塑料制品和成型模具的研发程序课件.pptx

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1、第二章第二章 塑料制品和成型模具塑料制品和成型模具(mj)的研发程的研发程序序塑料制品和模具塑料制品和模具(mj)开发方式开发方式2.2 设计程序设计程序2.3 设计实例设计实例第一页，共87页。传统的方式是按串行的产品开发模式传统的方式是按串行的产品开发模式(msh)进行，如：进行，如：第二页，共87页。整个开发过程信息单向流动，下游结果不能及时反馈给整个开发过程信息单向流动，下游结果不能及时反馈给上游进行评价和修改；上游进行评价和修改；制品设计和模具设计脱节，制品设计的质量靠最终生产制品设计和模具设计脱节，制品设计的质量靠最终生产来检验，往往要多次修模，不易控制各环节质量；来检验，往往要多

2、次修模，不易控制各环节质量；各阶段各阶段(jidun)按顺序进行导致产品开发周期长。按顺序进行导致产品开发周期长。其缺点其缺点(qudin)：第三页，共87页。并行工程和逆向并行工程和逆向(n xin)工程工程一、并行工程一、并行工程塑料制品开发塑料制品开发(kif)包括：包括：市场需求分析市场需求分析产品造型设计产品造型设计模具模具(mj)方案设计和模具方案设计和模具(mj)结构设结构设计计模具模具(mj)工程分析工程分析模具模具(mj)制造装配制造装配制品生产制品生产产品检验产品检验？如何实现？如何实现第四页，共87页。显然：建立一个内部可以交互操作的支持环境是实现并行工程的显然：建立一个

3、内部可以交互操作的支持环境是实现并行工程的先决条件。先决条件。图中可以看出，并行工程是在多项新的关键技术开发的基础图中可以看出，并行工程是在多项新的关键技术开发的基础(jch)上发展起来的，如塑料模的上发展起来的，如塑料模的CAD/CAM/CAE技术、实体技术、实体造型技术、快速成型技术、信息管理技术、产品的力学分析软件造型技术、快速成型技术、信息管理技术、产品的力学分析软件等等并行工程是对产品设计过程、制造过程（模具设计与制并行工程是对产品设计过程、制造过程（模具设计与制造）和支持造）和支持(zhch)过程（制品实体模型制造、试模）过程（制品实体模型制造、试模）进行并行考虑。进行并行考虑。第

4、五页，共87页。并行开发模式并行开发模式(msh)，相互影响的各个环节通过数据交换平，相互影响的各个环节通过数据交换平台及时进行信息交换，其优点在于：台及时进行信息交换，其优点在于：制品开发的各个环节可及时接受其他制品开发的各个环节可及时接受其他(qt)环节的分析和反馈，并立环节的分析和反馈，并立即进行修改，提高了设计质量和可靠性。即进行修改，提高了设计质量和可靠性。充分利用了各个环节的时域交叉性，几个环节同时进行，大大缩短了充分利用了各个环节的时域交叉性，几个环节同时进行，大大缩短了模具产品的开发周期性。模具产品的开发周期性。不构成修改的大循环，降低了总的开发成本。不构成修改的大循环，降低了

5、总的开发成本。第六页，共87页。二、逆向二、逆向(n xin)工程工程 新产品的开发多是在同类产品丰富新产品的开发多是在同类产品丰富(fngf)知识积累的基础上产生的，采用模知识积累的基础上产生的，采用模拟和改进的办法更新产品。拟和改进的办法更新产品。现在采用三坐标测量机，将模拟信息转化为数字化的模型，这种通过样件开发现在采用三坐标测量机，将模拟信息转化为数字化的模型，这种通过样件开发产品的过程称为逆向工程，对现实世界的模仿和改造，开发模式如图：产品的过程称为逆向工程，对现实世界的模仿和改造，开发模式如图：第七页，共87页。逆向逆向(n xin)工程所涉及的工程所涉及的关键技术：关键技术：用三

6、坐标测量机作三维实体几何模型用三坐标测量机作三维实体几何模型(mxng)形状数据的采集，形状数据的采集，即曲面的数字化。即曲面的数字化。规则或大量离散数据的处理。规则或大量离散数据的处理。三维实体模型三维实体模型(mxng)的重建。的重建。通过通过CAM软件进行软件进行NC加工。加工。逆向工程逆向工程(gngchng)在开发具有复杂型面的塑料产品时能大大在开发具有复杂型面的塑料产品时能大大缩短开发周期，保证了产品质量。缩短开发周期，保证了产品质量。第八页，共87页。2.2 塑料制品设计塑料制品设计(shj)程序程序一、设计一、设计(shj)思想思想产品用途产品用途经济评价经济评价材料选用材料选

