注射成型
作 者： 穆沙R.卡迈勒（Musa R.Kamal），阿芙拉姆J.伊萨耶夫（Avram L.lsayev），刘士荣（Shih Jung Liu）编 吴大鸣 等译
出版时间：2014
内容简介
本书分为五个部分，第一部分包括第1章，对塑料的注塑成型过程进行了一般的概述，对注塑成型过程和注塑成型制品的主要性能所涉及的相关现象和技术进行了重点的介绍。第二部分包括第2到第6章，涉及注塑成型装备及系统（机器和部件成型技术，模具和塑化系统）和注塑成型系统及各种流体辅助注塑成型系统（气体或者水辅助注塑成型）。第三部分包括第7到第10章，涉及复杂材料系统成型的相关技术问题，如纤维增强复合材料、发泡成型、金属粉末成型、陶瓷成型和微注塑成型等。第四部分包括过程可视化控制及优化技术（第11到13章），以及注塑成型过程模拟的相关背景资料（第14到16章）。最后一部分，即第五部分（第17到21章）介绍结晶和无定形聚合物，以及单相和双相体系微结构演变、表征，以及预测加工因素对微结构演变规律影响的实验和模拟方法。
目 录
"第一部分背景与概况
第1章注射成型：序言和背景
MusaR Kamal
1 1范围
1 2引言
1 2 1聚合物加工
1 2 1 1塑料加工过程
1 2 1 2聚合物及其混合物的加工
性质
1 2 2注射成型
1 2 2 1引言
1 2 2 2一般的注射成型过程步骤
1 3注射成型过程
1 3 1塑化阶段
1 3 1 1熔融段
1 3 1 2喷嘴中的温度分布
1 3 2充模过程
1 3 2 1流线和熔接线
1 3 2 2喷流
1 3 2 3喷泉流动
1 3 3模腔中的热传导
1 3 3 1模腔中温度分布的测量
1 3 3 2注射成型中热传导的数值
模拟
1 3 3 3结晶动力学
1 4微结构注射成型
1 4 1结晶
1 4 1 1结晶与取向对双折射及拉伸
模量的影响
1 4 2形态
1 4 3残余应力
1 4 3 1残余应力计算
1 4 4纤维增强热塑性塑料的微结构
1 4 4 1纤维长度及其浓度分布
1 4 4 2基体结晶度
1 4 4 3纤维与基体取向
1 4 4 4导电纤维复合材料
1 4 5热固性材料的固化分布
1 5注射成型材料及制品的性能
符号列表
参考文献
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
TadmotoSakai和KenjiKikugawa
2 1注射成型机
2 1 1注射成型机的类型
2 1 1 1卧式注射成型机
2 1 1 2立式注射成型机
2 1 1 3角式注射成型机
2 1 2螺杆、机筒
2 1 2 1往复螺杆式注射成型机
2 1 2 2注射成型机的螺杆设计
2 1 2 3注射成型机的机筒
2 1 3驱动原理
2 1 3 1液压注射成型机
2 1 3 2电动注射成型机
2 1 3 2 1电动注射成型机的控
制系统
2 1 3 2 2电动注射成型机的注
射机理
2 1 3 2 3电动注射成型机的喷
嘴接触装置
2 1 3 2 4电动合模装置
2 1 3 2 5电动顶出装置
2 1 3 3人机界面和通信控制
2 1 3 3 1注射成型机的人 机
界面
2 1 3 3 2通信控制
2 1 4过程控制
2 1 4 1填充过程控制
2 1 4 2保压压力切换过程控制
2 1 4 3保压过程控制
2 1 4 4计量过程控制
2 1 4 5模具开/合过程控制
2 1 4 6机筒和喷嘴的温度控制
2 1 4 7注射压缩过程控制
2 2注射成型模具
2 2 1模具各部分的作用
2 2 2模具的分类
2 2 2 1冷流道模具系统
2 2 2 1 1二板模具
2 2 2 1 2三板模具
2 2 2 2热流道模具系统
2 2 3主流道、流道和浇口
2 2 3 1流道
2 2 3 2浇口
2 2 3 3浇口平衡
2 2 3 4排气
2 2 4顶出机构
2 2 4 1顶出杆
2 2 4 2衬套和推板
2 2 4 3空气顶出
