第一篇：聚合物加工原理習題

第四章

1、舉例說明高聚物熔體粘彈性行為的表現(xiàn)。

聚合物流動過程最常見的彈性行為是端末效應和不穩(wěn)定流動。端末效應包括入口效應和?？谂蚧?離模膨脹)即巴拉斯效應。不穩(wěn)定流動即可由于熔體彈性回復的差異產(chǎn)生熔體破碎現(xiàn)象。

2、簡述高聚物熔體流動的特點。由于高聚物大分子的長鏈結構和纏繞，聚合物熔體、溶液和懸浮體的流動行為遠比低分子液體復雜。在寬廣的剪切速率范圍內(nèi)，這類液體流動時剪切力和剪切速率不再成比例關系，液體的粘度也不是一個常此因而聚合物液體的流變行為不服從牛頓流動定律。即非牛頓型流動。

3、聚合物熔體在剪切流動過程中有哪些彈性表現(xiàn)形式?在塑料成型過程中可采取哪些措施以減少彈性表現(xiàn)對制品質(zhì)量的不良影響? 聚合物熔體在加工過程中的彈性行為主要有入口效應、離模膨脹和熔體破裂。隨熔體在口模內(nèi)停留時間延長，彈性變形得到恢復，離模膨脹呈指數(shù)關系減小。故增長口模長度可減小離模膨脹。保證擠出速率在臨界擠出速率以下，γc隨擠塑溫度的增加而變大，但與口模的表面粗糙度無關。因此，升高溫度是擠塑成功的有效辦法。入口收斂角α↑，γc↓，L/D↑, γc↑減小入口收斂角，增大長徑比可增大臨界擠出速率。

4、取向度對注塑制品的力學性能有何影響? 非晶聚合物取向后，沿應力作用方向取向的分子鏈大大提高了取向方向的力學強度，但垂直于取向方向的力學強度則因承受應力的是分子間的次價鍵而顯著降低。團此拉伸取向的非品聚合物沿拉伸方向的拉伸強度，斷裂伸長率和沖擊強度均隨取向度提高而增大。取向結晶聚合物的力學強度主要由連接晶片的伸直鏈段所貢獻，其強度隨伸直錢段增加而增大，晶片間伸直鏈段的存在還使結晶聚合物具有韌性和彈性。通常，隨取向度提高，材料的密度和強度都相應提高，而伸長率則逐漸降低

5、聚合物在成型過程中為什么會發(fā)生取向？成型時取向產(chǎn)生的原因及形式有哪幾種？取向?qū)Ω叻肿硬牧现破返男阅苡泻斡绊懀?/p>

成型加工時，受到剪切和拉伸力的影響，高分子分子鏈發(fā)生取向。依受力方向分為：

1、流動取向：系指在熔融成型或濃縮成型中，高分子化合物的分子鏈、鏈段或其他添加劑，沿剪切流動的方向排列。次表層的取向度最高。

2、拉伸取向：系指高分子化合物的分子鏈、鏈段或結晶等受到拉伸力的作用沿受力方向排列。有單向拉伸和雙向拉伸。

影響因素：

1、分子結構（結構簡單，柔性的有利于取向）

2、低分子化合物（降低Tg/Tf有利于取向）

3、溫度（升溫有利取向）

4、拉伸比（增加有利取向）高分子材料經(jīng)取向后，拉伸強度、彈性模量、沖擊強度、透氣性等增加，單軸拉伸后，取向方向（縱向）和垂直于取向方向（橫向）強度不一樣，縱向強度增加，橫向減少，對于結晶性高分子，取向拉伸后結晶度增加，玻玻璃化溫度增加。

6、入口壓力降產(chǎn)生原因有哪些？（1）、物料從料筒進入口模時，熔體粘滯流動流線在入口處產(chǎn)生收斂所引起的能量損失；（2）、在入口處由于聚合物熔體產(chǎn)生彈性變形，因彈性能的儲蓄所造成的能量消耗；（3）、熔體流經(jīng)入口處時，由于剪切速率的劇烈增加而引起速度的激烈變化，為達到穩(wěn)定的流速分布所造成的壓力降。

7、聚合物的結晶度將如何影響注射制品的性能？對結晶度較高的材料，在注射工藝參數(shù)的選擇中應該注意那些問題？

聚合物結晶度對制品性能影響包括：密度、力學性能、熱性能及其他性能等。密度：結晶度高, 分子鏈排列有序而緊密, 分子間作用力強, 所以密度隨結晶度的提高而增大。拉伸強度：結晶度高, 拉伸強度高。彈性模量：彈性模量隨結晶度的增加而增大。沖擊強度：沖擊強度隨結晶度的提高而減小。熱性能：結晶度增加有利于提高軟化溫度和熱變形溫度。光澤度：結晶度提高會增加制品的致密性, 使制品表面光澤度提高, 但由于球晶的存在會引起光波的散射, 而使透明度降低。翹曲：結晶度提高會使體積變小, 收縮率加大。對結晶度較高的塑料設定工藝參數(shù)應注意：主要是模溫的設定，當聚合物熔體溫度高于熔融溫度時(T > Tm), 大分子鏈的熱運動顯著增加, 當大于分子的內(nèi)聚力時, 分子就難以形成有序排列而不易結晶;當溫度過低時, 大分子鏈段的運動能很低, 甚至處于凍結狀態(tài), 也不容易結晶。所以結晶的溫度范圍是在T g 和Tm 之間。冷卻速度： 冷卻速度決定于熔體溫度與模具溫度的溫差。冷卻速度快, 結晶時間短, 結晶度低, 制品密度也會降低。注射壓力：對于結晶性高聚物而言, 在注塑過程中, 可通過提高注塑壓力和注射速率獲得較高的結晶度, 當然, 提高的程度應以不發(fā)生熔體破裂為限。擠出成型

單螺桿擠出機的擠出系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)包括哪幾個部分? 單螺桿擠出機由傳動系統(tǒng)，擠出系統(tǒng)，加熱和冷卻系統(tǒng)，控制系統(tǒng)等幾部分組成。擠出系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)主要包括傳動裝置、加料裝置、機筒、螺桿、機頭和口模等五部分 簡述單螺桿擠出機的螺桿的幾個功能段的作用.加料段：自物料入口向前延伸的一段稱為加料段，在加料段中，物料依然是固體，主要作用是使物料受壓，受熱前移，螺槽一般等距等深。壓縮段：壓縮段是指螺桿中部的一段，物料在這一段中受熱前移并壓實熔化，同時也能排氣，壓縮段的螺槽體積逐漸減小。均化段：螺桿最后一段，均化段的作用是使熔體進一步塑化均勻，并使料流定量，定壓由機頭流道均勻擠出，這段螺槽截面是恒等的，但螺槽深度較淺。

什么是螺桿的壓縮比,單螺桿擠出機的螺桿通過哪些形式獲得壓縮比? 螺桿加料段第一個螺槽的容積與均化段的最后一個螺槽的容積之比，它表示塑料通過螺桿的全過程被壓縮的程度。

在螺桿的壓縮段附加一條螺紋，這兩條螺紋把原來一條螺紋形成的螺槽分成兩個螺槽，一條螺槽與加料段螺槽相通，用來輸送固態(tài)物料；另一條螺槽與均化段相通，用于液態(tài)物料的輸送。這就避免了單螺紋螺桿固液共存于一個螺槽引起的溫度波動。如何獲得單螺桿擠出機最大的固體輸送速率? 結構角度：1增加螺槽深度； 2降低物料與螺桿的摩擦系數(shù)； 3增加物料與料筒的摩擦系數(shù)； 4選擇適當?shù)穆菪恰９に嚱嵌龋?增加料筒溫度（fb↑）；②降低螺桿溫度（fs↓）。簡述雙螺桿擠出機的主要工作特性。

a.強制輸送作用 在同向旋轉嚙合的雙螺桿擠出機中，兩根螺桿相互嚙合，嚙合處一根螺桿的螺紋插入另一根螺桿的螺槽中，使其在物料輸送過程中不會產(chǎn)生倒流或滯流。無論螺槽是否填滿。輸送速度基本保持不變，具有最大的強制輸送性。

b.混合作用 由于兩根螺桿相互嚙合，物料在擠出過程中進行著比在單螺桿擠出機中更為復雜的運動，不斷受到縱向橫向的剪切混合，從而產(chǎn)生大量的熱能，使物料加熱更趨均勻，達到較高的塑化質(zhì)量。c.自潔作用 反同旋轉的雙螺桿，在嚙合處的螺紋和螺槽間存在速度差，相互擦離過程中，相互剝離粘附在螺桿上的物料，使螺桿得到自潔。同向旋轉的雙螺桿，在嚙合處兩根螺桿的運動方向相反，相對速度更大，因此能剝?nèi)ジ鞣N積料，有更好的自潔作用。簡述聚合物物料在單螺桿擠出機中的熔化過程。

