朱文利，湖北文理学院汽车与交通工程学院，副教授，自2000年以来一直从事聚合物发泡的技术开发及理论研究，2005年在华南理工大学获得工学博士学位；2005-2007年在华南理工大学从事博士后研究，主持中国博士后科学基金面上资助项目“聚合物纳米复合泡沫泡孔形态控制方法及机理研究”；2006年获“副研究员”技术职称；2007- 2010年在加拿大多伦多大学从事博士后研究，与日本JSP公司合作开发EPP珠粒挤出生产技术，与美国公司合作开发长支链PLA的挤出发泡技术，与荷兰公司合作开发EPLA珠粒的釜压发泡技术；2011年8月被湖北省襄阳市政府引进回国进入湖北文理学院从事教师工作，先后主持襄阳市科技计划研究与开发项目“提高聚乳酸泡沫耐热性能的方法研究”、湖北省自然科学基金面上项目“聚乳酸在高压CO2下的冷结晶及对发泡的影响”和国家自然科学基金青年基金项目“长支链聚乳酸在挤出发泡过程中的晶致异相成核机理研究”；2014年被聘为武汉科技大学硕士生导师，现已指导两名全程培养硕士研究生；2016年获湖北省科技成果登记两项，2017年获“湖北文理学院十佳女职工”。

本书首先介绍一般泡沫塑料和发泡的概念，聚乳酸（PLA）的基本原理及性能。然后讨论了PLA/气体混合物的基本特性，即在以溶解的气体作为发泡剂的情况下，各种不同类型的PLA及其混合物的压力-温度-体积（PVT）、溶解度、界面张力行为以及结晶动力学。通过三种主要的发泡技术，即挤出发泡法、注射发泡法和珠粒发泡法，对各种类型的聚乳酸及其化合物的发泡行为和机理进行了广泛的分析和讨论。随后介绍了通过不同机理得到的聚乳酸泡沫的研究进展，及低密度优质泡孔、微孔和纳米孔聚乳酸泡沫的研究成果。