7、用设计评价设计评价加工评价加工评价第九页，共87页。1、详细了解塑料制品的功能、环境条件和载荷条件、详细了解塑料制品的功能、环境条件和载荷条件2、选定塑料品种、选定塑料品种3、制定初步设计方案，绘制制品草图、制定初步设计方案，绘制制品草图4、样品制造、进行模拟试验或实际使用条件的试验、样品制造、进行模拟试验或实际使用条件的试验5、制品最终设计、绘制正规、制品最终设计、绘制正规(zhnggu)制品图纸制品图纸6、编制文件，包括塑料制品设计说明书和技术条件等。、编制文件，包括塑料制品设计说明书和技术条件等。二、塑料制品设计的一般二、塑料制品设计的一般(ybn)程序程序第十页，共87页。1、详细、详

8、细(xingx)了解塑料制品的功能、环境条件和载荷了解塑料制品的功能、环境条件和载荷条件条件预定的结构要求：包括载荷大小及持续时间；交变载荷性质及其预定的结构要求：包括载荷大小及持续时间；交变载荷性质及其率；冲击力大小及性质；有无振动或抗疲劳要求；可预见的误用率；冲击力大小及性质；有无振动或抗疲劳要求；可预见的误用情况分析。情况分析。预定的环境条件，通常有：预定的环境条件，通常有：工作温度及其允许的极限温度；工作介质工作温度及其允许的极限温度；工作介质空气、水、油、溶空气、水、油、溶剂；光照，是否要防气候老化剂；光照，是否要防气候老化遵循的准则或标准遵循的准则或标准(biozhn)，包括：国家

9、标准，包括：国家标准(biozhn)GB；部颁标准部颁标准(biozhn)；企业标准；企业标准(biozhn)；国际标准；国际标准(biozhn)要求的成本限制：要有经济效应，产品的成本应是多少？预定年要求的成本限制：要有经济效应，产品的成本应是多少？预定年产量是多少？从经济上考虑，采用何种成型方法有利？竞争的材产量是多少？从经济上考虑，采用何种成型方法有利？竞争的材料价格是多少？期望的使用寿命多长，更换期限？料价格是多少？期望的使用寿命多长，更换期限？第十一页，共87页。2、选定、选定(xun dn)塑塑料品种料品种产品数学设计用性能数据产品数学设计用性能数据比例极限值、模量与温度关系比例极

10、限值、模量与温度关系(gun x)、表观模量、疲劳极限、泊、表观模量、疲劳极限、泊松比、断裂强度、热膨胀系、密度成型收缩率松比、断裂强度、热膨胀系、密度成型收缩率通过试验才能获得的性能数据通过试验才能获得的性能数据硬度、冲击强度、断裂伸长率、易燃性、热变形温度、电性能、屈硬度、冲击强度、断裂伸长率、易燃性、热变形温度、电性能、屈服强度服强度第十二页，共87页。3、制定初步设计方案、制定初步设计方案(fng n)，绘制制品草图，绘制制品草图 初步确定形状、尺寸、壁厚、加强筋、孔的位置等；初步确定形状、尺寸、壁厚、加强筋、孔的位置等；明确：规定的尺寸和可改变的尺寸。明确：规定的尺寸和可改变的尺寸。

11、设计的哪些部分是灵活的，哪设计的哪些部分是灵活的，哪些是用来获得些是用来获得(hud)所要求的结构性能水平的。所要求的结构性能水平的。目的：目的：验证产品验证产品(chnpn)的可靠程度的可靠程度对产品对产品(chnpn)的初步性能有所了解的初步性能有所了解鉴别可能存在的问题鉴别可能存在的问题分析方法如下：分析方法如下：应变仪分析应变仪分析热循环试验用环境室热循环试验用环境室人工气候老化箱人工气候老化箱仿真应用条件（如重复载荷）下寿命试验仿真应用条件（如重复载荷）下寿命试验特定性能专门试验特定性能专门试验4、样品制造、进行模拟试验或实际使用条件的试验、样品制造、进行模拟试验或实际使用条件的试验

12、第十三页，共87页。一个塑料制品，若按常规生产，要经历模具设计、模具制造、一个塑料制品，若按常规生产，要经历模具设计、模具制造、注塑成型等几道工序，周期较长。注塑成型等几道工序，周期较长。如想要尽快得到样品，以对其进行如想要尽快得到样品，以对其进行(jnxng)性能检验或评性能检验或评价结构合理性或与其他零件组装后来考察其性能，或以样品进价结构合理性或与其他零件组装后来考察其性能，或以样品进入市场来检验新产品的市场认可度。这时，并不需要有大量的入市场来检验新产品的市场认可度。这时，并不需要有大量的产品，只需要产品，只需要12件塑件样品。件塑件样品。关于产品制样（原型关于产品制样（原型(yunx

13、ng)）和快速）和快速原型原型(yunxng)技术技术要求课后查相关要求课后查相关(xinggun)资料资料第十四页，共87页。5、制品设计、绘制正规制品图纸、制品设计、绘制正规制品图纸通过修改设计，反映出：通过修改设计，反映出：选用塑料特定品种的综合性能选用塑料特定品种的综合性能成型加工及过程的限制成型加工及过程的限制装配装配(zhungpi)方法方法特别提示：要取得成功的设计，下列四点值特别提示：要取得成功的设计，下列四点值得重视：得重视：对产品最终用途的要求，要做认真分析对产品最终用途的要求，要做认真分析要与成品尽量相似，特别在临界的或估算的要与成品尽量相似，特别在临界的或估算的性能方面

