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《注射成型》
作 者：穆沙R.卡迈勒、阿芙拉姆J.伊萨耶夫、刘士荣 主编
出 版 社：化学工业出版社
出版时间：2014年1月1日
定 价：￥198.00
点击次数：4729次
作者简介：
    本书旨在传递注射成型工艺科学技术的相关信息，综合了注射成型领域的实践和理论研究成果。二十一个章节的作者们均为注射成型技术相关领域的专家和学术带头人。当然，本书不能涵盖所有方面，特别是对这样一个不断发展的新领域。但我们还是希望读者能够从中获得丰富的信息和技术背景资料，掌握注射成型关键技术。

第一部分背景与概况

第1章注射成型：序言和背景1

Musa RKamal

11范围1

12引言1

121聚合物加工1

1211塑料加工过程1

1212聚合物及其混合物的加工

性质2

122注射成型2

1221引言2

1222一般的注射成型过程步骤3

13注射成型过程4

131塑化阶段4

1311熔融段5

1312喷嘴中的温度分布6

132充模过程8

1321流线和熔接线8

1322喷流9

1323喷泉流动9

133模腔中的热传导12

1331模腔中温度分布的测量12

1332注射成型中热传导的数值

模拟15

1333结晶动力学16

14微结构注射成型17

141结晶18

1411结晶与取向对双折射及拉伸

模量的影响18

142形态19

143残余应力21

1431残余应力计算23

144纤维增强热塑性塑料的微结构25

1441纤维长度及其浓度分布25

1442基体结晶度26

1443纤维与基体取向26

1444导电纤维复合材料27

145热固性材料的固化分布28

15注射成型材料及制品的性能29

符号列表33

参考文献35

第二部分注射成型机器和系统

第2章注射成型机、模具和加工42

Tadmoto Sakai和Kenji Kikugawa

21注射成型机42

211注射成型机的类型42

2111卧式注射成型机42

2112立式注射成型机42

2113角式注射成型机43

212螺杆、机筒43

2121往复螺杆式注射成型机44

2122注射成型机的螺杆设计44

2123注射成型机的机筒45

213驱动原理46

2131液压注射成型机46

2132电动注射成型机46

21321电动注射成型机的控

制系统46

21322电动注射成型机的注

射机理47

21323电动注射成型机的喷

嘴接触装置48

21324电动合模装置48

21325电动顶出装置48

2133人机界面和通信控制48

21331注射成型机的人机

界面48

21332通信控制49

214过程控制49

2141填充过程控制50

2142保压压力切换过程控制50

2143保压过程控制50

2144计量过程控制51

2145模具开/合过程控制51

2146机筒和喷嘴的温度控制51

2147注射压缩过程控制51

22注射成型模具52

221模具各部分的作用52

222模具的分类53

2221冷流道模具系统53

22211二板模具53

22212三板模具54

2222热流道模具系统55

223主流道、流道和浇口56

2231流道56

2232浇口56

2233浇口平衡58

2234排气58

224顶出机构58

2241顶出杆59

2242衬套和推板59

2243空气顶出59

225模具冷却60

226温度控制方法和机构60

2261流体介质控制60

2262电加热器控制61

23注射成型工艺61

231模内注射成型61

232传统工艺61

233DSI成型过程62

2331注射焊接机构机理62

2332DSI模塑工艺的优点62

2333DSI模塑工艺的产品实例62

234多物料注塑63

2341多物料模塑技术63

2342MDSI注射成型工艺应

用实例64

235超高速注射成型65

2351高速注射的影响65

2352高速注射成型机65

2353超高速注射成型的例子66

236模内涂层注射成型66

2361表面装饰技术66

2362同步传输模塑67

237嵌件模塑成型过程68

2371嵌入式成型机68

238夹心注射成型68

2381工艺概述68

2382夹心喷嘴的搭建69

2383夹心成型法的特征69

239塑料磁体注射成型70

2391成型系统和磁场产生方法70

2392注射成型塑料磁体的重

要事项71

2393磁性塑料成型设计的要点72

2310长玻璃纤维增强注射成型72

23101长纤维加强塑料注射

成型72

23102长玻璃纤维增强塑料的

特性73

23103长纤维成型在大型产品

上的应用73

参考文献73

第3章注射成型机的塑化系统75

Mark ASpalding和Kun Sup Hyun

陶氏化学公司美国密歇根州米德兰市聚合物加工研究所和新泽西理工学院

美国新泽西州纽瓦克

31前言75

32塑化系统76

33塑化螺杆的操作工艺77

331合理的工艺78

34熔融过程79

35基本螺杆的设计84

351PS的注射成型研究85

36高性能螺杆的设计85

37二次混合过程及装置90

371动态混合元件94

38间接与混合相关的螺杆设计问题96

39止逆阀97

符号说明98

参考文献99

第4章非传统注射模具101

António MCunha,António JPontes

41绪论101

42多组分注塑成型工艺使用的模具102

421共注成型102

422二次注塑成型103

43注射装置，排布和流道系统105

431设备105

432热流道106

