內容簡介
《注塑工藝與設備》內容廣泛，系統性強，重點突出，語言精練，圖文並茂，既有一定的理論深度，又有較豐富的生產實踐，並在較充分地總結前人理論與實踐的基礎上，加上作者多年在教學、科研、生產實踐和技術創新方面的成果，以拋磚引玉的形式為本專業的讀者進一步創新提供了一定的理論和技術支持。
《注塑工藝與設備》實用性較強，既可供從事塑膠加工及設備製造方面的中等、高等工程技術人員學習，也可供從事與本專業有關的中等、高等學校的學生、研究生、學者參考。
圖書目錄
第一篇 緒論
第一章 注塑技術的發展
第一節 注塑技術的發展概況3
第二節 注塑理論的進展4
第三節 中國注塑技術與設備發展現狀7
一、發展概況7
二、新時期中國塑膠機械發展方向9
三、國內高校在推動塑機科技進步方面的作用10
四、中國塑膠加工技術的努力方向11
第二章 注塑過程簡介
第一節 注塑機的各部功能12
第二節 注塑機的工作過程14
一、工作過程14
二、注塑周期與工作循環18
第二篇 注塑技術基礎
第一章 注塑材料性能
第一節 聚合物物理性能21
一、一般物理性能21
二、熱物理性能25
三、降解及熱穩定性27
第二節 聚合物表面性能與相容性能30
一、摩擦性能30
二、相容性32
三、表觀密度32
第三節 聚合物力學特性32
一、形變與應力32
二、應力與時間33
三、形變與時間34
四、形變與溫度35
五、黏彈性36
第四節 聚合物流變性能37
一、概述37
二、牛頓型流體流變特性37
三、非牛頓流體流變特性41
四、關於流變性能的討論44
五、流變數據在注塑中套用56
第二章 注塑原理
第一節 概論57
第二節 預塑原理58
一、柱塞式58
二、螺桿式62
第三節 充模原理73
一、充模階段73
二、噴嘴流動74
三、模腔中流動79
第四節 增密、保壓原理92
一、增密、保壓92
二、保壓流動93
第五節 冷卻、定型原理97
一、熔體倒流97
二、冷卻、定型98
三、脫模頂出99
第三章 注塑工藝參數
第一節 注塑工藝參數的選擇與調整101
一、注塑參數101
二、合模參數110
三、溫控參數112
四、注塑周期118
五、參數選擇實例119
第二節 多級注塑122
一、多級注塑原理122
二、多級注塑典型例122
第四章 聚合物形態與製品質量
第一節 概論132
第二節 製品成型機理133
一、結晶效應133
二、取向效應136
第三節 製品內部質量140
一、內應力140
二、衝擊強度142
三、收縮145
四、熔合強度148
第四節 製品表觀質量150
第五節 製品表觀質量控制153
第三篇 注塑技術
第一章 通用熱塑性塑膠注塑
第一節 結晶型塑膠161
一、聚乙烯161
二、聚丙烯164
三、線形低密度聚乙烯168
四、聚醯胺169
五、聚甲醛175
六、聚對苯二甲酸丁二（醇）酯182
七、聚對苯二甲酸乙二醇酯185
八、聚苯硫醚188
九、聚醚醚酮193
十、液晶聚合物195
第二節 無定形塑膠199
一、聚苯乙烯199
二、ABS203
三、聚甲基丙烯酸甲酯205
四、聚碳酸酯208
五、改性聚苯醚218
六、聚碸220
第三節 熱塑性增強塑膠223
第四節 熱塑性彈性體227
一、苯乙烯類的彈性體227
二、動態硫化橡塑共混熱彈性體229
三、聚氨酯熱塑性彈性體229
第二章 聚氯乙烯注塑
第一節 概述232
第二節 聚氯乙烯的性能232
一、聚氯乙烯的物理性能232
二、聚氯乙烯的流變性能233
三、聚氯乙烯的加工機理233
第三節 硬聚氯乙烯237
一、硬聚氯乙烯的加工過程237
二、硬聚氯乙烯的加工典例242
第三章 熱固性塑膠注塑
