聚合物成型加工原理
聚合物加工原理
（２）熔融温度和熔融时间 熔融温度和熔融时间 ↑，均相成核 熔融温度和熔融时间↑ 为主，结晶速度慢，晶体尺寸较 大； ↑结晶速度快，晶 反之，异相成核 反之，异相成核↑ 体小而均匀。
（3） 应力作用 晶体形态 a. a.晶体形态 � 无应力：对称球晶。 ↑：拉长球晶，串晶等。 � 应力 应力↑ 原因： 应力 ↑ 晶体中伸直链数 ↑。 应力↑ 晶体中伸直链数↑ 结晶速度 b. b.结晶速度 应力 ↑，结晶速度 ↑加快作用。 应力↑ ，结晶速度↑ 原因：初级晶核 —“ 原纤 ” 的浓度随拉伸 或剪切速率增大而升高。
相容性是指聚合物能够容纳尽可能多的添加剂并形成均匀、 稳定体系的功能。 添加剂只有与树脂间有良好的相容性才能长期、稳定、均 匀地存在于制品中，有效地发挥其功能。 如果相容性不好，则易发生 “出汗”或“喷霜”现象。
(2) 添加剂的耐久性
添加剂的损失主要有三条途径 :挥发、抽出和迁移， 添加剂的损失量主要与添加剂的分子量大小、在介质中的 溶解度及在树脂中的溶解度有关。 耐久性要求添加剂长期存在于制品中。
螺杆各段的功能 ：主要功能是输送固体物料，要保证较高的固 加料段 加料段：主要功能是输送固体物料，要保证较高的固 体输送能力，螺槽的截面积应大，故螺槽深度应较 大，一般应为 0.1 ～0.15D ，并保持根径不变； 大，一般应为0.1 0.1～ 0.15D，并保持根径不变； ：主要功能是压实并熔融物料，且将物料中夹 压缩段 压缩段：主要功能是压实并熔融物料，且将物料中夹 带的气体向加料段排出，为适应这一要求，通常使这 一段螺槽由深逐渐变浅，直至计量段的螺槽深度； 计量段 ：主要功能是使熔体进一步塑化均匀，并使料 计量段：主要功能是使熔体进一步塑化均匀，并使料 流定量、定压地挤出，这段螺槽的深度比较浅，一般 为0.02 ～0.06D ，且根径不变。 0.02～ 0.06D，且根径不变。
聚合物加工原理
聚合物加工原理聚合物是一种常见的材料，广泛用于各个领域，如塑料制品、纺织品、医用材料等。
聚合物加工是将聚合物材料通过热、力、机械等加工方式，将其改变为需要的形状和结构的过程。
本文将介绍聚合物加工的原理及常见的加工方法。
一、聚合物本质上是由大量单体分子通过共价键连接而成的高分子化合物。
聚合物加工的原理是通过加热和加压来改变聚合物分子链的排列方式，从而改变聚合物的形状和性能。
聚合物材料通常以树脂的形态存在，树脂在加工过程中会经历熔融、流动、固化等阶段。
在加工中，将聚合物树脂加热到足够的温度使其熔化，然后将熔化的聚合物注入模具中，通过机械力或其他手段使其形成所需的形状，随后冷却固化。
聚合物加工的主要原理包括：1. 熔融：将聚合物加热至其熔点以上，使其转变为可流动的液体状态。
在熔融状态下，聚合物分子链之间的相互作用力减弱，分子链可以通过流动重新排列。
2. 流动：将熔融的聚合物注入到模具中，通过施加压力或其他力量使其形成所需的形状。
在流动过程中，聚合物分子链在施加的力下发生位移和变形。
3. 固化：冷却并固化聚合物，将其固定在所需的形状和结构中。
聚合物冷却后，分子链重新排列，形成固态结构，从而保持所需的形状。
二、聚合物加工方法聚合物加工有多种方法，常见的包括注塑、挤出、吹塑、压延、成型等。
1. 注塑：注塑是将熔融状态的聚合物注入到模具中，通过压力使其填充模腔并冷却固化。
注塑广泛应用于塑料制品的生产，如塑料盒、塑料椅等。
2. 挤出：挤出是将熔融的聚合物通过挤压机挤出成连续的均匀断面形状，然后通过冷却固化。
挤出常用于生产塑料管材、薄膜等。
3. 吹塑：吹塑是将熔融的聚合物注入到模具中，在模具内吹气使其膨胀成空心形状，并冷却固化。
吹塑常用于生产塑料瓶、塑料容器等。
4. 压延：压延是将熔融的聚合物放置在两个辊子之间，通过压力使其变薄并冷却固化。
压延广泛应用于塑料薄膜的制备。
5. 成型：成型是将熔融的聚合物材料倒入开放式模具中，通过压力或其他手段使其形成所需的形状，并冷却固化。
聚合物加工原理
