标题：注塑工艺与设备
内容简介
《注塑工艺与设备》内容广泛，系统性强，重点突出，语言精练，图文并茂，既有一定的理论深度，又有较丰富的生产实践，并在较充分地总结前人理论与实践的基础上，加上作者多年在教学、科研、生产实践和技术创新方面的成果，以抛砖引玉的形式为本专业的读者进一步创新提供了一定的理论和技术支持。 
《注塑工艺与设备》实用性较强，既可供从事塑料加工及设备制造方面的中等、高等工程技术人员学习，也可供从事与本专业有关的中等、高等学校的学生、研究生、学者参考。
图书目录
第一篇 绪论
第一章 注塑技术的发展
第一节 注塑技术的发展概况3
第二节 注塑理论的进展4
第三节 中国注塑技术与设备发展现状7
一、发展概况7
二、新时期中国塑料机械发展方向9
三、国内高校在推动塑机科技进步方面的作用10
四、中国塑料加工技术的努力方向11
第二章 注塑过程简介
第一节 注塑机的各部功能12
第二节 注塑机的工作过程14
一、工作过程14
二、注塑周期与工作循环18
第二篇 注塑技术基础
第一章 注塑材料性能
第一节 聚合物物理性能21
一、一般物理性能21
二、热物理性能25
三、降解及热稳定性27
第二节 聚合物表面性能与相容性能30
一、摩擦性能30
二、相容性32
三、表观密度32
第三节 聚合物力学特性32
一、形变与应力32
二、应力与时间33
三、形变与时间34
四、形变与温度35
五、黏弹性36
第四节 聚合物流变性能37
一、概述37
二、牛顿型流体流变特性37
三、非牛顿流体流变特性41
四、关于流变性能的讨论44
五、流变数据在注塑中应用56
第二章 注塑原理
第一节 概论57
第二节 预塑原理58
一、柱塞式58
二、螺杆式62
第三节 充模原理73
一、充模阶段73
二、喷嘴流动74
三、模腔中流动79
第四节 增密、保压原理92
一、增密、保压92
二、保压流动93
第五节 冷却、定型原理97
一、熔体倒流97
二、冷却、定型98
三、脱模顶出99
第三章 注塑工艺参数
第一节 注塑工艺参数的选择与调整101
一、注塑参数101
二、合模参数110
三、温控参数112
四、注塑周期118
五、参数选择实例119
第二节 多级注塑122
一、多级注塑原理122
二、多级注塑典型例122
第四章 聚合物形态与制品质量
第一节 概论132
第二节 制品成型机理133
一、结晶效应133
二、取向效应136
第三节 制品内部质量140
一、内应力140
二、冲击强度142
三、收缩145
四、熔合强度148
第四节 制品表观质量150
第五节 制品表观质量控制153
第三篇 注塑技术
第一章 通用热塑性塑料注塑
第一节 结晶型塑料161
一、聚乙烯161
二、聚丙烯164
三、线形低密度聚乙烯168
四、聚酰胺169
五、聚甲醛175
六、聚对苯二甲酸丁二（醇）酯182
七、聚对苯二甲酸乙二醇酯185
八、聚苯硫醚188
九、聚醚醚酮193
十、液晶聚合物195
第二节 无定形塑料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、聚砜220
第三节 热塑性增强塑料223
第四节 热塑性弹性体227
一、苯乙烯类的弹性体227
二、动态硫化橡塑共混热弹性体229
三、聚氨酯热塑性弹性体229
第二章 聚氯乙烯注塑
第一节 概述232
第二节 聚氯乙烯的性能232
一、聚氯乙烯的物理性能232
二、聚氯乙烯的流变性能233
三、聚氯乙烯的加工机理233
第三节 硬聚氯乙烯237
一、硬聚氯乙烯的加工过程237
二、硬聚氯乙烯的加工典例242
第三章 热固性塑料注塑
第一节 热固性塑料245
