塑膠設(shè)計(jì)指南.doc

本文由hello_ninhao貢獻(xiàn) pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。 一、塑料選材的一般程序 塑料也像金屬一樣，種類繁多，雖然已工業(yè)化的主要類別只有五十多種，但每類又有許多品級。如尼龍塑料則包 括尼龍 3、尼龍 4、尼龍 6、尼龍 46、尼龍 66、尼龍 7、尼龍 8、尼龍 9、尼龍 610、尼龍 1010、尼龍 11、尼龍 12、尼 龍 13、尼龍 612，尼龍 9T，尼龍 13，MC 尼龍，尼龍 MXD6 尼龍等品種。每一品種還可以通過改性，例如加入填料 或增強(qiáng)材料和其它輔助材料，或通過共混制成合金；或通過加工工藝如定向拉伸、結(jié)晶、發(fā)泡等來獲得新的性能， 以滿足使用要求。 塑料的品種既然是如此繁多，它們的性能又具可變性，因此，塑料應(yīng)用的選材常常要從塑料中許多性能的綜合平 衡來考慮(包括工藝與成本)，而且某些性能數(shù)據(jù)如磨損性、沖擊性尚不能完全預(yù)測其使用性，有時(shí)又缺乏準(zhǔn)確可靠的 設(shè)計(jì)公式，因此，大多數(shù)塑料的選材過程是比較復(fù)雜的。為了能選擇出性能和加工工藝均符合使用要求的、又盡量能 恰如其分地量材使用的品種就要求采用系統(tǒng)、綜合的分析方法來選材。 一個(gè)完整的設(shè)計(jì)過程，應(yīng)從構(gòu)思、草圖開始。選材在設(shè)計(jì)過程中是個(gè)關(guān)鍵步驟，對于指定部件的選材，最主要的 是考慮部件的功能和決定部件功能的有關(guān)材料性能，同時(shí)還要考慮諸如部件的特點(diǎn)和禁忌、使用時(shí)的外界條件、臨界 條件、使用壽命和使用方式、維修方法、制品尺寸和尺寸精度、成型加工工藝、生產(chǎn)數(shù)量、生產(chǎn)速度、成本、原料來 源和經(jīng)濟(jì)效益等等。這些因素包括兩方面，一方面是使用環(huán)境介質(zhì)和環(huán)境條件，如構(gòu)件承受的負(fù)荷和自重，沖擊和振 動等機(jī)械作用的影響；接觸的氣體、液體、固體及化學(xué)藥品；曝露的大氣環(huán)境 (氣溫、濕度、降雨、陽光、冰雪以及 有害氣體等)的影響；貯存環(huán)境條件和長期貯存的的影響；此外，除靜態(tài)破壞影響外，還要考慮摩擦升溫、蠕變、成型 收縮等引起的變形、應(yīng)力松弛以及反復(fù)應(yīng)變而引起的疲勞，高應(yīng)變率引起的力學(xué)性能變化等等。另一方面是搬運(yùn)、勤 務(wù)處理或操作時(shí)，制品可能遭到外力作用，甚至是意外的外力作用的影響。充分考慮這些因素才能明確所要求的綜合 性能。 了解生產(chǎn)數(shù)量是為了從經(jīng)濟(jì)上考慮恰當(dāng)?shù)某尚图庸し椒?。比如所需?shù)量是幾個(gè)至幾十個(gè)，就不必要制造模具，可 直接用板材或棒材加工；需要數(shù)量是幾百個(gè)左右時(shí)，可酌情采用簡易模具或樹脂-金屬模、低熔點(diǎn)合金模等；當(dāng)需要量 更多時(shí)則應(yīng)采用正規(guī)的模具成型。比如，設(shè)計(jì)的部件要急于使用，則考慮材料貨源是主要的；如要設(shè)計(jì)宇航零件，則 性能因素是最重要的；如設(shè)計(jì)通用產(chǎn)品，則應(yīng)綜合考慮性能和成本。下面列舉一個(gè)典型的選材程序： (1)零部件的構(gòu)思：進(jìn)行初步的功能設(shè)計(jì)，即部件的形狀及其功能元件的形狀，并考慮選擇基本加工方法。 (2)選材：根據(jù)在應(yīng)力下與使用性能相關(guān)的塑料的工程性能和加工性來篩選候選材料，這些應(yīng)力是部件工作時(shí)施 加在制品上的。 (3)初步分析設(shè)計(jì)： 利用工程設(shè)計(jì)性能計(jì)算壁厚和零件的其它尺寸。 并根據(jù)塑料的特點(diǎn)進(jìn)行制品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)。 (4)試制樣品：在部件實(shí)際使用條件下或模擬零部件的使用條件下進(jìn)行考驗(yàn)、考核。 (5)重新設(shè)計(jì)和重新試驗(yàn)：當(dāng)發(fā)現(xiàn)性能不能滿足使用要求時(shí)，要重新篩選材料或重新設(shè)計(jì)并試驗(yàn)。 (6)根據(jù)試制樣品的試驗(yàn)情況和加工零部件的成本，確定最終設(shè)計(jì)和選材。 (7)確定材料的技術(shù)規(guī)格和檢驗(yàn)方法。 有時(shí)上列步驟可以縮短，尤其是在零部件要求簡單，或新零件與舊零件的差別很小的時(shí)候。然而，有時(shí)選材步驟 更為復(fù)雜，特別是在開發(fā)新應(yīng)用時(shí)，或在塑料所承受的應(yīng)力很復(fù)雜的情況下，系統(tǒng)、綜合的分析法不僅是可靠的成功 辦法，而且是節(jié)省開發(fā)費(fèi)用的途徑。 中國工程塑料網(wǎng) 2002 年 05 月 21 日 二、塑料一般選材 設(shè)計(jì)者繪出零件圖后，要對零部件列出使用條件和重要選材因素、然后合理地選材。括以下三個(gè)步驟： (1)跟據(jù)應(yīng)用目的，列出部件的全部功能要求(并不是材料的性能)，并盡可能定量化。例如： 在額定的連續(xù)載荷下允許的最大變形量； 使用和運(yùn)輸過程中所受的應(yīng)力種類和大?。皇欠耖L期受力，是動態(tài)或是靜態(tài)應(yīng)力； 最高工作溫度； 在工作溫度下允許的尺寸變化； 零部件允許的尺寸公差； 零部件的使用性能要求； 部件是否要求著色、粘接、電鍍等； 要求貯存期多長，是否在戶外使用； 有無耐燃性要求，等等。 (2)根據(jù)部件的功能要求，考慮使用性能數(shù)值(工程性能)和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，提出目標(biāo)材料(部件材料)的性能數(shù)值，并通過 這些性能要求來選定材料，即使這些性能估計(jì)是粗略的，也會大大方便候選材料的篩選，為最終材料的選定提供有益 的依據(jù)。 選擇恰當(dāng)材料性能是很關(guān)鍵而又復(fù)雜的，因?yàn)榱悴考哪骋还δ艹３０瑤追N性能，例如在尺寸穩(wěn)定性的要求中 除尺寸精度外，還要考慮線脹系數(shù)、模塑收縮率、吸水性、蠕變性等等。零件的強(qiáng)度和剛度，除了從材料性能上考慮 以外，還要從制品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上(如厚度和加強(qiáng)筋等)加以考慮。材料的成型工藝性、耐久性、經(jīng)濟(jì)性等也都是選材時(shí)應(yīng) 考慮的因素。有時(shí)候，某些使用要求不一定能明確對材料性能的定量要求，如電鍍性往往要通過實(shí)際試驗(yàn)或已有的經(jīng) 驗(yàn)來篩選。