聚合物流体在加工过程中的受力比较复杂,因此相对应的应变也比较复杂,其实际的应变往往是二种或多种简单应变的叠加,然而以剪切应力造成的剪切应变起主要作用。
拉伸应力造成的拉伸应变也有相当重要的作用,而静压力对流体流动性质的作用主要体现在对粘度的影响上。
聚合物流体（熔融状聚合物和聚合物溶液或悬浮液）的流变性质主要表现为粘度的变化,根据粘度与应力或应变速率的关系,可将流体分为以下两类:牛顿流体和非牛顿流体。
拉伸流动:质点速度沿着流动方向发生变化;剪切流动:质点速度仅沿着与流动方向垂直的方向发生变化。
由边界的运动而产生的流动,如运转滚筒表面对流体的剪切摩擦而产生流动,即为拖曳流动。
而边界固定,由外压力作用于流体而产生的流动,称为压力流动。
聚合物熔体注射成型时,在流道内的流动属于压力梯度引起的压力流动。
聚合物在挤出机螺槽中的流动为另一种剪切流动,即拖曳流动。
对于小分子流体该粘度为常数,称为牛顿粘度。
而对于聚合物流体,由于大分子的长链结构和缠结,剪切力和剪切速率不成比例,流体的剪切粘度不是常数,依赖于剪切作用。
具有这种行为的流体称为非牛顿流体,非牛顿流体的粘度定义为非牛顿粘度或表观粘度。
切力变稀原因（假塑性流体）假塑性流体的粘度随剪切应力或剪切速率的增加而下降的原因与流体分子的结构有关。
对聚合物熔体来说,造成粘度下降的原因在于其中大分子彼此之间的缠结。
当缠结的大分子承受应力时,其缠结点就会被解开,同时还沿着流动的方向规则排列,因此就降低了粘度。
缠结点被解开和大分子规则排列的程度是随应力的增加而加大的。
对聚合物溶液来说,当它承受应力时,原来由溶剂化作用而被封闭在粒子或大分子盘绕空穴内的小分子就会被挤出,这样,粒子或盘绕大分子的有效直径即随应力的增加而相应地缩小,从而使流体粘度下降。
因为粘度大小与粒子或大分子的平均大小成正比,但不一定是线性关系。
切力变稠原因（膨胀性流体）:当悬浮液处于静态时,体系中由固体粒子构成的空隙最小,其中流体只能勉强充满这些空间。
聚合物成型加工原理
103.64 68.15 61.87
0 塑料薄塑膜料塑板料、管片塑及料其条附塑、件料棒丝、、型绳材及编织塑品料泡人沫造塑革料塑、料合包成装革箱及日容用器塑料其制他品塑料制品
09年1～5月塑料行业各主要产品累计产量
塑料条、棒、
型材 3.63% 塑料人造革、
其他塑料制品 22.20%
合成革
3.84%
塑料薄膜 16.11% 塑料管及其附 件 12.30%
流涎薄膜等。 b.主要发生化学变化：如 浇铸成型。 c.既有物理变化又有化学变化：热固性塑料的加工和橡胶
加工。
加热
流动
交联
固化
物理变化
化学变化
五.成型加工生产的根本过程
包括五方面内容： ✓ 1.材料选择和配方设计：树脂与助剂 ✓ 2.模具设计，制品设计与设备的选择和改造： ✓ 3.成型加工：成型材料预处理，成型，机械加工，
PP+Talc
4
音箱盖板
耐热ABS
PC/ABS
锦湖日立牌号
特性
HU650SK、HU600 HAC8245、HAC8250
耐热，高冲击、耐化 学品
/
HU600、HU650SK HAC8244、HAC8250
/ HCB9230M、HCB9240
耐热，高冲击，尺寸 稳定，易于涂装、电 镀
HU650SK、HU600 HAC8245、HAC8230、 HAC8240B
解
四.成型加工方法的分类：
1.根据形变原理分6类： a.熔体加工：
先为熔体再成型。如 挤出，注塑，压延，模 压，橡胶加工，熔融纺丝等。 b.类橡胶状聚合物的加工：
将聚合物转变为高弹态下进展加工。主要制 造中空容器或大型制件等。如 塑料容器，冰箱 内胆。 c.聚合物溶液加工：
聚合物成型加工原理
聚合物成型加工原理聚合物成型加工是一种通过加工工艺将原料转化为所需形状的方法。
在这个过程中，聚合物材料会经历一系列的物理和化学变化，最终形成我们所需要的成型产品。
本文将介绍聚合物成型加工的原理，包括热塑性聚合物和热固性聚合物的成型原理，以及常见的成型方法。
