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出版者:中国轻工业出版社

作者:陈孝康

出品人:

页数:621 页

译者:

出版时间:2001年1月1日

价格:95.0

装帧:平装

isbn号码:9787501928903

丛书系列:

图书标签:

• 模具技术
• 模具设计
• 模具制造
• 冲压模具
• 注塑模具
• 压铸模具
• 模具材料
• 模具标准件
• 模具工艺
• 模具维修

《精密模具设计与制造案例解析》 内容梗概： 本书并非泛泛而谈的理论汇编，而是深入探究精密模具领域实际应用与技术挑战的深度案例分析集。全书围绕不同类型、不同行业背景下的典型模具项目，层层剥茧，剖析其从概念提出、方案设计、精密制造、到最终验证的完整流程。我们聚焦于那些能够直击痛点、解决实际问题的技术细节，旨在为广大模具工程师、技术人员以及相关从业者提供一套可借鉴、可复制的实战经验。 第一章：高精度注塑模具在汽车零部件制造中的应用 本章以汽车发动机舱内某关键塑料件的注塑模具设计为切入点，详细阐述了在严苛的温度、化学腐蚀及高强度环境下，如何通过精密的模具设计来保证零件的尺寸稳定性、耐候性和可靠性。我们将重点分析以下几个方面： 材料选择与性能考量： 针对汽车发动机舱内组件对材料的特殊要求（如耐高温、耐油、耐化学腐蚀、高强度），详细介绍了不同工程塑料（如PA66+GF, PBT, POM等）的性能特点、应用边界，以及如何根据零件的受力情况、工作温度和化学环境进行科学的材料匹配。我们将深入探讨材料的热膨胀系数、蠕变性、吸湿性等对模具设计和产品质量的影响。 模流分析与浇口设计优化： 借助先进的模流分析软件（如Moldflow），我们模拟了熔融塑料在模腔内的流动行为。重点分析了填充平衡性、注射压力、保压压力、温度分布以及潜在的缺陷（如缩痕、翘曲、溶接线、气泡）形成机理。在此基础上，详细讲解了如何根据模拟结果，优化浇口类型（如潜水浇口、扇形浇口、搭接浇口）、尺寸和位置，以实现均匀填充、减小内应力，提高产品质量。 冷却系统设计与热平衡控制： 汽车零部件的精度要求极高，冷却系统的设计至关重要。本章将剖析如何根据零件的壁厚变化、冷却时间要求，设计高效的冷却水道（如迂回式冷却、内置冷却）、布置冷却喷嘴，并探讨了采用热流道系统（Hot Runner System）在提高生产效率、降低废品率方面的优势。我们将详细介绍冷却模拟在优化冷却效果、避免局部过热或过冷方面的应用。 顶出与脱模机构设计： 针对复杂形状的汽车零件，顶出力的分布和均匀性是关键。本章将深入分析顶杆、推板、斜顶、司筒等脱模机构的设计原则，以及如何通过有限元分析（FEA）来评估零件在脱模过程中承受的应力，确保顶出顺畅，避免损伤。我们将详细介绍在易粘模区域采用二次脱模或滑块抽芯等特殊机构的设计考量。 模具钢材选择与热处理工艺： 针对高精度、长寿命的汽车模具，模具钢材的选择直接影响模具的耐久性和加工性能。本章将详细介绍常用模具钢（如S136, H13, P20等）的特性、热处理工艺（如调质、渗碳、氮化、真空热处理）对硬度、耐磨性、抗腐蚀性的影响，以及如何根据模具的加工精度和工作环境选择最合适的钢材。 