又如塑料炮彈彈帶，要求材料經(jīng)受高速沖擊、壓縮、扭擰、剪切等復(fù)雜的外力作用和高速高溫高壓氣流的 影響，很難直接提出材料的定量性能要求，因此，除了通過力學(xué)計(jì)算外，還可通過模擬試驗(yàn)和探索試驗(yàn)來推算受力情 況，提出粗略的性能要求。 (3)最后通過部件工程性能要求與材料性能的比較來確定候選材料。 選擇塑料時(shí)應(yīng)注意下面幾個(gè)問題： 必須對選用塑料的性能有較全面的了解，然后根據(jù)使用條件去考慮配方、工藝和制品設(shè)計(jì)等。 塑料一般導(dǎo)熱性低，選用和設(shè)計(jì)時(shí)要充分注意。 塑料的線脹系數(shù)一般比金屬大，有的易吸水，因此尺寸變化較大，選用和設(shè)計(jì)時(shí)要考慮恰當(dāng)?shù)呐浜祥g隙和公 差范圍。 有的塑料有應(yīng)力開裂的傾向，選用和設(shè)計(jì)時(shí)要盡量減少應(yīng)力，制品設(shè)計(jì)要避免應(yīng)力集中，或作適當(dāng)?shù)暮筇幚恚?并要嚴(yán)格控制加工工藝。 有的塑料有蠕變和后收縮或變形的傾向，選用和設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分注意。 各種塑料有-一定的使用強(qiáng)度范圍和允許接觸的介質(zhì)以及能承受的壓力和速度極限，選用和設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮。 中國工程塑料網(wǎng) 2002 年 05 月 21 日 三、塑料選材的途徑 著手選材，可以先進(jìn)行初選，然后綜合評價(jià)后進(jìn)行試驗(yàn)。初選可通過兩個(gè)途徑，一是根據(jù)制品用途選材；二是根 據(jù)制品要求性能選材（利用材料性能表和性能等級分類等）；同時(shí)還要考慮經(jīng)濟(jì)成本和安全衛(wèi)生等因素。 下面就以一些已工業(yè)化的塑料為對象，列舉幾種簡易的選材方法。 1、根據(jù)用途選材 用途主要是指制品應(yīng)用域的歸類，此外還包括制品的使用環(huán)境、受力類型和作用方式、使用對象等等要素。 (1)使用環(huán)境 所謂使用環(huán)境是指材料或制品使用時(shí)經(jīng)受周圍環(huán)境的溫度、濕度、介質(zhì)等，特別是溫度和濕度的條件。根據(jù) 用途的不同，溫度條件可由南北極的低溫到赤道或沙漠地區(qū)的炎熱氣溫，或者是宇航環(huán)境的高低溫，甚至在火災(zāi)時(shí)的 高溫等；濕度條件從在水中長期或間歇浸泡與露天雨淋到冬天的干燥狀態(tài)(30RH)；有的制品是在特殊氣體中使用或 者用于接觸化學(xué)液體或溶液的場合；此外，自然曝露狀態(tài)下除了風(fēng)、雨、霧等影響外還受太陽光的曝曬等等。因此， 必須考慮待用塑料對使用環(huán)境的適應(yīng)能力。 (2)制品的受力類型和作用方式 根據(jù)制品的受力類型和受力狀態(tài)及其對材料產(chǎn)生的應(yīng)變來篩選能滿足使用要求的材料是很必要的。 也就是說， 要考慮上述各種環(huán)境下的外力作用是拉伸、壓縮、彎曲、扭曲、剪切、沖擊或摩擦，或是幾種力的組合作用。此外， 還要考慮外力的作用方式是快速的 (短暫)或是恒應(yīng)力或恒應(yīng)變的，是反復(fù)應(yīng)力還是漸增應(yīng)力等等。 用于沖擊負(fù)荷場合的制品，應(yīng)選擇沖擊強(qiáng)度高的；用于恒定應(yīng)力的場合而且必須防止變形時(shí)，應(yīng)選擇蠕變小 的材料；用于反應(yīng)力作用的場合應(yīng)選擇疲勞強(qiáng)度比較高的材料； (3)使用對象 使用對象是指使用塑料制品的國別、地區(qū)、民族和具體使用者的范圍。例如。國家不同，其標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格也不同。 如美國的電氣部件用的塑料，為保證其對熱和電氣的安全性，要求必須符合 UL 規(guī)格。另外，對色彩和圖案及形狀的 要求也會因國家、民族的習(xí)慣和愛好而不同，應(yīng)選擇合適的色彩和形狀。使用者不同，如兒童、老年、婦女用品也各 有不同的要求在工業(yè)上使用也要考慮使用對象，而選擇不同的材料。 (4)按用途進(jìn)行分類。 按用途分類的方法有多種，有的按應(yīng)用領(lǐng)域分類。如汽車運(yùn)輸工業(yè)用的，家用電氣設(shè)備用的，機(jī)械工業(yè)用的， 建筑材料用的，宇航和航空用的? ? 等等；有的，按應(yīng)用功能分類。如結(jié)構(gòu)材料(外殼、容器等)，低摩擦擦材料(軸承、 滑桿、閥襯等)，受力機(jī)械零件材料。耐熱、耐腐蝕材料(化工設(shè)備、耐熱設(shè)備和火箭導(dǎo)彈用材料)，電絕緣材料(電氣結(jié) 構(gòu)制品)、透光材料? ? 。表中列出一些機(jī)械部件采用工程盟梔料的情況。當(dāng)有幾種材料同屬一類用途時(shí)，應(yīng)根據(jù)其使 用特點(diǎn)和材料性能進(jìn)一步比較和篩選。最好選擇 2-3 種進(jìn)行試驗(yàn)比較。比如說外殼這類用途就包括動態(tài)外殼，靜態(tài)外 殼，絕緣外殼等，因此要求使用不同特性的塑料。動態(tài)外殼是經(jīng)常受到劇烈震動或輕微撞擊的容器，要求材料除有剛 性和尺寸穩(wěn)定性外，還要有較好的沖擊強(qiáng)度。在室內(nèi)應(yīng)用時(shí)可采用 ABS 塑料，在戶外使用的應(yīng)考慮耐老化性能好的材 料。如 AAS(丙烯睛-丙烯酸酯-苯乙烯共聚物)或 MAAS，或用酚醛、環(huán)氧或聚的玻璃鋼等。靜態(tài)外殼是用在不活動或 少活動的部位，如儀表殼、收音機(jī)和電視機(jī)外殼等。要求形狀和尺寸穩(wěn)定、美觀，一般可采用高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯、 ABS、聚丙烯等；如要求透明則可采用乙酸丁酸纖維素、聚甲基丙烯酸酯或聚碳酸酯。至于絕緣外殼，除要求絕緣外， 有的還要求有高的機(jī)械強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，如電動機(jī)罩、電動機(jī)械外殼等，則可采用玻璃纖維增強(qiáng)聚碳酸酯，玻璃纖維 增強(qiáng)聚對苯二甲酸丁二酯(PBTP)或熱固性樹脂的玻璃鋼等。 中國工程塑料網(wǎng) 2002 年 05 月 21 日 按塑料應(yīng)用范圍選材 (1)制造容器、外殼、蓋、導(dǎo)管的塑料 。 這類制品一般不要求承載很大負(fù)荷，但要求有良好甚至優(yōu)良的沖擊強(qiáng)度和硬度、良好的或適中的拉伸強(qiáng)度和尺 寸穩(wěn)定性，以及良好的外觀和耐環(huán)境性，并要求材料的價(jià)格適中。對另有特殊性能要求的應(yīng)專門考慮。如果采用金屬 制造時(shí)，一般是采用鋼板、型鋼、鑄鋁或沖切鋁、輕合金或壓鑄金屬。