热塑性聚合物是一类在一定温度范围内可软化、可塑性较好的聚合物材料。
在成型加工过程中，热塑性聚合物首先需要加热至其软化温度，然后通过模具或挤出机等设备将其加工成所需形状。
热塑性聚合物的成型原理主要是利用温度的变化来改变材料的物理状态，从而实现加工成型。
常见的热塑性聚合物成型方法包括注塑、挤出、吹塑等。
而热固性聚合物则是一类在加工过程中通过化学反应形成三维网络结构的聚合物材料。
在成型加工过程中，热固性聚合物首先需要在一定温度下发生固化反应，形成不可逆的化学键，然后再进行成型加工。
热固性聚合物的成型原理主要是利用化学反应来实现材料的固化和成型。
常见的热固性聚合物成型方法包括压缩成型、注塑成型等。
除了热塑性和热固性聚合物的成型原理外，还有一些其他的成型方法，如挤压成型、发泡成型、旋转成型等。
这些成型方法都是根据聚合物材料的特性和加工要求来选择的，每种方法都有其独特的成型原理和适用范围。
总的来说，聚合物成型加工的原理是通过控制温度、压力、化学反应等因素，将聚合物材料加工成所需形状的过程。
不同类型的聚合物材料和不同的成型方法都有其特定的成型原理，只有深入理解这些原理，才能更好地掌握聚合物成型加工技术，实现高质量的成型产品。
在实际应用中，我们需要根据具体的产品要求和材料特性来选择合适的成型方法，并且合理控制加工参数，以确保成型产品的质量和性能。
同时，还需要不断探索和创新，不断改进成型工艺，以适应不断变化的市场需求和技术发展。
通过深入研究聚合物成型加工的原理，不断提高我们的技术水平和创新能力，为聚合物成型加工行业的发展做出贡献。
4 聚合物成型加工过程的物理和化学变化
聚合物在管道中和模具中的流动取向
取向结构的分布规律
1. 在垂直于流动方向上取向度有差异
等温流动区合物制品中取 向度的分布（1）
2. 流动方向上取向度有差异 模腔中，流动方向上分子的取向程度是 逐渐减小 取向程度最大的不在浇口处，而在距浇 口不远的位置上 挤出成型中，有效取向主要存在较早冷 却的次表层。
二、影响降解的因素
（一）聚合物的结构
1.主链上与叔碳原子或季碳原子相邻的键不 稳定。 伯碳>仲碳>叔碳>季碳 2. 双键β位置上单键不稳定，使降解程度提 高，如橡胶易降解。 3. 取代基：分布（规整使强度提高）；极 性（使强度提高）；氯原子（易分解）
4. 主链含芳杂环、饱和环和结晶的 聚合物不易降解。 5. 含有C杂链结构，如-O-、-O-CO、 -NH-CO-、-NH-COO-等容易降解。 6. 杂质水，金属，易降解，杂质是 降解的催化剂。
应力对结晶速度和结晶度的影响
剪切力、拉伸力的作用使分子取向， 形成有序排列，结晶速度提高，结晶度 提高； 静压力提高使分子链运动减弱，不 利于分子链运动，相当于提高了结晶温 度，提高了结晶度； 但应力作用时间不能太长，否则取 向结构松弛，结晶速度会下降。
应力对晶体结构和形态的影响
τ ↑ ，σ ↑ ，纤维状晶体。 随γ ↑， ε↑，伸直链晶体↑，Tm ↑ 低压时，生成大而完善的球晶，脆 高压时，小而形状不规则的球晶，韧
（二）温度的影响（热降解）
降解的反应速度随T升高而增大，
K d Ad e
Ed RT
T升高，加热时间长，降解快
温度对PS降解反应速率的影响
（三）氧的影响 O2在高温下→过氧化结构，键能弱，不稳 定，Ed低→易降解 饱和聚合物不易形成过氧化物，只是薄弱 点形成过氧化结构；不饱和聚合物双键活 跃，易氧化形成过氧化物，易降解。
聚合物加工原理
一，名词解释：1：假塑性流体：假塑性流体是指无屈服应力,并具有粘度随剪切速率增加而减小的流动特性的流体.由于曲线在弯曲的起始阶段有类似塑性流动的行为，所以称这种流动为假塑性流动，具有假塑性流动行为（切力变稀）的流体称为假塑性流体。
2：宾汉塑性流体：流体的流动只有当剪切应力高至一定值后才发生塑性流动。
表观粘度不随剪切速率变化3：膨胀性流体：在外力作用下，其粘度会因剪切速率的增大而上升的流体，但在静置时，能逐渐恢复原来流动较好的状态8：拖曳流动:聚合物液体的流动性为除受压力因素的影响外，还要受到管道运动部分的影响，这种影响表现在粘滞性很大的聚合物液体能随管道的运动部分移动，所以称这种流动为拖拽流动。