第二章：薄壁高强度金属零件冲压模具的挑战与创新 本章将聚焦于航空航天、高端电子设备等领域对薄壁高强度金属零件（如手机外壳、无人机结构件）的冲压成形。这类零件的设计和制造面临着材料变形难度大、精度要求高、易产生回弹等诸多挑战。我们将深入探讨： 材料特性分析与成形极限图（FLD）应用： 详细分析不同高强度合金（如铝合金、镁合金、高强度钢）的力学性能，特别是其屈服强度、抗拉强度、延伸率和加工硬化特性。我们将重点讲解如何运用成形极限图（FLD）来预测和避免在冲压过程中出现的起皱、撕裂等成形缺陷，指导模具设计和工艺参数的设定。 模具结构设计与间隙优化： 薄壁零件的冲压对模具的精度和间隙控制要求极高。本章将详细介绍级进模（Progressive Die）的设计理念，包括冲裁、弯曲、成形等工序的合理排布，以及如何在单个模具内实现复杂零件的连续加工。我们将深入探讨凸模与凹模之间的间隙对零件精度、切口质量和材料变形的影响，以及如何通过间隙的精确控制来补偿材料的回弹。 回弹预测与补偿技术： 材料回弹是薄壁金属零件冲压中的主要难点之一。本章将详细介绍回弹的成因，以及常用的回弹预测方法（如经验公式、有限元分析）和补偿技术，包括模具的预倾角设计、反向弯曲、局部应力松弛等。我们将通过具体案例展示如何通过反复试验和优化来达到零件的最终尺寸精度。 表面处理与防氧化工艺： 高强度金属零件在冲压过程中易产生划痕和氧化。本章将探讨在模具设计中如何采用镜面加工、低摩擦涂层等技术来保护零件表面，并介绍常用的表面处理工艺（如阳极氧化、电镀、PVD涂层）在提高零件耐腐蚀性、耐磨性和美观度方面的作用。 第三章：复杂结构塑料制品（如医疗器械）的注塑成形与后处理 本章将关注于对精度、生物相容性、洁净度要求极高的医疗器械类塑料制品。这些产品往往结构复杂、壁厚变化大，对注塑成形和后处理提出了更高的要求。 模具结构复杂性设计与一体化成形： 针对包含细微特征、复杂曲面、精密孔槽的医疗器械零件，我们将详细解析如何通过滑块、斜顶、多方向分型等复杂模具结构来完成一次性成形。重点探讨如何通过模具结构优化来减小分型面数量，提高零件的整体性，降低后处理成本。 医用级材料选择与认证： 详细介绍用于医疗器械的特种工程塑料（如PEEK, LCP, TPU, PC等），及其在生物相容性、耐化学性、灭菌性、力学性能等方面的特点。我们将强调材料选择需要符合严格的医疗器械认证标准（如ISO 10993）。 微孔与精密通道成形技术： 医疗器械中常涉及微米级孔道或精密通道。本章将深入探讨如何通过精密的模具加工技术（如电火花加工EDM, 超精密研磨）来制造具备微细特征的模腔，以及在模流分析中如何考虑微孔的填充特性，避免堵塞。 无尘车间注塑与质量控制： 医疗器械的生产必须在严格控制的洁净环境中进行。本章将详细介绍在万级或百级洁净车间进行注塑的工艺要求，包括模具的清洁、原料的干燥、环境的监控等。我们将重点讲解针对医疗器械产品的质量检验方法，如尺寸精度检测、表面缺陷扫描、材料相容性测试等。 后处理工艺的集成与优化： 许多医疗器械零件在注塑完成后还需要进行后续的装配、焊接、清洗、消毒等处理。本章将探讨如何将这些后处理工艺纳入模具设计和生产制造的整体考量之中，例如设计易于自动化装配的定位特征，或者考虑注塑件的焊接性能。 