這些材料強(qiáng)度較高，剛硬度也好。但是，當(dāng)遇 到下列情況和要求時(shí)，采用塑料更為合適。 a必須防止共振而且要求傳聲??； b要求有一定的彈性變形以防止由于偶然碰撞而引起的凹痕； c制品形狀復(fù)雜，用金屬加工工藝生產(chǎn)有困難； d制品不希望后加工； e.要求制品整體電絕緣(或部分絕緣)和絕熱，或整體著色或要求透明、半透明; f.要求耐腐蝕和耐濕氣，不生銹; 考慮以上的特點(diǎn)、比較適宜的材料見表(待補(bǔ)充)所示。有時(shí)，一種材料不能滿足要求，往往需要塑料和其它材料 復(fù)合，例如需要控制蠕變或撓曲變形或特別耐磨耗時(shí)，可把帶螺紋的金屬嵌件嵌入塑料件中，如果要求結(jié)構(gòu)殼體能經(jīng) 受碰撞和粗用時(shí)，可考慮采用金屬和塑料的復(fù)合板或在金屬表面上復(fù)合塑料。 (2)低摩擦應(yīng)用方面的塑料 這類應(yīng)用要求的材料需具有低的摩擦系數(shù)甚至無潤滑時(shí)摩擦系數(shù)也低，耐磨蝕性好，并具有適中至良好的形穩(wěn) 性、耐熱性和耐腐蝕性。以往采用銅銻錫合金、青銅、鑄鐵、預(yù)潤滑的木材、石墨等。但是，當(dāng)遇到下列情況和要求 時(shí)，采用塑料更為合適。 a有腐蝕或磨耗； b加工時(shí)，潤滑劑會污染產(chǎn)品； c組件必須在高于或低于普通潤滑劑的適用溫度下工作； d要求無保養(yǎng)操作； e用塑料可避免復(fù)雜的潤滑體系； f迫切要求減重時(shí)； g. 要求電絕緣； h. 要求減弱聲響、噪音； I. 要求盡量減少擦傷和刻痕； j體系高負(fù)荷、低速運(yùn)行會擠出普通潤滑劑; k. 滑粘性不適宜時(shí)。 根據(jù)上述要求，作為軸承減摩零件的合適塑料見表(待補(bǔ)充)所示。但是，當(dāng)工作溫度長期超過 260或有很大的徑 向負(fù)荷、止推負(fù)荷時(shí)，或是需要連續(xù)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，以及長期時(shí)間內(nèi)要求軸的偏斜極小或要求軸的磨損先于軸承的磨損時(shí)， 應(yīng)考慮用其它材料。有時(shí)(尤其是遇到下列情況)可考慮用塑料和其它材料組合，如：a需要盡快散發(fā)熱量，b要求 蠕變極??；c.僅用塑料不能承受太高負(fù)荷，等等。 (3)用作重應(yīng)力機(jī)械零件的材料(如齒輪、凸輪、齒條、聯(lián)軸節(jié)、輥?zhàn)拥? 這類應(yīng)用要求材料的機(jī)械強(qiáng)度高、尤其要求具有高的彎曲、拉伸和沖擊強(qiáng)度，在升高溫度時(shí)仍具有良好的耐疲 勞性和穩(wěn)定性，機(jī)械加工性良好，尺寸穩(wěn)定、能模塑成型精密公差 制品。以往是采用鑄鐵、鋼、黃銅等，但是，當(dāng)遇 到下列情況和要求時(shí)，考慮用塑料更為合適。 a迫切要求減重; b使用環(huán)境砂塵多，有磨蝕和腐蝕; c盡量減小聲響或振動； d希望有綜合效能。 根據(jù)上述要求，比較合適的塑料見表(有待補(bǔ)充)所示。但是，如果要求承受重負(fù)荷、工作溫度高、以及迫切要求 降低材料成本時(shí)。 應(yīng)考慮用其它材料。 如果要求高耐沖擊、 耐彎曲而且要求成本低時(shí)， 可以考慮采用塑料與其它材料(如 金屬)組成的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。 (4)用作化工設(shè)備的塑料和耐熱塑料 這類應(yīng)用要求材料耐化學(xué)腐蝕、吸濕性小有的還要求耐高低溫，具有一般到良好的機(jī)械強(qiáng)度。以往是采用不銹 鋼、欽、鈮、和其它貴金屬。但是當(dāng)遇到下列情況和要求時(shí)，可考慮用塑料更為合適。 a特別要求耐腐蝕，而不銹鋼又不能滿足要求； b. 要求既耐腐蝕又耐磨損； c迫切要求降低成本或延長化工設(shè)備的使用壽命； d要求減少保養(yǎng)，便于維修； e要求絕熱，隔熱以及耐瞬時(shí)高溫或燒蝕(為了選材方便，也可將耐熱塑料另分一類) 根據(jù)上述的要求，比較合適的塑料見表(有待補(bǔ)充)。此外，還有不飽和聚酯玻璃鋼用于大型手糊制品；酚醛或改 性酚醛塑料用于耐高溫、耐燒蝕、或既耐熱又要求具有較高強(qiáng)度的制品。但是，如果要求的機(jī)械強(qiáng)度不高，工作溫度 長期超過 290，而且在高低溫變動范圍很寬的情況下要求尺寸穩(wěn)定性良好時(shí)，應(yīng)考慮新型復(fù)合材料或用其它材料。 如果工作條件要求強(qiáng)度很高，而且要有極好的耐腐蝕性，或者要求在升高溫度下極耐腐蝕，或者需要借助塑料在高溫 下慢慢燒蝕來保護(hù)金屬免受損壞，則可考慮用塑料和其它材料組成的復(fù)合材料( 如石墨、耐熱樹脂與填料或石棉、碳 纖、Si02 纖維等組成的復(fù)合材料)。 (5)用作電氣結(jié)構(gòu)零件的塑料 這類應(yīng)用要求材料在低至中頻下電絕緣性優(yōu)良，具有高的強(qiáng)度和抗沖擊性能，良好的耐疲勞性和耐熱性，在升 高溫度情況下，尺寸穩(wěn)定性良好。以往是用陶瓷、玻璃或云母，但是，當(dāng)遇到下列情況和要求時(shí)，考慮用塑料更為合 適。 a有沖擊負(fù)荷； b迫切要求減重； c尺寸精度要求較嚴(yán)格，陶瓷、玻璃等無機(jī)絕緣材料加工達(dá)不到要求時(shí)； d要求制造形狀復(fù)雜的導(dǎo)體-絕緣體組合成整體的制品或零件(如印刷電路、集流環(huán)組件、灌封或封嵌件等)。 根據(jù)上述的要求，比較合適的塑料見表（待補(bǔ)充）此外，還有聚酯(PETP、PBTP)、氟塑料、聚苯醚、聚砜、聚酰 亞胺、聚酰胺酰亞胺、酚醚樹脂(xylok-新型酚醚樹脂。聚對二甲苯也是較好的絕緣材料。作為一般絕緣材料還可采用 聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯可用于制造一般電線電纜絕緣。其中聚碳酸酯用于要求高沖擊強(qiáng)度的透明零件； 澆鑄環(huán)氧或模塑料可包封電子和電氣元件。適用于要求對環(huán)境有最大抗耐能力的場合。組合電器組件的包封可以用有 機(jī)硅橡膠和環(huán)氧組合封來獲得更佳的性能；模塑的環(huán)氧用于在寬廣的溫度范圍內(nèi)要求尺寸穩(wěn)定的零件；三聚氰胺甲醛 塑料用于要求具有較大硬度的零件；有機(jī)硅聚合物用于要求耐高溫的場合；氨基塑料用于要求價(jià)格低廉的場合；酚醛 層壓材料用于沖切和模沖零件等等。但是，如果工作溫度極高，或壓縮負(fù)荷很高時(shí)，應(yīng)考慮用其它材料。 (6)用作透光零件、透明板和模型的塑料這類透明或帶色的半透明材料要求透光性良好，具有良好至優(yōu)良的二次成 型性和成型加工性，不易碎(耐沖擊)、并有一般至良好的拉伸強(qiáng)度。過去大多數(shù)采用玻璃，但是玻璃存在一些缺點(diǎn)， 特別是不能滿足下列使用要求： a.制品要求耐沖擊、耐振動、不易擊碎； b.要求具有一定的可彎的性； c.