译者前言
历经一年半的时间，我很高兴本书中文版很快就要与中国各位橡塑加工领域的同仁们见面了。当然，这首先要感谢原版的两位编者：Christian Hopmann博士以及Walter Michaeli博士——德国亚琛工业大学塑料加工研究所(IKV)的两位主任。因为从本书的架构及内容可以看出，编者在选择模具设计的相关知识体系时进行了精挑细选，尽管有些信息已经是老生常谈，但理论与数据永远不会过时。
在聚合物的精密成型过程中，模具的结构极大地影响了熔体的流动形态，这一过程涉及了流变学、力学、传热学等多学科的综合交叉，温度与力场的耦合必然导致其解析计算过程非常复杂。因此，必须依靠计算机进行流动的模拟计算与模具的结构优化，而有限元法或有限差分法在这个方面就显得非常方便，避免了学生或设计人员对复杂微积分方程的恐惧。正是如此，本书并没有纠结于方程的推导过程，而是强调了设计人员对理论与方程的运用。
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，除了模具之外，本书针对定型线及定型模具的基本结构也进行了讨论，因为定型线也被涵盖在挤出模具的广义概念中。因此，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。
挤出模具的设计虽然很依赖设计人员的个人经验，但要实现精密的挤出控制，必须对其中的细节精雕细琢。例如，书中第9章在讨论关于挤出模具的力学设计时，编者不仅讨论了多孔板的力学强度核算，还特别强调了滤网的力学设计问题，甚至还特意提到了滤网的金属丝线问题。这种对细节“穷追猛打”的思维也许正是德国制造的精髓，非常值得我们认真学习，也非常契合国家大力提倡的“工匠精神”，对提升我国制造业在全球行业的格局非常重要。
在最初接手本书的翻译工作时，我还未意识到这一过程会给我带来如此的震撼，尽管过程非常艰难与耗时，但回顾这一过程却发现其令我受益匪浅。由于个人能力有限，我尽量弄清楚书中的每一句话每一个单词，并坚守“信、达、雅”的原则力求言简意赅地表达出来，但是，纰漏与不当之处还是不可避免，望读者谅之。在此，希望各位专家同仁不吝指正。不过，如果能耐心地阅读书中的内容，并将其与模具的实际设计与使用过程相结合，那么，我认为本书还是值得一读的。

林祥
2018年夏于北京科技大学


第四版前言
2003年1月，本书第三版的英文版正式发行。从此，关于此书的德文版与英文版就不断地收到读者的再版要求。为了满足需求，我们很高兴看到Hanser出版社印刷发行了该书的第四版。在本书新版的编辑过程中，第一次迎来了两位主编：2011年4月，Christian Hopmann教授接替Walter Michaeli教授担任德国亚琛工业大学塑料加工协会主席及塑料加工研究所（IKV）主任。我们很高兴本书与Hanser出版社的长期合作关系进入了IKV的下一个时代。
相信本书的此次更新将继续给您的工作、生活带来帮助，并希望给您的阅读过程带来愉悦。我们保留了本书多年以来久经考验的内容结构，同时也新增了众多读者的反馈与建议。
这里，我们要特别感谢IKV挤出系前主任Christian Windeck教授及其继任者Nafi Yesildag, M.Sc.，两位均对本书中的内容、方程及参考文献进行了严格的分析、检查与增补。在此，我们表示由衷的感谢。
此外，我们对Hanser公司的Mark Smith及Jorg Strohbach在本书出版过程中所给予的大力支持也表示谢意。
再次，来自塑料与橡胶工业界对本书第四版所提出的建议也悉数被采纳，感谢所有对本书出版提供建议与帮助的各位同仁。IKV的众多研究和发展贡献组成了本书中所陈述的内容基础，在这样的背景下，我们要感谢联邦经济与能源部门（BMWi，柏林）通过德国联邦工业研究协会（AIF e.V.，科隆）、德意志研究联合会（DFG，波恩-拜德哥德斯堡）、联邦教育与研究部（BMBF，波恩）以及欧洲委员会（布鲁塞尔）对众多工业研究项目的促进与支持。

Walter Michaeli
Christian Hopmann

目录：

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