一、酚醛模塑料245
二、氨基模塑料247
三、三聚氰胺酚醛塑料249
四、模塑料250
第二节 注塑原理251
一、预塑密实度252
二、塑化时间与温度255
三、注塑周期257
第三节 注塑工艺260
一、注塑工艺过程260
二、注塑工艺分析261
三、料筒加热方式263
四、料筒热分析264
五、螺杆参数264
六、制品收缩率的影响因素267
七、注塑故障及排除方法267
第四节 注塑设备270
一、塑化装置270
二、螺杆头270
三、螺杆几何参数271
第五节 热流道注塑271
一、流道形式271
二、温控精度273
三、热流道注塑274
第六节 注压技术274
一、注压特点274
二、注压模结构275
第四章 热固性液态树脂注塑
第一节 热固性液态注塑树脂277
一、环氧树脂277
二、不饱和聚酯树脂281
三、聚氨酯树脂282
第二节 聚氨酯制备反应284
一、异氰酸酯与多元醇反应284
二、异氰酸酯与水反应284
三、异氰酸酯与胺反应284
四、异氰酸酯的次级反应284
五、异氰酸酯的自聚反应285
第三节 环氧树脂注塑285
一、注塑特点285
二、注塑工艺条件285
三、注塑流程285
四、注塑参数285
第四节 聚氨酯弹性体反应注塑286
一、概述286
二、反应注塑流程287
第五节 流动注塑291
一、概述291
二、注塑设备292
三、常用材料及工艺293
第五章 粉末黏结注塑
第一节 黏结永磁体注塑295
一、概述295
二、磁粉295
三、磁粉表面处理296
四、磁粉黏结剂297
五、磁粉混合与造粒297
六、黏结永磁体注塑298
七、黏结永磁体生产工艺流程299
八、黏结永磁体应用300
第二节 黏结陶瓷注塑与烧结300
一、概述300
二、精细陶瓷注塑流程301
三、精细陶瓷注塑与烧结301
第四篇 特殊注塑
第一章 精密注塑
第一节 概述305
第二节 精密注塑材料306
一、材料选择306
二、材料收缩306
第三节 精密注塑模具309
一、精度309
二、刚性309
三、脱模性309
第四节 精密注塑机309
一、技术参数309
二、精密注塑机的要求312
第二章 排气注塑
第一节 概论315
第二节 注塑原理316
第三节 注塑螺杆318
一、螺杆要求318
二、工作条件319
三、几何尺寸320
第四节 排气口321
第五节 注塑工艺322
第三章 发泡注塑
第一节 结构发泡注塑324
一、概述324
二、注塑过程326
三、注塑方法327
四、工艺参数控制343
五、发泡注塑制品缺陷346
第二节 微发泡注塑347
一、概述347
二、微发泡机理349
三、微发泡方法354
四、微发泡注塑工艺364
五、微发泡注塑制品371
六、微发泡注塑模具374
第四章 复合注塑
第一节 概述378
第二节 单模复合注塑378
第三节 双模复合注塑380
一、双模垂直旋转注塑380
二、双模水平旋转注塑381
第五章 微注塑
第一节 概述383
一、发展状况383
二、研究现状384
第二节 微注塑工艺388
一、工艺特点388
二、注塑材料389
第三节 微注塑模具389
一、变温系统389
二、加工技术389
第四节 微注塑机391
一、微注塑机形式391
二、微注塑机要求393
三、微注塑机发展394
四、微注塑机关联设备394
五、微注塑机选用394
第六章 中空注塑
第一节 概述397
第二节 注吹过程397
第三节 注吹形式398
第四节 注吹工艺400
一、工艺条件400
二、型坯、芯棒、模具402
第五节 注拉吹工艺402
一、概述402
二、注拉吹工艺403
三、PET注拉吹404