由固體輸送區(qū)送入的物料，在進入熔化區(qū)后，即在前進的過程中同加熱的料筒表面接觸，熔化即從這里開始，且在熔化時于料筒壁留下一層熔體膜，若熔體膜的厚度超過螺翅與料筒間隙，就會被旋轉的螺翅刮落，并將其強制積存在螺翅的前側，形成熔體池，而在螺翅的后側則為固體床，這樣，在沿螺槽向前移動的過程中，固體床的寬度就會逐漸減少，直至全部消失，即完全熔化，熔體膜形成后的固體熔化是在熔體膜和固體床的界面發(fā)生的，所需熱量一部分來自料筒的加熱器，另一部分則來自于螺桿和料筒對熔體的剪切作用。簡述聚合物熔體在擠出機均化段的流動形式。熔體在均化段的流動包括四種形式：正流、逆流、漏流和橫流。正流，亦稱拖曳流動：由于螺桿旋轉時螺棱的推擠作用引起物料沿螺槽方向(z方向)向機頭的流動，這是均化段熔體的主流。逆流，亦稱壓力流動：由于機頭口模、過濾網(wǎng)等對料流的阻礙作用使料流沿螺槽反向的流動。橫流：螺棱的推擠作用和阻擋作用造成的物料在落槽內(nèi)的往復流動，僅限于在每個落槽內(nèi)的環(huán)流。漏流：物料在螺桿和料筒的間隙沿著螺桿的軸向往料斗方向的流動，它也是由于機頭和口模對物料的阻力所產(chǎn)生的反向流動。

什么叫螺桿的長徑比？螺桿長徑比的增加對物料的加工有何好處？

螺桿有效工作長度與直徑之比。n一定時，L/D增加，物料在螺桿中運行時間延長，有利于物料塑化與混合，使升溫過程變緩；可使均化段長度增加，可減少逆流和漏流，有利提高生產(chǎn)能力。簡述管材擠出的工藝過程及管材擠出的定徑方法。

擠出工藝：物料經(jīng)擠出機塑化、機頭口模成型后，經(jīng)定型裝置冷卻定型、冷卻水槽冷卻、牽引、切割，得到管材制品。

定內(nèi)徑：定徑套裝于擠出的塑料管內(nèi)，即從機頭擠出的管子內(nèi)壁與定徑套的外壁相接觸，在定徑套內(nèi)通冷卻水，將管子冷卻定型。由于定徑套的冷卻水管是從管芯處插入的，故這種定型法只有直角式機頭或偏移式機頭的擠出才能使用。定外徑：使擠出管子的外壁與定徑套內(nèi)壁相接觸而起定型作用。內(nèi)壓法：向管內(nèi)通入壓縮空氣的內(nèi)壓法真空法：在管子外壁抽真空法

以尼龍棒材的擠出成型為例,說明擠出成型的工藝過程,并討論原料和設備結構的選擇,工藝條件的控制中應注意的問題。

①原料的選擇：尼龍的熔融溫度范圍窄，黏度偏低，須特別注意選擇高黏度的尼龍作為擠出棒材的原料，以保證成型的穩(wěn)定性；②原料干燥：尼龍極易吸水，擠出前必須充分干燥，否則，會導致尼龍在加工過程中出現(xiàn)降解；③擠出成型：是棒材制造的主要過程，擠出成型中應注意兩點，一是擠出速度要慢，否則影響定型；二是溫度控制波動范圍要小，否則容易造成黏度的較大波動，從而影響擠出穩(wěn)定性； ④制品的定型與冷卻：定型部分要長一些，采用緩慢冷卻，若使用急冷，很容易造成棒體內(nèi)部縮孔；⑤牽伸和后處理：牽引要均勻，牽引切割后的棒材要進行調(diào)濕處理，以防止使用過程中的尺寸變化。注射成型

注塑機有幾種類型，包括哪些組成部分。

按傳動方式：機械式注塑機，液壓式注塑機，機械液壓式注塑機按操縱方式：手動注塑機、半自動注塑機、全自動注塑機按塑化方式：柱塞式注塑機、預塑式注塑機、橡膠注塑機包括以下：注射裝置、合模裝置、液壓電氣控制系統(tǒng) 嵌件預熱有何意義。

為了裝配和使用強度的要求，理解塑件內(nèi)常常嵌入金屬嵌件。注射前，金屬嵌件先放進模具內(nèi)的預定位段，而后經(jīng)注射成型才能和塑料成為一個整體。由于塑料與金屬的熱性能差異很大，兩者收縮率不同，因此，有嵌件的塑料制品，在嵌件周圍易出現(xiàn)裂紋或制品強度較低。設計制品時應加入制件周圍塑料的厚度，同時對金屬嵌件進行預熱也是必要的。因為嵌件預熱可以減小塑料熔體與嵌件的溫差，使嵌件周圍的塑料熔體冷卻比較慢，收縮比較均勻，產(chǎn)生一定的熔料收縮作用，以防止嵌件周圍產(chǎn)生較大的內(nèi)應力。

注射機常用噴嘴類型？從加工塑料性能和成型制品特點來考慮，如何選擇噴嘴？

1、通用式噴嘴：是最普遍的形式，這種噴嘴結構簡單，制造方便，無加熱裝置，注射壓力損失小，常用于PE、PS、PVC及纖維等注射成型。

2、延伸式噴嘴：是通用是彭罪的改進型，結構也較簡單，制造方便，有加熱裝置，注射壓力姜較小，適用于PMMA、POM、PSF、PC等高粘度樹脂

3、彈簧針閥式噴嘴：是一種自鎖式噴嘴，結構較復雜，制造困難，流程較短，注射壓力損失較大，較適用于PA、PET等熔體粘度較低的塑料注射。

試問一旦在注射成型過程中（使用螺桿式注射機）發(fā)現(xiàn)未熔的顆粒料，將如何調(diào)整工藝參數(shù)以獲得理想的制品？

注射成型過程中發(fā)現(xiàn)未熔的顆粒料，其主要原因是塑化不良。調(diào)整工藝參數(shù)：可適當提高塑化背壓，適當提高料筒溫度，延長物料在料筒中停留時間，提高螺桿轉速等。隨著螺桿轉速的增加，橡膠注射成型的硫化時間為何呈現(xiàn)“U”形變化？

隨著螺桿轉速的提高，機筒內(nèi)的膠料受到剪切、塑化和均化的效果提高，可獲得較高的注射溫度，縮短注射時間和硫化時間。螺桿轉速過高時，螺桿表面橡膠分子鏈發(fā)生拉伸取向，形成多層取向狀態(tài)，產(chǎn)生一種收縮力，起到一種鉗制作用，使膠料成團抱著螺桿一起轉動，產(chǎn)生較嚴重的“包軸現(xiàn)象”，不能使膠料很好地受到剪切作用，故膠溫反而下降，注射溫度降低，硫化時間延長。注塑制件后處理主要有哪些方法，各有什么意義。

隨著螺桿轉速的提高，機筒內(nèi)的膠料受到剪切、塑化和均化的效果提高，可獲得較高的注射溫度，縮短注射時間和硫化時間。螺桿轉速過高時，螺桿表面橡膠分子鏈發(fā)生拉伸取向，形成多層取向狀態(tài)，產(chǎn)生一種收縮力，起到一種鉗制作用，使膠料成團抱著螺桿一起轉動，產(chǎn)生比較嚴的“包軸現(xiàn)象”，不能使膠料很好的剪切作用，故膠溫反而下降，注射溫度降低，硫化時間延長。

