塑料制品设计复习整理

1、第 1 章：塑料作为产品设计材料的优势和特点：1. 塑料质轻比重： 0.9-1.4 g/cm3 ，泡沫塑料比重： 0.3-0.005 g/cm3 塑料在交通工具中应用可以降低能耗2. 塑料透明、耐冲击密度是玻璃的一半，冲击强度是玻璃的 250 倍；在包装瓶、灯具、门窗；3. 塑料可设计性强聚合物品种有 300多种，可软可硬、可着色；具有很强的性能拓展性，如导电、阻燃、 抗菌；4. 聚合物成型方法多样成型方便、成型效率高，成型成本低，从原料到产品可以一次性完成；5. 塑料绿色、低能耗生产和加工过程节能，使用过程节能，废弃回收过程节能； 塑料产品的设计开发过程：1. 产品使用要求的确定 2. 概念

2、设计 3. 初步的材料选择 4. 设计展开 5. 产品成本核算 6. 加工方法选择7. 模型制作阶段 8. 产品测试评估 9. 最终材料的选定 10. 模具设计及制造 11. 产品生产第2章常用塑料：ABS具有一定的韧性，表面光泽度，超强的易加工性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。 具有阻燃性能，多用于电器产品的外壳。PA6:具有一定的韧性，流动性好，抗冲击强度好，耐腐蚀性强，有很好的机械强度和耐磨损特性。吸水性 很强，必须保持干燥并减小与空气的接触面。PA6+ 玻纤，玻纤增强型材料，韧性加强，流动性降低，高温易分解，用于内部耐磨零件成形。PA66 与PA6相比更广泛应用于汽车

3、工业、仪器壳体以及其它需要有抗冲击性和高强度要求的产品。韧性 加强，流动性略有降低，抗冲击强度好、耐腐蚀性强、有较强的耐寒性能。PBT:广泛用于家用器具、电器元件、汽车工业等。具有一定的韧性、硬度、流动性良好、阻燃性好、机械 强度高、耐化学性能优、易变形，后期被称为第五大工程塑胶。PC广泛用于电气和商业设备、器具、交通运输行业等。具有强韧性、高硬度、弱透光性、流动性较差， 因为性能良好使用广泛，俗称防弹胶，工程塑胶的一种，透明材料也用于镜体成形。PVC 用于供水管道、家用管道、房屋墙板、商用机器壳体、电子产品包装、医疗器械、食品包装等。材料 具有不易燃性、高强度、耐气侯变化性以及优良的几何稳定

4、性、流动性好、性能柔韧。根据密度的不同从0度到 100度之间，密度越高硬度越高。绝缘塑料的基本电性能 : 介电强度 是在规定试验条件下，在连续升高的电压下电极间试样板击穿时的电 压（击穿电压）与试样厚度之比，常用kV/mr作单位。介电常数 介电常数是当电极形状一定时， 对电极施加直流电场或交流电场 , 塑料为介质时的电容与以真空 为介质的电容之比介质损耗 它是表征该绝缘材料在交变电场下能量损耗的一个参量。引起塑料介质损耗有偶极损耗、界面 极化极耗和传导电流引起的损耗。电阻率 材料的电阻率分体积电阻率 （体积电阻系数 ）和表面电阻率 （表面电阻系数 ）。体积电阻率是在试样 体积电流方向的直流电场

5、强度与该处的电流密度之比，以Q m表示。表面电阻系数是沿试样表面电流方向的直流电场强度与单位长度的表面传导电流之比，以Q表示。耐电弧性 其表达塑料对电弧、电火花的抵抗能力。测试时，将钨棒磨成的两极电极在塑料试样上，间距6mm两电极间施以高压。填充酚醛塑料 （电木）和氨基塑料 （电玉）是常用低压电器的主要绝缘材料。脲醛和胺醛塑料主要用于制造防 爆电器、熔断器、开关等需要灭弧的绝缘零部件。如这类电器需要更高的耐热性时，一般都采用耐热耐电弧的增强有机硅塑料。热塑性塑料（低压绝缘）：主要有热塑性增强聚酯、聚碳酸酯和玻璃纤维增强尼龙。对于电线电缆的绝缘，在较低的电压下可使用聚氯乙烯、聚烯烃塑料作为电缆绝