本书适用于高分子材料相关专业的师生、从事聚乳酸塑料发泡产品开发、生产的科研人员及企业的技术人员。

第1章泡沫塑料及发泡概述1

1.1背景2

1.2发泡概念及分类3

1.3发泡剂7

1.4塑料发泡机理8

1.4.1聚合物/气体溶液的形成8

1.4.2气泡成核10

1.4.3气泡生长12

1.5热塑性泡沫的生产13

1.5.1挤出发泡13

1.5.2注射发泡15

1.5.3珠粒发泡15

第2章聚乳酸和聚乳酸发泡概述17

2.1背景18

2.2聚乳酸结构19

2.3聚乳酸的结晶行为21

2.3.1D-丙交酯含量对聚乳酸结晶的影响22

2.3.2分子量对聚乳酸结晶的影响24

2.3.3分子链支化对聚乳酸结晶的影响26

2.4聚乳酸的玻璃化转变温度27

2.5聚乳酸的流变行为28

2.6聚乳酸/气体混合物性能31

2.7聚乳酸泡沫的生产技术32

2.7.1聚乳酸挤出发泡33

2.7.2聚乳酸注射发泡33

2.7.3聚乳酸珠粒发泡34

第3章聚乳酸在溶解的二氧化碳中的PVT、溶解度和界面张力行为35

3.1聚乳酸的溶解度和压力-体积-温度行为38

3.1.1压力-体积-温度测量39

3.1.2气体溶解度的测量43

3.1.3D-丙交酯含量对溶解度的影响47

3.1.4小结48

3.2聚乳酸的界面张力行为48

3.2.1密度定义48

3.2.2界面张力50

3.2.3小结54

第4章聚乳酸在溶解有气体时的结晶动力学56

4.1分子链结构的影响58

4.1.1等温差示扫描量热图谱及Avrami分析60

4.1.2支化对等温处理的聚乳酸最终结晶度的影响63

4.1.3CO2压力对等温处理的聚乳酸最终结晶度的影响64

4.1.4等温处理聚乳酸的偏光显微技术67

4.1.5非等温差示扫描量热图谱及Avrami分析67

4.1.6支化、CO2压力和冷却速率对最终结晶度的影响69

4.1.7支化、CO2压力和冷却速率对Tc和Tg的影响74

4.1.8小结77

4.2溶解气体类型的影响77

4.2.1聚乳酸在高压气体下的晶体熔融行为79

4.2.2非等温熔融结晶83

4.2.3聚乳酸在1bar和45bar压力的CO2、N2和氦气作用下的等温熔融结晶87

4.2.4小结88

4.3分子构型的影响90

4.3.1非等温熔融结晶行为90

4.3.2等温熔融结晶行为94

4.3.3小结97

4.4微米/纳米添加剂的影响98

4.4.1等温熔融结晶分析100

4.4.2不同压力下聚乳酸纳米/微米复合材料的非等温熔融结晶104

4.4.3纳米/微米尺寸的添加剂和溶解的CO2对聚乳酸最终结晶度的耦合作用106

4.4.4纳米/微米尺寸的添加剂和溶解的CO2对Tc和Tg变化的耦合作用109

4.4.5小结111

第5章聚乳酸及其复合材料的挤出发泡112

5.1线型和支化聚乳酸的挤出发泡115

5.1.1挤出泡沫的表征118

5.1.2聚乳酸的剪切诱导结晶122

5.1.3加工过程中的结晶控制123

5.1.4小结126

5.2聚乳酸/黏土纳米复合材料的挤出发泡126

5.2.1聚乳酸/黏土纳米复合材料的结晶行为128

5.2.2剪切作用对聚乳酸和聚乳酸/黏土纳米复合材料结晶行为的影响130

5.2.3以超临界CO2作为发泡剂的挤出发泡聚乳酸和聚乳酸/黏土纳米复合材料的泡孔形态131

5.2.4纳米黏土的分散对聚乳酸/黏土纳米复合材料发泡行为的影响134

5.2.5溶解的CO2气体含量对聚乳酸/黏土纳米复合材料发泡行为的影响137

5.2.6结晶对聚乳酸发泡行为影响的研究138

5.2.7发泡对泡沫样品最终结晶度的影响140

5.2.8小结141

5.3聚乳酸复合材料的挤出发泡：纳米黏土、纳米硅和滑石粉的比较141

5.3.1聚乳酸纳米/微米复合材料的挤出发泡行为142

5.3.2添加剂对气泡成核行为的单一影响148

5.3.3小结149

第6章聚乳酸及其复合材料的注射发泡151

6.1聚乳酸/滑石粉复合材料的注射发泡153

6.1.1滑石粉的混合和添加对泡孔形态的影响154

6.1.2注射流动速率对泡孔形态的影响157

6.1.3混炼和添加滑石粉对泡沫均匀性的影响158

6.1.4注射流动速率对泡沫均匀性的影响161

6.1.5结晶行为164

6.1.6力学性能165

6.1.7小结168

6.2聚乳酸/黏土纳米复合物的注射发泡170

6.2.1结晶行为171

6.2.2发泡行为和泡孔结构173

6.2.3弯曲性能180

6.2.4抗冲击性能183

6.2.5导热性能184

6.2.6小结186

6.3线型和支化聚乳酸的注射发泡186

6.3.1热分析187

6.3.2泡沫形态187

6.3.3力学性能190

6.3.4小结193

第7章PLA珠粒泡沫的生产—— 一种新型的发泡技术194

7.1聚乳酸的珠粒发泡机理196

7.1.1双结晶熔融峰表征198

7.1.2具有双结晶熔融峰的聚乳酸珠粒泡沫201

7.1.3小结212

7.2生产实验室规模的聚乳酸珠粒泡沫214

7.2.1发泡聚乳酸珠粒泡沫的结晶行为215

7.2.2发泡聚乳酸珠粒泡沫的分子量变化217

7.2.3发泡聚乳酸珠粒泡沫的发泡行为220

7.2.4小结223

7.3蒸汽模塑验证224

7.3.1蒸汽模塑成型过程225

7.3.2蒸汽模塑和机械测试227

7.3.3小结232

第8章总结和展望233

参考文献236

《普通高等教育“十二五”规划教材：材料加工CAD/CAM基础及应用》阐述了材料加工CAD/CAM的基本理论，介绍了材料加工CAD/CAM系统的开发技术，并着重讲述了基于UGNX的材料加工基础CAD、钣金CAD、级进模具CAD、注塑模具CAD、模具CAM等技术，可使学习者在掌握理论知识的基础上，重点掌握一门常用材料加工CAD/CAM系统的实际应用技能。