注塑制件后處理主要有哪些方法，各有什么意義

熱處理，調(diào)濕處理，熱處理的實質(zhì)：使強迫凍結的分子鏈得到松他，凝固的大分子鏈段轉向無規(guī)位置，從而消除這一部分的內(nèi)應力。提高結晶度，穩(wěn)定結晶結構，從而提高結晶塑料制品的彈性模量和硬度，降低斷裂伸長率。調(diào)濕處理是為了在較短的時間內(nèi)穩(wěn)定的尺寸。同時還可以加快達吸濕平衡，從而改善制件的柔曲性和韌性，使它的沖擊強度和拉伸強度均有提高。結晶性塑料和非晶塑料在注塑工藝上有何不同。塑化階段，結晶性塑料的塑化需要更長的時間冷卻階段，結晶性塑料的冷卻要嚴格控制，冷卻的快慢直接影響塑件物性 某塑膠公司有如下原料： 聚乙烯A(熔體流動指數(shù)為7g/10min)；聚乙烯B(熔體流動指數(shù)為 0.3g/10min)；聚苯乙烯；聚碳酸酯；尼龍66。

–（1）擬生產(chǎn)Φ50cm、高300cm的垃圾桶，可選用什么成型方法，選擇上述什么原料（要簡述選擇的理由）？為了降低生產(chǎn)成本，打算在聚合物中加入30％碳酸鈣填料，請問在加入填料后，成型工藝可能做那些調(diào)整？

– 選擇聚乙烯A，相對B而言，熔體流動指數(shù)較高，加工較容易。聚苯乙烯太脆，會被強酸強堿腐蝕，不抗油脂，不適合做垃圾桶，PC和尼龍66原材料費較高，也不適合做垃圾桶。大型垃圾桶可以用擠吹中空塑料成型。– 加入填料后，材料的黏度會有所提高，所以擠出過程中應該提高溫度，以降低材料黏度，即降低加工難度。在吹塑時，氣體壓力不宜過大，避免基體和填料間的應力開裂。擬生產(chǎn)手機外殼，該公司有的工程師認為采用聚苯乙烯較好，而有的工程師認為采用聚碳酸酯較好，你認為選用那種聚合物合適，談談理由。若選用聚碳酸酯，在成型過程中應注意那些問題？

– 選用PC較好。聚苯乙烯的化學穩(wěn)定性比較差，作為手機外殼可以被多種有機溶劑溶解，會被強酸強堿腐蝕，不抗油脂，并且在受到紫外光照射后易變色。質(zhì)地硬而脆，抗沖擊性能較差，作為手機外殼不耐摔，易破裂。

– 聚碳酸酯無色透明，耐熱，抗沖擊，阻燃，在普通使用溫度內(nèi)都有良好的機械性能。但其耐磨性差，一些用于易磨損用途的聚碳酸酯器件需要對表面進行特殊處理。

– PC遇水容易水解，產(chǎn)生斷鍵、分子量下降和物理強度降低等現(xiàn)象。所以應該嚴格控制PC中的水分，避免產(chǎn)品出現(xiàn)氣泡銀紋等，通常在PC加工前需用熱風干燥機干燥3-5小時。中空吹塑成型

簡述注塑吹塑工藝過程。聚酯透明瓶的成型為例，聚酯的特點是易吸潮，結晶速度慢，為了得到尺寸精度高，透明性好的聚酯透明瓶，一般采用兩步法進行注射吹塑成型。第一階段為型坯的制造（注射法），第二階段為坯件的吹塑成型。第一階段型坯的制造（注射法）主要有三個步驟，首先是注射成型前的準備，對聚酯型坯的成型前準備主要是物料的干燥，一般要對聚酯切片在120℃下干燥6-12小時；其次是借助注射機和型坯成型模具進行注射成型；最后是后處理，型坯的后處理僅限于修邊，不可進行熱處理。第二階段型坯的吹塑分四個步驟，第一是對型坯加熱到Tg以上，進入橡膠態(tài)；第二是入模，即把加熱好的型坯迅速移入模具中；第三是吹塑成型，即在已加熱的型坯吹入壓縮空氣，型坯即脹大脫離金屬管貼于模壁上成型；第四是冷卻脫模。

簡述擠出吹塑工藝過程。①管坯直接由擠出機擠出，并垂掛在安裝于機頭正下方的預先分開的型腔中；

②當下垂的型坯達到規(guī)定長度后立即合模，并靠模具的切口將管坯切斷； ③從模具分型面上的小孔送入壓縮空氣，使型坯吹脹緊貼模壁而成型； ④保持充氣壓力使制品在型腔中冷卻定型后開模脫出制品。

以尼龍6制備的汽車油杯的成型為例，說明擠出吹塑的工藝過程，并分析原料的選擇和成型各階段的工藝條件控制中應注意的問題。

– 汽車油杯的成型過程包括原料的選擇和干燥，擠出型坯，閉模，吹塑，冷卻脫模等幾個過程。由于尼龍粘度相對較低型坯易下垂，原料的選擇應特別注意選擇高粘尼龍作為基礎原料；同時，由于尼龍粘度對溫度敏感性大，擠出吹塑過程應特別注意溫度控制。熱成型的定義。

熱成型是一種以熱塑性塑料板材和片材為成型對象的二次成型技術，其法一般是先將板材裁切成一定形狀和尺寸的坯件，再將坯件在一定溫度下加熱到彈塑性狀態(tài)，然后施加壓力使坯件彎曲與延伸，在達到預定的型樣后使其冷卻定型，經(jīng)過適當?shù)男拚?，即成為制品。熱成型過程中對坯件施加的壓力，在大多數(shù)情況下是靠真空和引進壓縮空氣在坯件兩面形成氣壓差，有時也借助于機械壓力或液壓力。

要制作一直徑達2米、高5米、厚15毫米的大型聚乙烯圓筒，可以采用哪些方法？

– 對于這種大尺寸的圓筒，很難采用擠出法生產(chǎn)，可以采用熱成型法生產(chǎn)。如可以用機械 加壓法生產(chǎn)兩、三塊弧形板，通過熱熔連接成一個完整筒體。也可以采用加熱后卷繞的辦法直接卷繞成型。其他成型工藝

鑄塑成型有哪幾種方式？

鑄塑技術包括靜態(tài)鑄塑、嵌鑄、離心澆鑄以及流延鑄塑、搪塑和滾塑等。請分別寫出以下制品最多可以用哪些成型加工方法來生產(chǎn)：

– 線纜包覆層：擠出成型– 沙灘鞋底：壓延成型、注射成型 – 橡膠的胎面：壓出成型、模型硫化

– 小型兒童玩具：熱成型、注射成型、擠出成型、搪塑成型 – 尼龍薄膜：壓延成型、擠出成型、吹塑成型 – 礦泉水瓶：注射成型、擠出成型 – 塑料水桶：注射成型 – 醫(yī)用標本：嵌鑄成型

簡述PTFE成型加工方法原理并說明如何調(diào)節(jié)其制品性能？ – 原理：PTFE 室溫下冷壓成型坯后再燒結，經(jīng)冷卻后得到制品。（可用圖示說明）– 措施：控制冷卻速度，調(diào)整結晶程度來調(diào)節(jié)其制品性能。

下列哪些參數(shù)與擠出機的產(chǎn)量無關？ D A.螺桿直徑 B.螺桿長度 C.螺桿轉速 D.切粒機轉速 當雙螺桿擠出機機頭壓力過高時應該調(diào)整 B A．喂料量 B。螺桿轉速 C。機筒溫度 D。螺桿組合 擠出機的測溫裝置熱電偶的作用是 A A．測量溫度 B?？刂茰囟?C.加熱 D。冷卻 擠出過程中料條表面粗糙是因為 D A．塑料水分太大 B。熔體溫度太高 C。擠出速度太低 D。擠出速率太高 擠出過程中料條帶有黑點是因為 AB A．擠出溫度太高 B.機頭口模處有不干凈的地方 C。擠出溫度太低 D。原料太臟 物料塑化時的熱量來源為 AB A．料筒傳熱 B。物料內(nèi)部摩擦 C。物料反應熱 D。環(huán)境熱量 擠出成型的控制系統(tǒng)不包括 D A．電氣傳動系統(tǒng) B。溫度控制 C。壓力控制 D。喂料控制 雙螺桿有清除機筒、螺桿表面物料的能力，這種能力稱為 A A．自潔 B。自轉 C。掃堂 D。振動 塑料熔體指數(shù)越大，其流動就越容易，所以擠出量隨塑料熔體指數(shù)的增加而 B A．降低 B。增加 C。無影響 D。以上都錯

