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第1章 概论1

1.1 引言1

1.2 注塑成型技术1

1.2.1 注塑机1

1.2.2 注塑模具3

1.2.3 注塑成型工艺过程4

1.2.4 注塑成型周期6

1.2.5 注塑工艺变量7

1.3 注塑产品的主要缺陷10

1.4 注塑成型技术的发展趋势14

1.5 本书的内容15

第2章 快速热循环注塑工艺16

2.1 引言16

2.2 快速热循环注塑技术原理17

2.3 快速热循环注塑技术的特点与优势18

2.4 快速热循环注塑技术的分类21

2.5 快速热循环注塑技术的发展与应用22

第3章 快速热循环注塑模具温度动态控制技术25

3.1 引言25

3.2 常用快速热循环注塑模具温度动态控制方法26

3.2.1 对流加热28

3.2.2 电阻加热30

3.2.3 高频感应加热31

3.2.4 辐射加热34

3.2.5 火焰加热35

3.2.6 热管、均热板加热技术35

3.2.7 其他主动加热技术36

3.2.8 被动加热技术37

3.3 蒸汽加热动态模具温度控制系统39

3.3.1 温控系统结构组成39

3.3.2 阀门管路转换装置41

3.3.3 控制与监控单元41

3.3.4 监控单元硬件设计41

3.3.5 监控单元软件设计43

3.3.6 多点动态模具温度控制技术44

3.4 电加热模具温度控制系统46

3.4.1 系统结构与原理46

3.4.2 加热系统47

3.4.3 冷却系统50

3.4.4 控制与监视系统50

第4章 快速热循环注塑模具设计与制造53

4.1 引言53

4.2 蒸汽加热快速热循环注塑模具设计方法54

4.2.1 蒸汽加热快速热循环注塑模具结构设计54

4.2.2 蒸汽加热快速热循环注塑模具加热冷却系统设计56

4.2.3 蒸汽加热快速热循环注塑模具热响应评估58

4.3 电加热快速热循环注塑模具设计方法61

4.3.1 电加热快速热循环注塑模具结构设计62

4.3.2 电加热快速热循环注塑模具热响应评估64

4.3.3 浮动型腔式电加热快速热循环注塑模具67

4.4 随形加热冷却快速热循环注塑模具结构设计70

4.4.1 蒸汽加热快速热循环注塑模具70

4.4.2 电加热快速热循环注塑模具72

4.5 快速热循环注塑模具制造技术74

4.5.1 快速热循环注塑模具材料74

4.5.2 快速热循环注塑模具抛光技术75

4.5.3 快速热循环注塑模具技术要求与检测方法77

4.6 快速热循环注塑产品结构设计79

第5章 快速热循环注塑过程传热分析83

5.1 引言83

5.2 快速热循环注塑过程传热分析基本理论84

5.2.1 传热学基本理论84

5.2.2 模具与加热系统之间的热交换87

5.2.3 模具与塑件之间的热交换89

5.2.4 模具与冷却系统之间的热交换89

5.2.5 模具与周围环境间的热交换91

5.3 快速热循环注塑过程热平衡分析92

5.3.1 蒸汽加热快速热循环注塑过程热平衡分析92

5.3.2 电加热快速热循环注塑过程热平衡分析95

5.4 快速热循环注塑模具热响应分析98

5.4.1 分析模型99

5.4.2 初始条件与边界条件100

5.4.3 结果分析与讨论101

5.4.4 能量消耗105

5.5 影响模具热响应效率的因素分析108

5.5.1 加热和冷却介质110

5.5.2 加热和冷却介质温度112

5.5.3 加热和冷却系统布局114

5.5.4 模具材料115

5.5.5 塑件厚度117

第6章 快速热循环注塑模具的疲劳寿命分析120

6.1 引言120

6.2 模具疲劳寿命分析121

6.2.1 瞬态传热分析121

6.2.2 热结构分析126

6.2.3 疲劳分析128

6.3 影响蒸汽加热模具寿命的因素分析129

6.3.1 分析评估模型129

6.3.2 模具温度的影响130

6.3.3 锁模压力的影响131

6.3.4 型腔板固定方式的影响131

6.3.5 加热冷却管道规格与布局的影响132

6.3.6 加热介质温度的影响133

6.4 影响电加热模具寿命的因素分析134

6.4.1 分析评估模型134

6.4.2 模具温度的影响134

6.4.3 锁模压力的影响135

6.4.4 型腔板固定方式的影响135

6.4.5 电加热元件布局的影响136

6.4.6 电加热元件规格的影响137

第7章 快速热循环注塑模具加热冷却系统优化设计139

7.1 引言139

7.2 响应曲面法140

7.3 回归模型的显著性检验141

7.3.1 拟合优度检验141

7.3.2 F检验142