要求有更高的比強(qiáng)度； d材料必須是天然半透明而不應(yīng)通過表面處理來達(dá)到半透明； e要求易于成型形狀復(fù)雜的制品；等等。 根據(jù)上述的要求，比較合適的塑料見表(待補(bǔ)充)其中丙烯酸酯類塑料推薦作一般應(yīng)用，特別適用于光學(xué)、裝飾和 室外應(yīng)用。澆鑄的丙烯酸酪板料，具有較高的強(qiáng)度和透明性，可制造中、低精度透鏡，擠壓成型用的丙烯酸酯塑料價(jià) 格較低(尤其是制造薄的制品)，并且有較好的二次成型性；在透明塑料中聚碳酸酯具有最高的強(qiáng)度，可制作透明的面 罩、防護(hù)眼鏡或防護(hù)板。乙酸丁酸纖維素具有優(yōu)良的耐沖擊性，并可深延成型；透明聚氯乙烯具有最佳的二次成型性 和印刷適應(yīng)性；乙酸纖維素塑料可用作可彎曲的透明板和防護(hù)板；中等抗沖擊的聚苯乙烯和硬質(zhì)聚氯乙烯塑料是價(jià)格 低廉的透明和半透明材料；聚苯乙烯可制作價(jià)格最低的模塑透明部件。烯丙基二甘醇酯樹脂(CR-39)是目前光學(xué)上主要 使用的熱固性塑料，其透明性，耐磨性，抗沖擊性及耐化學(xué)性都很好，采用表面鍍膜或涂有機(jī)硅酮膜來提高其表面硬 度和耐磨性，能連續(xù)耐 100，短期內(nèi)耐 150。但尚有吸濕性較大等問題，目前主要用于制作鏡片。但是，如果要求 制品具有極好的耐化學(xué)性或者要求適應(yīng)高的工作溫度，或在工作條件下有磨損，在寬廣的溫度范圍內(nèi)要求有極好的尺 寸穩(wěn)定性，則應(yīng)考慮對塑料進(jìn)行表面處理或采用其它材料。隨著新材料的不斷出現(xiàn)，選材表也要不斷補(bǔ)充修改，以利 于提高制品質(zhì)量、降低成本。如軸承、軸瓦等低摩擦材料，以前一直使用布基酚醛層壓品，但近年來則采用尼龍和聚 甲醛，要求摩擦系數(shù)更小和全耐熱時(shí)可即含氛塑料粉末或纖維的聚甲醛或聚酰亞胺。 中國工程塑料網(wǎng) 2002 年 05 月 21 日 根據(jù)要求的性能選材 聚合物材料在不同應(yīng)用場合下，會經(jīng)受各種外力和環(huán)境的綜合作用。因此首先要詳細(xì)了解使用條件及其對材料性 能的要求，然后根據(jù)性能要求選材并進(jìn)行設(shè)計(jì)。但是根據(jù)材料性能數(shù)據(jù)選材時(shí)，制品設(shè)計(jì)者應(yīng)該注意，塑料和金屬之 間有明顯的差別，對金屬而言，其性能數(shù)據(jù)基本上可用于材料的篩選和制品設(shè)計(jì)，然而，粘彈性的塑料卻不一樣，各 種測試標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)記載的聚合物性能數(shù)據(jù)是在許多特定條件下的，通常是短時(shí)期作用力或者指定溫度或低應(yīng)變速率下 的，這些條件可能與實(shí)際工作狀態(tài)差別較大，尤其不適于預(yù)測塑料的使用強(qiáng)度和對升溫的耐力，因此，所有的塑料選 材都要把全部功能要求轉(zhuǎn)換成與實(shí)際使用性能有關(guān)的工程性能，并根據(jù)要求的性能進(jìn)行選材。通常根據(jù)性能選材的方 法有：對塑料性能分項(xiàng)考慮、比較的選材；同時(shí)考慮多項(xiàng)性能綜合評價(jià)的選材。 (1)對塑料性能分項(xiàng)考慮、比較的選材 相對密度塑料基材的相對密度一般都在 0.91(聚丙烯)到 2.2(聚四氟乙烯)的范圍內(nèi)。但若制成泡沫塑料，相對 密度就會減少到 0.04 或更低； 填充無機(jī)材料或金屬等材料能使相對密度達(dá)到 3 左右。 塑料比金屬的相對密度小(鋁 2.7， 鋼 7.8)，這是塑料的優(yōu)點(diǎn)之一。用它們來制造水上運(yùn)輸船舶和漂浮物,飛機(jī)和宇宙飛行器、導(dǎo)彈等就是利用這一優(yōu)異特 性以及其它性能。 列出各種工業(yè)材料和各種塑料的相對密度比較。 色澤與透明度塑料有可能在很廣的范圍內(nèi)著色， 而且有的塑料表面有光澤， 不需機(jī)械加工就能得到成型制品， 這對簡化工藝、降低成本是很有利的。此外，由于有些非結(jié)晶性的樹脂是透明的，所以適于在光學(xué)上和裝飾上應(yīng)用。 若使用填料摻混，則會失去透明性。對于層壓塑料，可用表面有光澤的樹脂制作塑料裝飾板；還可在塑料表面組合金 屬箔和其它塑料膜或通過表面電鍍、噴鍍、蒸鍍、表面陶瓷化和表面涂飾、改質(zhì)等技術(shù)來獲得各種用途的表面，改善 表面性能。分別列出各種材料的折射率、透明塑料的光學(xué)性能以及各種塑料的光彈性常數(shù)； 硬度 塑料的硬度比-般金屬差得多， 而且目前還沒有一種能通用于金屬和塑料的硬度測定計(jì)， 所以不能作定量比較。 一些材料的硬度的近似比較。盡管塑料表面比金屬軟，但對于許多方面的應(yīng)用，塑料的耐磨損性還是令人滿意的，例 如熱固性的三聚氰胺甲醛樹脂和酚醛樹脂層壓板可用作桌面，俞者的棉纖維增強(qiáng)塑料可用作軸承滾珠等。為了進(jìn)一步 提高塑料的表面硬度和耐磨性，以適應(yīng)某些應(yīng)用如光學(xué)材料和制品的需要，可以通過表面處理和改性技術(shù)，如有機(jī)與 無機(jī)的表面涂層或表面鍍層，表面陶瓷化等，其表面性能將會大大改善。 機(jī)械性能 因?yàn)樗芰吓c金屬的特性不同，設(shè)計(jì)受力的塑料零部件時(shí)，必須考慮塑料的特點(diǎn)，并認(rèn)真進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和合理 選材。一般塑料的特點(diǎn)是： a塑料受熱膨脹，線脹系數(shù)比金屬大很多； b一般塑料的剛度比金屬低一數(shù)量級； c塑料的力學(xué)性能在長時(shí)間受熱下會明顯下降； d一般塑料在常溫下和低于其屈服強(qiáng)度的應(yīng)力下長期受力，會出現(xiàn)永久形變； e塑料對缺口損壞很敏感; f塑料的力學(xué)性能通常比金屬低的多,但有的復(fù)合材料的比強(qiáng)度和比模量高于金屬,如果制品設(shè)計(jì)合理,會更能 發(fā)揮起優(yōu)越性; g一般增強(qiáng)塑料力學(xué)性能是各項(xiàng)異性的; h有些塑料會吸濕,并引起尺寸和性能變化; i有些塑料是可燃的; j塑料的疲勞數(shù)據(jù)目前還很少,需根據(jù)使用要求加以考慮. 根據(jù)塑料的特性,不能簡單地直接代用金屬材料,必須按所選塑料的性能和特點(diǎn), 重新設(shè)計(jì)。 中國工程塑料網(wǎng) 2002 年 05 月 21 日 工程塑料制品大部分是用注射成型方法加工而成的，制件的設(shè)計(jì)必須在滿足使用要求和符合塑 提下，盡可能簡化結(jié)構(gòu)和模具、節(jié)省材料、便于成型。制件設(shè)計(jì)中應(yīng)分別考慮如下 因素： 一、制件的形狀應(yīng)盡量簡單、便于成型。 在保證使用要求前提下，力求簡單、便于脫模，盡量避免或減少抽芯機(jī)構(gòu)，如采用下圖例中 料本身的特性前 (b)的結(jié)構(gòu)，不僅 可大大簡化模具結(jié)構(gòu)，便于成型，且能提高生產(chǎn)效率。 