433材料的相互作用106

44注塑焊接模具107

45背面注塑成型技术模具108

451纺织品上的注塑成型108

452模内贴标技术110

453模内装饰技术110

参考文献112

第5章气体辅助注射成型113

ShihJung Liu

51引言113

511气体辅助注射成型113

512GAIM的优缺点115

513GAIM所用的材料116

52成型设备及过程116

521气体注射单元和注射喷嘴116

522气体注入制品116

523气嘴117

524成型过程中的压力变化118

525气体在成型制品中的穿透现象118

526气体的排放与回收120

527GAIM的成型性能图120

53建模121

54制品/模具设计和成型准则122

541气体通道形状和尺寸122

542气体通道的布置123

543重力效应124

544残余壁厚分布124

545气体在聚合物中的溶解124

546气指125

547不稳定的气体穿透126

548竞流效应引起的熔接痕127

549纤维增强材料的成型128

55结论129

符号列表129

缩写词列表130

参考文献130

第6章水辅注射成型技术(WIT)132

Walter Michaeli

61引言132

62加工技术133

621加工过程133

622工艺方法133

6221短射法133

6222足量注射法134

6223溢流的足量注射法134

6224熔体回流法134

6225抽芯法135

6226漂洗/冲洗法135

623GAIM和WIT的对比135

6231GAIM的局限性135

6232循环周期136

6233制品特性136

62331残余壁厚136

62332收缩/弯曲136

62333流体一侧的表面质量138

62334典型的制品缺陷138

63设备和注射技术138

631水压生成单元的基本概念和

操作技术138

632水辅助注射成型技术的注射

器技术140

6321WIT注射器要求140

633不同WIT注射器的分类

和形式141

6331操作方法141

6332操作方向142

6333模具中的定位142

634WIT注射器的一般设计注意事项142

6341优异的加工过程可靠性143

6342明确的可控性143

64WIT相应的制品设计143

641注射器嵌入143

642WIT制品的一般设计准则144

643管状制品144

6431横截面144

6432长径比144

6433弯曲和改道145

6434直径的改变145

644厚截面的致密制品145

缩写词列表145

符号列表146

参考文献146

第三部分复合材料的注射成型

第7章纤维增强材料的注射成型中流动引起的微结构148

Michel Vincent

71引言148

72观察148

721纤维长度分布148

722纤维含量149

723纤维取向150

7231取向机理150

7232定量观察150

7233定量工具：取向分布函数，

取向张量151

7234实验方法151

7235结果分析152

73纤维取向的计算153

731取向模型153

7311标准模型153

7312相互作用系数的选择和

收敛近似154

73121相互作用系数的值154

73122收敛近似问题155

7313标准模型的讨论155

7314应用于注射成型155

732流变学模型155

7321流变测量综述155

7322行为定律的引言156

74结论156

符号列表157

参考文献157

第8章注射发泡成型技术160

XXu，CBPark著何继敏译

81引言160

82注射发泡成型技术：背景160

821结构发泡成型160

8211低压发泡成型161

822高压发泡成型161

8221共注射发泡成型162

8222气体反压发泡成型162

8223顺序注射发泡成型162

823微孔注射发泡成型163

8231微孔发泡成型的背景163

8232微孔注射发泡成型的进展164

82321间歇微孔加工164

82322半连续微孔加工164

82323连续微孔加工164

82324微孔注射发泡成型164

83发泡注射成型的基础知识166

831发泡添加剂166

8311泡孔成核剂167

8312发泡剂167

83121化学发泡剂167

83122物理发泡剂167

832聚合物/气体混合物的热物理

和流变性能167

8321溶解度与扩散率167

83211溶解度167

83212扩散率168

8322聚合物/气体混合物的

黏度169

8323聚合物/气体混合物的

表面张力170

833可发混合物的形成170

8331在CBA加工中的可发

混合物170

8332在PBA加工中的可发

混合物171

8333气体在聚合物中的溶

解作用171

834泡孔成核171

8341均相和非均相成核171

83411均相成核171

83412非均相成核172

8342充模过程中的成核和压

力曲线173

835充模与泡孔生长175

8351几何唯一性与熔合线175

8352孔隙率控制175

8353模内泡孔生长176

84发泡成型设备及应用176

841发泡成型设备176

842应用177

85未来发展178

符号与缩略语178

参考文献179

第9章金属粉末注射成型183

James FStevenson

91机遇183

92工艺概述184

93给料185

931粉料185

932黏结剂187

933混合187

94零件和模具设计188

941零件设计188

942模具设计190

95成型192