7.3.3 P值检验142

7.4 粒子群优化算法142

7.5 蒸汽加热模具加热冷却管道优化设计143

7.5.1 有限元分析与优化模型143

7.5.2 Box-Behnken试验设计145

7.5.3 响应曲面模型的拟合146

7.5.4 模型的评估与验证147

7.5.5 响应曲面分析150

7.5.6 优化目标函数151

7.5.7 优化结果与应用实例153

7.6 电加热模具加热冷却管道优化设计156

7.6.1 有限元分析与优化模型156

7.6.2 中心复合试验设计157

7.6.3 响应曲面模型的拟合158

7.6.4 模型的评估与验证159

7.6.5 响应曲面分析162

7.6.6 优化目标函数163

7.6.7 优化结果与应用实例165

第8章 快速热循环注塑工艺分析与优化168

8.1 引言168

8.2 快速热循环注塑与常规注塑工艺对比分析169

8.2.1 熔体流长170

8.2.2 形状和尺寸精度171

8.2.3 缩痕172

8.2.4 冷却时间174

8.2.5 双折射176

8.3 快速热循环塑件翘曲变形176

8.4 保压对塑件翘曲变形的影响178

8.4.1 分析模型179

8.4.2 单段保压179

8.4.3 多段保压182

8.5 冷却对塑件翘曲变形的影响187

8.5.1 冷却时机187

8.5.2 冷却速度189

8.6 工艺优化与翘曲变形控制190

8.6.1 试验方案190

8.6.2 工艺变量分析与讨论190

8.6.3 模型拟合与分析191

8.6.4 优化目标函数193

8.6.5 优化结果与验证195

第9章 快速热循环注塑件表面质量与力学性能196

9.1 引言196

9.2 快速热循环注塑试验系统197

9.2.1 试验装置197

9.2.2 热响应分析200

9.3 工艺参数对熔体充填能力的影响203

9.3.1 试验设计203

9.3.2 试验结果204

9.4 型腔温度对塑件表面质量的影响206

9.4.1 表面粗糙度207

9.4.2 表面光泽度212

9.4.3 熔接痕214

9.5 型腔温度对塑件力学性能的影响218

9.5.1 拉伸强度218

9.5.2 冲击强度221

9.6 快速热循环注塑技术的应用224

第10章 快速热循环注塑材料的物理改性227

10.1 引言227

10.2 聚合物共混改性方法228

10.3 ABS/PMMA共混改性229

10.4 助剂对ABS/PMMA合金性能的影响230

10.4.1 抗氧剂对ABS/PMMA合金性能的影响230

10.4.2 润滑剂对ABS/PMMA合金性能的影响230

10.4.3 相容剂对ABS/PMMA合金性能的影响231

10.5 ABS/PMMA合金的增韧改性231

10.5.1 力学性能232

10.5.2 应变速率的影响233

10.6 纳米碳酸钙改性ABS/PMMA合金235

10.6.1 纳米碳酸钙ABS/PMMA合金235

10.6.2 纳米碳酸钙表面改性239

10.7 陶瓷晶须改性ABS/PMMA合金244

10.8 ABS/PMMA合金快速热循环注塑成型性能247

第11章 快速热循环注塑过程数值模拟方法254

11.1 引言254

11.2 计算流体力学基本理论255

11.3 数值方法和求解过程255

11.3.1 求解域的离散256

11.3.2 控制方程的离散256

11.3.3 代数方程组的求解257

11.4 快速热循环注塑加热过程模具热响应模型258

11.4.1 热响应分析的控制方程258

11.4.2 边界条件259

11.4.3 数值方法实现技术260

11.5 快速热循环注塑熔体充填流动过程建模260

11.5.1 熔体流动过程的控制方程261

11.5.2 熔体与模具间的瞬态传热262

11.5.3 快速热循环注塑熔体充填过程的数学模型263

11.5.4 边界条件263

11.5.5 数值方法实现技术265

11.6 快速热循环注塑保压过程建模265

11.6.1 快速热循环注塑保压过程的数学模型266

11.6.2 熔体的可压缩性266

11.6.3 边界条件267

11.6.4 数值方法实现技术268

11.7 快速热循环注塑冷却过程建模268

11.7.1 快速热循环注塑冷却过程的热交换分析269

11.7.2 快速热循环注塑冷却过程的数学模型270

11.7.3 边界条件270

11.7.4 数值方法实现技术271

11.8 多循环快速热循环注塑过程建模272

11.9 算例分析274

11.9.1 蒸汽加热式快速热循环注塑过程数值模拟274

11.9.2 电加热式快速热循环注塑过程数值模拟281

参考文献286