二、制件的壁厚確定應(yīng)合理。 塑料制件的壁厚取決于塑件的使用要求，太薄會造成制品的強(qiáng)度和剛度不足，受力后容易產(chǎn)生 翹曲變形 ，成 型時(shí)流動阻力大 ，大型復(fù)雜的制品就難以充滿型腔。反之，壁厚過大，不但浪費(fèi)材 產(chǎn)率，還容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、翹曲等疵病。因此制件設(shè)計(jì)時(shí)確定 1.在滿足使用要求的前提下，盡量減小壁厚； 2.制件的各部位壁厚盡量均勻，以減小內(nèi)應(yīng)力和變形； 3.承受緊固力部位必須保證壓縮強(qiáng)度； 4.避免過厚部位產(chǎn)生縮孔和凹陷； 5.成型頂出時(shí)能承受沖擊力的沖擊。 國外的一些常用塑料的推薦壁厚如下表： 料，而且加長成型周期，降低生 制件壁厚應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 材料 PA、POM PC、PSV ABS 0.45-3.2 0.95-4.5 0.8-3.2 壁厚(mm) 三、必須設(shè)置必要的脫模斜度 為確保制件成型時(shí)能順利脫模，設(shè)計(jì)時(shí)必須在脫模方向設(shè)置脫模斜度，其大小與塑料性能、制 幾何形狀有關(guān)，對于工程塑料的結(jié)構(gòu)件來說，一般應(yīng)在保證順利脫模的前提下，盡量 減小脫模斜度。 下表為根據(jù)不同材料而推薦的脫模斜度： 件的收縮率和 材料 PA、POM、ABS 40 PC、PSV PE、PP 熱固性塑料 -10?30 50-2? 30-1? 20-1? 脫模斜度 具體確定脫模斜度時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： 1對于收縮率大的塑料制件應(yīng)選用較大的脫模斜度； 2對于大尺寸制件或尺寸精度要求高的制件應(yīng)采用較小的脫模斜度； 3制件壁厚較厚時(shí)，成型收縮增大，因此脫模斜度應(yīng)取大； 4對于增強(qiáng)塑料脫模斜度宜取大； 5含自潤滑劑等易脫模塑料可取??； 6一般情況下脫模斜度不包括在制件公差范圍內(nèi)。 四強(qiáng)度和剛度不足可考慮設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋 為滿足制件的使用所需的強(qiáng)度和剛度單用增加壁厚的辦法，往往是不合理的，不僅大幅增加了 制件的重量， 而且易產(chǎn)生縮孔、凹痕等疵病，在制件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮設(shè)置加強(qiáng)筋，這樣能滿意地解決 這些問題，它能提高制件的強(qiáng) 度、防止和避免塑料的變形和翹曲。設(shè)置加強(qiáng)筋的方向應(yīng)與料流方向 盡量保持一致，以防止充模時(shí)料流受到攪亂， 降低制件的韌性或影響制件外觀質(zhì)量。 五在滿足使用要求的前提下制件的所有的轉(zhuǎn)角盡可能設(shè)計(jì)成圓角，或者用圓弧過渡。 圓角具有以下特點(diǎn)： 1、 圓角可避免應(yīng)力集中，提高制件強(qiáng)度 在制件的轉(zhuǎn)角處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在受力或受沖擊、振動時(shí)會發(fā)生破裂，尤其像常用的工程塑 料聚碳酸 酯，如果成型條件不當(dāng)或制件結(jié)構(gòu)不合理，則會產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，特別容易產(chǎn)生應(yīng) 力開裂。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，當(dāng)圓 角半徑小于制件壁厚 0.3 倍/時(shí)應(yīng)力集中急劇增大， 當(dāng)大于壁厚 0.8 倍 /時(shí)，應(yīng)力集中明顯變小。 2、 圓角可有利于充模和脫模 對于一些流動性差的塑料或加入填料的塑料，制件設(shè)計(jì)圓角尤為重要，不僅可改善充模性能， 品使用性能。 3、 圓角有利于模具制造，提高模具強(qiáng)度 制件上設(shè)計(jì)了圓角，模具的對應(yīng)部位也呈圓角，這就增加了模具的堅(jiān)固性，模具在淬火或使用 集中而開裂，因而也增加了模具的強(qiáng)度。 六應(yīng)根據(jù)制件的使用要求和塑料材料的特性合理確定制件的尺寸公差。 影響塑料制件尺寸精度的因素很多而且 十分復(fù)雜，歸納起來主要有以下幾方面： 1、塑料原料本身的特性，一般結(jié)晶型和半結(jié)晶型的塑料的收縮率比無定型的大，范圍也寬，因 度也就有差異。 2、成型工藝條件如料溫、模溫、注射壓力、保壓壓力、塑化背壓、注射速度、成型周期等都會 率的大小和波動范圍。 3、模具的結(jié)構(gòu)如分型面選擇、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、排氣、模具的冷卻和加熱等以及模具的剛度等 都會影響制件尺 寸精度。 4、 模具在使用過程中的磨損和模具導(dǎo)向部件的磨損也會直接影響制件的尺寸精度。 因此在制件 設(shè)計(jì)中正確合理 確定尺寸公差是非常重要的。對于工程塑料制件、尤其是以塑代鋼的制件，設(shè)計(jì)者 往往簡單地套用機(jī)械零件的尺寸 公差，這是很不合理的，許多工業(yè)化國家都根據(jù)塑料特性制定了塑 GB/T1448693 工程塑料模塑塑料件尺寸公差，設(shè)計(jì) 規(guī)定確定制件的尺寸公差。 七工程塑料的制件設(shè)計(jì)除了要注意上述各點(diǎn)外，還應(yīng)注意各種孔、側(cè)凹（凸）、螺紋和嵌件的設(shè) 一一詳述，如有需要了解，可參閱有關(guān)專業(yè)書利，也歡迎與我們交流討論。 中國工程塑料網(wǎng) 2002 年 05 月 21 日 而且可提高制 時(shí)不致因應(yīng)力 此制件尺寸精 影響成型收縮 料制件尺寸公差。我國也于 1993 年發(fā)布了 者可根據(jù)所用的塑料原料和制件使用要求，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的 計(jì)，這里不再 一、配色著色_定義： 配色就是在紅、黃、藍(lán)三種基本顏色基礎(chǔ)上，配出令人喜愛、符合色卡色差要求、經(jīng)濟(jì)并在加工、使用中不變色 的色彩。另外塑料著色還可賦予塑料多種功能，如提高塑料耐光性和耐候性；賦予塑料某些特殊功能，如導(dǎo)電性、抗 靜電性；不同彩色農(nóng)地膜具有除草或避蟲、育秧等作用。即通過配色著色還可達(dá)到某種應(yīng)用上的要求。 二、著色劑： 著色劑主要分顏料和染料兩種。顏料是不能溶于普通溶劑的著色劑，故要獲得理想的著色性能，需要用機(jī)械方法 將顏料均勻分散于塑料中。