橡塑挤出模具：设计与工程模拟

　　本书主要阐述了热塑性塑料与橡胶在不同结构的制品挤出成型过程中的基本现象与问题，并具体讨论了其挤出模具的结构差异。此外，因为定型线也被涵盖在了挤出模具的广义概念，中本书还针对定型线及定型模具的基本结构也进行了讨论。 本书既可以作为高等院校模具设计课程的教材使用，也可作为技术人员的参考书籍。读者既可根据需要查阅其中的一两章节，也可将整本书作为模具设计的系统教程。

　　本书作者Christian Hopmann 教授简介：德国亚琛工业大学Institute of Plastics Processing （IKV）主席。2000年毕业于德国亚琛工业大学，获博士学位，研究课题为陶瓷注射成型。1996年-1999年，德国亚琛工业大学IKV研究员。2000年，担任部件设计/材料技术部门主管。2001年-2004年，担任IKV研究所总工程师、高级副主任。2005年，进入欧洲聚乙烯及聚丙烯薄膜、无纺布制造公司RKW SE担任Petersaurach工厂质量部门负责人。2006年-2009年，担任RKW SE挤出部门主管，负责生产用于卫生、消费包装和工业应用的聚烯烃薄膜。2010年1月-2011年4月，担任瑞典赫尔辛堡RKW公司的常务董事。2011年4月起，担任亚琛工业大学塑料加工研究所（IKV）负责人以及IKV主办者协会的常务董事，此外还担任亚琛工业大学机械工程学院塑料加工首席教授。2012年1月，与Christian Brecher教授共同成立亚琛轻量化设计中心（AZL）。本书译者林祥简介： 2016-至今，北京科技大学，讲师； 2013-2016，北京科技大学，博士后 ； 2010-2013，北京化工大学机电学院，机械设计工学博士； 2007-2010，北京化工大学机电学院，机械设计工学硕士； 2003-2007，北京化工大学机电学院，机械工程工学学士；研究方向： 聚合物材料加工，聚合物加工流变学，塑机设计，纳米复合材料等。目前在研国家自然基金2项，结题省部级基金3项，主要关于聚合物加工流变学及纳米复合材料制备及加工过程中的流变问题，还涉及包括相关非标仪器的设计及改进、应用等。发表SCI文章10+篇，EI及中文核心10+篇。

第1章概述1
参考文献5

第2章聚合物熔体特性6
2.1流变行为6
2.1.1熔体的黏性特征6
2.1.2黏流行为的计算18
2.1.3熔体的黏弹特征22
2.2热力学行为25
2.2.1密度26
2.2.2导热性26
2.2.3比热容27
2.2.4热扩散系数28
2.2.5比焓28
参考文献30

第3章简单流动的基本方程33
3.1管内流动34
3.2平板缝隙流动37
3.3环形缝隙流动40
3.4模具中各简单流动方程的总结43
3.5壁面滑移现象49
3.5.1壁面滑移的数理模型49
3.5.2流动函数的不稳定性——熔体破裂52
参考文献55

第4章挤出模具中速度与温度分布场的模拟计算57
4.1守恒方程57
4.1.1连续性方程57
4.1.2动量方程58
4.1.3能量方程59
4.2约束性假设与边界条件61
4.3守恒方程的解析式方程解63
4.4守恒方程的数值解67
4.4.1有限差分法67
4.4.2有限元法70
4.4.3FDM与FEM比较72
4.4.4挤出模具中模拟计算案例74
4.5考虑材料黏弹性行为84
4.6挤出胀大的模拟计算86
4.7挤出模具的设计与优化方法91
4.7.1工业生产实践中的挤出模具设计91
4.7.2优化参数94
4.7.3优化方法97
4.7.4挤出模具设计优化的实际应用103
参考文献108

第5章热塑性塑料的单一挤出模具112
5.1圆形出口截面的挤出模具112
5.1.1设计与应用112
5.1.2设计117
5.2缝隙型截面的挤出模具120
5.2.1设计与应用120
5.2.2设计125
5.3环形出口截面的挤出模具142
5.3.1种类143
5.3.2应用149
5.3.3设计157
5.4其他流道中的压力损失计算方程（除管材或缝隙式流道外）167
5.5具有不规则出口形状的模具（型材模具）169
5.5.1设计与应用170
5.5.2设计176
5.6用于发泡成型半成品的模具182
5.6.1发泡薄膜类模具183
5.6.2发泡异型材类模具183
5.7特殊模具185
5.7.1用于异型材或任意截面涂覆的模具185
5.7.2用于生产具有内增强嵌件的型材制品的模具185
5.7.3用于生产网状产品的模具186
5.7.4用于生产厚板产品的带驱动螺杆的缝隙型模具186
参考文献188

第6章热塑性塑料的共挤模具195
6.1设计195
6.1.1外部结合式共挤模具195
6.1.2适配器式(喂料块）模具196
6.1.3多歧管式模具198
6.1.4层倍增式模具199
6.2应用200
6.2.1膜类与片材类模具200
6.2.2吹膜类模具201
6.2.3吹塑型胚的挤出模具201
6.3流动的模拟计算与设计202
6.3.1黏度恒定的简单多层流动的模拟计算204
6.3.2共挤流动的显性有限差分法模拟计算207
6.3.3速度场与温度场的有限差分法模拟计算209
6.3.4共挤流动过程中速度场的有限元模拟计算211
6.4多层流动中的不稳定性213
参考文献217

第7章弹性体材料的挤出模具219
7.1弹性体挤出模具的设计219
7.2弹性体挤出模具的设计基础220
7.2.1热力学材料参数220
7.2.2流变参数221
7.2.3黏性压力损耗的模拟计算223
7.2.4峰值温度的评估225
7.2.5材料弹性行为的考虑226
7.3弹性体类分配器模具的设计226
7.4用于弹性体挤出模具的开槽盘设计227
7.4.1压力损耗的模拟计算227
7.4.2出口膨胀（挤出胀大）230
7.4.3开槽盘结构设计的简化评估232
参考文献238

第8章挤出模具的加热241
8.1类型与应用241
8.1.1挤出模具的流体加热241
8.1.2挤出模具的电加热242
8.1.3挤出模具的温度控制243
8.2传热设计244
8.2.1传热设计标准及其自由度244
8.2.2挤出模具的热平衡245
8.2.3建模中的约束性假设249
8.2.4传热设计的模拟计算方法249
参考文献255

第9章挤出模具的力学设计258
9.1多孔板的结构设计258
9.2流道结构呈轴对称形的模具的力学设计262
9.3缝隙型模具的力学设计270
9.4通用设计准则274
9.5挤出模具材料275
参考文献280

第10章挤出模具的操作、清理与维护281
参考文献283

第11章管材与异型材的尺寸定型284
11.1类型与应用286
11.1.1摩擦定型方法286
11.1.2采用压缩空气的外部定型方法286
11.1.3基于真空的外部定型方法287
11.1.4内部定型方法291
11.1.5精密拉挤成型（Technoform技术）292
11.1.6定型器可移动的特殊成型技术292
11.2定型生产线的传热设计292
11.2.1分析模拟计算模型294
11.2.2数值模拟计算模型297
11.2.3近似模型302
11.2.4热边界条件及材料参数305
11.3冷却对制品性能的影响305
11.4定型生产线的力学设计306
11.5实心棒材生产过程中的模具冷却306
参考文献309