第六节 双层注吹工艺409
一、概述409
二、双层注吹过程409
三、双层注吹模具409
第七章 振动注塑
第一节 振动注塑理论基础412
一、振动形式412
二、聚合物在周期剪切变形中的流变性质413
三、剪切变形复合流动414
四、平均流率增大效应415
五、壁滑移效应416
六、振动触变效应417
七、振动加热效应417
八、振动密实与排气418
九、振动松弛过程418
十、振动对高分子形态的影响419
第二节 振动注塑装置420
一、柱塞振动加料塑化装置420
二、螺杆轴向振动塑化装置420
三、液压振动充模装置421
四、机械振动充模装置422
五、电磁振动注塑装置422
六、双柱塞振动充模装置422
第八章 介质辅助注塑
第一节 气辅注塑424
一、概述424
二、注塑原理425
三、注塑方法426
四、进气方式428
五、注气系统429
六、工艺要点433
七、注塑设备437
第二节 水辅注塑439
一、概述439
二、注塑原理439
三、技术特点441
四、注塑设备442
五、发展状况447
六、关键技术452
第三节 蒸汽辅助注塑453
一、概述453
二、蒸汽辅助注塑系统453
三、蒸汽辅助注塑周期453
四、设备技术参数454
第五篇 注塑机
第一章 概论
第一节 注塑机分类459
一、按塑化装置与注射装置配置形式459
二、按注塑座布置形式460
三、按注塑装置与合模装置布置形式460
四、按通用注塑机形式463
第二节 注塑机技术要求463
一、基本参数463
二、整机技术要求464
三、检测465
第三节 注塑机评估471
一、性能评估471
二、技术性能参数471
三、型号、规格、参数选择472
第二章 注塑装置
第一节 塑化装置结构形式475
一、柱塞式475
二、双阶单螺杆柱塞式477
三、螺杆式479
四、圆盘柱塞式479
第二节 注塑装置传动结构480
一、单阶单缸式480
二、单阶双缸式483
三、双阶双缸式484
四、双阶单螺杆式485
五、单阶双螺杆式487
六、双阶双螺杆式487
七、伺服电机驱动式488
八、滚珠丝杠副492
第三节 注塑装置与合模装置配置形式494
一、单模位单座494
二、单模位多座496
三、多模位单座497
四、多模位双座499
五、单模位双阶式500
第四节 注塑参数501
一、理论注射容积501
二、注射量501
三、注射压力502
四、注射速率502
五、注射功率503
六、预塑能力503
七、预塑功率503
八、预塑扭矩503
九、加热功率503
第五节 主关零部件504
一、注射座504
二、传动座505
三、分流梭506
四、螺杆507
五、料筒519
六、喷嘴522
第三章 合模装置
第一节 合模装置形式527
一、三板直压式527
二、三板程序式530
三、三板曲肘式533
四、三板电动式538
五、两板式540
六、两板尾架式543
七、双模式546
第二节 典型结构548
一、机械式548
二、直压式548
三、程序式551
四、三拉杆两板式557
五、四缸直锁两板式558
六、液压曲肘连杆式558
七、电伺服滚珠丝杠双曲肘合模式564
八、伺服电机直接驱动曲肘连杆合模式564
九、伺服电机直接驱动液压复合式合模结构564
第三节 合模装置工作原理565
一、定义565
二、参数566
三、要求567
四、移模条件567
五、锁模条件568
六、系统变形568
第四节 液压合模系统工作原理570
一、直压式系统570
二、移模充液系统572
三、移模增压系统573
四、移模外循环直压系统574
五、移模流量增速系统575
六、移模差动系统578