14、性能方面发展仿真应用或仿真贮存发展仿真应用或仿真贮存(zhcn)的试验方的试验方法法在产品投放市场之前，按要求进行测试。在产品投放市场之前，按要求进行测试。6、编制、编制(binzh)文件，包括塑料制品设计说明书和技术条件等。文件，包括塑料制品设计说明书和技术条件等。第十五页，共87页。2.3 塑料制品设计塑料制品设计(shj)实例实例MP3为例为例一、外观造型一、外观造型(zoxng)的确定的确定前提：前提：外观的设计涉及到了市场外观的设计涉及到了市场(shchng)、美学、制做工艺等的专业知识，、美学、制做工艺等的专业知识，是要综合考虑的。是要综合考虑的。要熟悉市场要熟悉市场(shchng

15、)上的相关产品；对现有的制做工艺要了如指掌上的相关产品；对现有的制做工艺要了如指掌。调查：调查：市场上采购样机，设计上的细节可参考他们的产品。市场上采购样机，设计上的细节可参考他们的产品。考察模具厂，了解制造工艺。将外观设计、模具制做和产品制考察模具厂，了解制造工艺。将外观设计、模具制做和产品制做紧密的配合了起来。做紧密的配合了起来。第十六页，共87页。设计思想：外观造型的设计要时尚、精美，让消费者爱不释手，设计思想：外观造型的设计要时尚、精美，让消费者爱不释手，但考虑到生命周期，最后产品使用的设计思路，造型采用中性，但考虑到生命周期，最后产品使用的设计思路，造型采用中性，不要太另类。不要太另

16、类。涉及功能的外观设计：按键有开机、停机、前进、后退涉及功能的外观设计：按键有开机、停机、前进、后退(hutu)、音量大小、录音、复读、模式、删除键共音量大小、录音、复读、模式、删除键共10个按键，在产品上要个按键，在产品上要排布妥当是很难的。排布妥当是很难的。第十七页，共87页。正面：正面：1.1.录音录音(l yn)(l yn)键键 2.2.删除键删除键 3.3.停止键停止键 4.4.音效键音效键 5.5.复读键复读键 6.6.播放键播放键 13.13.液晶显示屏液晶显示屏侧面：侧面：7.7.音量减小键音量减小键 8.8.音量增大键音量增大键顶部：顶部：9.9.耳机插孔耳机插孔 10.10

17、.键盘锁键盘锁 11.11.快进键快进键 12.12.快退键快退键其它的分别是：其它的分别是：14.14.话筒录音话筒录音(l yn)(l yn)口口 卡退键卡退键 连接口连接口 卡槽卡槽 18.18.电池仓电池仓协调协调(xitio)后后的设计的设计第十八页，共87页。正面正面(zhngmin)：有：有LCD液晶显示、开关机按键和一些操作复杂液晶显示、开关机按键和一些操作复杂的按键，如将录音、复读、模式、删除键放到正面的按键，如将录音、复读、模式、删除键放到正面(zhngmin)，前进、后退按键放到了顶部（水平排布），向前进曲目就按顶部的前进、后退按键放到了顶部（水平排布），向前进曲目就按顶

18、部的右按键；音量右按键；音量(ynling)+-按键放到了右侧（上下排布），想增大音量按键放到了右侧（上下排布），想增大音量(ynling)就按右侧上部的按键。就按右侧上部的按键。考虑了使用者的使用惯性并综合了功能考虑了使用者的使用惯性并综合了功能(gngnng)的性质进行设计的。的性质进行设计的。考虑到这几个键在使用中按动不是很频繁。使用者不是很熟悉它考虑到这几个键在使用中按动不是很频繁。使用者不是很熟悉它们的功能，使用过程中很长一段时间内要靠说明书来完成操作，们的功能，使用过程中很长一段时间内要靠说明书来完成操作，所以我们就是要让消费者好找好记。如果把它们排到别的地方，所以我们就是要让消费

19、者好找好记。如果把它们排到别的地方，消费者就是看着说明书也要找半天按键的位置，这一遍会用了，消费者就是看着说明书也要找半天按键的位置，这一遍会用了，下一遍可能又不会了。下一遍可能又不会了。第十九页，共87页。二、结构设计二、结构设计用三维软件来配合工作，软件给出用三维软件来配合工作，软件给出3维的造型，各个部件维的造型，各个部件(bjin)用用计算机进行模拟装配，以检验设计部件计算机进行模拟装配，以检验设计部件(bjin)的可能性。的可能性。设计期间，电路设计工程师与结构设计工程师要配合，两者要协调，设计期间，电路设计工程师与结构设计工程师要配合，两者要协调，在结构设计期内的同时，电路设计方要