結晶會提高制品的許多重要性能，也會使（D）性能下降。A．密度 B。拉伸強度 C。剛度 D。透明

在加工過程中影響熔體的熱穩(wěn)定性及制品的耐化學試劑性和滲透性等的聚合物結構是 A A．聚合物分子中的單個原子與官能團 B。分子量 C。分子柔性 D。分子間鍵合 在中空吹塑成型過程中，可確定型坯成型難易程度的聚合物結構是 B A．分子柔性 B。分子量 C。結晶與取向 D。分子間鍵合 不管是哪類添加劑，在選用時應注意 ABCD A．相容性 B。協(xié)同性 C。功能性 D。經(jīng)濟性 外潤滑劑加入分子中是為了 ABD A．降低塑化熔料溫度 B。減少熔料與設備表面的摩擦力 C．減少熔料間的摩擦 D。阻止熔料粘在設備金屬表面上 在吹塑制品過程中，若型坯的壁厚膨脹太大會造成 D A．過多的飛邊 B。制品上出現(xiàn)褶皺 C。制品壁會太薄 D。原料的浪費 在擠出成型中會產(chǎn)生熔體破裂現(xiàn)象的因素有 D A．擠出速率 B。熔體溫度 C。機頭結構 D。以上都是 通過（）可消除擠出過程中出現(xiàn)的熔體破裂現(xiàn)象。AD A．提高機頭溫度 B。降低機頭溫度 C。提高擠出速度 D。降低擠出速度 在中空吹塑成型制品中，影響制品收縮率的因素有 ABCD A．塑料的種類 B。型坯的熔體溫度 C。制品的壁厚 D。模具的溫度 吹塑容器的底部為（），可以很好的補償收縮率。

A．凹形 B。凸形 C。平形 D。以上三種均可

第二篇：青島科技大學聚合物加工原理知識總結(濃縮版)

第一章

? 聚合物加工原理涉及到材料的性質(zhì)、加工工藝和機械設備之間的相互影響作用，必需了解、認識并掌握它們之間的協(xié)調(diào)關系

? 八大應用領域：生命科學與生物技術、信息科學與工程、材料科學與工程、新型能源科學、環(huán)境科學、海洋科學、宇航科學、安全科學

? 聚合物加工的科學內(nèi)涵：?重要性（材料轉化為產(chǎn)品的關鍵）、?科學性（為…提供理論依據(jù)）、?工程性（注重工程實際）、?綜合性（涉及多學科，形成一門科學與工程緊密結合的學科）

? 聚合物的特殊性質(zhì)：成型性好、比重小、耐腐蝕、耐磨損、電絕緣性好、保溫性好、隔音性好、容易染色、透明性好、防輻射、耐高溫、變形小、彈性好、防蛀性好 ? 聚合物加工兩個顯著特性：科學性（涉及多種方法）、綜合性或技術的集成性（依賴于多門學科知識的有機結合）

第二章

? 聚合物的成型加工要求：?使聚合物熔融或軟化，呈現(xiàn)流動性與可塑性；?賦予制品一定形狀；?對某些聚合物，以某些單體或低分子化合物開始，按一定程序反應，制成所需材料或制品，尤其是熱固性塑料。?通過加工操作利用原材料的物理或化學變化，達到對物料改性的目的。

? 主要成型方法：?擠出 ?注塑 ?壓延 ?壓縮模塑 ?熱成型

? 加工新技術：?氣輔注射 ?微孔發(fā)泡 ?多層成型 ?多相成型 ?反應成型 ?低壓成型

? 主要成型設備：

?開放式煉膠機：開煉機用來制備塑煉膠、混煉膠、進行熱煉、出型加工，它是使用最早的塑煉方法。其加工塑煉膠料質(zhì)量好，收縮小，但生產(chǎn)效率低，勞動強度大、有污染。適宜于膠料變化多和耗膠量少的工廠。

?密煉機：可進行塑煉、混煉（初煉、終煉）。與開煉機比，具有效率高、周期短、能力大、污染小等優(yōu)點。

?擠出機：在旋轉著的螺桿軸向力作用下，通過位于口模端一特定形狀的通道，獲得該通道所具有的截面形狀，其成型連續(xù)、穩(wěn)定。

問題：制品不均勻，擠出不穩(wěn)定，擠出有脹大，能量損耗。

原因：?均勻性 ?熔體破裂（影響擠出速度穩(wěn)定性）?擠出物脹大特性 ?能量耗散性 ?注射成型機：間歇周期成型,成型周期短，效率高，熔料模具磨損小，能成批量地成型形狀復雜，表面、圖案與標記清晰，尺寸精度高的塑件。

主要問題：?模腔充不滿 ?過充（稱為飛邊）?尺寸精度達不到 ?各部分物料不均勻?成型后各部分收縮不均勻

影響因素：流道截面及模腔截面形狀、料筒溫度、注射壓力及速度、保壓時間、模具溫度、塑件厚度

?壓延成型機：連續(xù)的薄膜及片材成型方法，加工能力大，生產(chǎn)速度快，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，但設備龐大，投資高，寬度受壓延輥長限制。

主要問題：薄膜寬度及厚度的控制(難于控制），雜質(zhì)的去除（不易去除）。影響因素：壓延成型輥數(shù)目、排列方式，成型輥的溫度、速度、過濾裝置。

? 聚合物加工主要步驟：?混合、混煉 ?成型 ?后加工 ? 按形態(tài)轉變加工操作兩個過程：?成型準備階段 ?成型階段

? 聚合物加工機械發(fā)展的推動因素：?社會需求 ?相關學科知識交叉、滲透與融合 ? 主要設計思想：?借用（金屬成型方法中借用）?轉化（橡塑設備相互轉化）?發(fā)展

第三章

? 材料的三種性質(zhì)：?材料內(nèi)在性質(zhì) ?加工性質(zhì) ?產(chǎn)品性質(zhì)

? 可加工性：?可擠壓性 ?可模塑性 ?可延展性（可拉伸性）? 流動機理：鏈段相繼躍遷

? 滯后效應：形變遲于外力的現(xiàn)象稱為“滯后效應”或“彈性滯后”。? 擠出時脹大，注射時收縮 ? 巴拉斯效應（擠出脹大），措施：增加口模長度、提高口模溫度 ? 韋森堡效應（包軸現(xiàn)象）：開煉及壓延過程中存在反流

? 熔融破裂：高彈形變占的比例大，超過粘流形變時，產(chǎn)生熔體破裂。

? 流動類型：(1)層流與紊流(2)穩(wěn)流與非穩(wěn)流(3)等溫流與非等溫流(4)一維流、二維流及三維流(5)拉伸流、剪切流(6)拖曳流、壓力流

第四章

? 牛頓流動：?黏度不隨剪切速率變化 ?應變具有不可逆性質(zhì)，即有純粘性流體特點???dvd? ??????drdt

? 非牛頓流動：?剪應力與剪切速率不成正比, 粘度取決于剪切作用

?非牛頓性是粘性和彈性行為的綜合，流動過程中包含著不可逆形變和可逆形變兩種成分

n?dv??d????K???K???K?????dr??dt? nn? 影響聚合物流變行為（η）因素：1.聚合物熔體內(nèi)的自由體積2.大分子長鏈之間的纏結 具體影響：溫度、壓力、剪切速率、結構組成、添加劑

? 張量物理定義：一點處不同方向面上具有不同矢量值的物理量。

? 張量不變量：應力主軸在空間的取向和主應力的大小是坐標變換時的不變量。

? 流變學基礎方程：

?連續(xù)性方程：封閉系統(tǒng)內(nèi)的質(zhì)量是一定的。

D???????????Vx?Vy?VzDt?t?x?y?z

D?Dt也稱為密度的隨體導數(shù)，其意思是指密度隨著流體質(zhì)點一起運動所產(chǎn)生的變化率。等式右邊第一項表示密度隨時間的變化，稱為局部導數(shù)，它是由流動場的不穩(wěn)定性引起的。其它三項表示密度隨空間位置的變化，稱為遷移導數(shù)，它是由流動場的不均勻性引起的。