七、移模复合式系统579
第五节 液压曲肘式锁模原理580
一、概述580
二、运动特性581
三、机构约束特性583
四、锁模特性584
五、油缸推力特性587
六、调模特性588
七、自锁性能588
八、实际锁模力及锁模精度588
九、机构的优化特性589
十、销轴直径590
十一、经验优化数据591
第六节 电传动曲肘连杆合模装置592
第七节 液压曲肘连杆合模装置596
一、概述596
二、调模装置597
三、顶出装置600
四、安全保护装置600
第八节 合模装置的主关零件601
一、模板601
二、拉杆604
第四章 注塑机液控系统
第一节 概述608
一、注塑机液控系统特点608
二、注塑机液控系统组成611
第二节 回路分析612
第三节 节能回路621
第四节 系统理论分析626
一、泵系统626
二、溢流阀系统627
三、流量控制阀压力补偿系统627
四、容积变量泵压力补偿系统628
五、油马达系统629
六、油缸系统632
七、液压刚度634
八、液压执行机构固有频率635
九、油路系统内惯性质量636
十、爬行现象637
第五节 液压元件637
一、泵、油马达638
二、阀类642
三、液压附件655
第六节 执行机构661
一、油缸的分类661
二、油缸典型结构663
三、缸筒的强度与变形665
四、活塞杆666
五、活塞及导向套668
六、油缸性能检验669
七、注塑机油缸典型结构670
第七节 注塑机液压系统常见故障及排除672
一、故障原因及排除方法672
二、油路防漏措施674
第五章 注塑机自动控制与调节
第一节 概述675
一、控制系统分类675
二、控制信号与指令信号676
三、控制参数与调节变量677
第二节 注塑参数控制与调节679
一、多级注射控制679
二、注射参数控制679
三、制品精度控制681
四、计量精度控制685
五、预塑参数控制686
第三节 参数检测688
一、压力检测688
二、位移检测690
三、螺杆扭矩检测691
第四节 温度控制与调节692
一、料筒温度692
二、入料口温度695
三、喷嘴温度控制695
四、模具温度控制696
五、液压系统温度697
第五节 计算机系统697
一、概述697
二、计算机控制原理697
三、计算机控制框图698
四、计算机可编程序控制器700
第六节 注塑机专用控制器700
一、控制与调节参数功能700
二、警报及处理功能704
三、操作画面707
第六章 注塑机辅助设备
一、概述722
二、供料设备722
三、干燥设备723
四、加料混合设备725
五、机械手726
参考文献
……
注塑工艺--七大学问
注塑工艺设定要考虑收缩率、流动性、结晶性、热敏性塑料及易水解塑料、应力开裂及熔体破裂、热性能及冷却速度、吸湿性等7个因素注塑工艺设定要考虑的7个因素。一、收缩率热塑性塑料成型收缩的形式及计算如前所述，影响热塑性塑料成型收缩的因素如下：
1.1塑料品种热塑性塑料成型过程中由于还存在结晶化形起的体积变化，内应力强，冻结在塑件内的残余应力大，分子取向性强等因素，因此与热固性塑料相比则收缩率较大，收缩率范围宽、方向性明显，另外成型后的收缩、退火或调湿处理后的收缩率一般也都比热固性塑料大。
1.2塑件特性成型时熔融料与型腔表面接触外层立即冷却形成低密度的固态外壳。由于塑料的导热性差，使塑件内层缓慢冷却而形成收缩大的高密度固态层。所以壁厚、冷却慢、高密度层厚的则收缩大。另外，有无嵌件及嵌件布局、数量都直接影响料流方向，密度分布及收缩阻力大小等，所以塑件的特性对收缩大小、方向性影响较大。