6、缘层，低电压高温情况可使用四氟塑料作为电缆绝缘层。而高压条件下：选用交联聚乙烯。非极性塑料是最好的高频绝缘材料，如聚烯烃塑料，聚酰亚胺在室温以上也有良好的高频适应性；有机硅、PP（塑料也常在高频电器中使用。塑料的光学性能总透光率Tt :是可见光透过材料的光通量T。与入射光通量T i之比:扩散透光率Td：偏离的透射光通量Ts与入射光Ti之比，Td说明了材料的散射特性。雾度：扩散透光率Td与总透光率Tt之比总透光率大且雾度小的塑料才是透明度好的材料。“光管效应”：折射率大于1的任何透明材料，当光线从材料内向空气中折射时，入射角大于某个临界角度 时，光线不能折射到空气而全部被内部反射将透明塑料聚甲基

7、丙烯酸甲酯或聚苯乙烯 等制成细丝，呈弯折状态，可使光线沿细丝长距离传递。塑料的耐热性及选用热变形温度：热塑性塑料在高温下的尺寸稳定性是以热变形温度表示。热变形温度测试方法是将塑料试样置于液体介质中，测试以规定的负荷值压在试样上，液体介质等速升温，试样受热变形，直到试样变形达 到规定值，这时的温度被称为塑料的热变形温度.维卡软化温度 是塑料于液体传热介质中， 在一定的负荷和一定的等速升温条件下，试样被1mm2十头压入1mm时的温度。UL温度是美国保险协会规定的热塑性塑料在无载荷情况下，长期使用的最高许可温度值。评定聚合物耐热性的三个条件：高的熔点或软化点高的抗热解性高的耐化学品作用能力。公认耐高

8、温塑料：有聚酰亚胺、聚苯并咪唑和苯噻唑程度不同的耐高温塑料： 四氟塑料，聚芳碸等等。塑料的耐腐蚀性及选用：聚乙烯、聚丙烯等。它们对极性介质，如一般的酸、碱、盐的水溶液，水和醇类化合物都有较好的抵抗力， 但易为非极性溶剂加汽油、苯、四氯化碳和各种烃类溶剂所溶胀或溶解。极性高聚物，聚酰胺、聚酯、聚醚等皆属此类。它们有较好的耐非极性溶剂的能力，但可为醇、酮、水所 溶胀或溶解。聚氯乙烯由于在每个链节中代入了一个氯原子而带有一定的极性，属于中等极性高聚物。能被中等极性溶 剂如：环己酮、苯酚以及某些氯代烃所溶胀，也可为苯溶胀。腐蚀的基本原因：塑料的燃烧性与阻燃：各种塑料的燃烧性能可分为可燃、慢燃、自熄的和

9、不燃四个等级。氧指数卤系阻燃剂主要是应用阻燃剂与阻燃助剂的协同效应抑制气态燃烧反应的方法来阻止塑料的燃烧。 阻燃机理：HX的气体。塑料的耐侯性与应用塑料耐候性差的原因：日光中占约 5%的紫外光，它们正好和大分子中的化学键的键能数据相当，导致聚合 物分子链破裂使塑料变色，最终脆裂和粉化。提高塑料耐候的方法：添加光稳定剂（光屏蔽剂碳黑，氧化锌、二氧化钛）（紫外光吸收剂二苯甲酮类、 水杨酸类和苯并三唑类）（淬灭剂主要是金属络合物）（自由基捕获剂主要是受阻胺类衍生物）塑料的阻隔性与透气性第3章成型方法选择应考虑的因素 ：根据塑件功能要求 : 结构特点、尺寸精度、表观质量等；塑件材料：流动性、 热固性

10、/ 热塑性；生产成本：成型效率、加工设备投入、模具成本挤出成型的特点： 连续化生产：可根据需要生产任意状态长度的制品（电缆）。 生产效率高：由于其连续化生产的性质，决定其有很高的生产效率，挤出机注射机。 应用范围广：挤出机不但用于生产塑料制品，还广泛用于塑炼、造粒、混合、着色等中间工艺过程。 投资少、收效快：挤出设备比较简单、设备费用少（ 2-5 万元），安装维修方便。注射成型特点1. 成型适应性强，能成型各种外形复杂、尺寸精确和带金属嵌件的制品。2. 成型周期短，生产效率高。3. 易实现机械化和自动化。4. 设备和模具费用大。难以成型大型制品。压延工艺特点 两个相对转动辊筒对物料塑化、成型，