按結(jié)構(gòu)可分為有機(jī)顏料和無機(jī)顏料。無機(jī)顏料熱穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性優(yōu)良，價(jià)格低，但著色 力相對差，相對密度大；有機(jī)顏料著色力高、色澤鮮艷、色譜齊全、相對密度小，缺點(diǎn)為耐熱性、耐候性和遮蓋力方 面不如無機(jī)顏料。染料是可用于大多數(shù)溶劑和被染色塑料的有機(jī)化合物、優(yōu)點(diǎn)為密度小、著色力高、透明度好，但其 一般分子結(jié)構(gòu)小，著色時(shí)易發(fā)生遷移。 白色顏料主要有鈦白粉、氧化鋅、鋅鋇白三種。鈦白粉分金紅石型和銳鈦型兩種結(jié)構(gòu)，金紅石型鈦白粉折射率高、 遮蓋力高、穩(wěn)定、耐候性好。 炭黑是常用黑色顏料，價(jià)格便宜，另外還具有對塑料的紫外線保護(hù)（抗老化）作用和導(dǎo)電作用，不同生產(chǎn)工藝可 以得到粒徑范圍極廣的各種不同炭黑，性質(zhì)差別也很大。炭黑按用途分有色素炭黑和橡膠補(bǔ)強(qiáng)用炭黑，色素炭黑按其 著色能力又分為高色素炭黑、中色素炭黑和低色素炭黑。炭黑粒子易發(fā)生聚集，要提高炭黑的著色力，要解決炭黑的 分散性。 珠光顏料又叫云母鈦珠光顏料，是一種二氧化鈦涂覆的云母晶片。根據(jù)色相不同，可分為銀白類珠光顏料、彩虹 類珠光顏料、彩色類珠光顏料三類。 購買顏料，必須了解顏料的染料索引（C.I），C.I 是由英國染色家協(xié)會和美國紡織化學(xué)家和染色家協(xié)會合編出版 的國際性染料、顏料品種匯編，每一種顏料按應(yīng)用和化學(xué)結(jié)構(gòu)類別有兩個(gè)編號，避免采購時(shí)因?qū)ο嗤肿咏Y(jié)構(gòu)、不同 叫法的顏料發(fā)生誤解，也有利于使用時(shí)管理和查找原因。 三、配色著色工藝： 配色著色可采用色粉直接加入樹脂法和色母粒法。 色粉與塑料樹脂直接混合后，送入下一步制品成型工藝，工序短，成本低，但工作環(huán)境差，著色力差，著色均勻 性和質(zhì)量穩(wěn)定性差。 色母粒法是著色劑和載體樹脂、分散劑、其他助劑配制成一定濃度著色劑的粒料，制品成型時(shí)根據(jù)著色要求，加 入一定量色母粒，使制品含有要求的著色劑量，達(dá)到著色要求。 色母?？梢园从珮渲诸?，如 ABS 色母粒，PC 色母粒，PP 色母粒等；也可按著色樹脂加工藝分類，有注塑、 吹膜、擠出級三大類母粒。色母粒由于對顏料先進(jìn)行預(yù)處理，有較高的著色力，用量可降低且質(zhì)量穩(wěn)定，運(yùn)輸、貯存、 使用方便、環(huán)境污染大為降低。 分散劑通過對顏料的潤濕、滲透來排除表面空氣，將凝聚體、團(tuán)聚體分散成細(xì)微、穩(wěn)定和均勻的顆粒，并在加工 過程中不再凝聚，常用分散劑為低分子量聚乙烯蠟，對于較難分散的有機(jī)顏料和炭黑采用 EVA 蠟或氧化聚乙烯蠟， 合成低分子量聚乙烯蠟和聚乙烯裂解法制的低分子量聚乙烯蠟有很大差別。其他助劑有偶聯(lián)劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、 抗靜電劑、填料等，視要求和品種而定加入量，稱為多功能母粒，再如加入光亮劑，有利于模塑制品脫模和提高制品 表面光亮度。 色母粒的性能指標(biāo)有色差、白度、黃度、黃變度、熱穩(wěn)定性、氧指數(shù)、熔體流動速率等，當(dāng)然顏料的細(xì)度、遷移 性、耐化學(xué)性、毒性也與色母粒性能有關(guān)，有些指標(biāo)在專門用途中十分重要，如纖維級母粒的壓濾值（DF 值）細(xì)度。 四、配色管理和儀器 配色管理的硬件有測色計(jì)及處理測得數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)。 測色計(jì)可分為分光光度計(jì)和色差計(jì)兩種， 代替人眼測定色彩， 去除人為因素對測定結(jié)果的影響。 分光光度計(jì)用來測定各波長對完全漫反射面的反射系數(shù)，不能直接求得色度值或色差，但通過其對數(shù)據(jù)處理便可 評價(jià)色度值及其他各種數(shù)值。分光光度計(jì)可分為采用衍射光柵分光和采用干涉濾光片分光兩種類型。先進(jìn)的帶內(nèi)裝微 處理器的分光光度計(jì)，具有 0%、100% 的自動校正及倍率增加等功能，從而提高了精度。 色差計(jì)是一種簡單的測試儀器，即制作一塊具有與人眼感色靈敏度相等的分光特性的濾光片，用它對樣板進(jìn)行測 光，關(guān)鍵是設(shè)計(jì)一種具有感光器分光靈敏度特性并能在某種光源下測定色差值的濾光片，色差計(jì)體積小、操作簡便， 較適宜對分光特性變化小的同一種產(chǎn)品作批量管理，帶有小型微機(jī)的色差計(jì)，容易用標(biāo)準(zhǔn)樣板進(jìn)行校正和輸出多個(gè)色 差值。 配色管理軟件有分光反向率曲線、色差公式、條件等色表示法、遮蓋力表示法和霧度表示法。分光反射率曲線用 于選擇著色劑時(shí)的分析，不能用來判斷顏色的一致度。色差值是色彩管理中最重要的指標(biāo)之一，但不同的色差公式求 得的色差各不相同，因此必須注明所用色度體系或色差公式。 五、電腦配色： 利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行調(diào)色配方及其管理已成功地用于塑料配色調(diào)色。 電腦配色儀具有下列功能： (1)配色 根據(jù)要求建立常用顏（染）料數(shù)據(jù)庫（制備基礎(chǔ)色板并輸入）。然后在軟件菜單下把來料色板輸入 電腦，在鍵盤中點(diǎn)出數(shù)個(gè)候選顏料，立刻計(jì)算出一系列配方，并分別按色差和價(jià)格排序列出，供配色選擇； (2)配方修正 修正電腦列出配方、其他來源配方，色差不合格時(shí)利用顯示器顯示的不一致的反射曲線直接通 過鍵盤增減顏料量，直至兩條曲線基本重合，得出修正后配方； (3)顏色測量和色差控制 測量著色劑的著色強(qiáng)度、產(chǎn)品的白度、產(chǎn)品顏色牢度、顏色色差。由于電腦能定量 表述顏色的性能指標(biāo)，有利于雙方的信息溝通和傳遞； (4)顏色管理 日常工作中的色樣、配方、工藝條件、生產(chǎn)日期和用戶等信息均可存入計(jì)算機(jī)，便于檢索、查 找和作為修改時(shí)的參考，方便、快捷，提高工作效率，且便于保密。 中國工程塑料網(wǎng) 2002 年 05 月 21 日 一、接受任務(wù)書 成型塑料制件的任務(wù)書通常由制件設(shè)計(jì)者提出，其內(nèi)容如下： 經(jīng)過審簽的正規(guī)制制件圖紙，并注明采用塑料的牌號、透明度等。 塑料制件說明書或技術(shù)要求。 生產(chǎn)產(chǎn)量。 塑料制件樣品。 通常模具設(shè)計(jì)任務(wù)書由塑料制件工藝員根據(jù)成型塑料制件的任務(wù)書提出，模具設(shè)計(jì)人員以成型塑料制件任務(wù)書、 模具設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)來設(shè)計(jì)模具。 