第四章：多色/多材料注塑模具的协同设计与应用 随着产品功能的日益集成化和外观设计的多元化，多色、多材料注塑技术在消费电子、家电、汽车内饰等领域得到了广泛应用。本章将聚焦于此类模具的独特设计挑战与解决方案。 不同注射单元的协同布局： 详细分析双色、三色注射机的结构特点，以及如何根据零件的结构、颜色分布需求，合理设计主副注射缸、射嘴的角度和位置，确保不同颜色或材料的顺畅注射和精确结合。 模具分型面与转盘/滑台设计： 讲解多色模具中常用的转盘式（Rotary Table）、滑台式（Shuttle Table）以及多方向分型（Multi-directional Moving Parts）等设计方案，分析其在提高生产效率、降低模具复杂性方面的优缺点。 材料界面控制与结合强度： 探讨不同材料在界面处的熔接线、脱层、收缩差异等问题。我们将介绍如何通过优化注射顺序、温度控制、以及在模具设计中增加“锁模”机构来提高不同材料的结合强度，确保产品整体性能。 工艺参数的匹配与协调： 针对多色/多材料注塑，不同材料的注射温度、注射速度、保压压力等参数可能存在差异。本章将详细说明如何通过精密的工艺参数设定和调整，来协调不同材料的成形过程，避免其中一种材料过热或过冷，保证产品质量。 第五章：金属注射成形（MIM）模具的设计与工艺优化 金属注射成形（MIM）技术能够生产出形状复杂、精度高、性能优异的金属零部件，已在微电子、医疗器械、汽车零部件等领域展现出巨大的应用潜力。本章将深入剖析MIM模具的设计要点和工艺优化。 MIM料的流变特性与模具设计： 详细介绍MIM料（金属粉末与粘结剂的混合物）的流变特性，包括其高粘度、低流动性等特点，以及这些特性对模具浇口、流道、排气设计的影响。我们将探讨如何通过优化流道尺寸、设置排气槽来保证MIM料在模腔内的均匀填充，避免气孔和流纹。 模具钢材选择与表面处理： 考虑到MIM料的强磨损性，本章将详细介绍适用于MIM模具的耐磨损模具钢（如硬质合金、高硬度钢材），以及表面强化处理（如DLC涂层）在延长模具寿命中的重要作用。 脱蜡与烧结工艺对模具寿命的影响： 分析脱蜡（Debinding）和烧结（Sintering）过程中的材料收缩、变形以及温度梯度，探讨这些过程如何影响最终产品的尺寸精度和模具的寿命。我们将介绍在模具设计中预留一定收缩余量以及如何通过优化烧结工艺来减小变形。 精密MIM零部件的制造挑战与实例： 通过具体案例，展示MIM技术在制造微型齿轮、复杂夹具、生物活性支架等高附加值产品中的应用，并深入分析在这些应用中遇到的模具设计和工艺挑战，以及相应的解决方案。 本书特色： 案例驱动： 所有内容均围绕真实的工程案例展开，理论讲解与实际应用紧密结合。 深度解析： 深入剖析每个案例背后的技术难点、设计思路和解决方案，不回避细节。 实战导向： 旨在为读者提供可以直接借鉴和应用的知识与经验。 前沿技术： 涵盖了注塑、冲压、MIM等多个领域的前沿技术和发展趋势。 图文并茂： 配备大量原理图、剖视图、模拟分析图以及实物照片，便于理解。 通过阅读本书，读者将能够更深刻地理解精密模具的设计原理，掌握解决实际工程问题的关键技术，提升在模具设计、制造及应用领域的专业能力。