20、完成电路板的设计工作。在结构设计期内的同时，电路设计方要完成电路板的设计工作。第二十页，共87页。三、快速三、快速(kui s)成型成型 结构设计完成结构设计完成(wn chng)后，要进行关键的激光快速成后，要进行关键的激光快速成型，可以在很短的时间内给出一个和设计一样的外壳。型，可以在很短的时间内给出一个和设计一样的外壳。四、最终四、最终(zu zhn)产品产品结构的确定结构的确定 根据快速成型样品进行协调、根据快速成型样品进行协调、评价，确定最终产品结构评价，确定最终产品结构第二十一页，共87页。在设计期间内基本上需：在设计期间内基本上需：外观造型结构设计工程师外观造型结构设计工程师2-

21、3人，电路设计工程师人，电路设计工程师2人，软件设计工人，软件设计工程师程师1人。还要完成说明书、包装的设计；所有外协厂家的确定；制人。还要完成说明书、包装的设计；所有外协厂家的确定；制定定(zhdng)企业标准等等。经过紧张的设计、试生产周期，进企业标准等等。经过紧张的设计、试生产周期，进入到平稳的生产期。入到平稳的生产期。五、编制相关五、编制相关(xinggun)文件文件 产品产品(chnpn)生产前生产部门要编制生产作业指导书、生产前生产部门要编制生产作业指导书、生产工艺与品质验收标准等等生产用文件。生产工艺与品质验收标准等等生产用文件。第二十二页，共87页。第三章第三章 塑料制件塑料制

22、件(zhjin)(zhjin)设计设计决定于：使用要求、外观要求、强度要求、美术造型、成型决定于：使用要求、外观要求、强度要求、美术造型、成型工艺、模具设计和制造、塑料品种。工艺、模具设计和制造、塑料品种。原则：原则：发挥塑料优点，避免缺点。发挥塑料优点，避免缺点。符合成型工艺特点。符合成型工艺特点。在满足在满足(mnz)使用要求的前提下，制品形状尽可能使模具结使用要求的前提下，制品形状尽可能使模具结构简单。构简单。第二十三页，共87页。一、主要一、主要(zhyo)(zhyo)考虑的四个方面考虑的四个方面制件的使用性能（第一位）制件的使用性能（第一位）制件材料的选用制件材料的选用(xunyng

23、)制件的成型工艺性制件的成型工艺性制件的艺术造型设计制件的艺术造型设计第二十四页，共87页。一、塑料制件材料一、塑料制件材料(cilio)的选用的选用1、力学性能、力学性能模量：拉伸模量（杨氏模量）模量：拉伸模量（杨氏模量）E、剪切模量、剪切模量G、体积模量、体积模量B，模量愈，模量愈高材料发生单位形变高材料发生单位形变(xngbin)所需施加应力愈大，即材料刚性愈所需施加应力愈大，即材料刚性愈大。大。泊松比：材料在拉伸试验中试样的横向尺寸收缩率与纵向长度增加泊松比：材料在拉伸试验中试样的横向尺寸收缩率与纵向长度增加率之比。率之比。强度：材料发生屈服变形或断裂破坏时所承受的应力。强度：材料发生

24、屈服变形或断裂破坏时所承受的应力。拉伸强度：拉伸时发生屈服形变或断裂破坏时的应力，前者拉伸强度：拉伸时发生屈服形变或断裂破坏时的应力，前者叫拉伸屈服强度，后者叫拉伸断裂强度。叫拉伸屈服强度，后者叫拉伸断裂强度。压缩压缩(y su)强度：在压缩强度：在压缩(y su)时的压缩时的压缩(y su)屈服强屈服强度和压缩度和压缩(y su)断裂强度。断裂强度。剪切强度：材料达到剪切破坏时的剪切应力。剪切强度：材料达到剪切破坏时的剪切应力。冲击强度：长条形标准试样被冲断时单位截面或单位宽度所冲击强度：长条形标准试样被冲断时单位截面或单位宽度所吸收的能量，即冲击摆锤所损耗的功。吸收的能量，即冲击摆锤所损耗

25、的功。第二十五页，共87页。弯曲强度：长条形标准试样在受三点式弯曲时发生弯曲断裂或达弯曲强度：长条形标准试样在受三点式弯曲时发生弯曲断裂或达到规定到规定(gudng)挠度时试样中点最大的弯应力。挠度时试样中点最大的弯应力。疲劳强度：在循环载荷作用下，若应力过大材料会发生疲劳断裂，疲劳强度：在循环载荷作用下，若应力过大材料会发生疲劳断裂，在循环次数达到在循环次数达到107108，试样尚有，试样尚有50%不破坏时的应力叫试样不破坏时的应力叫试样的疲劳强度。的疲劳强度。长期静力作用下的蠕变特性长期静力作用下的蠕变特性(txng)即静态即静态粘弹性，如蠕变。粘弹性，如蠕变。交变应力下的动态粘弹性，如图

26、。交变应力下的动态粘弹性，如图。断裂生长率：材料发生拉伸断裂瞬间试样断裂生长率：材料发生拉伸断裂瞬间试样(sh yn)变形长度与原长度之比。变形长度与原长度之比。断裂功：材料发生断裂时外力所作的功。断裂功：材料发生断裂时外力所作的功。粘弹性：高聚物具有粘弹性粘弹性：高聚物具有粘弹性第二十六页，共87页。2、电学特性、电学特性(txng)1）电导率：衡量材料导电性大小。即电阻率的倒数）电导率：衡量材料导电性大小。即电阻率的倒数体积电阻率：电流通过电极之间塑料本体体积电阻率：电流通过电极之间塑料本体(bnt)时的阻力。时的阻力。表面电阻率：电流通过试样表面时沿试样表面电流方向的直流表面电阻率：电流