11、是连续稳定的生产过程。 制品为片材和薄膜。 压延薄膜幅宽受限制，一般小于 2米， 生产能力大，产品质量好 设备庞大，设备费用高。 材料：橡胶，无定型塑料，加填料的结晶型塑料。中空吹塑工艺 是将挤出或注射成型所得到的半熔态管坯（型坯）置于各种形状的模具中，再向型坯中通入 一定压力的压缩空气将其吹胀，使其紧贴于模具型腔壁上，经过冷却脱模得到中空制品的成型方法。管材生产工艺：PVC管材：平行异向旋转双螺杆挤出机锥形异向旋转双螺杆挤出机? PP、PE管材：单螺杆挤出机 常见的塑料薄膜成型方法有：挤出法、压延法和吹塑法。上引法是将塑料泡管向上牵引，上引法容易生产折径大，厚度大的薄膜。这种方法占地小，但厂

12、房要求高， 这种方法很难用水冷定型，故难以提高薄膜的透明度和生产速度，目前HDPE LDPE薄膜采用此法生产。薄膜泡管向下牵引， 引膜容易， 特别适宜粘度低的塑料和要求透明度高的薄膜。 下吹法一般采用水冷定型， 故生产效率高，但它不宜于吹塑很薄的超薄薄膜，目前HDPE LDPE薄膜采用此法生产。瓶子：注塑成型。第 4 章 塑料制品的组装和联接弹性联接 是利用各种塑料良好的弹性或柔软可塑性，可设计出轻巧实用的塑料件联接, 主要有弹性卡夹联接和扣环联接两种形式。弹性卡夹的材料： PC HIPS、ABS PA和UPVC扣环联接：塑料的夹环、搭扣、拉链、捆扎、旋转卡夹和嵌入卡夹等联接结构 依靠螺纹将塑

13、料件之间或其它材料零件联接在一起的方法，统称为 螺纹联接 。自攻螺钉因塑料材料易挤压 和切削而应用广泛，已是塑料件常用的一种螺钉联接方法。螺纹联接的类型：螺钉联接，自攻螺钉联接（M2-M6勺自攻螺钉），模塑成型螺纹联接。焊接是一种不可拆的连接方式。两个被连接的塑料件，使用较小能量作用于连接部位，使之熔化连接。它 是一种自粘结过程，按加热能量产生方式有： 热气焊接、热压焊和热对挤焊、超声波焊接、摩擦焊接、振 动焊接和电磁焊接。热空气焊接的基本原理 ：热空气焊接塑料时，把压缩空气通过油水分离器，再经过特殊的电热焊枪，而被加热成热压缩空气，它从焊枪喷嘴中喷出的温度可达200300 C。借助这股热空气

14、可加热焊条和母材，这时焊条头部软化发粘，同时母材被焊处也被加热而发粘。在粘稠状态下，加不大的压力使焊条与母材连接 在一起，冷却后形成焊缝。用这种方法焊接塑料叫做塑料热空气焊接。焊接的基本原理 ：塑料热压焊就是把待焊的塑料板搭接，表面通过将殊工具加热，使其端面呈发粘状态， 随后加以适当的压力，使两发粘的表面连接在一起，冷却后即成一化。粘接原理 ：粘接关键是被连接塑件的表面特性。世上无万能的粘接剂， 必须在大量的粘接剂中选择适用的。 粘接剂使用时必须是液态。在吸附力，重力和外部压力下浸润整个连接表面，然后固化粘接。首先要求粘接剂有良好的对基体表面的浸润性。此取决于塑科基体的表面能量。基体具有较高的

15、表面临界 张力，即具有较高的表面能量时，液体容易浸润表面。极性液体在非极性的低能表面，液珠不能浸润，但 在极性的高能表面上，就能很好弥散浸润在基体表面上。浸润过程受粘接剂粘度的影响。降低粘度能改善浸润，但会降低粘接剂充填后滞留的能力。粘接剂中聚合 物的相对分子质量愈高，则粘度越高，粘接强度也有所提高。? 粘接剂与塑料基体粘接是范德华力的作用，或者是化学键作用。当用含有聚合物的粘接剂时，存在聚合 物基体表面的膨胀和溶解过程。有可能获得粘接界面上的分子链间的扩散和纠缠现象。粘接剂分类 ：? 按形态分：液体、膏、粉和胶泥? 按粘接过程分：溶液挥发、加热熔化、单体引发聚合和双组分聚合。? 按粘接剂组分