?動量守恒方程：系統(tǒng)的動量變化率等于該系統(tǒng)上的全部作用力。

左邊第一項稱為慣性力項，它反映單位時間、單位體積流體的動量的增量；

右邊第一項是靜壓項，反映壓力梯度對動量的影響；

右邊第二項是粘性力項，反映應力變化對動量的影響；

右邊第三項是重力項（或重力分量）反映重力對動量的影響。

?能量守恒方程 DV????p??????gDt?CVDT??p??????q??T????V??：?VDt??T?p

????等式左邊第一項是內(nèi)能項，它表示單位時間內(nèi)某點的溫度變化 右邊第一項為熱傳導熱流量，反映熱傳導引起的空間溫度變化。右邊第二項為由于溫度變化引起的壓縮或膨脹作功 右邊第三項為粘性耗散，表示粘性流體發(fā)熱

?流變狀態(tài)方程 牛頓流體：

?yz??dVz???yzdy

是剪切速率（也是速度梯度）dVzdy，?yz非牛頓流體：

?yzn?dV??K?z??K??yz??dy? nK為稠度，它表示當切變速率為1時，流體所受的剪切應力；

n 流動指數(shù)。第五章

? 增壓的目的及途徑：

目的：①定向流動 ②提高傳熱效率 ③使制品密實 ④排氣 途徑：①設備結構 ②聚合物熔體流變特性（粘度大）? 增壓的分類:

?DVDt?稱為慣性項，產(chǎn)生的壓力稱為慣性增壓，如：離心澆注、冷壓的熱擠出。

?DV???P??????gDt?P ?施加外力→產(chǎn)生壓力（正機械位移），外（靜）增壓。如：注射過程的壓力；全捏合異向回轉雙螺桿擠出機；齒輪泵擠出機。

????粘性動增壓→ 拖曳流。如：單螺桿擠出機、壓延、輥式混煉機

?g?體積力增壓如：壓注模塑，沒有流動或容器壁面不運動，與流體變形無關。

??是由于熔體流動變形產(chǎn)生的壓力，屬動增壓法； ??與熔體流動（或變形）無關，屬靜增壓。?平行平板流動（動粘增壓）：利用平板的移動，通過粘性流體的拖曳流動，實現(xiàn)增壓作用。? 兩種分析方法：簡化為一維流動的近似方法、平面二維流動分析方法 ?

Vx和Vz看作是相互獨立的、彼此無關聯(lián)的兩個流動速度 ? 假設其它條件同牛頓流體：①層流 ②等溫、定常 ③壁面無滑移 ④非牛頓流體 ⑤忽略重力 ⑥全展流

? 牛頓流體在平行平板間的凈流率等于拖曳流p與壓力流d的線性疊加。

q?qdH2dPa?????qdqd6?Vbdz

a 稱為截流比qpq=qd+qp

截流比 a：①代表擠出機的操作狀態(tài) ②反映了壓力梯度的大小

? 非牛頓流體與牛頓流體的區(qū)別：

（1）對非牛頓流體,產(chǎn)量不能分解為獨立的拖曳流和壓力流(速度也是如此)產(chǎn)量，而牛頓流體可以分解為拖曳流和壓力流

pz、ξ（2）在給定的拖曳速度下，產(chǎn)量是無因次壓力梯度G和流變參數(shù)s、抖 0的函數(shù)。（3）牛頓流體產(chǎn)量最大。

? 非平行平板流動（動粘增壓）：

機理：（1）流體動壓潤滑機理（2）螺槽入口與出口容積不同，產(chǎn)出壓縮比

應用：刀涂、輥涂、輥式混煉機、壓延、雙輥擠出、滑動軸承

建立方程與平行平板之間的不同之處在于邊界條件的不同。H=H 列出二維雷諾方程，再簡化為一維流動，結果：

*dP=0dz

P=f(H0、H1、L Vb、q h)壓力的建立取決于：幾何參數(shù)、物性參數(shù)，物料粘性參數(shù) 結論平行平板入口壓力等于出口壓力時, 沒有增壓； 非平行平板入口壓力等于出口壓力時, 有增壓

最大壓力出現(xiàn)在H?2H0?1??0?*Pmax?P0?，dp/dz=0處，6?LVbH0H*

第六章

? 擠出機主要功能：固體輸送、熔體輸送、熔融、混合、壓縮物料、排氣。? 過程：

1.加料（筒外固體輸送）

塑料：物料多為粉狀或粒狀，容易形成架橋，主要考慮物料的內(nèi)摩擦，設計料斗的錐角。橡膠：物料多為條狀或片狀，容易形成打滑、饑餓喂料或返膠，主要考慮物料的粘性作用，及喂料口的結構形式

2.輸送（筒內(nèi)固體輸送）

① fb，fs → 溫度、粗糙度、物料性質(zhì) ② 物料間的摩擦系數(shù) → 相對速度 ③ 螺桿重要幾何參數(shù) 3.螺桿的壓縮及設計考慮

改變傳熱效率、增加熔融速率、增強排氣作用 螺槽幾何尺寸沿軸向變化 4.熔融（塑化）過程

塑料：壓力升高、摩擦溫度到熔點，形成熔膜→熔池→ 熔池加寬，固體床從寬到零 橡膠：壓力升高→軟化點，產(chǎn)生粘彈→粘流態(tài)→ 從外到內(nèi)。5.混合實現(xiàn)

固體輸送顆粒之間的混合程度取決于螺槽的充滿程度。

理論上混合作用產(chǎn)生于熔體流動層流之間?；旌鲜刮锪习l(fā)生分散、分布混合，并產(chǎn)生熱量混合。

6.排氣實現(xiàn)

條件：要有氣體排出的通道，（限定的長度）有一定壓力。

? 影響牽引角θ的因素：牽引角θ影響擠出生產(chǎn)率，它取決于螺桿幾何參數(shù)、摩擦系數(shù)及固體輸送段的壓力增加情況。

cosq=Ksinq+Msinq=

1+K2-M2-KM1+K2

∵θ=0，M=1 → Qs=0 ∴要使θ增加，使 K、M盡可能減小→f b增加，f s減小。

? 增大固體輸送率關鍵是控制摩擦系數(shù), 影響摩擦系數(shù)的因素有:(a)降低螺桿表面粗糙度，降低摩擦系數(shù)(b)提高機筒內(nèi)表面的摩擦系數(shù)

(c)溫度、壓力及速度都對摩擦系數(shù)有影響。? 熔料在螺槽中流動的四種類型： ?正流（拖曳流、順流）：機筒的相對摩擦拖曳作用產(chǎn)生，有輸送作用

?橫流（環(huán)流）：機筒的相對摩擦拖曳作用產(chǎn)生，有橫向混合作用 ?倒流（壓力倒流）：機筒壁、口模等阻力元件，有縱向混合作用

?漏流：剪切、混合作用

第七章

? 混合的實現(xiàn)：?攙和 ?研磨（碾壓）?撕裂 ?捏合 ?剪切 ?分散 ? 按混合過程性質(zhì)不同分為: 簡單混合（分布混合）： 不減小組分粒子本身大小

分散混合：

減小組分粒子本身尺寸

? 混合方法：（1）分布混合 密煉機：無規(guī)律；靜態(tài)流體混合：有規(guī)律（2）層流混合 ? 評定混合質(zhì)量：分散度：組分粒子大小的度量

分布均勻度：組分在系統(tǒng)內(nèi)散布均勻程度 ? 具體指標：（1）總體均勻度

（2）分離尺度（分離標量）

分離強度（分離程度）

越小混合得越好 ? 對于一混合物：量多的組分成為分散介質(zhì)

量少的組分成為分散相 ? 混合指數(shù)I: 分布方差σ2/測量方差s2

I=0時，說明s打，濃度偏差大，未經(jīng)混合

I=1時，說明s≈σ，濃度偏差小，混合好

第三篇：聚合物合成原理及工藝學教學大綱

《聚合物合成原理及工藝學》教學大綱

（一）、課程基本信息

課程名稱（中、英文）： 聚合物合成原理及工藝學

Principle and Technology of Polymer Synthesis 課程號（代碼）：300032030 課程類別：專業(yè)核心課課（院級平臺課）學時：48 學分：3