2 2 5模具冷却
2 2 6温度控制方法和机构
2 2 6 1流体介质控制
2 2 6 2电加热器控制
2 3注射成型工艺
2 3 1模内注射成型
2 3 2传统工艺
2 3 3DSI成型过程
2 3 3 1注射焊接机构机理
2 3 3 2DSI模塑工艺的优点
2 3 3 3DSI模塑工艺的产品实例
2 3 4多物料注塑
2 3 4 1多物料模塑技术
2 3 4 2M DSI注射成型工艺应
用实例
2 3 5超高速注射成型
2 3 5 1高速注射的影响
2 3 5 2高速注射成型机
2 3 5 3超高速注射成型的例子
2 3 6模内涂层注射成型
2 3 6 1表面装饰技术
2 3 6 2同步传输模塑
2 3 7嵌件模塑成型过程
2 3 7 1嵌入式成型机
2 3 8夹心注射成型
2 3 8 1工艺概述
2 3 8 2夹心喷嘴的搭建
2 3 8 3夹心成型法的特征
2 3 9塑料磁体注射成型
2 3 9 1成型系统和磁场产生方法
2 3 9 2注射成型塑料磁体的重
要事项
2 3 9 3磁性塑料成型设计的要点
2 3 10长玻璃纤维增强注射成型
2 3 10 1长纤维加强塑料注射
成型
2 3 10 2长玻璃纤维增强塑料的
特性
2 3 10 3长纤维成型在大型产品
上的应用
参考文献
第3章注射成型机的塑化系统
MarkA Spalding和KunSupHyun
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
3 2塑化系统
3 3塑化螺杆的操作工艺
3 3 1合理的工艺
3 4熔融过程
3 5基本螺杆的设计
3 5 1PS的注射成型研究
3 6高性能螺杆的设计
3 7二次混合过程及装置
3 7 1动态混合元件
3 8间接与混合相关的螺杆设计问题
3 9止逆阀
符号说明
参考文献
第4章非传统注射模具
AntónioM Cunha,AntónioJ Pontes
4 1绪论
4 2多组分注塑成型工艺使用的模具
4 2 1共注成型
4 2 2二次注塑成型
4 3注射装置，排布和流道系统
4 3 1设备
4 3 2热流道
4 3 3材料的相互作用
4 4注塑焊接模具
4 5背面注塑成型技术模具
4 5 1纺织品上的注塑成型
4 5 2模内贴标技术
4 5 3模内装饰技术
参考文献
第5章气体辅助注射成型
Shih JungLiu
5 1引言
5 1 1气体辅助注射成型
5 1 2GAIM的优缺点
5 1 3GAIM所用的材料
5 2成型设备及过程
5 2 1气体注射单元和注射喷嘴
5 2 2气体注入制品
5 2 3气嘴
5 2 4成型过程中的压力变化
5 2 5气体在成型制品中的穿透现象
5 2 6气体的排放与回收
5 2 7GAIM的成型性能图
5 3建模
5 4制品/模具设计和成型准则
5 4 1气体通道形状和尺寸
5 4 2气体通道的布置
5 4 3重力效应
5 4 4残余壁厚分布
5 4 5气体在聚合物中的溶解
5 4 6气指
5 4 7不稳定的气体穿透
5 4 8竞流效应引起的熔接痕
5 4 9纤维增强材料的成型
5 5结论
符号列表
缩写词列表
参考文献
第6章水辅注射成型技术(WIT)
WalterMichaeli
6 1引言
6 2加工技术
6 2 1加工过程
6 2 2工艺方法
6 2 2 1短射法
6 2 2 2足量注射法
6 2 2 3溢流的足量注射法
6 2 2 4熔体回流法
6 2 2 5抽芯法
6 2 2 6漂洗/冲洗法
6 2 3GAIM和WIT的对比
6 2 3 1GAIM的局限性
6 2 3 2循环周期
6 2 3 3制品特性
6 2 3 3 1残余壁厚
6 2 3 3 2收缩/弯曲
6 2 3 3 3流体一侧的表面质量
6 2 3 3 4典型的制品缺陷
6 3设备和注射技术
6 3 1水压生成单元的基本概念和
操作技术
6 3 2水辅助注射成型技术的注射
器技术
6 3 2 1WIT注射器要求
6 3 3不同WIT注射器的分类
