模具設計與製造(第3版)（簡體書）

本書以衝壓模具和塑料模具設計與製造為主要內容，以突出工藝分析、典型模具結構設計、典型模具零件製造、典型模具裝配與調試為重點，系統講述有關模具設計和製造方面的知識。本書列舉的模具實例結構系統新穎，所講述的技術內容全面，書中配有豐富的數據和圖表，實用性強，能開拓思路，概念清晰易懂，便於自學。

李小海：佳木斯大學副教授，中國機械工程學會高級會員。主要研究方向：機械工程。著作方向：模具設計及製造。著有：《模具設計與製造》，電子工業出版社，2010年出版。

本書以就業為導向，強化應用，突出工程實踐，體現了一定的先進性和前瞻性。

模具作為工業生產的基礎工藝裝備，其生產製件所表現出的高精度、高複雜程度、高一致性、高生產效率和低耗能、低耗材等特點，是一般機械加工不可比擬的。模具設計與製造技術已越來越引起各產業部門的重視，國外將模具比喻為“金鑰匙”、“金屬加工帝王”、“進入富裕社會的原動力”。日本、美國等發達國家模具工業的產值早已超過了機床工業的產值。模具技術已成為衡量一個國家產品製造水平的重要標誌之一，是十分重要的裝備工業。但是，在我國模具市場上，技術含量較低的低檔模具已供過於求，技術含量較高的中高檔模具卻供不應求，技術含量較高的大型、精密、複雜、長壽命模具60%以上需要進口，每年需要花費10多億美元。因此，發展高精度、高技術產品的模具是我們未來發展的目標和方向。
目前，在我國模具設計與製造方面的人才還是相當緊缺的，這也是制約我國模具快速發展的一個瓶頸，大力加強模具方面人才的培養是十分緊迫的問題。隨著科技進步和產業結構的調整，機械行業對高級應用型人才的綜合能力要求越來越高，對複合型人才的需求越來越強，因而在應用型人才的培養中，就需要拓寬他們的知識面，以適應社會發展的需要。根據模具行業對人才能力的培養要求，讓學生在自己動手的實踐中，掌握技能，學習專業知識。我們基於行動導向的教學方法，應用了大量的模具結構簡圖，編寫出理論實踐一體化的特色教材，以適應應用型人才培養教育課程體系的改革。本書內容全面、層次結構分明、通俗易懂，在模具裝配和調試章節中，提供了衝壓模具典型零件及模具結構的三維立體圖，直觀形象。同時，本書最後以附錄的形式，摘錄了部分相關的設計資料和必要的技術數據。
本書以衝壓模具和塑料模具設計與製造為主要內容，共分10章，包括衝壓模具中的沖裁模、彎曲模、拉深模和局部成型模具設計、塑料成型基礎知識、注射成型模具設計、其他塑料成型模具設計、典型模具零件製造工藝和模具裝配與調試。本書以強化應用為重點，突出工程實踐能力的培養，是我們在多年從事衝壓工藝與模具設計與製造、塑料成型工藝和模具設計與製造教學及科研經驗的基礎上，參考國內外先進技術成果編寫而成的，以培養高技能人才為目標。本書以就業為導向，體現了教學內容的先進性和前瞻性。
本書2011年5月發行了第1版，由於受到讀者好評，2014年1月發行了第2版。本次再版以第2版為基礎，刪除、補充、調整了部分內容，編寫內容更加注重實用性、系統性、先進性。緒論部分內容的修改使本書更具先進性；插圖盡可能地貼近生產實際且具有典型性；第5章增加了衝壓模具設計方法及實例，便於讀者掌握衝壓模具設計的具體步驟並將理論與實際進行有機的結合；增加了部分附錄和圖表，使本書內容更系統、全面。
本書由佳木斯大學李小海教授（編寫第1～4章）、王曉霞教授（編寫第6～7章）任主編；佳木斯大學張霞（編寫第9章）、哈爾濱遠東理工學院孫美娜（編寫第10章）、黑龍江農業職業技術學院韓明輝（編寫第5章）任副主編；佳木斯大學王俊發教授任主審；佳木斯大學史立秋副教授、顏兵兵教授和西北工業大學明德學院雷玲也參與了部分內容的編寫和整理工作。全書由李小海教授統稿與定稿。
由於編者水平有限，書中難免有不妥之處，敬請有關專家和讀者不吝賜教。
李小海
2018年1月於佳木斯