《普通高等教育“十二五”规划教材：材料加工CAD/CAM基础及应用》可作为高等院校材料成型及控制工程专业、模具设计与制造专业、材料科学与工程专业的教材，也可供从事材料加工模具CAD/CAM系统研究、开发和应用的工程技术人员参考。

前言

第1篇 材料加工CAD/CAM基本理论

第1章 材料加工CAD/CAM概论

1.1 材料加工CAD/CAM的概念

1.2 材料加工CAD/CAM的发展

1.3 材料加工CAD/CAM系统的特点与关键技术

1.3.1 CAD/CAM系统的特点

1.3.2 CAD/CAM系统的关键技术

1.4 材料加工CAD/CAM系统的组成结构

1.4.1 CAD/CAM系统的硬件组成

1.4.2 CAD/CAM系统的软件组成

1.5 常用材料加工CAD/CAM系统

1.5.1 CATIA

1.5.2 UniGraphics NX

1.5.3 Pro/Engineer

1.5.4 SolidWorks

1.6 习题

第2章 零件造型

2.1 一般概念

2.1.1 形体的信息结构

2.1.2 几何信息

2.1.3 拓扑信息

2.1.4 布尔运算

2.1.5 欧拉公式

2.2 形体的表示模式

2.2.1 边界表示法（BRep法）

2.2.2 构造体素法（CSG法）

2.2.3 CSG和BRep混合表示

2.3 曲线与曲面建模

2.3.1 曲线模型

2.3.2 曲面模型

2.4 参数化造型

2.5 特征造型

2.6 混合造型

2.7 习题

第3章 部件装配

3.1 装配造型模式

3.2 装配模型的表示

3.3 装配约束

3.4 装配建模方法

3.4.1 自底向上的装配建模

3.4.2 自顶向下的装配建模

3.5 装配工程图

3.6 习题

第4章 产品数据交换

4.1 产品数据交换接口

4.1.1 专用数据交换接口

4.1.2 通用数据交换接口

4.2 IGES标准

4.2.1 IGES的文件结构

4.2.2 IGES在应用中的问题和发展

4.3 STEP标准

4.3.1 STEP标准的特点

4.3.2 STEP标准的体系结构

4.3.3 STEP标准的组成

4.4 习题第2篇材料加工CAD/CAM开发技术

第5章 材料加工CAD/CAM系统开发通用技术

5.1 材料加工CAD/CAM系统的开发平台

5.1.1 UG NX平台的二次开发

5.1.2 Pro/E平台的二次开发

5.1.3 SolidWorks平台的二次开发

5.1.4 CATIA平台的二次开发

5.2 材料加工CAD/CAM系统的开发流程

5.2.1 系统分析

5.2.2 系统设计

5.2.3 程序设计

5.2.4 系统测试

5.2.5 系统维护

5.3 参数与几何关联技术

5.3.1 参数关联技术

5.3.2 几何关联技术

5.4 用户自定义特征

5.4.1 基于UG NX的用户自定义特征

5.4.2 基于Pro/E的用户自定义特征

5.4.3 基于SolidWorks的用户自定义特征

5.5 习题

第6章 数据处理

6.1 数表和线图的程序化

6.1.1 数表的程序化

6.1.2 数表的公式化

6.1.3 数据拟合

6.1.4 线图的程序化

6.2 文件系统

6.2.1 数据文件的建立

6.2.2 CAD/CAM系统模块间的数据传递

6.3 数据库技术

6.4 习题

第7章 图形变换

7.1 二维图形变换

7.2 三维图形变换

7.3 习题

第8章 冲压模具CAD/CAM系统及其开发

8.1 冲压模具CAD/CAM系统的结构与功能

8.1.1 冲压模具CAD/CAM系统的结构

8.1.2 冲压模具CAD/CAM系统的功能

8.2 冲压模具CAD/CAM系统的实现

8.2.1 冲压模冲压工艺设计

8.2.2 冲压模模具结构与零件CAD

8.3 冲压模具CAD/CAM系统开发的关键技术

8.3.1 冲压模设计中的变更及关联技术

8.3.2 中间工序形状的关联技术