（二）、教學目的及要求

“聚合物合成原理及工藝學” 是高分子材料與工程專業(yè)的本科學生繼有機化學、化工原理、高分子物理、高分子化學等專業(yè)基礎課以后所開設的一門專業(yè)主干課程。本課程以三大合成材料及精細和功能高分子材料的工業(yè)生產(chǎn)為模型，以聚合物的分子設計與合成 ── 結構控制 ── 性能控制貫穿整個課程的始終，集中介紹了工業(yè)生產(chǎn)上合成高分子材料的新方法，重要品種的生產(chǎn)工藝技術；各種聚合方法進行工業(yè)化生產(chǎn)的特點、配方原理、流程組織原理和典型工業(yè)生產(chǎn)過程、聚合反應的基本化工單元及典型生產(chǎn)設備。不同實施方法中，關鍵設備的選用，傳熱傳質(zhì)和分離提純的有效措施，最能體現(xiàn)工藝意圖的設備組合，獲得預定性能和結構的聚合物生產(chǎn)的工藝方法和工藝技術。

本課程旨在培養(yǎng)學生工程意識，使其掌握工業(yè)生產(chǎn)高聚物的技能技巧并具備從事新型高分子材料開發(fā)能力，是高分子材料與工程專業(yè)學生必不可少的重要知識板塊。

（三）、教學內(nèi)容（含主要內(nèi)容、學時分配，教學重點*、難點）

第一章：高分子合成原理及工藝學緒論（3學時）

一．高分子材料科學及高分子合成工業(yè)發(fā)展簡史 二．高分子材料的分類及工業(yè)合成高分子的一般過程* 三．本課程對不同知識點的不同層次的具體要求

第二章 生產(chǎn)單體的原料路線（3學時）

一． 石油化工原料路線* 二．煤炭原料路線 三．其它原料路線

第三章 自由基聚合工藝基礎和本體聚合工藝（6學時）

一． 工業(yè)生產(chǎn)中引發(fā)劑的選擇原則 二． 工業(yè)實施本體聚合的特點及難點

三． 氣相法本體聚合—高壓聚乙烯的生產(chǎn)工藝* 四． 非均相本體聚合—聚氯乙烯的本體聚合生產(chǎn)工藝

五． 熔融本體聚合和本體澆鑄聚合—聚苯乙烯和有機玻璃的生產(chǎn)工藝

第四章 自由基懸浮聚合生產(chǎn)工藝（6學時）一． 懸浮聚合的特點、成粒機理與樹脂粒子形態(tài)的控制 二． 懸浮聚合的物系組成，懸浮劑的類型、結構與性質(zhì) 三． 懸浮聚合的工藝流程和工藝控制因素*

四． 水溶性高分子化合物作懸浮劑的氯乙烯非均相聚合工藝* 五． 無機化合物作懸浮劑的苯乙烯懸浮聚合工藝

第五章 自由基乳液聚合生產(chǎn)工藝（6學時）

一． 采用乳液聚合實施工業(yè)生產(chǎn)的特點、乳化劑的類型及工業(yè)生產(chǎn)中選擇

乳化劑的原則

二． 乳狀液的穩(wěn)定與破乳原理在乳液聚合工業(yè)生產(chǎn)中的應用 三． 低溫乳液聚合生產(chǎn)工藝--丁苯橡膠的生產(chǎn)及工藝影響因素* 四． 種子乳液聚合生產(chǎn)工藝--糊用聚氯乙烯樹脂的生產(chǎn) 五． 高溫乳液聚合--ABS的生產(chǎn)

六． 精細化工產(chǎn)品聚丙烯酸酯共聚乳液的生產(chǎn)工藝

第六章 自由基溶液聚合生產(chǎn)工藝（4學時）

一． 溶劑對聚合反應的作用及工業(yè)上選擇溶劑的原則 二． 丙烯腈的均相溶液聚合生產(chǎn)工藝* 三． 丙烯腈的水相沉淀聚合生產(chǎn)工藝* 四． 醋酸乙烯溶液聚合及聚乙烯醇的生產(chǎn)

第七章 配位聚合生產(chǎn)工藝（4學時）

一． Ziegler-Natta催化劑的組成、性質(zhì)及制備 二． 催化劑和高效催化劑在聚烯烴生產(chǎn)中的地位和作用 三． 淤漿法聚丙烯的生產(chǎn)工藝*

四． 氣相流化床法高密度聚乙烯的生產(chǎn)工藝

第八章 離子型聚合（1學時）

一． 陽離子聚合與丁基橡膠的生產(chǎn)工藝 二． 陰離子聚合與SBS熱塑性彈性體的生產(chǎn)工藝

第九章 線型縮聚高聚物的生產(chǎn)工藝（6學時）

一． 縮合聚合反應的特點、分類及工業(yè)上的實施方法 二． 熔融縮聚反應的特點、影響因素和實施工藝* 三． 滌綸樹脂的合成 四． 尼龍的合成

五． 溶液縮聚反應的特點、影響因素和實施工藝* 六． 界面縮聚反應和固相縮聚反應的簡介

第十章 體型縮聚物生產(chǎn)工藝（6學時）

一． 體型縮聚的概念，分類、生產(chǎn)步驟及凝膠點及其預測 二． 熱塑性和熱固性酚醛樹脂的工藝特點，工藝流程及影響因素* 三． 酚醛層壓塑料和壓塑粉的生產(chǎn)工藝及其應用 四． 不飽和聚酯的生產(chǎn)工藝

第十一章 逐步加成聚合反應的生產(chǎn)工藝（6學時）

一． 逐步加成聚合的概念、類型與工業(yè)上的應用 二． 異氰酸酯的化學反應 三． 聚氨酯生產(chǎn)的主要原料 四． 聚氨酯泡沫塑料的生產(chǎn)工藝* 五． 聚氨酯橡膠的生產(chǎn)工藝* 六． 聚氨酯涂料及粘合劑的生產(chǎn)工藝

（四）、教材及主要參考資料

1．《聚合物合物合成原理及工藝學》 李克友，張菊華，向福如主編，科學出版社，2．《高聚物合成工藝學》趙德仁，張慰盛主編 化學工業(yè)出版社，第二版 3．《化工咨詢報告》，化學工業(yè)出版社，2002 4．《高分子化學》，周其鳳，胡漢杰，化學工業(yè)出版社，2001 5．《海外高分子的新進展》，何天白，胡漢杰，化學工業(yè)出版社1997 6．《高分子合成化學》，馮新德，科學出版社，1981.1 7．《功能高分子與新技術》，何天白，胡漢杰，化學工業(yè)出版社2001 8．《乙烯衍生物工學》張旭之、王松漢、戚以政主編，化學工業(yè)出版社 9．《聚氯乙烯》 化學工業(yè)部錦西化工研究院化學工業(yè)部錦西化工研究院出版社 10．《聚合物乳液合成原理、性能及應用》 曹同玉、劉慶普、胡金生編著 化學工業(yè)出版社

11．《腈綸生產(chǎn)工藝及應用》（美）James C.Masson編 中國紡織出版社 12．《配位聚合》 林尚安 上?？萍汲霭嫔?/p>

13．《丙烯衍生物工學》 張旭之、陶志華、王松漢、金彰禮主編，化學工業(yè)出版社

14．《離子型聚合》 應圣康 化學工業(yè)出版社

15．《縮合聚合》張留成、李佐邦等編著 化學工業(yè)出版社 16．《飽和聚酯與縮聚反應》馮新德編著 科學出版社 17．《酚醛與環(huán)氧酚醛層壓板》上?；S 上海人民出版社 18．《酚醛樹脂及其應用》殷榮忠 化學工業(yè)出版社 19．《聚氨酯樹脂》李紹雄，朱呂民，江蘇科技出版社 20．《聚氨酯泡沫塑料》方禹聲、朱呂民，化學工業(yè)出版社