第一節 熱固性塑膠245
一、酚醛模塑膠245
二、氨基模塑膠247
三、三聚氰胺酚醛塑膠249
四、模塑膠250
第二節 注塑原理251
一、預塑密實度252
二、塑化時間與溫度255
三、注塑周期257
第三節 注塑工藝260
一、注塑工藝過程260
二、注塑工藝分析261
三、料筒加熱方式263
四、料筒熱分析264
五、螺桿參數264
六、製品收縮率的影響因素267
七、注塑故障及排除方法267
第四節 注塑設備270
一、塑化裝置270
二、螺桿頭270
三、螺桿幾何參數271
第五節 熱流道注塑271
一、流道形式271
二、溫控精度273
三、熱流道注塑274
第六節 注壓技術274
一、注壓特點274
二、注壓模結構275
第四章 熱固性液態樹脂注塑
第一節 熱固性液態注塑樹脂277
一、環氧樹脂277
二、不飽和聚酯樹脂281
三、聚氨酯樹脂282
第二節 聚氨酯製備反應284
一、異氰酸酯與多元醇反應284
二、異氰酸酯與水反應284
三、異氰酸酯與胺反應284
四、異氰酸酯的次級反應284
五、異氰酸酯的自聚反應285
第三節 環氧樹脂注塑285
一、注塑特點285
二、注塑工藝條件285
三、注塑流程285
四、注塑參數285
第四節 聚氨酯彈性體反應注塑286
一、概述286
二、反應注塑流程287
第五節 流動注塑291
一、概述291
二、注塑設備292
三、常用材料及工藝293
第五章 粉末黏結注塑
第一節 黏結永磁體注塑295
一、概述295
二、磁粉295
三、磁粉表面處理296
四、磁粉黏結劑297
五、磁粉混合與造粒297
六、黏結永磁體注塑298
七、黏結永磁體生產工藝流程299
八、黏結永磁體套用300
第二節 黏結陶瓷注塑與燒結300
一、概述300
二、精細陶瓷注塑流程301
三、精細陶瓷注塑與燒結301
第四篇 特殊注塑
第一章 精密注塑
第一節 概述305
第二節 精密注塑材料306
一、材料選擇306
二、材料收縮306
第三節 精密注塑模具309
一、精度309
二、剛性309
三、脫模性309
第四節 精密注塑機309
一、技術參數309
二、精密注塑機的要求312
第二章 排氣注塑
第一節 概論315
第二節 注塑原理316
第三節 注塑螺桿318
一、螺桿要求318
二、工作條件319
三、幾何尺寸320
第四節 排氣口321
第五節 注塑工藝322
第三章 發泡注塑
第一節 結構發泡注塑324
一、概述324
二、注塑過程326
三、注塑方法327
四、工藝參數控制343
五、發泡注塑製品缺陷346
第二節 微發泡注塑347
一、概述347
二、微發泡機理349
三、微發泡方法354
四、微發泡注塑工藝364
五、微發泡注塑製品371
六、微發泡注塑模具374
第四章 複合注塑
第一節 概述378
第二節 單模複合注塑378
第三節 雙模複合注塑380
一、雙模垂直旋轉注塑380
二、雙模水平旋轉注塑381
第五章 微注塑
第一節 概述383
一、發展狀況383
二、研究現狀384
第二節 微注塑工藝388
一、工藝特點388
二、注塑材料389
第三節 微注塑模具389
一、變溫系統389
二、加工技術389
第四節 微注塑機391
一、微注塑機形式391
二、微注塑機要求393
三、微注塑機發展394
四、微注塑機關聯設備394
五、微注塑機選用394
第六章 中空注塑
第一節 概述397
第二節 注吹過程397
第三節 注吹形式398
第四節 注吹工藝400
一、工藝條件400
二、型坯、芯棒、模具402
第五節 注拉吹工藝402
一、概述402
二、注拉吹工藝403