和形式
6 3 3 1操作方法
6 3 3 2操作方向
6 3 3 3模具中的定位
6 3 4WIT注射器的一般设计注意事项
6 3 4 1优异的加工过程可靠性
6 3 4 2明确的可控性
6 4WIT相应的制品设计
6 4 1注射器嵌入
6 4 2WIT制品的一般设计准则
6 4 3管状制品
6 4 3 1横截面
6 4 3 2长径比
6 4 3 3弯曲和改道
6 4 3 4直径的改变
6 4 4厚截面的致密制品
缩写词列表
符号列表
参考文献
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
MichelVincent
7 1引言
7 2观察
7 2 1纤维长度分布
7 2 2纤维含量
7 2 3纤维取向
7 2 3 1取向机理
7 2 3 2定量观察
7 2 3 3定量工具：取向分布函数，
取向张量
7 2 3 4实验方法
7 2 3 5结果分析
7 3纤维取向的计算
7 3 1取向模型
7 3 1 1标准模型
7 3 1 2相互作用系数的选择和
收敛近似
7 3 1 2 1相互作用系数的值
7 3 1 2 2收敛近似问题
7 3 1 3标准模型的讨论
7 3 1 4应用于注射成型
7 3 2流变学模型
7 3 2 1流变测量综述
7 3 2 2行为定律的引言
7 4结论
符号列表
参考文献
第8章注射发泡成型技术
X Xu，C B Park著何继敏译
8 1引言
8 2注射发泡成型技术：背景
8 2 1结构发泡成型
8 2 1 1低压发泡成型
8 2 2高压发泡成型
8 2 2 1共注射发泡成型
8 2 2 2气体反压发泡成型
8 2 2 3顺序注射发泡成型
8 2 3微孔注射发泡成型
8 2 3 1微孔发泡成型的背景
8 2 3 2微孔注射发泡成型的进展
8 2 3 2 1间歇微孔加工
8 2 3 2 2半连续微孔加工
8 2 3 2 3连续微孔加工
8 2 3 2 4微孔注射发泡成型
8 3发泡注射成型的基础知识
8 3 1发泡添加剂
8 3 1 1泡孔成核剂
8 3 1 2发泡剂
8 3 1 2 1化学发泡剂
8 3 1 2 2物理发泡剂
8 3 2聚合物/气体混合物的热物理
和流变性能
8 3 2 1溶解度与扩散率
8 3 2 1 1溶解度
8 3 2 1 2扩散率
8 3 2 2聚合物/气体混合物的
黏度
8 3 2 3聚合物/气体混合物的
表面张力
8 3 3可发混合物的形成
8 3 3 1在CBA加工中的可发
混合物
8 3 3 2在PBA加工中的可发
混合物
8 3 3 3气体在聚合物中的溶
解作用
8 3 4泡孔成核
8 3 4 1均相和非均相成核
8 3 4 1 1均相成核
8 3 4 1 2非均相成核
8 3 4 2充模过程中的成核和压
力曲线
8 3 5充模与泡孔生长
8 3 5 1几何唯一性与熔合线
8 3 5 2孔隙率控制
8 3 5 3模内泡孔生长
8 4发泡成型设备及应用
8 4 1发泡成型设备
8 4 2应用
8 5未来发展
符号与缩略语
参考文献
第9章金属粉末注射成型
JamesF Stevenson
9 1机遇
9 2工艺概述
9 3给料
9 3 1粉料
9 3 2黏结剂
9 3 3混合
9 4零件和模具设计
9 4 1零件设计
9 4 2模具设计
9 5成型
9 5 1成型设备
9 5 2操作过程
9 6脱脂
9 7烧结
9 7 1基本原理
9 7 2烧结炉
9 7 3定型块
9 8烧结后处理
9 8 1热处理
9 8 2热等静压
9 8 3辅助操作
9 9材料特性
符号说明
参考文献
致谢
第10章微注射成型
VolkerPiotter,GuidoFinnah,ThomasHanemann,RobertRuprecht
10 1介绍
10 2为什么聚合物加工对微系统工程
有如此的吸引力
10 3微注射成型的工艺特点
10 3 1微型元件的类型
10 3 2微注射成型的设备技术