951成型设备192

952操作过程192

96脱脂193

97烧结194

971基本原理194

972烧结炉197

973定型块199

98烧结后处理200

981热处理200

982热等静压201

983辅助操作201

99材料特性201

符号说明202

参考文献203

致谢204

第10章微注射成型205

Volker Piotter,Guido Finnah,Thomas Hanemann,Robert Ruprecht

101介绍205

102为什么聚合物加工对微系统工程

有如此的吸引力205

103微注射成型的工艺特点206

1031微型元件的类型207

1032微注射成型的设备技术207

1033微注射成型的微结构型芯

加工209

1034微注射成型的特殊类型209

1035模拟210

104微反应注射成型211

1041反应树脂聚合方法211

1042LIGA结构的热引发反应注

射成型212

1043光引发反应成型技术的发展213

1044光固化系统的紫外线压印215

1045复合材料的光成型216

105微粉末注射成型(MicroPIM)217

1051MicroPIM简介217

1052PIM用金属陶瓷粉末218

1053商业用PIM原料和黏结剂219

1054粉末微注射黏结剂体系220

1055MicroPIM原料混合220

1056PIM原料的流变性测试221

1057MicroPIM机械222

1058MicroPIM成型模具223

1059注射成型微部件的图形化

过程223

10591微注射毛坯的脱脂224

10592微注射部件的烧结过程224

10510微注射成型的发展225

106双组分微注射成型(2C

Micro PIM)225

1061双组分注射成型的机器226

1062双组分微注射成型模具技术226

1063多组分注射成型模具的接触

强度226

1064双组分注射成型工艺步骤227

1065双组分注射成型的温度控制227

1066多组分注射成型的应用227

10661插入式注射成型227

10662超模压227

10663模具装配227

10664三维MID技术228

10665双组分粉末注射成型228

107总结和展望228

缩写词表229

参考文献230

第四部分可视化过程，控制，最优化和模拟第11章模具型腔内部可视化和加热筒235

Hidetoshi Yokoi

111简介235

112模腔内部的动态可视化技术235

1121动态可视化技术概述235

11211光传播方法235

11212光反射方法236

11213光切法237

1122嵌入式玻璃模具（2D,3D）238

1123背光模具241

1124激光板模具242

1125流体交换系统243

1126高放大倍率的自动跟踪系统244

1127用于高速注射成型的可视化

技术247

113用于模腔内部的静态可视化技术248

1131静态可视化技术的概况248

11311有色材料堵漏248

11312彩色层压材料249

1132流体交换系统和浇口磁化

方法249

114加热料筒的可视化252

1141加热料筒内部可视化技术

的概述252

1142玻璃插入式加热料筒254

1143料斗喉内部的可视化系统，

检查环和储料区256

1144层压夹缝图像的图像处理

方法257

参考文献259

第12章注射成型控制262

Furong Gao 和 Yi Yang

121引言262

122控制系统的基本概念和组成263

1221基本控制系统结构263

12211开环系统263

12212闭环系统263

1222控制系统的基本组成263

12221注射成型的可控变量264

12222注射成型的执行器264

12223输出变量的测试265

12224控制器265

123控制应用265

1231机器顺序控制265

1232自适应控制266

12321注射成型过程变量

的动态分析266

12322适应控制背景269

12323RLS评估269

12324极点配置设计270

12325整系数多项式方程求解270

12326自适应极点配置控制

的直接实施271

12327改进Ⅰ——抗饱和估计272

12328改进Ⅱ——自适应前

馈控制274

12329改进Ⅲ——周期对周

期调节275

123210不同条件测试276

123211小结277

1233模型预测控制277

12331MPC背景277

12332MPC基础277

12333注射速度的GPC设计278

12334GPC与极点配置的

阶跃响应比较279

12335不同条件下自适应

GPC实验279

12336小结280

1234模糊模型的控制280

12341模糊干预系统280

12342注射速度的模糊多

模型和应用281

12343模糊多模型预测控制284

12344规则结果模型参数的

在线识别284

12345规则前提的成员函数

参数的批次学习285

12346模糊多模型预测控制

的实验测试286

12347小结290

1235迭代学习控制290

12351迭代学习控制基础290

12352P型学习控制算法291

12353优化迭代学习控制器292

12354鲁棒性和适应性分析294

12355权重矩阵的选择295

12356用优化ILC的注射速

度控制296

12357小结298

1236注射成型的统计过程监测299

1237连续过程的统计过程监测299

1238批处理过程的统计监测300

1239注射成型的分阶段统计

监测301

12391错误1：材料干扰303