三、PET注拉吹404
第六節 雙層注吹工藝409
一、概述409
二、雙層注吹過程409
三、雙層注吹模具409
第七章 振動注塑
第一節 振動注塑理論基礎412
一、振動形式412
二、聚合物在周期剪下變形中的流變性質413
三、剪下變形複合流動414
四、平均流率增大效應415
五、壁滑移效應416
六、振動觸變效應417
七、振動加熱效應417
八、振動密實與排氣418
九、振動鬆弛過程418
十、振動對高分子形態的影響419
第二節 振動注塑裝置420
一、柱塞振動加料塑化裝置420
二、螺桿軸向振動塑化裝置420
三、液壓振動充模裝置421
四、機械振動充模裝置422
五、電磁振動注塑裝置422
六、雙柱塞振動充模裝置422
第八章 介質輔助注塑
第一節 氣輔注塑424
一、概述424
二、注塑原理425
三、注塑方法426
四、進氣方式428
五、注氣系統429
六、工藝要點433
七、注塑設備437
第二節 水輔注塑439
一、概述439
二、注塑原理439
三、技術特點441
四、注塑設備442
五、發展狀況447
六、關鍵技術452
第三節 蒸汽輔助注塑453
一、概述453
二、蒸汽輔助注塑系統453
三、蒸汽輔助注塑周期453
四、設備技術參數454
第五篇 注塑機
第一章 概論
第一節 注塑機分類459
一、按塑化裝置與注射裝置配置形式459
二、按注塑座布置形式460
三、按注塑裝置與合模裝置布置形式460
四、按通用注塑機形式463
第二節 注塑機技術要求463
一、基本參數463
二、整機技術要求464
三、檢測465
第三節 注塑機評估471
一、性能評估471
二、技術性能參數471
三、型號、規格、參數選擇472
第二章 注塑裝置
第一節 塑化裝置結構形式475
一、柱塞式475
二、雙階單螺桿柱塞式477
三、螺桿式479
四、圓盤柱塞式479
第二節 注塑裝置傳動結構480
一、單階單缸式480
二、單階雙缸式483
三、雙階雙缸式484
四、雙階單螺桿式485
五、單階雙螺桿式487
六、雙階雙螺桿式487
七、伺服電機驅動式488
八、滾珠絲槓副492
第三節 注塑裝置與合模裝置配置形式494
一、單模位單座494
二、單模位多座496
三、多模位單座497
四、多模位雙座499
五、單模位雙階式500
第四節 注塑參數501
一、理論注射容積501
二、注射量501
三、注射壓力502
四、注射速率502
五、注射功率503
六、預塑能力503
七、預塑功率503
八、預塑扭矩503
九、加熱功率503
第五節 主關零部件504
一、注射座504
二、傳動座505
三、分流梭506
四、螺桿507
五、料筒519
六、噴嘴522
第三章 合模裝置
第一節 合模裝置形式527
一、三板直壓式527
二、三板程式式530
三、三板曲肘式533
四、三板電動式538
五、兩板式540
六、兩板尾架式543
七、雙模式546
第二節 典型結構548
一、機械式548
二、直壓式548
三、程式式551
四、三拉桿兩板式557
五、四缸直鎖兩板式558
六、液壓曲肘連桿式558
七、電伺服滾珠絲槓雙曲肘合模式564
八、伺服電機直接驅動曲肘連桿合模式564
九、伺服電機直接驅動液壓複合式合模結構564
第三節 合模裝置工作原理565
一、定義565
二、參數566
三、要求567
四、移模條件567
五、鎖模條件568
六、系統變形568
第四節 液壓合模系統工作原理570
一、直壓式系統570
二、移模充液系統572
三、移模增壓系統573
四、移模外循環直壓系統574
五、移模流量增速系統575