10 3 3微注射成型的微结构型芯
加工
10 3 4微注射成型的特殊类型
10 3 5模拟
10 4微反应注射成型
10 4 1反应树脂聚合方法
10 4 2LIGA结构的热引发反应注
射成型
10 4 3光引发反应成型技术的发展
10 4 4光固化系统的紫外线压印
10 4 5复合材料的光成型
10 5微粉末注射成型(MicroPIM)
10 5 1MicroPIM简介
10 5 2PIM用金属陶瓷粉末
10 5 3商业用PIM原料和黏结剂
10 5 4粉末微注射黏结剂体系
10 5 5MicroPIM原料混合
10 5 6PIM原料的流变性测试
10 5 7MicroPIM机械
10 5 8MicroPIM成型模具
10 5 9注射成型微部件的图形化
过程
10 5 9 1微注射毛坯的脱脂
10 5 9 2微注射部件的烧结过程
10 5 10微注射成型的发展
10 6双组分微注射成型(2C
MicroPIM)
10 6 1双组分注射成型的机器
10 6 2双组分微注射成型模具技术
10 6 3多组分注射成型模具的接触
强度
10 6 4双组分注射成型工艺步骤
10 6 5双组分注射成型的温度控制
10 6 6多组分注射成型的应用
10 6 6 1插入式注射成型
10 6 6 2超模压
10 6 6 3模具装配
10 6 6 4三维MID技术
10 6 6 5双组分粉末注射成型
10 7总结和展望
缩写词表
参考文献
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
HidetoshiYokoi
11 1简介
11 2模腔内部的动态可视化技术
11 2 1动态可视化技术概述
11 2 1 1光传播方法
11 2 1 2光反射方法
11 2 1 3光切法
11 2 2嵌入式玻璃模具（2D,3D）
11 2 3背光模具
11 2 4激光板模具
11 2 5流体交换系统
11 2 6高放大倍率的自动跟踪系统
11 2 7用于高速注射成型的可视化
技术
11 3用于模腔内部的静态可视化技术
11 3 1静态可视化技术的概况
11 3 1 1有色材料堵漏
11 3 1 2彩色层压材料
11 3 2流体交换系统和浇口磁化
方法
11 4加热料筒的可视化
11 4 1加热料筒内部可视化技术
的概述
11 4 2玻璃插入式加热料筒
11 4 3料斗喉内部的可视化系统，
检查环和储料区
11 4 4层压夹缝图像的图像处理
方法
参考文献
第12章注射成型控制
FurongGao和YiYang
12 1引言
12 2控制系统的基本概念和组成
12 2 1基本控制系统结构
12 2 1 1开环系统
12 2 1 2闭环系统
12 2 2控制系统的基本组成
12 2 2 1注射成型的可控变量
12 2 2 2注射成型的执行器
12 2 2 3输出变量的测试
12 2 2 4控制器
12 3控制应用
12 3 1机器顺序控制
12 3 2自适应控制
12 3 2 1注射成型过程变量
的动态分析
12 3 2 2适应控制背景
12 3 2 3RLS评估
12 3 2 4极点配置设计
12 3 2 5整系数多项式方程求解
12 3 2 6自适应极点配置控制
的直接实施
12 3 2 7改进Ⅰ抗饱和估计
12 3 2 8改进Ⅱ自适应前
馈控制
12 3 2 9改进Ⅲ周期对周
期调节
12 3 2 10不同条件测试
12 3 2 11小结
12 3 3模型预测控制
12 3 3 1MPC背景
12 3 3 2MPC基础
12 3 3 3注射速度的GPC设计
12 3 3 4GPC与极点配置的
阶跃响应比较
12 3 3 5不同条件下自适应
GPC实验
12 3 3 6小结
12 3 4模糊模型的控制
12 3 4 1模糊干预系统
12 3 4 2注射速度的模糊多
模型和应用
12 3 4 3模糊多模型预测控制
12 3 4 4规则结果模型参数的
在线识别
12 3 4 5规则前提的成员函数
