Fundamentals of Plastics Thermoforming pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Klein, Peter

出品人:

页数:97

译者:

出版时间:2009-2

价格:$ 45.20

装帧:

isbn号码:9781598298840

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塑料热成型基础 (Fundamentals of Plastics Thermoforming) 本书是深入探讨塑料热成型工艺、原理及其在现代制造业中应用的权威指南。它全面覆盖了从基础材料科学到复杂成型技术，再到质量控制与故障排除的各个关键环节。 --- 第一部分：热成型工艺的理论基石与材料科学 本部分旨在为读者建立坚实的理论基础，理解热成型过程的物理化学原理，并深入剖析所使用的核心材料特性。 第一章：热成型的基本概念与历史沿革 热成型，作为一种高效且经济的塑料加工方法，其核心在于通过加热塑化后的热塑性片材或膜，使其在模具表面或内部受压变形，冷却后固化成型。本章将追溯热成型的历史发展，从早期的简单压制技术到如今高精度、自动化生产线的演变。我们将详细界定热成型与其他塑料成型工艺（如注塑、挤出）的关键区别，特别是其在处理大面积、浅拉伸部件上的独特优势。 热成型的定义与流程概述： 清晰界定热成型周期中的四个主要阶段——预热、拉伸/成型、冷却与脱模。 经济性与应用范围： 分析热成型在包装、建筑、汽车内饰及医疗器械领域中相较于其他工艺的成本效益分析。 第二章：热塑性聚合物的结构与性能 理解材料是理解工艺的前提。本章聚焦于用于热成型的关键热塑性树脂，阐述其分子结构如何决定其加工窗口和最终产品的性能。 聚合物热力学特性： 深入探讨玻璃化转变温度 ($T_g$)、熔点 ($T_m$) 以及维黏弹性行为。这对确定精确的加热温度和成型速度至关重要。 常用树脂的性能剖析： 聚苯乙烯 (PS) 及其改性材料 (HIPS, GPPS)： 广泛应用的经济型材料，重点讨论其易脆性和印刷适应性。 聚氯乙烯 (PVC)： 优异的阻燃性和易焊接性，分析其增塑体系对热稳定性的影响。 聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET/APET/CPET)： 在食品包装中应用广泛，探讨其拉伸强度和透明度的平衡。 聚丙烯 (PP) 和聚乙烯 (PE)： 关注其较低的模具粘附性及在深拉伸中的挑战。 工程塑料： 简要介绍ABS和聚碳酸酯（PC）在需要更高机械强度和耐温性应用中的热成型特性。 材料的预处理要求： 探讨吸湿性聚合物（如部分PET和尼龙）的除湿干燥工艺，以及这对成型质量的影响。 第三章：热成型过程中的传热学 传热是热成型效率和均匀性的核心驱动力。本章从物理学角度剖析加热、冷却过程中的能量传递机制。 加热机制分析： 详细对比红外辐射加热（最常用）、对流加热和接触加热的效率和穿透深度。重点分析不同波长红外辐射与不同聚合物吸收光谱的匹配性。 温度均匀性控制： 讨论片材厚度、颜色和添加剂对加热速率的影响。如何通过区域加热器控制实现均匀的塑化状态。 热量损失与能耗： 分析模具设计、环境温度和加热时间对整体能耗的影响，并介绍提高能源效率的策略。 --- 第二部分：热成型技术的分类与实施细节 本部分将对当前工业中主流的热成型技术进行细致的解构，重点分析每种技术的独特优势、局限性及工艺参数控制。 第四章：真空成型 (Vacuum Forming) 真空成型是最基础也是应用最广泛的热成型技术。本章将系统化地介绍其原理和设备配置。 基本原理与设备结构： 描述真空成型机床的关键组成部分——加热系统、真空系统、模具与夹持机构。 真空度的精确控制： 讨论维持稳定真空的必要性，以及不同真空水平对薄壁部件拉伸均匀性的影响。 拉伸比 (Draw Ratio) 的计算与优化： 详细讲解如何通过几何设计和片材预拉伸来预测和控制最终壁厚分布，避免拉伸过度或不足导致的薄弱点。 