1.3进料口形式、尺寸、分布这些因素直接影响料流方向、密度分布、保压补缩作用及成型时间。直接进料口、进料口截面大（尤其截面较厚的）则收缩小但方向性大，进料口宽及长度短的则方向性小。距进料口近的或与料流方向平行的则收缩大。
1.4成型条件模具温度高，熔融料冷却慢、密度高、收缩大，尤其对结晶料则因结晶度高，体积变化大，故收缩更大。模温分布与塑件内外冷却及密度均匀性也有关，直接影响到各部分收缩量大小及方向性。另外，保持压力及时间对收缩也影响较大，压力大、时间长的则收缩小但方向性大。注塑压力高，熔融料粘度差小，层间剪切应力小，脱模后弹性回跳大，故收缩也可适量的减小，料温高、收缩大，但方向性小。因此在成型时调整模温、压力、注塑速度及冷却时间等诸因素也可适当改变塑件收缩情况。
模具设计时根据各种塑料的收缩范围，塑件壁厚、形状，进料口形式尺寸及分布情况，按经验确定塑件各部位的收缩率，再来计算型腔尺寸。对高精度塑件及难以掌握收缩率时，一般宜用如下方法设计模具：
①对塑件外径取较小收缩率，内径取较大收缩率，以留有试模后修正的余地。
②试模确定浇注系统形式、尺寸及成型条件。
③要后处理的塑件经后处理确定尺寸变化情况（测量时必须在脱模后24小时以后）。
④按实际收缩情况修正模具。
⑤再试模并可适当地改变工艺条件略微修正收缩值以满足塑件要求。二、流动性2.1热塑性塑料流动性大小，一般可从分子量大小、熔融指数、阿基米德螺旋线流动长度、表现粘度及流动比（流程长度/塑件壁厚）等一系列指数进行分析。分子量小，分子量分布宽，分子结构规整性差，熔融指数高、螺流动长度长、表现粘度小，流动比大的则流动性就好，对同一品名的塑料必须检查其说明书判断其流动性是否适用于注塑成型。按模具设计要求大致可将常用塑料的流动性分为三类：
①流动性好 PA、PE、PS、PP、CA、聚（4）甲基戍烯；
②流动性中等 聚苯乙烯系列树脂（如ABS、AS）、PMMA、POM、聚苯醚；
③流动性差 PC、硬PVC、聚苯醚、聚砜、聚芳砜、氟塑料。
2.2各种塑料的流动性也因各成型因素而变，主要影响的因素有如下几点：
①温度料温高则流动性增大，但不同塑料也各有差异，PS（尤其耐冲击型及MFR值较高的）、PP、PA、PMMA、改性聚苯乙烯（如ABS、AS）、PC、CA等塑料的流动性随温度变化较大。对PE、POM、则温度增减对其流动性影响较小。所以前者在成型时宜调节温度来控制流动性。
②压力注塑压力增大则熔融料受剪切作用大，流动性也增大，特别是PE、POM较为敏感，所以成型时宜调节注塑压力来控制流动性。
③模具结构浇注系统的形式，尺寸，布置，冷却系统设计，熔融料流动阻力（如型面光洁度，料道截面厚度，型腔形状，排气系统）等因素都直接影响到熔融料在型腔内的实际流动性，凡促使熔融料降低温度，增加流动性阻力的则流动性就降低。模具设计时应根据所用塑料的流动性，选用合理的结构。成型时则也可控制料温，模温及注塑压力、注塑速度等因素来适当地调节填充情况以满足成型需要。三、结晶性热塑性塑料按其冷凝时无出现结晶现象可划分为结晶型塑料与非结晶型（又称无定形）塑料两大类。 
所谓结晶现象即为塑料由熔融状态到冷凝时，分子由独立移动，完全处于无次序状态，变成分子停止自由运动，按略微固定的位置，并有一个使分子排列成为正规模型的倾向的一种现象。
作为判别这两类塑料的外观标准可视塑料的厚壁塑件的透明性而定，一般结晶性料为不透明或半透明（如POM等），无定形料为透明（如PMMA等）。但也有例外情况，如聚(4)甲基戍烯为结晶型塑料却有高透明性，ABS为无定形料但却并不透明。
在模具设计及选择注塑机时应注意对结晶型塑料有下列要求及注意事项：
①料温上升到成型温度所需的热量多，要用塑化能力大的设备。
②冷却回化时放出热量大，要充分冷却。