参数的批次学习
12 3 4 6模糊多模型预测控制
的实验测试
12 3 4 7小结
12 3 5迭代学习控制
12 3 5 1迭代学习控制基础
12 3 5 2P型学习控制算法
12 3 5 3优化迭代学习控制器
12 3 5 4鲁棒性和适应性分析
12 3 5 5权重矩阵的选择
12 3 5 6用优化ILC的注射速
度控制
12 3 5 7小结
12 3 6注射成型的统计过程监测
12 3 7连续过程的统计过程监测
12 3 8批处理过程的统计监测
12 3 9注射成型的分阶段统计
监测
12 3 9 1错误1 ：材料干扰
12 3 9 2错误2 ：检查环失效
12 4注射成型的控制发展和挑战
12 4 1控制发展
12 4 2注射成型控制的主要挑战
12 4 2 1鲁棒控制算法实施
12 4 2 2新测试
12 4 2 3全面质量模型
12 4 2 4闭环质量控制
12 4 2 5过程和控制性能监测
参考文献
第13章注射成型的优化设计
KalonjiK Kabanemi,AbdessalemDerdouri和Jean Fran oisHétu
13 1前言
13 2充模问题基本方程
13 2 1数学模型：肖氏方程和能
量方程
13 2 2边界条件
13 2 3数值离散化
13 3最优化技术
13 3 1最优化概念
13 3 2最优化问题
13 3 3最优化问题的数值解
13 3 3 1零阶方法
13 3 3 2一阶和二阶方法
13 3 3 3零阶方法和梯度法
的联合
13 4梯度法和敏感性分析
13 4 1直接灵敏度方程法
13 4 2伴随方程法
13 4 3求解方法比较
13 4 4方法选择
13 5注射成型的优化设计
13 5 1问题参数
13 5 2问题定义
13 5 3状态方程的直接灵敏度
13 5 4目标函数的灵敏度公式
13 5 5注射压力以及灵敏度的
参数化
13 5 6约束函数的灵敏度
13 5 7前沿流动追踪及敏感度
13 5 8流动区域及敏感度的参数化
13 6算法
13 7应用范例
13 7 1汽车零件：单个浇口最优化
13 7 2车载镜头：复式浇口优化
13 7 3复式浇口最优化：多个
最优解
13 8结论
符号及缩写说明
参考文献
第14章注射成型模拟的发展
PeterKennedy
14 1简介
14 2注射成型过程
14 3问题
14 3 1基本物理过程
14 3 2材料的性质
14 3 3模具及零件复杂的几何性质
14 3 4过程稳定性
14 4为什么要模拟注射成型
14 5早期模拟研究状况
14 5 1边界条件和固化
14 6早期商业模拟
14 720世纪80年代的模拟
14 820世纪80年代的学术著作
14 8 1充模
14 8 2制品冷却
14 8 3翘曲分析
14 8 4纤维取向
14 920世纪80年代以来的商业性模拟
14 9 1由大型企业开发不用于销
售的模拟程序
14 9 1 1通用电气
14 9 1 2Philips/TechnicalUniversity
ofEindhoven
14 9 2编码由大公司开发并销售
14 9 2 1SDRC
14 9 2 2GRAFTEK
14 9 3致力于开发和销售模拟软
件的公司
14 9 3 1ACTechnology
14 9 3 2Moldflow
14 9 3 3SimconKunststofftechnische
SoftwareGmbH
14 1020世纪90年代模拟的发展情况
14 1120世纪90年代模拟方面的学术
工作
14 1220世纪90年代商业化的发展
14 12 1SDRC
14 12 2Moldflow
14 12 3ACTechnology/C MOLD
14 12 4Simcon
14 12 5SigmaEngineering
14 12 6Timon
14 12 7Transvalor
14 12 8CoreTech系统
14 132000年以来的仿真科学