排气系统设计： 分析模具上排气孔的位置、大小和数量对消除气泡和确保表面光洁度的关键作用。 第五章：压力成型 (Pressure Forming) 压力成型通过施加高于大气压力的气体压力，通常能实现更高的精度和更精细的表面细节复制。 压力成型与真空成型的对比优势： 重点论述压力在实现高拉伸比、复制模具纹理（如木纹、织物纹理）方面的优越性。 气体压缩与传输系统： 介绍高压气源的产生、调控和安全规范。 双面对拉 (Biphasic Forming)： 探讨在深拉伸件中，使用先抽真空后施加正压（或同时施加）的策略，以均匀化壁厚和提高表面质量。 第六章：伺服驱动与自动化热成型系统 现代制造要求高速度、高重复性和低人工干预。本章关注集成伺服技术的先进热成型系统。 伺服驱动输送系统： 分析伺服电机如何精确控制片材进入成型区域的停留时间（Cycle Time Optimization），取代传统的机械或气动夹具。 运动控制与多区域成型： 探讨集成传感器和PLC控制的系统如何实现复杂的运动轨迹，以适应非均匀加热的片材。 自动化上下料与后处理集成： 介绍自动化的片材进给、成品取出、修边和堆垛流程，实现“一站式”生产线。 --- 第三部分：模具设计、质量控制与后处理 本部分聚焦于将设计理念转化为高质量产品的工程实践，包括模具设计原则、产品性能评估和生产优化。 第七章：热成型模具的设计与材料选择 模具是决定产品质量和生产效率的核心要素。本章深入讲解模具的结构设计和材料考量。 模具结构类型： 阳模 (Male Molds) 与阴模 (Female Molds)： 分析各自的拉伸特性和适用的拉伸比范围。 带衬垫模具 (Plug Assists)： 详细阐述芯模辅助在深拉伸和复杂截面成型中的作用，包括芯模的形状、冷却和脱模设计。 模具材料选择： 探讨铝合金、钢材、环氧树脂和硅胶在不同生产规模、温度和压力下的适用性、导热性和成本效益。 冷却系统设计： 介绍嵌入式冷却流道（水/油/风冷）的设计对缩短循环时间、防止部件翘曲的重要性。 表面光洁度与脱模： 讨论模具的表面处理技术（抛光、喷砂、防粘涂层）以确保零件易于脱模并达到所需的光泽度。 第八章：成型缺陷的识别、成因与解决策略 识别和消除缺陷是保证产品批次稳定性的关键。本章提供一个详尽的故障排除指南。 常见缺陷的分类与分析： 壁厚不均 (Thin Walls)： 通常与拉伸比不当或芯模设计不良有关。 气泡与褶皱 (Bubbles and Wrinkles)： 分析是由于加热不均、真空泄露还是材料的预拉伸状态不佳所致。 表面损伤与粘模： 探讨模具温度、脱模剂使用不当或材料降解引起的表面问题。 翘曲与内应力 (Warping and Residual Stress)： 重点讨论冷却速度不一致和不均匀的脱模应力导致的几何精度下降。 过程参数的优化矩阵： 建立一个基于加热时间、成型压力、冷却速率和片材厚度的参数优化图表。 第九章：后处理、修边与质量检测 热成型后的精加工和严格的质量控制流程确保了最终产品的可用性和安全性。 精密修边技术： 介绍各种修边方法的优缺点，包括冲切（Stamping）、铣削（Milling）、激光切割和水刀切割，特别针对不同厚度和材料的适用性。 粘接、焊接与表面装饰： 探讨热成型部件的二次加工技术，如超声波焊接、热风焊接以及真空镀膜和喷涂前的表面准备。 质量检测标准： 依据行业标准（如ASTM D3775, D1238等），详细说明如何进行尺寸精度测量、壁厚均匀性测试（使用超声波测厚仪）以及机械性能测试。 环境与可持续性考量： 讨论热成型废料的回收再利用（Grinding and Reprocessing）流程，以及如何设计易于回收的单材料结构。 --- 结语 本书结构严谨，内容翔实，旨在成为工程技术人员、模具设计师以及质量控制专家的必备参考书。通过对材料、热力学、设备和工艺的系统化阐述，读者将能够掌握设计、优化和高效运行现代塑料热成型生产线的核心能力。

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