8.3.3 冲裁模具结构关联及变更

8.4 习题

第9章 注塑模具CAD/CAM系统及其开发

9.1 注塑模具CAD/CAM系统的结构与功能

9.2 注塑模具CAD/CAM系统的实现

9.3 注塑模具CAD/CAM系统开发的关键技术

9.4 习题第3篇基于UG NX的材料加工CAD/CAM

第10章 基础造型

10.1 草绘

10.1.1 草图平面

10.1.2 草绘设计

10.1.3 草图定位

10.2 基础实体设计

10.2.1 基本体素特征

10.2.2 拉伸体特征

10.2.3 回转体特征

10.2.4 扫掠体

10.2.5 布尔运算

10.3 特征设计

10.3.1 凸台特征

10.3.2 孔特征

10.3.3 腔体特征

10.3.4 垫块特征

10.3.5 键槽特征和槽特征

10.4 特征表达式设计

10.4.1 创建表达式

10.4.2 编辑表达式

10.5 特征操作和编辑

10.5.1 特征操作概述

10.5.2 编辑特征

10.6 曲线和曲面设计

10.6.1 曲线设计

10.6.2 曲面设计基础

10.7 装配设计

10.7.1 装配概述

10.7.2 装配方式方法

10.7.3 爆炸图

10.7.4 装配顺序

10.8 工程图

10.8.1 视图操作

10.8.2 编辑工程图

10.8.3 尺寸标注、注释

10.9 综合实例——减速器机盖

10.9.1 减速器机盖整体设计

10.9.2 机盖细节设计

10.10 习题

第11章 曲面造型

11.1 网格曲面

11.1.1 直纹曲面

11.1.2 通过曲面网格

11.2 扫掠曲面

11.2.1 使用一组引导线创建扫掠曲面

11.2.2 使用两组引导线创建扫掠曲面

11.2.3 通过变化的扫掠创建曲面

11.3 编辑曲面

11.3.1 修剪曲面

11.3.2 扩大曲面

11.3.3 综合实例

11.4 习题

第12章 钣金设计

12.1 UG NX钣金件设计基础

12.1.1 钣金的基本概念

12.1.2 UG NX钣金设计

12.1.3 钣金特征预设值

12.1.4 钣金草图设置

12.2 弯边

12.2.1 【弯边】特征对话框

12.2.2 宽度

12.2.3 长度

12.2.4 角度

12.2.5 半径

12.2.6 弯边方向

12.2.7 选项

12.2.8 其他

12.3 放样弯边和轮廓弯边

12.3.1 放样弯边

12.3.2 轮廓弯边

12.4 折弯

12.4.1 【折弯】对话框

12.4.2 折弯的构造方法

12.4.3 折弯参数

12.4.4 应用的曲线类型

12.4.5 折弯方向

12.4.6 其他

12.5 成形/展开

12.5.1 【成形/展开】对话框

12.5.2 【折弯】列表框

12.5.3 【成形/展开】操作命令

12.6 钣金孔与钣金槽

12.6.1 钣金孔

12.6.2 钣金槽

12.7 钣金筋

12.7.1 【筋】特征对话框

12.7.2 选择步骤

12.7.3 钣金筋类型

12.7.4 钣金筋选项

12.8 钣金角与钣金除料

12.8.1 钣金角

12.8.2 钣金除料

12.9 冲压

12.9.1 钣金冲压

12.9.2 实体冲压

12.9.3 冲压凹坑

12.9.4 冲压除料

12.10 钣金桥接

12.10.1 【钣金桥接】特征对话框

12.10.2 选择步骤

12.11 综合实例

12.11.1 启动软件与钣金设置

12.11.2 钣金件基体与钣金弯边

12.11.3 放样弯边与轮廓弯边

12.11.4 钣金折弯与钣金角

12.11.5 钣金孔与钣金槽

12.11.6 钣金冲压与钣金除料

12.11.7 内嵌弯边与钣金槽

12.11.8 实体冲压与钣金桥接

12.12 习题

第13章 级进模具CAD

13.1 毛坯排样

13.1.1 毛坯生成器

13.1.2 毛坯排样

13.1.3 毛坯排样实例

13.2 废料设计