27、通过试样表面时沿试样表面电流方向的直流电场强度与单位长度表面传导电流之比。电场强度与单位长度表面传导电流之比。根据电阻率不同，将材料分为超导体、导体、半导体、绝缘体根据电阻率不同，将材料分为超导体、导体、半导体、绝缘体四类，绝大多数塑料四类，绝大多数塑料(slio)属于绝缘体。属于绝缘体。2）耐电击穿性：用介电强度表示）耐电击穿性：用介电强度表示 当电压达到击穿点后出现电流突然增大，聚合物丧失电绝缘当电压达到击穿点后出现电流突然增大，聚合物丧失电绝缘性，材料发生熔化、烧焦甚至燃烧，在继续不断升压情况下会发性，材料发生熔化、烧焦甚至燃烧，在继续不断升压情况下会发生电击穿，击穿电压与材料厚度之比叫

28、介电强度。生电击穿，击穿电压与材料厚度之比叫介电强度。第二十七页，共87页。3）介电性）介电性聚合物按结构单元偶极矩的大小分为非极性、弱极性和极性几聚合物按结构单元偶极矩的大小分为非极性、弱极性和极性几大类。大类。介电常数愈大，绝缘越好。介电常数愈大，绝缘越好。介电损耗：电介质在交变电场中由于发热而消耗部分介电损耗：电介质在交变电场中由于发热而消耗部分(b fen)电电能的现象。能的现象。解决静电办法：解决静电办法：塑料原料加入导电性物质以降低体积电阻率，如炭黑、石墨、塑料原料加入导电性物质以降低体积电阻率，如炭黑、石墨、金属粉末等。金属粉末等。加抗静电剂加抗静电剂 制品制品(zhpn)表面离

29、子化；表面离子化；相互抵消法。相互抵消法。静电静电(jngdin)的应用：复印机利用静电的应用：复印机利用静电(jngdin)印刷；印刷；静电静电(jngdin)喷涂等喷涂等4）聚合物的静电现象）聚合物的静电现象第二十八页，共87页。3、光学特性、光学特性包括对光包括对光(du gung)的吸收、反射、折射、散射和透射性的吸收、反射、折射、散射和透射性能。能。1）塑料对光）塑料对光(du gung)的吸收和透过的吸收和透过模具的表面模具的表面(biomin)粗糙度、树脂中杂质和水分含量都粗糙度、树脂中杂质和水分含量都会影响制品的透明度和表面会影响制品的透明度和表面(biomin)光泽。光泽。在

30、纯聚合物中加入填料粒子或发泡成泡沫塑料时，塑料在纯聚合物中加入填料粒子或发泡成泡沫塑料时，塑料成为两相或多相结构，即使填入的粒子或泡孔是透明的，成为两相或多相结构，即使填入的粒子或泡孔是透明的，但当光线遇到相界面时会发生漫反射，使产品透明度下但当光线遇到相界面时会发生漫反射，使产品透明度下降，如若两相的折光指数相近，则能增加制品的透明性。降，如若两相的折光指数相近，则能增加制品的透明性。聚合物有透明、半透明与不透明，控制结晶聚合物的结晶度聚合物有透明、半透明与不透明，控制结晶聚合物的结晶度及晶粒尺寸的大小，可以得到所需制品。及晶粒尺寸的大小，可以得到所需制品。第二十九页，共87页。2）折射）折

31、射(zhsh)制造透镜、车灯等光学制品时要考虑制造透镜、车灯等光学制品时要考虑(kol)折光指数低，透明折光指数低，透明性好；性好；PMMA透明性优于透明性优于PS、PC。第三十页，共87页。3）反射）反射(fnsh)粗糙的表面会形成粗糙的表面会形成(xngchng)漫反射，即没有规律地向四面八方反漫反射，即没有规律地向四面八方反射，使表面粗糙度提高。射，使表面粗糙度提高。结晶聚合物体内的球晶粒子会产生漫反射，使反射光消失，因而光泽结晶聚合物体内的球晶粒子会产生漫反射，使反射光消失，因而光泽性差。性差。向聚合物中加入粉状填料会形成向聚合物中加入粉状填料会形成(xngchng)凸凹不平的表面，并

32、消凸凹不平的表面，并消除内表面反射，形成除内表面反射，形成(xngchng)无光制品；向无光制品；向PET、PA中加入中加入0.3%0.8%的二氧化钛可制成消光纤维，的二氧化钛可制成消光纤维，PE、PP、ABS、PVC等塑件常加入等塑件常加入二氧化钛细粉来消光着色。二氧化钛细粉来消光着色。塑料光纤也是利用高聚物的反射塑料光纤也是利用高聚物的反射(fnsh)特性。特性。第三十一页，共87页。4、热学、热学(rxu)特性特性1）聚合物力学状态）聚合物力学状态(zhungti)与温度与温度2）聚合物耐热性）聚合物耐热性 耐热性是重要指标，特别是高温使用的塑料制品，聚合物受热耐热性是重要指标，特别是高