15：收敛角：结构单元排列方向与流动方向或拉伸方向之间形成一定的角度。
16：膨胀比：流化床的膨胀比R=某流速下密相流化床高度Lf/最小流化速度时床高Lmf17：螺杆压缩比：螺杆加料段最初一个螺槽容积与均化段最后一个螺槽容积之比。
21：冷料井：冷料井又称冷料穴，是在塑料注射成型模具中用来储存注射间隔期间产生的冷料头,防止冷料进入型腔而影响塑件质量,并使熔料能顺利地充满型腔的一个结构22：浇铸成型（静态浇注）：浇铸是在常压下将液态单体或预聚物注入模具内，经聚合而固化成型，变成与模具内腔形状相同的制品27：吹胀比：1）中空吹塑时，吹塑模腔横向最大直径和管状型坯外径之比.（2）吹塑薄膜时，吹胀管膜直径和口模直径之比33：压延效应:在高分子材料成型加工过程中，若进行压延成型，则物料在压延过程中，在通过压延辊筒间隙时会受到很大的剪切力和一些拉伸应力，因此高聚物大分子会沿着压延方向做定向排列，以致制品在物料机械性能上出现各向异性，这种现象在压延成型中称为压延效应34：收敛流动：当聚合物在截面尺寸变小的管道中流动或粘弹性流体从管道中流出，流体中的流线不能保持相互平行的关系。
36.端末效应：聚合物流体经贮槽或大管进入小管时，在入口端需先经一段长L e的不稳定流动的过渡区域，才进入稳流区Ls，称此现象称为入口效应也成为端末效应。
⑤开炼 - 高分子,聚合物成型加工实验报告
聚合物加工实验报告实验五天然橡胶开炼机混炼姓名：张涵学号：1514171034 班级：2班年级：2015级专业：高分子材料与工程实验时间：2018年5月31日目录一、实验目的 (3)二、实验原理 (3)(一)胶料的混炼 (3)(二)橡胶配合剂 (4)(三)开炼机混炼的工艺方法 (4)(四)开炼机混炼的工艺条件 (5)三、主要设备及原料 (6)四、注意事项 (9)五、实验步骤、现象及分析 (9)(一)实验准备工作 (9)(二)实验步骤 (9)六、实验结果及分析 (12)七、思考题 (13)2一、实验目的（1）掌握橡胶制品配方设计的基本知识，熟悉开炼机进行橡胶混炼工艺；（2）了解开炼机基本结构及操作方法；（3）掌握橡胶物理机械性能测试试样制备工艺及性能测试方法。
二、实验原理(一)胶料的混炼混炼就是将各种配合剂与塑炼胶在机械作用下混合均匀，制成混炼胶的过程。
混炼过程的关键是使各种配合剂能完全均匀地分散在橡胶中，保证胶料的组成和各种性能均匀一。
对混炼胶的质量要求主要有两个方面：一是胶料能保证制品具有良好的物理机械性能；二是胶料本身要具有良好的工艺加工性能。
为了获得配合剂在生胶中的均勿混合分散，必须借助炼胶机的强烈机械作用进行混炼。
混炼胶的质量控制对保持橡胶半成品和成品性能有着重要意义。
混炼胶组分比较复杂，不同性质的组分对混炼过程、分散程度以及混炼胶的结构响很大的影响。
本实验混炼是在开炼机上进行的。
当胶料加到辊筒上时，由于两个辊筒以不同的线速度相对回转，胶料在被辊筒挤压的同时，在摩擦力和粘附力的作用下，被拉入辊隙中。
形成楔形断面的胶条。
在辊隙中由于速度梯度和辊筒温度的作用致使胶料受到强烈的碾压、撕裂，同时伴随着橡胶分子链的氧化断裂作用。
从辊隙中排出的胶片，由于两个辊筒表面速度和温度的差异而包覆在一个辊筒上，又重新返回两滚筒间，这样多次反复，完成炼胶作业。
为了取得具有一定的可塑度且性能均匀的混炼胶，除了控制辊距的大小、适宜的辊温小于90℃之外，必须按一定的加料混合程序操作。
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PE是制造雷达的重要材料（绝缘性）
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Rubber dams
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Cables and lines