二、收集、分析、消化原始資料 收集整理有關(guān)制件設(shè)計(jì)、成型工藝、成型設(shè)備、機(jī)械加工及特殊加工資料，以備設(shè)計(jì)模具時(shí)使用。 消化塑料制件圖，了解制件的用途，分析塑料制件的工藝性，尺寸精度等技術(shù)要求。例如塑料制件在外表形狀、 顏色透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的幾何結(jié)構(gòu)、斜度、嵌件等情況是否合理，熔接痕、縮孔等成型缺陷 的允許程度，有無涂裝、電鍍、膠接、鉆孔等后加工。選擇塑料制件尺寸精度最高的尺寸進(jìn)行分析，看看估計(jì)成型公 差是否低于塑料制件的公差，能否成型出合乎要求的塑料制件來。此外，還要了解塑料的塑化及成型工藝參數(shù)。 消化工藝資料，分析工藝任務(wù)書所提出的成型方法、設(shè)備型號、材料規(guī)格、模具結(jié)構(gòu)類型等要求是否恰當(dāng)，能 否落實(shí)。 成型材料應(yīng)當(dāng)滿足塑料制件的強(qiáng)度要求，具有好的流動性、均勻性和各向同性、熱穩(wěn)定性。根據(jù)塑料制件的用途， 成型材料應(yīng)滿足染色、鍍金屬的條件、裝飾性能、必要的彈性和塑性、透明性或者相反的反射性能、膠接性或者焊接 性等要求。 三、確定成型方法 采用直壓法、鑄壓法還是注射法。 四、選擇成型設(shè)備 根據(jù)成型設(shè)備的種類來進(jìn)行模具，因此必須熟知各種成型設(shè)備的性能、規(guī)格、特點(diǎn)。例如對于注射機(jī)來說，在規(guī) 格方面應(yīng)當(dāng)了解以下內(nèi)容：注射容量、鎖模壓力、注射壓力、模具安裝尺寸、頂出裝置及尺寸、噴嘴孔直徑及噴嘴球 面半徑、澆口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等，具體見相關(guān)參數(shù)。 要初步估計(jì)模具外形尺寸，判斷模具能否在所選的注射機(jī)上安裝和使用。 五、具體結(jié)構(gòu)方案： 確定模具類型 如壓制模（敞開式、半閉合式、閉合式）、鑄壓模、注射模等。 確定模具類型的主要結(jié)構(gòu) 選擇理想的模具結(jié)構(gòu)在于確定必需的成型設(shè)備，理想的型腔數(shù)，在絕對可靠的條件下能使模具本身的工作滿足 該塑料制件的工藝技術(shù)和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的要求。對塑料制件的工藝技術(shù)要求是要保證塑料制件的幾何形狀，表面光潔度和 尺寸精度。生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)要求是要使塑料制件的成本低，生產(chǎn)效率高，模具能連續(xù)地工作，使用壽命長，節(jié)省勞動力。 影響模具結(jié)構(gòu)及模具個(gè)別系統(tǒng)的因素很多，很復(fù)雜： 型腔布置。根據(jù)塑件的幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸精度要求、批量大小、模具制造難易、模具成本等確定型腔數(shù)量 及其排列方式。 對于注射模來說，塑料制件精度為 3 級和 3a 級，重量為 5 克，采用硬化澆注系統(tǒng)，型腔數(shù)取 4-6 個(gè)；塑料制件 為一般精度（4-5 級），成型材料為局部結(jié)晶材料，型腔數(shù)可取 16-20 個(gè)；塑料制件重量為 12-16 克，型腔數(shù)取 8-12 個(gè)；而重量為 50-100 克的塑料制件，型腔數(shù)取 4-8 個(gè)。對于無定型的塑料制件建議型腔數(shù)為 24-48 個(gè)，16-32 個(gè)和 6-10 個(gè)。當(dāng)再繼續(xù)增加塑料制件重量時(shí)，就很少采用多腔模具。7-9 級精度的塑料制件，最多型腔數(shù)較之指出的 4-5 級精 度的塑料增多至 50%。 確定分型面。分型面的位置要有利于模具加工，排氣、脫模及成型操作，塑料制件的表面質(zhì)量等。 確定澆注系統(tǒng)（主澆道、分澆道及澆口的形狀、位置、大?。┖团艢庀到y(tǒng)（排氣的方法、排氣槽位置、大?。?。 選擇頂出方式（頂桿、頂管、推板、組合式頂出），決定側(cè)凹處理方法、抽芯方式。 決定冷卻、加熱方式及加熱冷卻溝槽的形狀、位置、加熱元件的安裝部位。 根據(jù)模具材料、強(qiáng)度計(jì)算或者經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定模具零件厚度及外形尺寸，外形結(jié)構(gòu)及所有連接、定位、導(dǎo)向 件位置。 確定主要成型零件，結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式。 考慮模具各部分的強(qiáng)度，計(jì)算成型零件工作尺寸。 以上這些問題如果解決了，模具的結(jié)構(gòu)形式自然就解決了。這時(shí)，就應(yīng)該著手繪制模具結(jié)構(gòu)草圖，為正式繪圖作 好準(zhǔn)備。 繪制模具圖 要求按照國家制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制，但是也要求結(jié)合本廠標(biāo)準(zhǔn)和國家未規(guī)定的工廠習(xí)慣畫法。 在畫模具總裝圖之前，應(yīng)繪制工序圖，并要符合制件圖和工藝資料的要求。由下道工序保證的尺寸，應(yīng)在圖 上標(biāo)寫注明工藝尺寸字樣。如果成型后除了修理毛刺之外，再不進(jìn)行其他機(jī)械加工，那么工序圖就與制件圖完全相 同。 在工序圖下面最好標(biāo)出制件編號、名稱、材料、材料收縮率、繪圖比例等。通常就把工序圖畫在模具總裝圖 上。 、繪制總裝結(jié)構(gòu)圖 繪制總裝圖盡量采用 1：1 的比例，先由型腔開始繪制，主視圖與其它視圖同時(shí)畫出。 模具總裝圖應(yīng)包括以下內(nèi)容： 模具成型部分結(jié)構(gòu) 澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。 分型面及分模取件方式。 外形結(jié)構(gòu)及所有連接件，定位、導(dǎo)向件的位置。 標(biāo)注型腔高度尺寸（不強(qiáng)求，根據(jù)需要）及模具總體尺寸。 輔助工具（取件卸模工具，校正工具等）。 按順序?qū)⑷苛慵蛱柧幊?，并且填寫明?xì)表。 標(biāo)注技術(shù)要求和使用說明。 、模具總裝圖的技術(shù)要求內(nèi)容： 對于模具某些系統(tǒng)的性能要求。例如對頂出系統(tǒng)、滑塊抽芯結(jié)構(gòu)的裝配要求。 對模具裝配工藝的要求。例如模具裝配后分型面的貼合面的貼合間隙應(yīng)不大于 0.05mm 模具上、 下面 的平行度要求，并指出由裝配決定的尺寸和對該尺寸的要求。 