13.2.1 废料设计的前期准备

13.2.2 废料设计

13.2.3 废料设计实例

13.3 条料排样设计

13.3.1 创建条料排样

13.3.2 工艺安排

13.3.3 条料仿真

13.3.4 条料排样实例

13.4 模架设计与管理

13.4.1 标准模架

13.4.2 组件集

13.4.3 设计工具

13.4.4 冲压力计算和模架设计实例

13.5 冲裁镶块设计

13.5.1 法向设计和自由曲面设计

13.5.2 阵列

13.5.3 关联

13.5.4 冲裁镶块设计实例

13.6 功能组件设计

13.6.1 设计折弯冲头或凹模组件

13.6.2 设计成形凸模或凹模组件

13.6.3 刀具处理组件

13.6.4 设计翻孔组件

13.6.5 设计导正销

13.6.6 设计浮升销

13.6.7 设计安装组件

13.6.8 设计沉头孔组件

13.6.9 设计埋头孔组件

13.6.10 设计锥形孔组件

13.6.11 设计凹坑组件

13.6.12 设计切口成形组件

13.6.13 设计倒斜角组件

13.6.14 设计用户定义组件

13.6.15 功能组件设计实例

13.7 标准件管理及结构设计

13.7.1 标准件管理

13.7.2 多点模式的标准件设计

13.7.3 让位槽设计

13.7.4 腔体设计

13.7.5 安装孔设计

13.8 习题

第14章 注塑模具CAD

14.1 注塑模具结构组成

14.2 注塑模设计界面介绍

14.2.1 注塑模向导工具条

14.2.2 注塑模工具

14.2.3 分型管理器

14.3 UG注塑模具的设计流程

14.4 简单壳体注塑模UG分型

14.4.1 模具设计项目初始化

14.4.2 设定模具坐标系统

14.4.3 工件设计

14.4.4 布局设计

14.4.5 产品分型准备

14.4.6 产品分型

14.5 数码相机后盖UG分型及浇注系统设置

14.5.1 模具设计项目初始化

14.5.2 设定模具坐标系统

14.5.3 工件设计

14.5.4 布局设计

14.5.5 产品分型准备

14.5.6 产品分型

14.5.7 创建流道系统

14.6 焊枪手柄UG分型

14.6.1 模具设计项目初始化

14.6.2 设定模具坐标系统

14.6.3 工件设计

14.6.4 布局设计

14.6.5 产品分型准备

14.6.6 产品分型

14.7 习题

第15章 模具CAM

15.1 UG NX数控加工基础知识

15.1.1 数控技术基础知识

15.1.2 UG NX CAM基础知识

15.1.3 UG NX CAM加工环境

15.2 UG NX 数控加工基本操作

15.2.1 创建程序组

15.2.2 创建刀具组

15.2.3 创建几何体

15.2.4 创建加工方法

15.2.5 创建操作

15.2.6 刀具轨迹

15.2.7 后置处理和车间工艺文档

15.3 平面铣削加工

15.3.1 概述

15.3.2 加工几何体

15.3.3 切削模式

15.3.4 参数设置

15.3.5 设计范例

15.4 型腔铣

15.4.1 型腔铣的特点

15.4.2 创建型腔铣的一般步骤

15.4.3 几何体

15.4.4 参数设置

15.5 固定轴曲面轮廓铣

15.5.1 固定轴曲面轮廓铣

15.5.2 常用驱动方法

15.5.3 区域铣削驱动方法

15.5.4 刀轨设置

15.6 习题

参考文献 2100433B

《泡沫塑料制品配方设计与加工实例》重点介绍了通用泡沫塑料（PVC、PE、PP、PS、EVA等）制品，热固性泡沫塑料（聚氨酯、酚醛、环氧、不饱和聚酯、吡喃、聚酰亚胺、有机硅等）制品的选材、配方设计、组分调整、成型工艺与工艺检测、制品性能、应用、效果与评价等内容。可供塑料从业人员和广大塑料制品用户阅读，更是塑料材料研究、应用人员、制品设计人员、成型加工人员、分析测试人员和教学人员必备之书，也可作为自学教材使用。 2100433B