12392错误2：检查环失效303

124注射成型的控制发展和挑战305

1241控制发展305

1242注射成型控制的主要挑战306

12421鲁棒控制算法实施306

12422新测试306

12423全面质量模型306

12424闭环质量控制306

12425过程和控制性能监测306

参考文献306

第13章注射成型的优化设计310

Kalonji KKabanemi,Abdessalem Derdouri和JeanFranois Hétu

131前言310

132充模问题基本方程311

1321数学模型：肖氏方程和能

量方程311

1322边界条件312

1323数值离散化312

133最优化技术313

1331最优化概念313

1332最优化问题313

1333最优化问题的数值解313

13331零阶方法314

13332一阶和二阶方法315

13333零阶方法和梯度法

的联合315

134梯度法和敏感性分析316

1341直接灵敏度方程法316

1342伴随方程法317

1343求解方法比较318

1344方法选择318

135注射成型的优化设计318

1351问题参数319

1352问题定义319

1353状态方程的直接灵敏度319

1354目标函数的灵敏度公式320

1355注射压力以及灵敏度的

参数化321

1356约束函数的灵敏度322

1357前沿流动追踪及敏感度322

1358流动区域及敏感度的参数化322

136算法324

137应用范例324

1371汽车零件：单个浇口最优化324

1372车载镜头：复式浇口优化328

1373复式浇口最优化：多个

最优解330

138结论332

符号及缩写说明332

参考文献333

第14章注射成型模拟的发展337

Peter Kennedy

141简介337

142注射成型过程337

143问题338

1431基本物理过程338

1432材料的性质338

1433模具及零件复杂的几何性质339

1434过程稳定性339

144为什么要模拟注射成型339

145早期模拟研究状况339

1451边界条件和固化340

146早期商业模拟341

14720世纪80年代的模拟342

14820世纪80年代的学术著作342

1481充模342

1482制品冷却344

1483翘曲分析345

1484纤维取向345

14920世纪80年代以来的商业性模拟346

1491由大型企业开发不用于销

售的模拟程序348

14911通用电气348

14912Philips/Technical University 

of Eindhoven348

1492编码由大公司开发并销售348

14921SDRC348

14922GRAFTEK348

1493致力于开发和销售模拟软

件的公司349

14931AC Technology349

14932Moldflow349

14933Simcon Kunststofftechnische 

Software GmbH350

141020世纪90年代模拟的发展情况350

141120世纪90年代模拟方面的学术

工作350

141220世纪90年代商业化的发展351

14121SDRC351

14122Moldflow352

14123AC Technology/CMOLD354

14124Simcon354

14125Sigma Engineering354

14126Timon355

14127Transvalor355

14128CoreTech系统355

14132000年以来的仿真科学355

14142000年以来的商业发展357

14141Moldflow358

14142Timon358

14143Core Tech Systems358

1415当前的仿真软件市场358

1416结论359

1417附录：25D分析359

14171材料特性360

14172几何约束361

14173数学分析算法的简化361

1418致谢363

参考文献363

第15章三维注射成型仿真368

Luisa Silva,JeanFrancois Agassant和Thierry Coupez

151引言368

1511注射过程368

1512三维数值模拟的研究过程369

1513三维注射成型仿真概况369

15131基本方程370

15132边界条件372

1514三维注射成型的数值问题372

152温度独立流和有限元分析技术373

1521广义的斯托克斯问题373

15211牛顿流的混合有限元373

15212更广义的黏度解决方法375

1522绝热压缩流的拓展376

1523Navier和Stokes方程的扩展377

1524黏弹性流动的拓展378

15241黏弹性和组合模型378

15242黏弹性材料的流动379

153自由面的定义381

1531分界面的定义381

1532VOF法381

15321Transport方程的求解382

15322VOF法的优缺点383

1533Level Set法383

15331数学处理要点384

15332Transport方程解384

15333Level Set方法的优缺点385

154热机耦合385

1541材料性质耦合385

1542温度平衡方程386

1543数值求解387

155先进的计算技术387

1551网格划分387

15511静态界面的同性和

各向的改编388

15512多区域以及界面网

格划分388

1552并行计算389

1553模具耦合填充模拟的应用390