模具使用，裝拆方法。 防氧化處理、模具編號、刻字、標(biāo)記、油封、保管等要求。 有關(guān)試模及檢驗(yàn)方面的要求。 、繪制全部零件圖 由模具總裝圖拆畫零件圖的順序應(yīng)為：先內(nèi)后外，先復(fù)雜后簡單，先成型零件，后結(jié)構(gòu)零件。 圖形要求：一定要按比例畫，允許放大或縮小。視圖選擇合理，投影正確，布置得當(dāng)。為了使加工專 利號易看懂、便于裝配，圖形盡可能與總裝圖一致，圖形要清晰。 標(biāo)注尺寸要求統(tǒng)一、集中、有序、完整。標(biāo)注尺寸的順序?yàn)椋合葮?biāo)主要零件尺寸和出模斜度，再標(biāo)注 配合尺寸，然后標(biāo)注全部尺寸。在非主要零件圖上先標(biāo)注配合尺寸，后標(biāo)注全部尺寸。 表面粗糙度。把應(yīng)用最多的一種粗糙度標(biāo)于圖紙右上角，如標(biāo)注其余 3.2。 其它粗糙度符號在零件 各表面分別標(biāo)出。 其它內(nèi)容，例如零件名稱、模具圖號、材料牌號、熱處理和硬度要求，表面處理、圖形比例、自由尺 寸的加工精度、技術(shù)說明等都要正確填寫。 、校對、審圖、描圖、送曬 自我校對的內(nèi)容是： 模具及其零件與塑件圖紙的關(guān)系，模具及模具零件的材質(zhì)、硬度、尺寸精度，結(jié)構(gòu)等是否符合塑件圖 紙的要求。 塑料制件方面 塑料料流的流動、縮孔、熔接痕、裂口，脫模斜度等是否影響塑料制件的使用性能、尺寸精度、表面 質(zhì)量等方面的要求。圖案設(shè)計(jì)有無不足，加工是否簡單，成型材料的收縮率選用是否正確。 成型設(shè)備方面 注射量、注射壓力、鎖模力夠不夠，模具的安裝、塑料制件的南芯、脫模有無問題，注射機(jī)的噴嘴與 嘵口套是否正確地接觸。 模具結(jié)構(gòu)方面 a.分型面位置及精加工精度是否滿足需要，會不會發(fā)生溢料，開模后是否能保證塑料制件留在有頂出 裝置的模具一邊。 b.脫模方式是否正確，推廣桿、推管的大小、位置、數(shù)量是否合適，推板會不會被型芯卡住，會不會 造成擦傷成型零件。 c.模具溫度調(diào)節(jié)方面。加熱器的功率、數(shù)量；冷卻介質(zhì)的流動線路位置、大小、數(shù)量是否合適。 d.處理塑料制件制側(cè)凹的方法，脫側(cè)凹的機(jī)構(gòu)是否恰當(dāng)，例如斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)中的滑塊與推桿是否相 互干擾。 e.澆注、排氣系統(tǒng)的位置，大小是否恰當(dāng)。 f.設(shè)計(jì)圖紙 g.裝配圖上各模具零件安置部位是否恰當(dāng)，表示得是否清楚，有無遺漏 h.零件圖上的零件編號、名稱，制作數(shù)量、零件內(nèi)制還是外購的，是標(biāo)準(zhǔn)件還是非標(biāo)準(zhǔn)件，零件配合 處理精度、成型塑料制件高精度尺寸處的修正加工及余量，模具零件的材料、熱處理、表面處理、表面精加工程度是 否標(biāo)記、敘述清楚。 零件主要零件、成型零件工作尺寸及配合尺寸。尺寸數(shù)字應(yīng)正確無誤，不要使生產(chǎn)者換算。 檢查全部零件圖及總裝圖的視圖位置，投影是否正確，畫法是否符合制圖國標(biāo)，有無遺漏尺寸。 校核加工性能：（所有零件的幾何結(jié)構(gòu)、視圖畫法、尺寸標(biāo)等是否有利于加工） 復(fù)算輔助工具的主要工作尺寸 專業(yè)校對原則上按設(shè)計(jì)者自我校對項(xiàng)目進(jìn)行；但是要側(cè)重于結(jié)構(gòu)原理、工藝性能及操作安全方面。描 圖時(shí)要先消化圖形，按國標(biāo)要求描繪，填寫全部尺寸及技術(shù)要求。描后自校并且簽字。把描好的底圖交設(shè)計(jì)者校對簽 字，習(xí)慣做法是由工具制造單位有關(guān)技術(shù)人員審查，會簽、檢查制造工藝性，然后才可送曬。 編寫制造工藝卡片 由工具制造單位技術(shù)人員編寫制造工藝卡片，并且為加工制造做好準(zhǔn)備。在模具零件的制造過程中要 加強(qiáng)檢驗(yàn)，把檢驗(yàn)的重點(diǎn)放在尺寸精度上。模具組裝完成后，由檢驗(yàn)員根據(jù)模具檢驗(yàn)表進(jìn)行檢驗(yàn)，主要的是檢驗(yàn)?zāi)＞?零件的性能情況是否良好，只有這樣才能俚語模具的制造質(zhì)量。 試模及修模 雖然是在選定成型材料、成型設(shè)備時(shí)，在預(yù)想的工藝條件下進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，但是人們的認(rèn)識往往是不完善的， 因此必須在模具加工完成以后，進(jìn)行試模試驗(yàn)，看成型的制件質(zhì)量如何。發(fā)現(xiàn)總是以后，進(jìn)行排除錯(cuò)誤性的修模。 塑件出現(xiàn)不良現(xiàn)象的種類居多，原因也很復(fù)雜，有模具方面的原因，也有工藝條件方面的原因，二者往往交只 在一起。在修模前，應(yīng)當(dāng)根據(jù)塑件出現(xiàn)的不良現(xiàn)象的實(shí)際情況，進(jìn)行細(xì)致地分析研究，找出造成塑件缺陷的原因后提 出補(bǔ)救方法。因?yàn)槌尚蜅l件容易改變，所以一般的做法是先變更成型條件，當(dāng)變更成型條件不能解決問題時(shí)，才考慮 修理模具。 修理模具更應(yīng)慎重，沒有十分把握不可輕舉妄動。其原因是一旦變更了模具條件，就不能再作大的改造和恢復(fù) 原狀。 六、整理資料進(jìn)行歸檔 模具經(jīng)試驗(yàn)后，若暫不使用，則應(yīng)該完全擦除脫模渣滓、灰塵、油污等，涂上黃油或其他防銹油或防銹劑，關(guān)到 保管場所保管。 把設(shè)計(jì)模具開始到模具加工成功，檢驗(yàn)合格為止，在此期間所產(chǎn)生的技術(shù)資料，例如任務(wù)書、制件圖、技術(shù)說明 書、模具總裝圖、模具零件圖、底圖、模具設(shè)計(jì)說明書、檢驗(yàn)記錄表、試模修模記錄等，按規(guī)定加以系統(tǒng)整理、裝訂、 編號進(jìn)行歸檔。這樣做似乎很麻煩，但是對以后修理模具，設(shè)計(jì)新的模具都是很有用處的。 七、結(jié)束語 中國工程塑料網(wǎng) 2002 年 05 月 21 日 熱塑性塑料成型 熱塑性塑料品種每繁多，即使同一品種也由于樹脂分子及附加物配比不同而使其使 用及工藝特性也有所不 同。另外，為了改變原有品種的特性，常用共聚、交聯(lián)等各種化學(xué) 方法在原有的樹脂結(jié)構(gòu)中導(dǎo)入一定百分比量的其它 單體或高分子等，以改變原 有樹脂的結(jié)構(gòu)成為具有新的改進(jìn)物性和加工性的改性產(chǎn)品。例如，ABS 即為在聚苯乙烯 分子 中導(dǎo)入了丙烯腈、丁二烯等第二和第三單體后成為改性共聚物，可看作稱改性聚苯乙烯，具有比 聚苯乙烯優(yōu)異 綜合性能，工藝特性。由