（五）、成績評定（注明期末、期中、平時成績所占的比例，或理論 考核實踐考核成績所占的比例）

平時成績占20％（平時作業(yè)和簽到）期末成績占80％

第四篇：電火花加工原理

電火花加工技術

學院：機械與汽車工

程學院

專業(yè)：材控10-2班 姓名：徐鵬

學號：201001021047

電火花加工技術

電火花是一種加工工藝，主要是利用具有特定幾何形狀的放電電極（EDM 電極）在金屬（導電）部件上燒灼出電極的幾何形狀。電火花加工工藝常用于沖裁模和鑄模的生產(chǎn)。

利用火花放電時產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象對材料進行尺寸加工的方法，叫電火花加工。電火花加工是在較低的電壓范圍內(nèi)，在液體介質(zhì)中的火花放電。電火花加工主要由機械廠完成。電火花是一種自激放電，其特點如下： 火花放電的兩個電極間在放電前具較高的電壓，當兩電極接近時，其間介質(zhì)被擊穿后，隨即發(fā)生火花放電。伴隨擊穿過程，兩電極間的電阻急劇變小，兩極之間的電壓也隨之急劇變低?；鸹ㄍǖ辣仨氃诰S持暫短的時間（通常為10-7-10-3s）后及時熄滅，才可保持火花放電的“冷極”特性（即通道能量轉換的熱能來不及傳至電極縱深），使通道能量作用于極小范圍。通道能量的作用，可使電極局部被腐蝕。

工具電極和工件之間并不直接接觸，而是有一個火花放電間隙0.1—0.01mm，間隙中充滿工作液。

加工過程中沒有宏觀切削力 火花放電時，局部、瞬時爆炸力的平均值很小，不足以引起工件的變形和位移?？梢浴耙匀峥藙偂庇捎陔娀鸹庸ぶ苯永秒娔芎蜔崮軄砣コ饘俨牧?，與工件材料的強度和硬度等關系不大，因此町以用軟的工具電極加工硬的工件，實現(xiàn)“以柔克剛”?？梢约庸と魏坞y加工的金屬材料和導電材料

由于加工中材料的去除是靠放電時的電、熱作用實現(xiàn)的，材料的可加工性主要取決于材料的導電性及熱學特性，如熔點、沸點、比熱容、導熱系數(shù)、電阻率等，而幾乎與其力學性能(硬度、強度等)無關。這樣可以突破傳統(tǒng)切削加工對刀具的限制，可以實現(xiàn)用軟的工具加工硬、韌的工件甚至可以加工聚晶金剛行、立方氮化硼一類的超硬材料。目前電極材料多采用紫銅或石墨，因此工具電極較容易加工?？梢约庸ば螤顝碗s的表面

由于可以簡單地將工具電極的形狀復制到工件上，因此特別適用于復雜表面形狀工件的加工，如復雜型腔模具加工等。特別是數(shù)控技術的采用，使得用簡單的電極加工復雜形狀零件成為現(xiàn)實?？梢约庸ぬ厥庖蟮牧慵?/p>

可以加工薄壁、彈性、低剛度、微細小孔、異形小孔、深小孔等有特殊要求的零件。由于加工中工具電極和工件不直接接觸，沒有機械加工的切削力，因此適宜加工低剛度工件及微細加工。

電火花加工原理

電火花加工時，脈沖電源的一極接工具電極，另一極接工件電極，兩極均浸入具有一定絕緣度的液體介質(zhì)（常用煤油或礦物油或去離子水）中。工具電極由自動進給調(diào)節(jié)裝置控制，以保證工具與工件在正常加工時維持一很小的放電間隙（0.01～0.05mm）。當脈沖電壓加到兩極之間，便將當時條件下極間最近點的液體介質(zhì)擊穿，形成放電通道。由于通道的截面積很小，放電時間極短，致使能量高度集中（10～107W／mm），放電區(qū)域產(chǎn)生的瞬時高溫足以使材料熔化甚至蒸發(fā)，以致形成一個小凹坑。第一次脈沖放電結束之后，經(jīng)過很短的間隔時間，第二個脈沖又在另一極間最近點擊穿放電。如此周而復始高頻率地循環(huán)下去，工具電極不斷地向工件進給，它的形狀最終就復制在工件上，形成所需要的加工表面。與此同時，總能量的一小部分也釋放到工具電極上，從而造成工具損耗。

從上看出，進行電火花加工必須具備三個條件：必須采用脈沖電源；必須采用自動進給調(diào)節(jié)裝置，以保持工具電極與工件電極間微小的放電間隙；火花放電必須在具有一定絕緣強度（10～107Ω ·m）的液體介質(zhì)中進行。

電火花加工具有如下特點：可以加工任何高強度、高硬度、高韌性、高脆性以及高純度的導電材料；加工時無明顯機械力，適用于低剛度工件和微細結構的加工：脈沖參數(shù)可依據(jù)需要調(diào)節(jié)，可在同一臺機床上進行粗加工、半精加工和精加工；電火花加工后的表面呈現(xiàn)的凹坑，有利于貯油和降低噪聲；生產(chǎn)效率低于切削加工；放電過程有部分能量消耗在工具電極上，導致電極損耗，影響成形精度。

電火花加工是利用浸在工作液中的兩極間脈沖放電時產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導電材料的特種加工方法，又稱放電加工或電蝕加工，英文簡稱EDM。

發(fā)明與發(fā)展

1943年，蘇聯(lián)學者拉扎連科夫婦研究發(fā)明電火花加工，之后隨著脈沖電源和控制系統(tǒng)的改進，而迅速發(fā)展起來。最初使用的脈沖電源是簡單的電阻-電容回路。50年代初，改進為電阻-電感-電容等回路。同時，還采用脈沖發(fā)電機之類的所謂長脈沖電源，使蝕除效率提高，工具電極相對損耗降低。隨后又出現(xiàn)了大功率電子管，閘流管等高頻脈沖電源，使在同樣表面粗糙度條件下的生產(chǎn)率得以提高。60年代中期，出現(xiàn)了晶體管和可控硅脈沖電源，提高了能源效率和降低了工具電極損耗，并擴大了粗精加工的可調(diào)范圍。到70年代，出現(xiàn)了高低壓復合脈沖、多回路脈沖、等幅脈沖和可調(diào)波形脈沖等電源，在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具電極損耗等方面又有了新的進展。在控制系統(tǒng)方面，從最初簡單地保持放電間隙，控制工具電極的進退，逐步發(fā)展到利用微型計算機，對電參數(shù)和非電參數(shù)等各種因素進行適時控制。進行電火花加工時，工具電極和工件分別接脈沖電源的兩極，并浸入工作液中，或?qū)⒐ぷ饕撼淙敕烹婇g隙。通過間隙自動控制系統(tǒng)控制工具電極向工件進給，當兩電極間的間隙達到一定距離時，兩電極上施加的脈沖電壓將工作液擊穿，產(chǎn)生火花放電。在放電的微細通道中瞬時集中大量的熱能，溫度可高達一萬攝氏度以上，壓力也有急劇變化，從而使這一點工作表面局部微量的金屬材料立刻熔化、氣化，并爆炸式地飛濺到工作液中，迅速冷凝，形成固體的金屬微粒，被工作液帶走。這時在工件表面上便留下一個微小的凹坑痕跡，放電短暫停歇，兩電極間工作液恢復絕緣狀態(tài)。緊接著，下一個脈沖電壓又在兩電極相對接近的另一點處擊穿，產(chǎn)生火花放電，重復上述過程。這樣，雖然每個脈沖放電蝕除的金屬量極少，但因每秒有成千上萬次脈沖放電作用，就能蝕除較多的金屬，具有一定的生產(chǎn)率。在保持工具電極與工件之間恒定放電間隙的條件下，一邊蝕除工件金屬，一邊使工具電極不斷地向工件進給，最后便加工出與工具電極形狀相對應的形狀來。因此，只要改變工具電極的形狀和工具電極與工件之間的相對運動方式，就能加工出各種復雜的型面。工具電極常用導電性良好、熔點較高、易加工的耐電蝕材料，如銅、石墨、銅鎢合金和鉬等。在加工過程中，工具電極也有損耗，但小于工件金屬的蝕除量，甚至接近于無損耗。工作液作為放電介質(zhì)，在加工過程中還起著冷卻、排屑等作用。常用的工作液是粘度較低、閃點較高、性能穩(wěn)定的介質(zhì)，如煤油、去離子水和乳化液等