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这本书的价值在于它构建了一个完整的知识生态系统，而不是仅仅罗列孤立的技术点。它不是一本“快速入门”，而是一部需要时间去“品味”的典籍。我特别注意到作者在描述模具的动态性能时，引入了振动学和刚度分析的概念，这在传统的模具书中是比较少见的深度切入点。这种将结构力学和模具设计深度融合的思路，极大地拓宽了我对“模具”这个概念的理解。当我阅读到关于“自动化生产线中模具快速换型系统”的章节时，我意识到这本书已经超越了传统模具制造的范畴，开始触及智能制造的前沿。书中对不同自动化接口标准的介绍虽然没有达到专门书籍的详尽程度，但作为一本综合性手册，能包含这些内容，已经展现了作者的远见卓识。它提供了一个思考的框架，引导读者去探索如何让模具本身成为更智能、更高效的生产单元，而不是被动地接受指令的工具。读完它，我感到自己看待模具行业的视角，已经从一个纯粹的“制造者”向一个“系统优化者”转变了，这是一种质的飞跃。

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我得说，我接触过的技术书籍里，这本书的深度和广度绝对是顶尖水准。我原本以为这只是一本基础入门读物，但深入阅读后才发现，它对高级工艺，比如多腔模具的平衡浇口设计、复杂曲面模具的CNC编程策略，都有独到且深入的见解。尤其让我印象深刻的是关于“疲劳寿命预测与模具维护”的章节，作者并没有停留在简单的“该做什么”的层面，而是深入探讨了失效模式背后的物理机制，甚至引用了一些前沿的有限元分析（FEA）结果来佐证观点。这对于我们这些追求极限性能和长周期稳定运行的工程师来说，简直是如获至宝。书中的图表制作极其精良，那些剖视图和爆炸图，线条清晰、标注准确，即便是复杂的机械联动结构，也能一目了然。我特别喜欢作者在某些关键技术点上留下的“经验之谈”，那些不是写在标准规范里的东西，而是多年实践积累下来的“黑科技”，比如如何通过调整顶杆长度来避免塑件变形，这些都是花钱买不来的真知灼见。读完之后，我对整个模具制造的生态链条有了更宏观的理解，不再是孤立地看待某一个工序，而是将其置于整个产品生命周期中去考量，极大地提升了我的设计前瞻性。

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说实话，这本书的排版设计非常不符合我个人的阅读习惯，但内容质量实在太高，我只能忍受。我更偏爱那种极简主义的版式，但这本书的字体和行间距处理得偏向传统，初看起来有些厚重和老派，不像现在很多新出版的技术书籍那样轻盈活泼。然而，一旦沉浸进去，你就会发现这种“传统”其实是一种对知识的尊重。它似乎没有在乎如何用花哨的色彩或动态的布局来吸引眼球，而是将所有精力都集中在了知识的密度和准确性上。特别是在涉及公差配合和几何尺寸标注（GD&T）的部分，内容严谨到了吹毛求疵的地步，每一个符号的用法都给出了明确的解释和行业惯例参照，这在很多市面上的参考书里是找不到的。我曾尝试用它来对照国际标准，发现其引用的标准体系非常可靠，可以作为我们内部进行质量审计时的重要参考依据。虽然阅读起来需要集中更多的注意力去消化那些密集的文字信息和公式推导，但最终的收获是巨大的，它提供的知识的“保质期”非常长，不会因为几年后的技术迭代而过时，这是我最看重的品质。

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这本书真是让我大开眼界！作为一个刚刚接触精密制造领域的新手，我原本对那些复杂的机械图纸和理论知识感到头疼不已。然而，这本手册的编排方式简直是化繁为简的典范。它没有那种高高在上的学术腔调，而是用一种非常接地气的方式，将那些深奥的模具设计原理娓娓道来。特别是关于材料选择和热处理的部分，简直是教科书级别的讲解，清晰地阐述了不同钢材在特定应用场景下的优缺点，让我这个门外汉也能迅速建立起正确的认知框架。书中对各种常用模具结构的剖析细致入微，无论是注塑模还是冲压模，都能找到详尽的图解和实际案例分析。我记得有一次在工作中遇到一个棘手的拔模角度问题，抱着试试看的心态翻阅此书，结果书中关于“脱模力分析与角度优化”那一章节，直接给出了我需要的计算公式和调整建议，那种茅塞顿开的感觉，至今记忆犹新。可以说，它不仅是工具书，更像是一位经验丰富的老工程师在你身边手把手地指导，让人感觉学习的过程充满了探索的乐趣，而不是枯燥的记忆。对于希望快速上手、掌握核心技能的同行来说，这本书的实战价值无可替代，它真正做到了将理论与实践完美结合，而不是空谈。

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这本手册给我的感觉，更像是一本扎根于车间一线的“实战宝典”，而非束之高阁的理论著作。它的论述风格非常务实，充满了“如果遇到X问题，那就这样做Y”的解决导向。例如，在处理模具的冷却系统设计时，它没有过多纠缠于流体力学的高深理论，而是直接提供了不同冷却水路布局对型腔温度均匀性的影响图表，以及一套快速计算冷却效率的经验公式。这对于时间紧迫的项目来说，简直是救命稻草。我欣赏作者在介绍不同加工设备（如慢走丝线切割、高速铣削）时，能够结合模具材料的特性来分析不同设备的精度极限和表面粗糙度控制范围，这种跨设备、跨工艺的整合性分析，是很多单一工具书无法比拟的。通过阅读此书，我发现在实际生产中，很多看似是工艺问题的地方，实际上是设计源头就埋下的隐患，这本书教会我如何从源头上“防患于未然”。每一次合上书本，我都会立刻去检查手头上的设计文件，寻找可以改进的地方，它的驱动力是如此强大，直接影响了我的工作流程和思维定势。

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