六、移模差動系統578
七、移模複合式系統579
第五節 液壓曲肘式鎖模原理580
一、概述580
二、運動特性581
三、機構約束特性583
四、鎖模特性584
五、油缸推力特性587
六、調模特性588
七、自鎖性能588
八、實際鎖模力及鎖模精度588
九、機構的最佳化特性589
十、銷軸直徑590
十一、經驗最佳化數據591
第六節 電傳動曲肘連桿合模裝置592
第七節 液壓曲肘連桿合模裝置596
一、概述596
二、調模裝置597
三、頂出裝置600
四、安全保護裝置600
第八節 合模裝置的主關零件601
一、模板601
二、拉桿604
第四章 注塑機液控系統
第一節 概述608
一、注塑機液控系統特點608
二、注塑機液控系統組成611
第二節 迴路分析612
第三節 節能迴路621
第四節 系統理論分析626
一、泵系統626
二、溢流閥系統627
三、流量控制閥壓力補償系統627
四、容積變數泵壓力補償系統628
五、油馬達系統629
六、油缸系統632
七、液壓剛度634
八、液壓執行機構固有頻率635
九、油路系統內慣性質量636
十、爬行現象637
第五節 液壓元件637
一、泵、油馬達638
二、閥類642
三、液壓附屬檔案655
第六節 執行機構661
一、油缸的分類661
二、油缸典型結構663
三、缸筒的強度與變形665
四、活塞桿666
五、活塞及導向套668
六、油缸性能檢驗669
七、注塑機油缸典型結構670
第七節 注塑機液壓系統常見故障及排除672
一、故障原因及排除方法672
二、油路防漏措施674
第五章 注塑機自動控制與調節
第一節 概述675
一、控制系統分類675
二、控制信號與指令信號676
三、控制參數與調節變數677
第二節 注塑參數控制與調節679
一、多級注射控制679
二、注射參數控制679
三、製品精度控制681
四、計量精度控制685
五、預塑參數控制686
第三節 參數檢測688
一、壓力檢測688
二、位移檢測690
三、螺桿扭矩檢測691
第四節 溫度控制與調節692
一、料筒溫度692
二、入料口溫度695
三、噴嘴溫度控制695
四、模具溫度控制696
五、液壓系統溫度697
第五節 計算機系統697
一、概述697
二、計算機控制原理697
三、計算機控制框圖698
四、計算機可程式序控制器700
第六節 注塑機專用控制器700
一、控制與調節參數功能700
二、警報及處理功能704
三、操作畫面707
第六章 注塑機輔助設備
一、概述722
二、供料設備722
三、乾燥設備723
四、加料混合設備725
五、機械手726
參考文獻
……
注塑工藝--七大學問
注塑工藝設定要考慮收縮率、流動性、結晶性、熱敏性塑膠及易水解塑膠、應力開裂及熔體破裂、熱性能及冷卻速度、吸濕性等7個因素注塑工藝設定要考慮的7個因素。
一、收縮率熱塑性塑膠成型收縮的形式及計算如前所述，影響熱塑性塑膠成型收縮的因素如下：
1.1塑膠品種熱塑性塑膠成型過程中由於還存在結晶化形起的體積變化，內應力強，凍結在塑件內的殘餘應力大，分子取向性強等因素，因此與熱固性塑膠相比則收縮率較大，收縮率範圍寬、方向性明顯，另外成型後的收縮、退火或調濕處理後的收縮率一般也都比熱固性塑膠大。
1.2塑件特性成型時熔融料與型腔表面接觸外層立即冷卻形成低密度的固態外殼。由於塑膠的導熱性差，使塑件內層緩慢冷卻而形成收縮大的高密度固態層。所以壁厚、冷卻慢、高密度層厚的則收縮大。另外，有無嵌件及嵌件布局、數量都直接影響料流方向，密度分布及收縮阻力大小等，所以塑件的特性對收縮大小、方向性影響較大。