33、温使用的塑料制品，聚合物受热(shu r)过程发生物理及化学变化。过程发生物理及化学变化。聚合物耐热性受环境影响，还与使用时间有关，故温度聚合物耐热性受环境影响，还与使用时间有关，故温度时间时间环境环境性能四个方面应同时加以考虑。性能四个方面应同时加以考虑。确定加工温度；确定加工温度；确定使用温度。确定使用温度。第三十二页，共87页。提高提高(t go)熔点或玻璃化温度熔点或玻璃化温度可采用：可采用：（1）合成时能生成高刚性分子链的原料；）合成时能生成高刚性分子链的原料；（2）增加聚合物结晶度；）增加聚合物结晶度；（3）进行）进行(jnxng)交联；交联；（4）增强复合）增强复合 3）几种重要

34、）几种重要(zhngyo)热性能的定义及测试热性能的定义及测试方法方法（1）差热分析法）差热分析法（2）热变形温度测定法）热变形温度测定法（3）塑料马丁耐热试验）塑料马丁耐热试验（4）维卡软化点测试）维卡软化点测试第三十三页，共87页。5、阻隔、阻隔(zg)特性特性1）影响）影响(yngxing)透气性的主要因素透气性的主要因素（1）相容性影响）相容性影响 根据极性原则，极性气体易溶入极性聚合物，非极性气体易溶根据极性原则，极性气体易溶入极性聚合物，非极性气体易溶入非极性聚合物。入非极性聚合物。PVA、聚氨酯及硅橡胶对水蒸汽（极性），天、聚氨酯及硅橡胶对水蒸汽（极性），天然橡胶、然橡胶、PS对

35、氮气和氧气（非极性）体系的透过系数高；而极性对氮气和氧气（非极性）体系的透过系数高；而极性的的PVA、AS、PVC对非极性的氧、氮气透过率极低。对非极性的氧、氮气透过率极低。（2）透过气体的分子大小）透过气体的分子大小 分子体积愈小越容易扩散，如氢气高于氧气。分子体积愈小越容易扩散，如氢气高于氧气。（3）聚合物的结构）聚合物的结构 分子链的刚性、极性、对称性、结晶分子链的刚性、极性、对称性、结晶(jijng)、交联等因素、交联等因素增加时，会降低连段运动能力或增加堆砌密度，因而阻碍气体分增加时，会降低连段运动能力或增加堆砌密度，因而阻碍气体分子的溶解和扩散，降低透气性。子的溶解和扩散，降低透气

36、性。LDPE透气高于透气高于HDPE。（4）增塑）增塑 增塑剂加入，气体容易扩散。增塑剂加入，气体容易扩散。（5）聚合物两相体系）聚合物两相体系 介于两相之间。介于两相之间。第三十四页，共87页。2）聚合物阻隔性的应用）聚合物阻隔性的应用(yngyng)（1）包装材料）包装材料 防潮：一般选用防潮：一般选用(xunyng)PE、PP、PVC和橡胶等极性和和橡胶等极性和中等极性的聚合物材料。中等极性的聚合物材料。防氧保鲜：鱼肉、粮食、糖果和糕点要防氧和水分作用，常防氧保鲜：鱼肉、粮食、糖果和糕点要防氧和水分作用，常用的用的PE、PP对氧透过率高，包装的食品储存的周期短，对氧透过率高，包装的食品储

37、存的周期短，PET、PA和聚偏二氯乙烯性能好，但价格贵，两者组成复合薄膜。和聚偏二氯乙烯性能好，但价格贵，两者组成复合薄膜。（2）选择性透过）选择性透过 如聚硅酮薄膜不透过氮气，很容易透过氧气，可以从空气中制如聚硅酮薄膜不透过氮气，很容易透过氧气，可以从空气中制取氧气。取氧气。（3）逆渗透淡化水和制盐）逆渗透淡化水和制盐 海水透过海水透过PP、醋酸纤维、醋酸纤维(xinwi)等中空纤维等中空纤维(xinwi)获得获得可直接饮用淡水。可直接饮用淡水。第三十五页，共87页。6、塑件减摩、耐磨、塑件减摩、耐磨(nai m)特性特性塑料具有优异的减摩，耐磨特性。塑料具有优异的减摩，耐磨特性。耐磨、减摩

38、塑料件：轴承耐磨、减摩塑料件：轴承(zhuchng)、齿轮、活塞环、机、齿轮、活塞环、机械密封、机床导轨、丝杆螺母、滚动轴承械密封、机床导轨、丝杆螺母、滚动轴承(zhuchng)保持保持驾，固体粒子风送管道、滑槽等。驾，固体粒子风送管道、滑槽等。PTFE用于轴承用于轴承(zhuchng)、机床导轨机床导轨PA、POM齿轮可用注射成型，制造成本大大降低，且尺寸公差和齿轮可用注射成型，制造成本大大降低，且尺寸公差和行位公差可以降低要求。行位公差可以降低要求。第三十六页，共87页。三、制件三、制件(zhjin)的成型工艺性的成型工艺性1、热稳定性、热稳定性 热塑性塑料热塑性塑料(slio)在高温下抗