1563D结构的应用391

157结论392

致谢393

附录393

符号及缩略语394

参考文献396

第16章注射成型中的黏弹不稳定性399

GWMPeters,ACBBogaerds

161概述399

162文献综述399

163实验目的401

164分析402

165数值模拟：控制方程403

166数值模型：有限元分析404

167区域扰动技术408

168结果411

1681稳定状态的结果411

1682稳定性结果413

169讨论416

符号和字符417

参考文献418

第五部分微结构的发展,描述和预测第17章注射成型中半结晶聚合物的结构层次演化422

MCakmak和BYalcin

171引言422

172注射模塑工艺基础422

1721普通注塑机内聚合物分子

链历程423

1722注射模腔内的流动行为423

173注射模塑快速结晶聚合物的结构

演化425

1731聚乙烯(PE)425

1732聚丙烯(PP)426

1733聚甲醛(POM)和其他快速结

晶聚合物427

1734注射模塑PVDF及其与PMMA

的共混物427

1735聚酰胺(PA)430

1736注塑中片状纳米颗粒的影响431

1737纳米黏土对结晶和取向影

响的总结434

1738热致液晶聚合物的结构演变435

174注塑慢速结晶聚合物的结构演变435

1741慢速结晶聚合物结构演变的

一般特征436

1742聚苯硫醚(PPS)436

1743分子量的影响437

1744聚醚醚酮(PEEK)438

1745间规聚苯乙烯(sPS)440

1746聚萘二酸乙二醇酯(PEN)441

1747注射模塑慢结晶聚合物的

结构特征——总结441

175注射模塑过程的结构演化模拟442

176总结444

缩写445

参考文献446

第18章注射成型后填充阶段分析449

Roberto Pantani,Giuseppe Titomanlio

181简介449

1811后填充阶段449

1812后填充阶段建模的现状450

1813概要451

182压力的变化研究453

1821注射成型期间压力曲线的

变化453

18211填充阶段453

18212压实保压阶段453

18213冷却阶段455

1822冷却阶段流道内部的压力

曲线459

183注射过程的合理建模459

1831对压实保压阶段的建模460

1832冷却阶段的建模460

1833依赖于时间的传热系数461

184相关的流变行为463

1841压力对黏度的影响463

185模具形变465

1851模具形变对压实阶段的影响465

1852模具形变对冷却阶段的影响465

1853模具形变对压力演变和浇

口凝封时间的影响467

186分子取向467

1861实验验证467

1862取向过程的建模470

18621Leonov模型470

18622非线性Maxwell模型470

1863无定形材料的模拟结果471

187半结晶聚合物474

1871结晶度对材料性能的影响474

18711结晶度对流变性能的

影响474

18712结晶度对比容的影响476

188后填充阶段聚合物的形态演变476

189结论478

附录479

参考文献481

第19章热塑性塑料在注射成型中的体积收缩和各向异性收缩483

A IIsayev和Keehae Kwon

191引言483

192理论分析484

1921体积收缩484

1922各向异性收缩485

193模拟和实验之间的比较490

1931体积收缩490

1932各向异性收缩492

194结论501

195鸣谢501

词汇表501

参考文献504

第20章气体辅助和共注成型工艺的三维模拟505

JeanFranois Hétu,Florin Ilinca

201概述505

202背景介绍506

203数学模型与公式507

2031质量与动量守恒507

2032能量守恒508

2033边界与初始条件508

2034可压缩性效应508

204共注射成型前沿跟踪方法509

2041VOF法与相场法509

2042LevelSet法510

2043LevelSet法在共注射成型

工艺中的应用510

205数值计算510

2051有限元方法511

20511动量连续性方程511

20512能量方程511

20513LevelSet方程512

2052求解算法513

206应用实例514

2061气体辅助注射成型工艺514

20611具有流道的平板气体辅

助成型514

20612气体辅助注射的二次

穿透516

20613厚件的气体辅助注射

成型518

2062共注射成型518

20621侧浇口矩形板的共注

射成型518

20622中心浇口矩形板的共

注射519

20623C型板的共注射成型522

2063关于共注射成型仿真的突

破进展524

207结论529

符号和缩写列表529

参考文献531

第21章聚合物的共注成型534

AIIsayev,Nam Hyung Kim

211概述534

212技术现状535

213实验研究540

2131工艺参数对壳芯结构的

影响540

2132突破现象545

2133界面不稳定性550

2134力学性能551

2135微观结构555

2136生物医学应用556

214共注成型过程的模型558

2141模拟方法558

2142模拟和实验的比较567

215结论574

词汇表574

参考文献576

索引580

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