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PMMA是现在透光性最好的材料
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塑料行业是我国轻工行业的重要组成部分，包 括塑料薄膜、板片、塑料管及其附件、泡沫塑料、 人造革合成革、包装箱及容器、日用制品等十个子 行业，塑料制品广泛应用于包装、建筑、农业、家 用电器等领域。目前中国塑料行业年度工业总产值 已接近万亿元，其比重占轻工行业总量的9.85%， 占全国工业总产值1.9%，塑料行业在国民经济中占 有重要地位。
树脂的交联固化 方法条件不当而进行：温度过高、时间过长而引起的降解
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四.成型加工方法的分类：
1.根据形变原理分6类：
a.熔体加工： 先为熔体再成型。如 挤出，注塑，压延，模压，橡
胶加工，熔融纺丝等。 b.类橡胶状聚合物的加工：
将聚合物转变为高弹态下进行加工。主要制造中空 容器或大型制件等。如 塑料容器，冰箱内胆。 c.聚合物溶液加工：
流涎法薄膜，湿法纺丝等
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d.低分子聚合物和预聚体的加工：
直接利用聚合物单体或预聚体进行成型加工。加工 过程即反应过程。如 环氧、丙烯酸酯类，不饱和聚酯， 制造各种尺寸的整体浇铸制件和增强材料。
e. 聚合物悬浮体加工：
将增塑剂、乳化剂加入聚合物中，把聚合物变成悬 浮体或乳胶，然后成型。（如橡胶胶乳、PVC糊）
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关键步骤：
➢A.如何使聚合物产生流动与变形？
方法: a.加热
熔体；
b.加溶剂 溶液；
c.加增塑剂或其它悬浮液。
➢B.如何硬化定型？ 方法： 热固性：交联反应固化定型。
热塑性：a.熔体 冷却 b.溶液 加热挥发溶剂 c.悬浮体 先加热使颗粒熔合，再冷却硬化定型
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第一章 绪 论
一.何谓成型加工？ 二.成型加工的基本任务 三.成型加工的基本原理 四.成型加工方法的分类 五.成型加工生产的基本过程 六.塑料的特点和应用 七.学习成型加工的意义
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1
一.何谓成型加工？
• 定义： 将聚合物（有时加入各种添加剂、助剂
或改性材料）转变为制品或实用材料的一 种工程技术。
19
二.成型加工的基本任务
1.研究各种成型加工方法和技术； 2.研究产品质量与各种因素之间的关系； 因素包括：a.聚合物本身的性质；
b.各种加工条件参数； c.设备和模具的结构尺寸； d.各种添加剂、助剂； 3.研究提高产量和降低消耗的途径。
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Process & machine schematics
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湖北 2.49%
安徽 3.08%
河南 其他 2.42% 16.08%
辽宁 4.39%
福建 4.91%
上海 6.31%
山东 7.69%
江苏 12.45%
广东 22.17%
浙江 18.00%
国家统计局数据显示，2009年5月，全国塑料行业规模以上企 业（年主营业务收入500万元人民币及以上全部工业法人企业） 共计1.89万家，其中分布在广东、浙江、江苏、山东、上海等 东部沿海省市的企业居多，上述5省市规模以上企业数占全国总 数的83.92%
*
*