39、化学分解的稳定性可以用热稳定性在高温下抗化学分解的稳定性可以用热稳定性来表征，指其开始发生明显化学变化的温度。来表征，指其开始发生明显化学变化的温度。2、流变性能（复习）、流变性能（复习）3、收缩特性、收缩特性 塑料产生收缩值大且收缩不稳定及发生后收缩现象；收缩率与制品塑料产生收缩值大且收缩不稳定及发生后收缩现象；收缩率与制品结构结构(jigu)和模具结构和模具结构(jigu)有关。有关。第三十七页，共87页。4、可加工性（可模性）、可加工性（可模性）评定方法评定方法(fngf)：一般用能生产合格制品的速率和难易度来评：一般用能生产合格制品的速率和难易度来评价。价。定义：热塑性塑料定义：热塑性

40、塑料(slio)注塑加工的难易性叫塑料注塑加工的难易性叫塑料(slio)的可模性。的可模性。评定评定(pngdng)塑料可模性的目的：塑料可模性的目的：确定加工条件；确定加工条件；评定评定(pngdng)物料成型各种制品可能性；物料成型各种制品可能性；试制新的塑料品种和改性。试制新的塑料品种和改性。测定成型速率最好的办法是测定最短注射周期；测定成型速率最好的办法是测定最短注射周期；测定成型难易程度是确立完成充模的温度和压力的综合工艺窗口，测定成型难易程度是确立完成充模的温度和压力的综合工艺窗口，最直观的办法是绘制成型图。最直观的办法是绘制成型图。试验条件：尽可能接近聚合物在注塑机上的加工条件下

41、测定成试验条件：尽可能接近聚合物在注塑机上的加工条件下测定成型速率和成型的难易程度。型速率和成型的难易程度。第三十八页，共87页。制作成型图和测定最短成型周期所用的方法可能制作成型图和测定最短成型周期所用的方法可能繁杂繁杂(fnz)而费钱，但可用来较准确地选择聚合物品而费钱，但可用来较准确地选择聚合物品牌和确定最经济注塑条件。牌和确定最经济注塑条件。成型效率成型效率(xio l)最高的最短成型周最高的最短成型周期点。期点。PVC的成型的成型(chngxng)图图简化不同配方塑料简化不同配方塑料的可模性叠合的可模性叠合最短注塑周期最短注塑周期与料筒温度关与料筒温度关系图系图第三十九页，共87页。

42、二、塑料设计二、塑料设计(shj)(shj)的主要内容的主要内容第一节第一节 塑件的精度和表面粗糙度塑件的精度和表面粗糙度第二节第二节 塑件的形状和结构设计塑件的形状和结构设计圆度、斜度、厚度、圆角圆度、斜度、厚度、圆角孔、螺纹、嵌件、螺钉孔、螺纹、嵌件、螺钉(ludng)第三节第三节 塑件结构件的力学设计（蠕变或应力松弛行为）塑件结构件的力学设计（蠕变或应力松弛行为）短期负载下的力学计算短期负载下的力学计算长期负载下的力学计算长期负载下的力学计算第四十页，共87页。高分子材料成型模具一、尺寸精度一、尺寸精度尺寸设计要求尺寸设计要求:对流动性差的塑料制品和薄壁制品对流动性差的塑料制品和薄壁制品

43、,其外形尺寸不能太大。其外形尺寸不能太大。压制件尺寸受制于压机压力和工作台尺寸。压制件尺寸受制于压机压力和工作台尺寸。注塑件受注射注塑件受注射(zhsh)机注射机注射(zhsh)量、锁模力、模量、锁模力、模板尺寸、开合模距离和最大与最小模厚的限制。板尺寸、开合模距离和最大与最小模厚的限制。塑料制品设计(shj)第一节第一节 塑件的精度塑件的精度(jn d)和表面粗糙度和表面粗糙度第四十一页，共87页。高分子材料成型模具一、尺寸精度一、尺寸精度尺寸精度尺寸精度1、影响、影响(yngxing)因素因素模具制造精度模具制造精度 m（对小尺寸制品影响（对小尺寸制品影响(yngxing)较大）较大）一般

44、占塑件公差的三分之一，即一般占塑件公差的三分之一，即m=1/3塑件收缩率的波动塑件收缩率的波动s（对大尺寸制品影响（对大尺寸制品影响(yngxing)较大）较大）即即s=1/3 模具磨损（模具磨损（w）w=1/6 成型零件的活动间隙成型零件的活动间隙q设计模具时收缩率选择不准造成的误差设计模具时收缩率选择不准造成的误差 ss塑料制品设计(shj)第四十二页，共87页。高分子材料成型模具一、尺寸一、尺寸(ch cun)精度精度尺寸尺寸(ch cun)精度精度2、塑件公差的组成、塑件公差的组成=m+s+w+q+ss精度与公差的选择精度与公差的选择塑件精度塑件精度标准采用标准采用GB/T14486-