16、分：溶剂型、聚合物型第6章:为便于塑件从模腔中脱出， 在平行于脱模方向的制品表面上， 必须设有一定的斜度， 此斜度称为 脱模斜度。 内容： 1成型收缩率的影响：成型收缩率大的塑料，则制品对型芯的包紧力大，对型腔的附着力小, 所以就要加大塑料制品内表面的脱模斜度，适当地减小塑料制品外表面的脱模斜度。一般来说，塑料制品内 表面的脱模斜度应大于塑料制品外表面的脱模斜度。侧孔的脱模斜度，应稍大于开闭模方向的塑料制品的 内外表面的脱模斜度。 2塑料刚性的影响：若塑料的刚性大，当塑料制品因脱模而承受顶出压力时，在其垂 直于脱模方向的方向上膨胀变形小，或者基本上不膨胀变形，脱模容易，塑料制品外表面的脱模斜度

17、可以 小些。 3壁厚与尺寸精度的影响：塑料制品壁薄，因收缩而产生的包紧力小，其脱模斜度可取小些；塑料制 品的尺寸精度低 , 脱模斜度应尽量取大些。若尺寸精度高，应在其尺寸公差范围内确定其脱模斜度。4脱模方向的影响：一般情况下，开模后希望模塑件留在模具设有脱模装置的一边（多为动模侧 ） 。如果要求塑件留在型芯上，则该塑件内表面脱模斜度应比其外表面小。反之，若要求模塑件留在型腔内，则其外表面 的脱模斜度应小于其内表面的脱模斜度。塑料制件的 壁厚 取决于塑件的使用要求，太薄会造成制品的强度和刚度不足，受力后容易产生翘曲变形，成型时流动阻力大 ，大型复杂的制品就难以充满型腔。反之，壁厚过大，不但浪费材

18、料，而且加长成型周 期，降低生产率，还容易产生气泡、缩孔、翘曲等疵病。壁厚的要求：热固件塑料制品的壁厚一般在1- 6mm之间，最厚不超过13mm最薄为1.6mm热塑性塑料制品的壁厚一般为 2- 4 mm塑料制品的最小壁厚取决于塑料的流动性，流动性好的尼龙、聚乙烯等的制品的最薄壁厚为 0.2 - 0.6mm，制件壁厚应注意以下几点：在满足使用要求的前提下，尽量减小壁厚； 制件的各部位壁厚尽量均匀，以减小内应力和变形； 承受紧固力部位必须保证压缩强度；避免过厚部位产生缩孔和凹陷； 成型顶出时能承受冲击力的冲击。在塑料制品上设置 加强筋 ，不用增加壁厚，就可使其强度与刚度得到改善，并能有效地克服翘曲

19、变形现象。就注塑成型来说加强筋还可起辅助浇道的作用，改善熔料的流动充模状态，利于制品成型。 加强筋的墙面应低于塑料制品支承面 0.5 - 1mm凸台 ：凸台是在塑料制品上用来增强孔或供装配附件用的凸起部分在塑料制品的边缘及筋部设置凸台， 使顶出制品的顶杆作用于凸台上，因此处能承受较大的顶出力。通常凸台比相邻的部分高一些，它的形状 有长条形、圆形、方形、圆弧形等。在满足使用要求的前提下制件的所有的转角尽可能设计成圆角，或者用圆弧过渡 , 而且圆弧的半径 不应小于 0.5mm。圆角具有以下特点：1、 圆角可避免应力集中，提高制件强度2 、 圆角可有利于充模和脱模3、 圆角有利于模具制造，提高模具强度注塑件中的 嵌件 是预置于模具型腔中的零件，熔体充模后与塑料连接固化成整体。 嵌件的作用：提高塑件的机械性能 起联接作用 起导电作用嵌件与塑件的设计： 嵌件的形状和表面应设计适当伏陷物，提高嵌件与塑件连接牢度。 嵌件在模具内必须可靠定位 , 在动模的合模运动中不致松动 , 在高压熔体冲压下不位移不漏料。为了防止柱状嵌件被高压熔体压歪，嵌件高度h不宜超过定位