8.2.2镶件排气499
8.2.3顶出系统排气500
8.2.4透气钢排气500
8.2.5导柱导套排气501
8.2.6导光柱排气501
8.3型腔抽真空设计502

第9章侧向分型与抽芯系统设计504
9.1抽芯机构设计原则504
9.1.1安全性原则504
9.1.2斜导柱机构优先原则507
9.1.3镶拼原则507
9.1.4冷却原则509
9.1.5热膨胀原则509
9.2滑块分型线的选择510
9.3斜导柱侧向分型与抽芯机构510
9.3.1设计要点511
9.3.2斜导柱设计513
9.3.3滑块设计514
9.3.4压条设计516
9.3.5耐磨块设计516
9.3.6滑块定位形式517
9.3.7滑块锁紧形式519
9.4内抽芯滑块设计520
9.4.1动模内抽芯滑块设计520
9.4.2定模内抽芯滑块设计520
9.5定模抽芯机构522
9.6斜滑块设计525
9.6.1斜滑块计算525
9.6.2定模斜滑块526
9.6.3动模斜滑块532
9.7T形槽驱动滑块设计532
9.7.1T形槽驱动滑块节省空间位置533
9.7.2T形槽驱动多个滑块设计534
9.7.3复杂T形槽驱动滑块设计536
9.8滑块顶针设计539
9.8.1单个滑块顶针设计539
9.8.2大型滑块顶针设计539
9.8.3滑块分级抽芯机构541
9.8.4滑块顺序分离抽芯机构541
9.8.5滑块顶针板设计542
9.9圆弧抽芯机构545
9.9.1斜导柱驱动圆弧抽芯545
9.9.2连杆驱动圆弧抽芯545
9.9.3齿轮齿条驱动圆弧抽芯548
9.10油缸抽芯机构548
9.10.1定模油缸抽芯549
9.10.2油缸长距离抽芯549
9.10.3油缸复合抽芯552
9.11复合滑块设计552
9.11.1滑块上滑块脱模计算552
9.11.2滑块上滑块强制脱模555
9.11.3滑块上滑块延时抽芯556
9.11.4滑块上滑块解决不同方向抽芯557
9.11.5滑块上滑块改变抽芯方向558
9.12滑块设计常见问题举例559
9.12.1动定模滑块位置干涉559
9.12.2抽芯方向相交的滑块设计561
9.12.3相互干涉的滑块设计567
9.12.4延迟抽芯机构设计568
9.13斜顶机构569
9.13.1斜顶设计要点569
9.13.2各种斜顶结构570
9.13.3斜顶导向579
9.13.4斜顶座结构583
9.13.5斜顶标准件简介584
9.13.6复杂斜顶588
9.13.7斜顶顶出结构汇集591

第10章温度调节系统设计592
10.1模具温度调节概述592
10.1.1温度调节的重要性592
10.1.2温度控制的效果592
10.1.3温度控制的理论要素594
10.1.4模具温度控制方式595
10.1.5影响模具冷却的因素595
10.2常用塑料的冷却性能596
10.3冷却系统设计598
10.3.1对冷却系统设计的要求598
10.3.2注塑模冷却系统设计要点598
10.3.3冷却系统设计注意事项599
10.3.4提高模温调节能力的途径600
10.3.5通过模温调节防止塑件变形600
10.4直通运水的设计601
10.4.1直通运水参数601
10.4.2冷却水嘴钻孔标准603
10.4.3水塘603
10.4.4运水转接605
10.4.5直通运水设计实例605
10.5圆环型运水的设计608
10.5.1圆形型腔运水设计608
10.5.2盘型环绕运水设计609
10.5.3圆盘轮辐形运水设计610
10.5.4圆形塑件运水设计610
10.5.5圆形多腔模具运水设计613
10.6铍铜冷却的应用614
10.6.1热传导良好的金属614
10.6.2铍铜冷却的应用举例614
10.7细小部位的冷却618
10.7.1细小镶件冷却618
10.7.2推管冷却实例621
10.7.3推管的吹气冷却622
10.7.4冷却棒的应用622
10.8深腔壳体的冷却625
10.8.1圆形深腔壳体冷却625
10.8.2矩形深腔壳体冷却626
10.9滑块和斜顶的冷却627
10.9.1滑块冷却系统设计627
10.9.2斜顶冷却系统设计629
10.10高温模具温度控制632
10.10.1模具加热和保温632
10.10.2高光模具温度控制634
10.10.3高温塑料温度控制638
10.11精密塑件水路平衡640
10.11.1水路平衡640
10.11.2单型腔塑件的水路平衡641
10.11.3多型腔塑件的水路平衡643
10.12温控系统标准646
10.12.1温控系统标准概述646
10.12.2DME标准件646
10.12.3HASCO标准件647