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Schematic of thermoplastic Injection molding machine 21
三.成型加工的基本原理
1.聚合物是如何实现转变的？
可塑性：指物体在外力作用下发生永久形变和流动的性质。
总过程：
方法
方法
聚合物
可塑性状态 工艺条件
流动与变形成形
制品
硬化定形
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六.塑料的特点和应用
优点：
a.原料价格低廉； b.加工成本低； c.重量轻； d.耐腐蚀； e.造型容易； f.保温性能优良； g.电绝缘性好。
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缺点：
a.精度差； b.耐热性差； c.易燃烧； d.强度差； e.耐溶剂性差； f.易老化。
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• 中国塑料行业2009上半年度经济运行与市场发 展研究报告
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万吨 400
f.机械加工：
金属切削加工方法
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2.根据加工过程中有无物理或化学变化分为三类： a.主要发生物理变化：如 注射，挤出，压延，热成型，流
涎薄膜等。 b.主要发生化学变化：如 浇铸成型。 c.既有物理变化又有化学变化：热固性塑料的加工和橡胶
加工。
加热
流动
交联
固化
物理变化
化学变化
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2.成型加工过程中聚合物所发生的转变：
✓a.形状：满足使用要求而进行，通过流动与变形而实现。
✓b.结构： 组成：非纯聚合物 组成方式：层压材料，增强材料，复合材料 宏观结构：如多孔泡沫，蜂窝状，复合结构 微观结构：结晶度，结晶形态，分子取向等
✓c.性质： 有意识进行：生橡胶的两辊塑炼降解，硫化反应，热固性
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6ห้องสมุดไป่ตู้
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改性粒料
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汽车防尘罩 高压阻尼线
汽车密封条 挡泥板
空气软管 车灯橡胶件
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Tyres and wheels
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五.成型加工生产的基本过程
包括五方面内容： ✓ 1.材料选择和配方设计：树脂与助剂 ✓ 2.模具设计，制品设计与设备的选择和改造： ✓ 3.成型加工：成型材料预处理，成型，机械加工，
修饰，装配。 ✓ 4. 制品性能检验：沿用金属检测方法 ✓ 5. 废料回收：流道残留物，边角余料，废品旧料回
收
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成型加工完整工序： ✓ 1.预处理：准备工作：原料筛选，干燥，配制，混合 ✓ 2.成型：赋予聚合物一定型样 ✓ 3.机械加工：车，削，刨，铣等。 ✓ 4.修饰：美化制品。 ✓ 5.装配： 粘合，焊接，机械连接等。 说明：a 并不是所有制品的加工都要完整地完成此5个工序
b 五个次序不能颠倒
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