③熔融态与固态的比重差大，成型收缩大，易发生缩孔、气孔。
④冷却快，结晶度低，收缩小，透明度高。结晶度与塑件壁厚有关，壁厚则冷却慢，结晶度高，收缩大，物性好。所以结晶性料应按要求必须控制模温。
⑤各向异性显著，内应力大。脱模后未结晶化的分子有继续结晶化倾向，处于能量不平衡状态，易发生变形、翘曲。
⑥结晶化温度范围窄，易发生未熔料末注入模具或堵塞进料口。四、热敏性塑料及易水解塑料4.1热敏性系指某些塑料对热较为敏感，在高温下受热时间较长或进料口截面过小，剪切作用大时，料温增高易发生变色、降解，分解的倾向，具有这种特性的塑料称为热敏性塑料。如硬PVC、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物，POM，聚三氟氯乙烯等。热敏性塑料在分解时产生单体、气体、固体等副产物，特别是有的分解气体对人体、设备、模具都有刺激、腐蚀作用或毒性。因此，模具设计、选择注塑机及成型时都应注意，应选用螺杆式注塑机，浇注系统截面宜大，模具和料筒应镀铬，不得有*角滞料，必须严格控制成型温度、塑料中加入稳定剂，减弱其热敏性能。
4.2有的塑料（如PC）即使含有少量水分，但在高温、高压下也会发生分解，这种性能称为易水解性，对此必须预先加热干燥。
五、应力开裂及熔体破裂5.1有的塑料对应力敏感，成型时易产生内应力并质脆易裂，塑件在外力作用下或在溶剂作用下即发生开裂现象。为此，除了在原料内加入添加剂提高开抗裂性外，对原料应注意干燥，合理的选择成型条件，以减少内应力和增加抗裂性。并应选择合理的塑件形状，不宜设置嵌件等措施来尽量减少应力集中。模具设计时应增大脱模斜度，选用合理的进料口及顶出机构，成型时应适当的调节料温、模温、注塑压力及冷却时间，尽量避免塑件过于冷脆时脱模，成型后塑件还宜进行后处理提高抗开裂性，消除内应力并禁止与溶剂接触。
5.2当一定融熔体流动速率的聚合物熔体，在恒温下通过喷嘴孔时其流速超过某值后，熔体表面发生明显横向裂纹称为熔体破裂，有损塑件外观及物性。故在选用熔体流动速率高的聚合物等，应增大喷嘴、浇道、进料口截面，减少注塑速度，提高料温。六、热性能及冷却速度6.1各种塑料有不同比热、热传导率、热变形温度等热性能。比热高的塑化时需要热量大，应选用塑化能力大的注塑机。热变形温度高塑料的冷却时间可短，脱模早，但脱模后要防止冷却变形。热传导率低的塑料冷却速度慢（如离子聚合物等冷却速度极慢），故必须充分冷却，要加强模具冷却效果。热浇道模具适用于比热低，热传导率高的塑料。比热大、热传导率低，热变形温度低、冷却速度慢的塑料则不利于高速成型，必须选用适当的注塑机及加强模具冷却。
6.2各种塑料按其种类特性及塑件形状，要求必须保持适当的冷却速度。所以模具必须按成型要求设置加热和冷却系统，以保持一定模温。当料温使模温升高时应予冷却，以防止塑件脱模后变形，缩短成型周期，降低结晶度。当塑料余热不足以使模具保持一定温度时，则模具应设有加热系统，使模具保持在一定温度，以控制冷却速度，保证流动性，改善填充条件或用以控制塑件使其缓慢冷却，防止厚壁塑件内外冷却不匀及提高结晶度等。对流动性好，成型面积大、料温不匀的则按塑件成型情况有时需加热或冷却交替使用或局部加热与冷却并用。为此模具应设有相应的冷却或加热系统。七、吸湿性塑料中因有各种添加剂，使其对水分有不同的亲疏程度，所以塑料大致可分为吸湿、粘附水分及不吸水也不易粘附水分的两种，料中含水量必须控制在允许范围内，不然在高温、高压下水分变成气体或发生水解作用，使树脂起泡、流动性下降、外观及力学性能不良。所以吸湿性塑料必须按要求采用适当的加热方法及规范进行预热，在使用时防止再吸湿。