第11章热流道模具设计651
11.1热流道成型原理651
11.1.1热流道系统的优点651
11.1.2热流道系统的缺点651
11.1.3热流道系统关键性能要素的体现652
11.1.4热流道系统的应用场合652
11.2热流道系统的结构652
11.3热嘴656
11.3.1对热嘴的要求656
11.3.2热嘴容量656
11.3.3开式浇口659
11.3.4针阀式浇口661
11.3.5热嘴加热类型666
11.3.6热流道模具加工与安装要求670
11.3.7热嘴热膨胀670
11.3.8浇口套切除671
11.4分流板672
11.4.1分流板结构672
11.4.2分流板流道布局673
11.4.3外热式分流板674
11.4.4内热式分流板675
11.4.5分流板设计注意事项676
11.5承压垫678
11.6发热管678
11.7热半模679
11.8著名热流道系统简介681
11.9热流道模具实例681
11.9.1绝热流道模具681
11.9.2热流道模具682

第12章导向与定位系统设计685
12.1模具导向685
12.1.1动定模导向685
12.1.2推板导向690
12.1.3滑块导向与定位692
12.1.4石墨铜导向元件693
12.2模具定位694
12.2.1模架定位694
12.2.2型腔型芯互锁定位698
12.2.3模架与模仁互锁系统699

第13章双色模具设计701
13.1双色模具种类701
13.1.1双色注塑机分类701
13.1.2双色模具设计702
13.2亚洲双色模具设计710
13.2.1设计注意事项710
13.2.2设计实例分析710
13.3欧洲双色模具设计712
13.3.1欧洲双色模具的优势712
13.3.2基于ARBURG的双色模具设计713
13.3.3ARBURG双色模关键装备——转盘715
13.3.4欧洲双色模具设计实例717

第14章注塑模材料选用722
14.1合金元素对钢材性能影响722
14.2模具钢材热处理723
14.2.1淬火723
14.2.2氮化723
14.2.3其他表面处理724
14.3常用模具材料简介725
14.3.1S50C中碳钢725
14.3.240CrMnMo7预硬塑胶模具钢725
14.3.3X 40 CrMo V51热作钢725
14.3.4X 45 Ni Cr Mo 4冷作钢726
14.3.5X 42 Cr 13不锈钢726
14.3.6X 36 Cr Mo 17预硬不锈钢726
14.3.7X 38 Cr Mo 51热作钢727
14.3.8S 7重负荷工具钢727
14.3.9X 155 Cr Mo V121冷作钢727
14.3.10100 Mn Cr W4 & 90 Mn Cr V 8油钢727
14.3.11VIKING钢728
14.3.12SKH51钢728
14.3.13BeCu铍铜729
14.3.14AMPCO 940合金铜729
14.4模具材料选择要点729
14.5不同厂家模具钢材性能729
14.6出口模具常用钢材733
14.6.1出口日本模具钢材733
14.6.2出口欧洲模具钢材733
14.6.3出口美国模具钢材734

参考文献738