第1章 緒論
1.1 模具及模具製造技術概述 1
1.2 模具在工業生產中的作用 1
1.3 模具的種類 2
1.4 模具材料的選擇 3
1.5 工業生產對模具的基本要求 5
1.6 模具設計與製造的發展趨勢 6
第2章 沖裁及沖裁模設計
2.1 沖裁變形過程分析及其斷面特徵 9
2.1.1 沖裁變形過程分析 9
2.1.2 沖裁斷面特徵 10
2.2 沖裁件的工藝性 10
2.2.1 對結構的基本要求 11
2.2.2 沖裁件的尺寸精度和粗糙度 12
2.3 沖裁間隙 12
2.3.1 沖裁間隙的概念 12
2.3.2 間隙對沖裁的影響 12
2.3.3 間隙值的確定 13
2.4 沖裁模刃口尺寸計算 15
2.4.1 凸、凹模尺寸計算原則 15
2.4.2 凸、凹模分開加工時尺寸與公差的計算 15
2.4.3 凸、凹模配合加工時尺寸與公差的計算 16
2.4.4 配合加工計算實例 17
2.5 沖裁力和壓力中心的確定 18
2.5.1 沖裁力F 18
2.5.2 減小沖裁力的方法 19
2.5.3 卸料力、推件力及頂件力計算 20
2.5.4 壓力機噸位選擇 20
2.5.5 模具壓力中心的確定 20
2.6 排樣 23
2.6.1 排樣方法 23
2.6.2 材料的利用率 24
2.6.3 搭邊和條料、帶料寬度的確定 25
2.7 沖裁模主要零部件設計 26
2.7.1 凹模設計 26
2.7.2 凸模設計 31
2.7.3 模架與導向零件 35
2.7.4 固定板與墊板 39
2.7.5 條料導向裝置 39
2.7.6 定位零件 39
2.7.7 卸料與頂件（推件）裝置 43
2.7.8 模具的閉合高度 45
2.7.9 常用壓力機簡介 46
2.7.10 衝壓設備選擇 48
2.8 沖裁模的典型結構 48
2.8.1 沖裁模分類 48
2.8.2 沖裁模的組成零件 48
2.8.3 沖裁模典型結構分析 49
思考題 54
第3章 彎曲及彎曲模設計
3.1 基本概念 55
3.1.1 典型的彎曲件 55
3.1.2 彎曲變形過程 55
3.1.3 彎曲的應力與應變 56
3.2 彎曲件的質量問題及控制 57
3.2.1 彎曲件的彎裂 57
3.2.2 彎曲件的滑移 58
3.2.3 彎曲件回彈現象 58
3.2.4 影響回彈的因素 59
3.2.5 回彈量的計算 60
3.2.6 減小回彈的措施 63
3.2.7 彎曲件的工藝性 65
3.3 彎曲件毛坯尺寸計算 67
3.3.1 有圓角半徑彎曲件展開長度計算（r＞0.5t） 68
3.3.2 無圓角半徑或圓角半徑很小的彎曲件展開長度計算（r＜0.5t） 69
3.3.3 鉸鏈彎曲件展開長度計算 70
3.3.4 棒料彎曲件展開長度計算 70
3.4 彎曲模典型結構 71
3.4.1 V形件彎曲模 71
3.4.2 U形件彎曲模 71
3.4.3 形件彎曲模 72
3.4.4 圓形件彎曲模 73
3.4.5 Z形件彎曲模 74
3.4.6 有斜楔裝置的彎曲模 74
3.5 彎曲模設計的幾個問題 75
3.5.1 彎曲模工作部分尺寸計算 75
3.5.2 模具設計中的定位問題 78
3.6 彎曲力的計算 80
3.6.1 自由彎曲階段彎曲力 80
3.6.2 校正彎曲階段彎曲力 81
3.6.3 頂件力和壓料力 82
3.6.4 壓力機噸位的確定 82
思考題 82
第4章 拉深及拉深模設計
4.1 拉深的基本原理 83
4.1.1 拉深的工藝特點 83
4.1.2 圓筒件拉深的應力應變狀態 84
4.2 拉深件的工藝性 85
4.2.1 拉深件的形狀要求 85
4.2.2 拉深件的尺寸要求 86
4.2.3 拉深件的尺寸標注 87
4.2.4 拉深件的尺寸精度要求 87
4.2.5 拉深件的材料 88
4.2.6 拉深工藝的輔助工序 89
4.3 圓筒形件的工藝計算 89
4.3.1 切邊餘量的確定 89
4.3.2 毛坯尺寸的計算 89
4.3.3 拉深係數和拉深次數的計算 93
4.3.4 壓邊力、拉深力和拉深功的計算 102
4.4 其他形狀零件拉深 104
4.4.1 階梯圓筒形件的拉深 104
4.4.2 球形、抛物線形及錐形件的拉深 105
4.4.3 矩形件的拉深 108
4.5 拉深模主要工作零件設計 112
4.5.1 拉深凸模和凹模的結構 112
4.5.2 拉深凸模與凹模的圓角半徑 114
4.5.3 拉深模間隙 116
4.5.4 拉深凸、凹模工作部分尺寸及公差 116
4.5.5 拉深凸模的出氣孔尺寸 118