45、1993 P16精度等级精度等级 MT1，MT2，MT3MT7 高精度等级高精度等级 一般精度等级一般精度等级 未注公差尺寸未注公差尺寸(ch cun)塑料制品设计(shj)第四十三页，共87页。高分子材料成型模具一、尺寸精度一、尺寸精度尺寸精度尺寸精度精度与公差的选择精度与公差的选择根据塑料根据塑料(slio)品种及使用情况选精度（第一步）品种及使用情况选精度（第一步）在在P17表表3-1-2中选择中选择 高精度：高精度：塑料塑料(slio)收缩小且配合精度高收缩小且配合精度高 一般精度：一般精度：没有特殊要求的大多数塑件没有特殊要求的大多数塑件未标注公差尺寸：玩具或精度要求低塑件未标注公差

46、尺寸：玩具或精度要求低塑件若在表若在表2-1-2中无所需塑料中无所需塑料(slio)品种，用表品种，用表2-1-3收缩特收缩特性值性值s选择选择塑料制品设计(shj)第四十四页，共87页。高分子材料成型模具一、尺寸一、尺寸(ch cun)精度精度尺寸尺寸(ch cun)精度精度精度与公差的选择精度与公差的选择根据精度等级与塑件基本尺寸根据精度等级与塑件基本尺寸(ch cun)选公差表选公差表2-1-1（第二步）（第二步）成型时不受模具活动部分影响的尺寸成型时不受模具活动部分影响的尺寸(ch cun)a行公行公差值差值成型时受模具活动部分影响的尺寸成型时受模具活动部分影响的尺寸(ch cun)b

47、行公行公差值差值公差标注公差标注常用的标注方法常用的标注方法基准制原则基准制原则基孔制的孔可取表中数值冠以（基孔制的孔可取表中数值冠以（+）基轴制的轴可取表中数值冠以（基轴制的轴可取表中数值冠以（-）中心距尺寸中心距尺寸(ch cun)取表中数值冠以（取表中数值冠以（）或选择其他公差标注方法或选择其他公差标注方法塑料制品设计(shj)第四十五页，共87页。高分子材料成型模具二、表面质量二、表面质量1、表面质量、表面质量表面粗糙度表面粗糙度光亮度光亮度色彩色彩(sci)均匀度均匀度表面缺陷（如微孔、凹陷、熔接痕）表面缺陷（如微孔、凹陷、熔接痕）塑料制品设计(shj)第四十六页，共87页。高分子材

48、料成型模具二、表面质量二、表面质量2、影响表面质量的三大、影响表面质量的三大(sn d)因素及关系因素及关系三大三大(sn d)因素：因素：成型工艺（温度、压力、时间）成型工艺（温度、压力、时间）塑料品种塑料品种模具型腔粗糙度模具型腔粗糙度塑料制品设计(shj)第四十七页，共87页。高分子材料成型模具二、表面质量二、表面质量2、影响表面质量的三大因素、影响表面质量的三大因素 关系关系表面粗糙度表面粗糙度模具型腔的粗糙度是主要因素模具型腔的粗糙度是主要因素光亮度光亮度塑料品种、温度有关塑料品种、温度有关色彩均匀度色彩均匀度颜料品种及工艺颜料品种及工艺表面缺陷表面缺陷(quxin)（如微孔、凹陷、

49、熔接痕）（如微孔、凹陷、熔接痕）成型工艺及模成型工艺及模具结构具结构塑料制品设计(shj)第四十八页，共87页。高分子材料成型模具二、表面质量二、表面质量3、粗糙度、粗糙度常用常用“Ra”表示表示Ra值的选择值的选择一般比模具低一个等级一般比模具低一个等级工艺品、透明工艺品、透明(tumng)制品制品 生活用品生活用品 工业用品工业用品 非配合表面及隐蔽表面非配合表面及隐蔽表面 艺术效果表面艺术效果表面 设计成布纹、麻纹、花纹设计成布纹、麻纹、花纹 仿波纹仿波纹塑料制品设计(shj)第四十九页，共87页。高分子材料成型模具二、表面二、表面(biomin)质量质量4、应用、应用“Ra”应标在图上

50、或图纸右上角应标在图上或图纸右上角“其余其余”或写在技术要求或写在技术要求中。中。对于对于“色彩均匀性、表面色彩均匀性、表面(biomin)缺陷、光亮度等表面缺陷、光亮度等表面(biomin)质量要求写在图纸技术要求中。质量要求写在图纸技术要求中。塑料制品设计(shj)第五十页，共87页。高分子材料成型模具一、易于一、易于(yy)模塑，避免侧向分型抽芯模塑，避免侧向分型抽芯易于易于(yy)模塑的结构设计模塑的结构设计常用方法常用方法料流的方向上设计成流线型或大曲率半径圆弧料流的方向上设计成流线型或大曲率半径圆弧优点：便于流动，防止阻力过大或在死角处产生气泡、缩孔。优点：便于流动，防止阻力过大或