分類及使用說明

按照工具電極的形式及其與工件之間相對運動的特征，可將電火花加工方式分為五類：利用成型工具電極，相對工件作簡單進給運動的電火花成形加工；利用軸向移動的金屬絲作工具電極，工件按所需形狀和尺寸作軌跡運動，以切割導電材料的電火花線切割加工；利用金屬絲或成形導電磨輪作工具電極，進行小孔磨削或成形磨削的電火花磨削；用于加工螺紋環(huán)規(guī)、螺紋塞規(guī)、齒輪等的電火花共軛回轉加工；小孔加工、刻印、表面合金化、表面強化等其他種類的加工。電火花加工能加工普通切削加工方法難以切削的材料和復雜形狀工件；加工時無切削力；不產(chǎn)生毛刺和刀痕溝紋等缺陷；工具電極材料無須比工件材料硬；直接使用電能加工，便于實現(xiàn)自動化；加工后表面產(chǎn)生變質(zhì)層，在某些應用中須進一步去除；工作液的凈化和加工中產(chǎn)生的煙霧污染處理比較麻煩。電火花加工的主要用于加工具有復雜形狀的型孔和型腔的模具和零件；加工各種硬、脆材料，如硬質(zhì)合金和淬火鋼等；加工深細孔、異形孔、深槽、窄縫和切割薄片等；加工各種成形刀具、樣本和螺紋環(huán)規(guī)等工具和量具。

電火花加工特點 1：電火花加工速度與表面質(zhì)量

模具在電火花機加工一般會采用粗、中、精分檔加工方式。粗加工采用大功率、低損耗的實現(xiàn)，而中、精加工電極相對損耗大，但一般情況下中、精加工余量較少，因此電極損耗也極小，可以通過加工尺寸控制進行補償，或在不影響精度要求時予以忽略。

2：電火花碳渣與排渣

電火花機加工在產(chǎn)生碳渣和排除碳渣平衡的條件下才能順利進行。實際中往往以犧牲加工速度去排除碳渣，例如在中、精加工時采用高電壓，大休止脈波等等。另一個影響排除碳渣的原因是加工面形狀復雜，使排屑路徑不暢通。唯有積極開創(chuàng)良好排除的條件，對癥的采取一些方法來積極處理。

3：電火花工件與電極相互損耗

電火花機放電脈波時間長，有利于降低電極損耗。電火花機粗加工一般采用長放電脈波和大電流放電，加工速度快電極損耗小。在精加工時，小電流放電必須減小放電脈波時間，這樣不僅加大了電極損耗，也大幅度降低了加工速度。

電火花加工是與機械加工完全不同的一種新工藝。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和科學技術的進步，具有高熔點、高硬度、高強度、高脆性，高粘性和高純度等性能的新材料不斷出現(xiàn)。具有各種復雜結構與特殊工藝要求的工件越來越多，這就使得傳統(tǒng)的機械加工方法不能加工或難于加工。因此，人們除了進一步發(fā)展和完善機械加工法之外，還努力尋求新的加工方法。電火花加工法能夠適應生產(chǎn)發(fā)展的需要，并在應用中顯示出很多優(yōu)異性能，因此，得到了迅速發(fā)展和日益廣泛的應用。

電火花加工的應用

電火花加工主要用于模具生產(chǎn)中的型孔、型腔加工，已成為模具制造業(yè)的主導加工方法，推動了模具行業(yè)的技術進步。電火花加工零件的數(shù)量在3000件以下時，比模具沖壓零件在經(jīng)濟上更加合理。按工藝過程中工具與工件相對運動的特點和用途不同，電火花加工可大體分為：電火花成形加工、電火花線切割加工、電火花磨削加工、電火花展成加工、非金屬電火花加工和電火花表面強化等。

（1）電火花成形加工 該方法是通過工具電極相對于工件作進給運動，將工件電極的形狀和尺寸復制在工件上，從而加工出所需要的零件。它包括電火花型腔加工和穿孔加工兩種。電火花型腔加工主要用于加工各類熱鍛模、壓鑄模、擠壓模、塑料模和膠木膜的型腔。電火花穿孔加工主要用于型孔（圓孔、方孔、多邊形孔、異形孔）、曲線孔（彎孔、螺旋孔）、小孔和微孔的加工。近年來，為了解決小孔加工中電極截面小、易變形、孔的深徑比大、排屑困難等問題，在電火花穿孔加工中發(fā)展了高速小孔加工，取得良好的社會經(jīng)濟效益。（2）電火花線切割加工 該方法是利用移動的細金屬絲作工具電極，按預定的軌跡進行脈沖放電切割。按金屬絲電極移動的速度大小分為高速走絲和低速走絲線切割。我國普通采用高速走絲線切割，近年來正在發(fā)展低速走絲線切割，高速走絲時，金屬絲電極是直徑為φ0.02～φ0.3mm的高強度鉬絲，往復運動速度為8～10m／s。低速走絲時，多采用銅絲，線電極以小于0.2m/s的速度作單方向低速運動。線切割時，電極絲不斷移動，其損耗很小，因而加工精度較高。其平均加工精度可達 0.0lmm，大大高于電火花成形加工。表面粗糙度Ra值可達1.6 或更小。

國內(nèi)外數(shù)控電火花線切割都采用了不同水平的微機數(shù)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了電火花線切割數(shù)控化。目前電火花線切割廣泛用于加工各種沖裁模（沖孔和落料用）、樣板以及各種形狀復雜型孔、型面和窄縫等。

第五篇：機械原理習題

1、用平面低副聯(lián)接的二構件間，具有相對運動數(shù)為（b）A.1

B.2

C.3

D.≥

22、某平面機構共有5個低副，1個高副，機構的自由度為1，則該機構具有幾個活動構件？（b）

A.3

B.4

C.5

D.6

3、某機構中有6個構件，則該機構的全部瞬心數(shù)目為（d）

A.3

B.6

C.9

D.15

4、機構發(fā)生自鎖是由于（c）

A.驅(qū)動力太大

B.生產(chǎn)阻力太大

C.效率小于零

D.摩擦力太大

5、對結構尺寸為 b/D ≥ 0.2 的不平衡剛性轉子，需進行（a）

A.動平衡

B.靜平衡

C.不用平衡

6、對于周期性速度波動，應如何調(diào)節(jié)（b）

A.用調(diào)速器

B.用飛輪

C.用解調(diào)器

D.用彈簧

7、等效轉動慣量的值（d）

A.一定是常數(shù)

B.一定不是常數(shù)

C.可能小于零

D.一定大于零

8、在曲柄滑塊機構中，如果增大曲柄的長度，則滑塊的行程（a）

A.增大

B.不變 C.減小

D.減小或不變

9、在鉸鏈四桿機構中，若滿足“最短桿長度＋最長桿長度 ≤ 其余兩桿長度之和”的條件，使機構成為雙搖桿機構，則應（d）

A.固定最短桿

B.固定最短桿的鄰邊

C.固定最長桿

D.固定最短桿的對邊

10、凸輪轉速的大小將會影響（d）

A.從動桿的升距

B.從動桿的壓力角

C.從動桿的位移規(guī)律

D.從動桿的速度

11、在凸輪機構中，下列從動件的運動規(guī)律，哪種無沖擊？（d）

A.等速運動

B.等加速等減速運動

C.余弦加速度運動

D.正弦加速度運動

12、漸開線直齒外嚙合正傳動的一對齒輪，可滿足的中心距條件是（a）

A.a’ = a

B.a’ ＞ a

C.a’ ＜ a

13、加工負變位齒輪，刀具應如何移位？（c）

A.刀具中線與分度圓相切

B.刀具中線與分度圓相離

C.刀具中心與分度圓相割

14、斜齒圓柱齒輪的當量齒數(shù)公式為（a）

A.C.15、正變位齒輪的齒距P（a）A.=

16、一對標準漸開線直齒圓柱齒輪傳動中，若實際中心距大于標準中心距，則其傳動比將（b）

A.變大

B.不變

C.變小

D.變小或不變 Zv?Z/cos3?

B.Zv?Z/cos2? Zv?Z/cos?

D.Zv?Z/cos3?

?m

B.＞ ?m

C.＜ ?m

D.≥ ?m