1.3進料口形式、尺寸、分布這些因素直接影響料流方向、密度分布、保壓補縮作用及成型時間。直接進料口、進料口截面大（尤其截面較厚的）則收縮小但方向性大，進料口寬及長度短的則方向性小。距進料口近的或與料流方向平行的則收縮大。
1.4成型條件模具溫度高，熔融料冷卻慢、密度高、收縮大，尤其對結晶料則因結晶度高，體積變化大，故收縮更大。模溫分布與塑件內外冷卻及密度均勻性也有關，直接影響到各部分收縮量大小及方向性。另外，保持壓力及時間對收縮也影響較大，壓力大、時間長的則收縮小但方向性大。注塑壓力高，熔融料粘度差小，層間剪下應力小，脫模後彈性回跳大，故收縮也可適量的減小，料溫高、收縮大，但方向性小。因此在成型時調整模溫、壓力、注塑速度及冷卻時間等諸因素也可適當改變塑件收縮情況。
模具設計時根據各種塑膠的收縮範圍，塑件壁厚、形狀，進料口形式尺寸及分布情況，按經驗確定塑件各部位的收縮率，再來計算型腔尺寸。對高精度塑件及難以掌握收縮率時，一般宜用如下方法設計模具：
①對塑件外逕取較小收縮率，內逕取較大收縮率，以留有試模後修正的餘地。
②試模確定澆注系統形式、尺寸及成型條件。
③要後處理的塑件經後處理確定尺寸變化情況（測量時必須在脫模後24小時以後）。
④按實際收縮情況修正模具。
⑤再試模並可適當地改變工藝條件略微修正收縮值以滿足塑件要求。
2.1熱塑性塑膠流動性大小，一般可從分子量大小、熔融指數、阿基米德螺旋線流動長度、表現粘度及流動比（流程長度/塑件壁厚）等一系列指數進行分析。分子量小，分子量分布寬，分子結構規整性差，熔融指數高、螺流動長度長、表現粘度小，流動比大的則流動性就好，對同一品名的塑膠必須檢查其說明書判斷其流動性是否適用於注塑成型。按模具設計要求大致可將常用塑膠的流動性分為三類：
①流動性好 PA、PE、PS、PP、CA、聚（4）甲基戍烯；
②流動性中等 聚苯乙烯系列樹脂（如ABS、AS）、PMMA、POM、聚苯醚；
③流動性差 PC、硬PVC、聚苯醚、聚碸、聚芳碸、氟塑膠。
2.2各種塑膠的流動性也因各成型因素而變，主要影響的因素有如下幾點：
①溫度料溫高則流動性增大，但不同塑膠也各有差異，PS（尤其耐衝擊型及MFR值較高的）、PP、PA、PMMA、改性聚苯乙烯（如ABS、AS）、PC、CA等塑膠的流動性隨溫度變化較大。對PE、POM、則溫度增減對其流動性影響較小。所以前者在成型時宜調節溫度來控制流動性。
②壓力注塑壓力增大則熔融料受剪下作用大，流動性也增大，特別是PE、POM較為敏感，所以成型時宜調節注塑壓力來控制流動性。
③模具結構澆注系統的形式，尺寸，布置，冷卻系統設計，熔融料流動阻力（如型面光潔度，料道截面厚度，型腔形狀，排氣系統）等因素都直接影響到熔融料在型腔內的實際流動性，凡促使熔融料降低溫度，增加流動性阻力的則流動性就降低。模具設計時應根據所用塑膠的流動性，選用合理的結構。成型時則也可控制料溫，模溫及注塑壓力、注塑速度等因素來適當地調節填充情況以滿足成型需要。
熱塑性塑膠按其冷凝時無出現結晶現象可劃分為結晶型塑膠與非結晶型（又稱無定形）塑膠兩大類。
所謂結晶現象即為塑膠由熔融狀態到冷凝時，分子由獨立移動，完全處於無次序狀態，變成分子停止自由運動，按略微固定的位置，並有一個使分子排列成為正規模型的傾向的一種現象。
作為判別這兩類塑膠的外觀標準可視塑膠的厚壁塑件的透明性而定，一般結晶性料為不透明或半透明（如POM等），無定形料為透明（如PMMA等）。但也有例外情況，如聚(4)甲基戍烯為結晶型塑膠卻有高透明性，ABS為無定形料但卻並不透明。
在模具設計及選擇注塑機時應注意對結晶型塑膠有下列要求及注意事項：