4.5.6 拉深模的壓邊圈 118
4.6 拉深模結構示例 121
4.6.1 首次拉深模 121
4.6.2 以後各次拉深模 122
4.6.3 反拉深模 123
4.6.4 拉深複合模 123
思考題 124
第5章 局部成型工藝及模具設計
5.1 脹形 125
5.1.1 起伏成型 125
5.1.2 凸肚 127
5.2 縮口 128
5.2.1 縮口變形程度的計算 129
5.2.2 縮口後材料厚度的變化及縮口的毛坯計算 129
5.3 翻邊 130
5.3.1 圓孔翻邊 131
5.3.2 外緣翻邊 133
5.3.3 毛坯形狀的修正 134
5.3.4 翻邊模 135
5.4 校平與整形 136
5.4.1 校平 136
5.4.2 整形 137
5.5 旋壓 137
5.5.1 普通旋壓 138
5.5.2 強力旋壓（旋薄） 139
5.6 衝壓模具設計方法及實例 141
5.6.1 衝壓模具設計方法 141
5.6.2 衝壓模具設計實例 144
思考題 151
第6章 塑料成型基礎知識
6.1 塑料及塑料工業的發展 152
6.2 塑料模具 153
6.3 塑料的組成及特性 153
6.3.1 塑料的組成 153
6.3.2 塑料的特性 155
6.4 塑料成型過程中的物理和化學行為 156
6.4.1 塑料的熱力學性能 156
6.4.2 高聚物的取向與影響因素 157
6.4.3 高聚物的降解與交聯 158
6.5 塑料的成型工藝性能 159
6.5.1 熱塑性塑料的成型工藝性能 159
6.5.2 熱固性塑料的成型工藝性能 162
6.6 塑料成型工藝 163
6.6.1 注射成型 163
6.6.2 壓縮成型 170
6.6.3 壓注（傳遞）成型 171
6.6.4 擠出成型 171
6.7 塑料的分類 172
6.8 常用塑料 173
6.8.1 熱塑性塑料 173
6.8.2 熱固性塑料 177
6.9 塑料製件設計 178
6.9.1 塑件的結構設計 179
6.9.2 塑件的尺寸精度和表面質量 184
思考題 185
第7章 注射成型模具設計
7.1 注射模的分類及典型結構 186
7.1.1 注射模的結構組成 186
7.1.2 注射模的分類及典型結構 187
7.1.3 型腔總體佈局 190
7.1.4 模具分型面的選擇 192
7.2 注射模與注射機的關係 193
7.2.1 注射機的基本技術參數 194
7.2.2 注射機基本參數的校核 195
7.3 澆注系統設計 199
7.3.1 澆注系統的組成及設計原則 199
7.3.2 主流道設計 200
7.3.3 分流道設計 201
7.3.4 澆口設計 202
7.3.5 冷料穴 205
7.3.6 排氣槽 205
7.4 成型零件設計 206
7.5 模具的標準化 210
7.6 導向機構設計 212
7.6.1 導柱與導套 213
7.6.2 導向機構的設計原則 215
7.7 推出機構設計 215
7.7.1 推出機構及其組成 215
7.7.2 推出機構的設計原則 215
7.7.3 簡單推出機構 216
7.7.4 帶螺紋塑件推出機構設計 219
7.7.5 推出機構的複位 222
7.8 側向分型與抽芯機構 222
7.8.1 斜導柱側向分型與抽芯機構 223
7.8.2 其他形式的側向分型與抽芯機構 227
7.9 注射模溫度調節系統設計 228
7.9.1 加熱裝置設計 228
7.9.2 冷卻裝置設計 229
7.10 注射模設計程序及實例 232
7.10.1 注射模設計程序 232
7.10.2 塑料蓋注射模設計 233
思考題 242
第8章 其他塑料成型模具設計
8.1 熱固性塑料成型模具設計 243
8.1.1 壓縮模的組成 243
8.1.2 壓縮模的分類 244
8.1.3 壓縮模的設計 245
8.1.4 壓注模的設計 248
8.2 擠出模設計 249
8.2.1 擠出模概述 249
8.2.2 管材擠出模設計 251
8.3 無流道注射成型 254
8.3.1 無流道注射成型的特點 254
8.3.2 無流道注射成型的分類 255
8.4 氣動成型 256
8.4.1 中空吹塑成型 256
8.4.2 真空成型 258
8.4.3 壓縮空氣成型 259
8.5 共注射成型 260
8.5.1 雙色注射成型 260
8.5.2 雙層注射成型 265
思考題 266
第9章 典型模具零件的製造工藝
9.1 模架的製造工藝 267
9.1.1 冷沖模模架 267