成功的注射成型 加工、设计和模拟PDF电子书下载

第1章 注塑制品的成功开发和生产 1

1.1注塑塑料制品的开发 2

1.2设计过程 4

1.3数据收集和产品技术规格 8

1.4注塑塑料制品四大组成部分概述 16

1.4.1材料 16

1.4.2制品设计 19

1.4.3模具设计与制造 21

1.4.4加工 23

1.5通过计算机辅助工程实现制品开发的集成 24

1.6塑料特性和优缺点概述 26

1.6.1塑料的优点 26

1.6.2塑料的缺点 29

第2章 注塑用热塑性塑料 31

2.1聚合物结构 31

2.1.1热塑性塑料 32

2.1.2无定形热塑性聚合物 33

2.1.3半结晶热塑性聚合物 34

2.1.4热固性塑料 34

2.2熔体流变学：注塑中聚合物的流动 34

2.2.1非牛顿流动 34

2.2.2温度对黏度的影响 36

2.2.3层流 37

2.2.4喷泉流 37

2.2.5流道横截面上速度和剪切速率分布 38

2.2.6常用的黏度模型 39

2.2.7分子量分布对黏度的影响 41

2.3塑料的收缩 42

2.3.1体积收缩 42

2.3.2半结晶聚合物的体积收缩 44

2.3.3模腔尺寸 45

2.4力学性能 47

2.4.1定义 47

2.4.2模量 48

2.4.3塑料的黏弹性 50

2.4.4塑料模量的获得 51

2.4.5其他的基本力学性能和测试方法 54

2.4.6对设计有用的其他性能 56

2.4.7材料数据误差的根源 57

2.5CAE分析人员材料准则 57

参考文献 59

第3章 注塑过程 60

3.1过程概述 60

3.2注塑参数 62

3.3充模 64

3.4开始充模时的先决条件 66

3.5过程的物理现象 67

3.6压实和保压阶段 68

3.7冷却阶段 70

3.8塑化和熔体温度的控制 74

3.9顶出 74

3.10熔体压力的产生和分布 75

3.11作用在注塑机上的力的产生和分布 76

3.12实际注射参数和注塑过程分析的关系 77

第4章 注塑塑料制品设计准则 79

4.1主壁设计 80

4.1.1保持均匀壁厚 81

4.1.2壁厚最小化 82

4.1.3壁的形状 83

4.1.4表面抛光 83

4.1.5加强肋、角撑板和凸台 84

4.1.6拐角、内圆角和倒圆半径 90

4.1.7锥度和脱模角 91

4.1.8倒陷和孔 91

4.1.9模芯 95

4.1.10避免画框特征 96

4.1.11整体活页 97

4.2制品设计实例 98

第5章 模具设计 103

5.1模具装配 103

5.2根据熔体输送系统（流道）的模具分类 106

5.2.1冷流道模具 106

5.2.2热流道模具 110

5.3流道设计 126

5.3.1冷流道设计 128

5.3.2结构对称流道（冷与热流道）的流道平衡 130

5.4浇口设计 140

5.4.1浇口类型 140

5.4.2浇口位置 148

5.5长寿命和高刚度模具的结构设计 150

5.5.1模具材料的选择 150

5.5.2疲劳 152

5.5.3阴模侧壁挠曲 152

5.5.4模芯挠曲 153

5.5.5支承板挠曲 154

5.6模具冷却 156

5.6.1实际要考虑的问题 157

5.6.2热膨胀 159

5.6.3并联和串联的冷却孔道 160

5.6.4隔板和套管 162

5.7模具顶出装置 163

5.7.1顶出的基本问题 163

5.7.2顶出方法 166

5.7.3顶出要考虑的问题 168

5.7.4顶出设计 170

5.8排气设计 174

参考文献 177

第6章 充模及其对制品和材料的影响 178

6.1塑料熔体的流动 178

6.1.1模腔内的熔体流动 178

6.1.2注塑过程中压力的形成 179

6.1.3冻结层的隔热作用 184

6.1.4充模速率和充模压力的影响 185

6.2保压阶段 187

6.2.1塑料冷却时的热收缩 187

6.2.2用于抵消热收缩的补偿流动 188

6.2.3补缩阶段低流率产生的结果 189

6.2.4补缩阶段的压力分布 189

6.2.5浇口冻结 191

6.3浇口冻结后的冷却 192

6.4流动对收缩的影响 192

6.4.1剪切诱导取向 192

6.4.2瞬态流动诱导取向 194

6.4.3延伸流动诱导取向 196

6.4.4纤维增强塑料的收缩 196

6.4.5颗粒填充塑料的收缩 200

6.5翘曲和残余应力 200

6.5.1收缩对翘曲和残余应力的影响 200

6.5.2冷却对收缩和翘曲的影响 203

6.5.3残余应力 204

6.5.4注塑制品的退火 205

6.6加工对制品质量的影响 205

6.6.1力学性能 205

6.6.2熔接缝 210

6.7加工和模具设计引起的缺陷 212

6.7.1凹陷与孔隙 212

6.7.2喷射 213

6.7.3“流动”痕迹 214

6.7.4困气 214

6.7.5烧焦 215

参考文献 216

第7章 设计和加工策略 217

7.1保持均匀的制品壁厚 217

7.2慎用注塑制品的通用设计准则 220

7.3建立模腔内简单、合适的流动模式 221