①料溫上升到成型溫度所需的熱量多，要用塑化能力大的設備。
②冷卻回化時放出熱量大，要充分冷卻。
③熔融態與固態的比重差大，成型收縮大，易發生縮孔、氣孔。
④冷卻快，結晶度低，收縮小，透明度高。結晶度與塑件壁厚有關，壁厚則冷卻慢，結晶度高，收縮大，物性好。所以結晶性料應按要求必須控制模溫。
⑤各向異性顯著，內應力大。脫模後未結晶化的分子有繼續結晶化傾向，處於能量不平衡狀態，易發生變形、翹曲。
⑥結晶化溫度範圍窄，易發生未熔料末注入模具或堵塞進料口。
4.1熱敏性系指某些塑膠對熱較為敏感，在高溫下受熱時間較長或進料口截面過小，剪下作用大時，料溫增高易發生變色、降解，分解的傾向，具有這種特性的塑膠稱為熱敏性塑膠。如硬PVC、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物，POM，聚三氟氯乙烯等。熱敏性塑膠在分解時產生單體、氣體、固體等副產物，特別是有的分解氣體對人體、設備、模具都有刺激、腐蝕作用或毒性。因此，模具設計、選擇注塑機及成型時都應注意，應選用螺桿式注塑機，澆注系統截面宜大，模具和料筒應鍍鉻，不得有*角滯料，必須嚴格控制成型溫度、塑膠中加入穩定劑，減弱其熱敏性能。
4.2有的塑膠（如PC）即使含有少量水分，但在高溫、高壓下也會發生分解，這種性能稱為易水解性，對此必須預先加熱乾燥。
5.1有的塑膠對應力敏感，成型時易產生內應力並質脆易裂，塑件在外力作用下或在溶劑作用下即發生開裂現象。為此，除了在原料內加入添加劑提高開抗裂性外，對原料應注意乾燥，合理的選擇成型條件，以減少內應力和增加抗裂性。並應選擇合理的塑件形狀，不宜設定嵌件等措施來儘量減少應力集中。模具設計時應增大脫模斜度，選用合理的進料口及頂出機構，成型時應適當的調節料溫、模溫、注塑壓力及冷卻時間，儘量避免塑件過於冷脆時脫模，成型後塑件還宜進行後處理提高抗開裂性，消除內應力並禁止與溶劑接觸。
5.2當一定融熔體流動速率的聚合物熔體，在恆溫下通過噴嘴孔時其流速超過某值後，熔體表面發生明顯橫向裂紋稱為熔體破裂，有損塑件外觀及物性。故在選用熔體流動速率高的聚合物等，應增大噴嘴、澆道、進料口截面，減少注塑速度，提高料溫。
6.1各種塑膠有不同比熱、熱傳導率、熱變形溫度等熱性能。比熱高的塑化時需要熱量大，應選用塑化能力大的注塑機。熱變形溫度高塑膠的冷卻時間可短，脫模早，但脫模後要防止冷卻變形。熱傳導率低的塑膠冷卻速度慢（如離子聚合物等冷卻速度極慢），故必須充分冷卻，要加強模具冷卻效果。熱澆道模具適用於比熱低，熱傳導率高的塑膠。比熱大、熱傳導率低，熱變形溫度低、冷卻速度慢的塑膠則不利於高速成型，必須選用適當的注塑機及加強模具冷卻。
6.2各種塑膠按其種類特性及塑件形狀，要求必須保持適當的冷卻速度。所以模具必須按成型要求設定加熱和冷卻系統，以保持一定模溫。當料溫使模溫升高時應予冷卻，以防止塑件脫模後變形，縮短成型周期，降低結晶度。當塑膠餘熱不足以使模具保持一定溫度時，則模具應設有加熱系統，使模具保持在一定溫度，以控制冷卻速度，保證流動性，改善填充條件或用以控制塑件使其緩慢冷卻，防止厚壁塑件內外冷卻不勻及提高結晶度等。對流動性好，成型面積大、料溫不勻的則按塑件成型情況有時需加熱或冷卻交替使用或局部加熱與冷卻並用。為此模具應設有相應的冷卻或加熱系統。
塑膠中因有各種添加劑，使其對水分有不同的親疏程度，所以塑膠大致可分為吸濕、粘附水分及不吸水也不易粘附水分的兩種，料中含水量必須控制在允許範圍內，不然在高溫、高壓下水分變成氣體或發生水解作用，使樹脂起泡、流動性下降、外觀及力學性能不良。所以吸濕性塑膠必須按要求採用適當的加熱方法及規範進行預熱，在使用時防止再吸濕。
