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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