7.4整个模腔内的均衡充模 225

7.4.1模腔内的浇口位置 225

7.4.2多腔模具 230

7.5保证均匀的模具和熔体温度 232

7.6消除、合理设置或调节熔接缝 233

7.7避免熔体滞留 234

7.8控制熔体的摩擦热 235

7.9尽量减小冷流道的体积 236

7.10避免过高的剪切速率 237

7.11避免过大剪切应力和保持均匀的剪切应力 238

参考文献 239

第8章 原型制品成型 240

8.1何时成型原型制品 240

8.2原型制品成型方法 242

8.2.1计算机辅助设计与工程 242

8.2.2棒材的机加工 244

8.2.3立体光刻成型 246

8.2.4液态树脂浇注 246

8.2.5热成型 247

8.2.6注塑 248

第9章 计算机辅助工程介绍 252

9.1CAE技术及其应用概述 252

9.1.1背景 253

9.2成功应用注塑模拟存在的问题 255

9.3影响准确性的求解方法和假设 256

9.3.1常用简化及相关误差 259

9.3.2迭代解法 265

9.42维分析 267

9.4.1可行性研究（条状充模） 268

9.4.2流道分析 271

9.5中平面21/2维壳分析 272

9.6双域建模与分析 275

9.7建模产生的误差 276

9.8材料数据的缺陷 280

9.9过程关系产生的误差 282

9.10非技术方面 285

9.10.1模拟的必要性 285

9.10.2公司环境和策略 285

9.10.3培训 286

9.10.4程序运行 286

9.10.5结果解释 287

9.10.6沟通 287

第10章 计算机辅助工程分析过程 289

10.1注塑分析需求概述 289

10.1.1第1阶段：制品开发与制品设计人员 289

10.1.2第2阶段：模具设计 293

10.1.3第3阶段：生产人员 294

10.2注塑模拟过程概述 295

10.3实验设计与CAE相结合优化设计和加工参数 306

第11章 计算机辅助工程中热塑性塑料的表征 308

11.1用于模拟的性能表征 308

11.2灵敏度分析 308

11.2.1加工条件 312

11.2.2模拟结果 312

11.2.3结果分析 314

11.2.4小结 317

11.3实验室和生产 317

11.4确定熔体黏度的流变测试 318

11.4.1ASTM D3835，使用毛细管流变仪测量热塑性塑料的流变性能 318

11.5热性能 319

11.5.1热导率 319

11.5.2比热容 320

11.5.3密度与PVT的关系 321

11.5.4转变温度 322

11.6结构性能 324

11.7力学性能 324

第12章 注塑分析中的几何建模 326

12.12维分析 328

12.2薄壳体有限元模型（21/2维） 330

12.2.1网格密度确定准则 331

12.2.2模型细节的考虑 336

12.2.3充模和保压分析的网格密度 337

12.2.4冷却分析所需的网格 337

12.2.5收缩和翘曲分析 337

12.3薄壳体分析的3维模型转变成21/2维模型 338

12.43维分析 339

第13章 充模和保压分析 340

13.1理论和假设 340

13.1.1流体动力学和层流 340

13.1.2喷泉流 341

13.1.3流动初步近似——中平面对称假设 342

13.1.4模壁与中心之间的温度梯度 343

13.1.5比容（υ～l/ρ）与温度和压力相关 343

13.1.6比热容（Cp）与温度相关 345

13.1.7热导率（k）与转变相关 345

13.1.8转变温度和不流动温度 346

13.1.9熔体黏度与温度、压力和剪切速率相关 346

13.2分层离散方法 348

13.3过程优化 348

13.3.1优化对象 348

13.3.2制品品质 353

第14章 模具冷却分析：计算机辅助工程和边界元法 360

14.1均匀冷却及其对翘曲的影响 361

14.2冷却过程的优化 362

14.3建模问题 367

第15章 收缩和翘曲分析 369

15.1翘曲产生的原因 369

15.1.1制品厚度方向的收缩率不均匀 370

15.1.2制品面积收缩率的不均匀：2维收缩 373

15.1.3取向效应产生的收缩率不均匀 373

15.2翘曲稳定性与预测 374

15.2.1小翘曲分析 375

15.2.2弯曲分析 375

15.2.3大翘曲分析 376

15.3翘曲分析 377

15.3.1沿制品厚度方向收缩不均匀的分析 378

15.3.2面积收缩不均匀的分析 382

15.3.3取向诱导收缩不均匀的分析 383

15.4残余应力 384

15.4.1残余应力的形成 384

15.4.2短期效应与长期效应 384

15.4.3应力松弛 384

15.5精密制品的收缩率预测 385

15.5.1各向同性收缩与各向异性收缩 385

15.5.2体积收缩率与线性收缩率 385

15.6解释与应用 386

15.6.1翘曲结果解释 387

15.6.2翘曲分析——确定原因 388

15.6.3尽量减小翘曲——一种方法 389