14 142000年以来的商业发展
14 14 1Moldflow
14 14 2Timon
14 14 3CoreTechSystems
14 15当前的仿真软件市场
14 16结论
14 17附录：2 5D分析
14 17 1材料特性
14 17 2几何约束
14 17 3数学分析算法的简化
14 18致谢
参考文献
第15章三维注射成型仿真
LuisaSilva,Jean FrancoisAgassant和ThierryCoupez
15 1引言
15 1 1注射过程
15 1 2三维数值模拟的研究过程
15 1 3三维注射成型仿真概况
15 1 3 1基本方程
15 1 3 2边界条件
15 1 4三维注射成型的数值问题
15 2温度独立流和有限元分析技术
15 2 1广义的斯托克斯问题
15 2 1 1牛顿流的混合有限元
15 2 1 2更广义的黏度解决方法
15 2 2绝热压缩流的拓展
15 2 3Navier和Stokes方程的扩展
15 2 4黏弹性流动的拓展
15 2 4 1黏弹性和组合模型
15 2 4 2黏弹性材料的流动
15 3自由面的定义
15 3 1分界面的定义
15 3 2VOF法
15 3 2 1Transport方程的求解
15 3 2 2VOF法的优缺点
15 3 3LevelSet法
15 3 3 1数学处理要点
15 3 3 2Transport方程解
15 3 3 3LevelSet方法的优缺点
15 4热机耦合
15 4 1材料性质耦合
15 4 2温度平衡方程
15 4 3数值求解
15 5先进的计算技术
15 5 1网格划分
15 5 1 1静态界面的同性和
各向的改编
15 5 1 2多区域以及界面网
格划分
15 5 2并行计算
15 5 3模具耦合填充模拟的应用
15 63D结构的应用
15 7结论
致谢
附录
符号及缩略语
参考文献
第16章注射成型中的黏弹不稳定性
G W M Peters,A C B Bogaerds
16 1概述
16 2文献综述
16 3实验目的
16 4分析
16 5数值模拟：控制方程
16 6数值模型：有限元分析
16 7区域扰动技术
16 8结果
16 8 1稳定状态的结果
16 8 2稳定性结果
16 9讨论
符号和字符
参考文献
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
M Cakmak和B Yalcin
17 1引言
17 2注射模塑工艺基础
17 2 1普通注塑机内聚合物分子
链历程
17 2 2注射模腔内的流动行为
17 3注射模塑快速结晶聚合物的结构
演化
17 3 1聚乙烯(PE)
17 3 2聚丙烯(PP)
17 3 3聚甲醛(POM)和其他快速结
晶聚合物
17 3 4注射模塑PVDF及其与PMMA
的共混物
17 3 5聚酰胺(PA)
17 3 6注塑中片状纳米颗粒的影响
17 3 7纳米黏土对结晶和取向影
响的总结
17 3 8热致液晶聚合物的结构演变
17 4注塑慢速结晶聚合物的结构演变
17 4 1慢速结晶聚合物结构演变的
一般特征
17 4 2聚苯硫醚(PPS)
17 4 3分子量的影响
17 4 4聚醚醚酮(PEEK)
17 4 5间规聚苯乙烯(s PS)
17 4 6聚萘二酸乙二醇酯(PEN)
17 4 7注射模塑慢结晶聚合物的
结构特征总结
17 5注射模塑过程的结构演化模拟
17 6总结
缩写
参考文献
第18章注射成型后填充阶段分析
RobertoPantani,GiuseppeTitomanlio
18 1简介
18 1 1后填充阶段
18 1 2后填充阶段建模的现状
18 1 3概要
18 2压力的变化研究
18 2 1注射成型期间压力曲线的
变化
18 2 1 1填充阶段
18 2 1 2压实 保压阶段
18 2 1 3冷却阶段
18 2 2冷却阶段流道内部的压力
曲线
18 3注射过程的合理建模
18 3 1对压实
