1、第二章第二章 塑料制品和成型模具的研发程序塑料制品和成型模具的研发程序2.1塑料制品和模具开发方式塑料制品和模具开发方式2.2 设计程序设计程序2.3 设计实例设计实例传统的方式是按传统的方式是按串行串行的产品开发模式进行，如：的产品开发模式进行，如：整个开发过程整个开发过程信息单向流动信息单向流动，下游结果，下游结果不能及时反馈不能及时反馈给上游进行评价和修改；给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，往往要来检验，往往要多次修模多次修模，不易控制各环节质量；，不易控制各环节质量；各阶段按顺序进行导致各阶段按
2、顺序进行导致产品开发周期长产品开发周期长。其缺点：其缺点：并行工程和逆向工程并行工程和逆向工程一、并行工程一、并行工程塑料制品塑料制品开发开发包括：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方案设计和模具结构设计模具方案设计和模具结构设计模具工程分析模具工程分析模具制造装配模具制造装配制品生产制品生产产品检验产品检验？如何实现？如何实现显然：建立一个内部可以交互操作的显然：建立一个内部可以交互操作的支持环境支持环境是实现并行工是实现并行工程的先决条件。程的先决条件。图中可以看出，并行工程是在多项图中可以看出，并行工程是在多项新的关键技术新的关键技术开发的基础开发的基础上发展起来
3、的，如塑料模的上发展起来的，如塑料模的CAD/CAM/CAE技术、实体造型技技术、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等术、快速成型技术、信息管理技术、产品的力学分析软件等并行工程并行工程是对产品设计过程、制造过程（模具设计与制是对产品设计过程、制造过程（模具设计与制造）和支持过程（制品实体模型制造、试模）进行并行造）和支持过程（制品实体模型制造、试模）进行并行考虑。考虑。并行开发模式，相互影响的各个环节通过数据交换平台及并行开发模式，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：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环节的分析和
4、反馈，制品开发的各个环节可及时接受其他环节的分析和反馈，并立即进行修改，并立即进行修改，提高了设计质量和可靠性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，充分利用了各个环节的时域交叉性，几个环节同时进行，大大大大缩短了模具产品的开发周期性缩短了模具产品的开发周期性。不构成修改的大循环，不构成修改的大循环，降低了总的开发成本降低了总的开发成本。二、逆向工程二、逆向工程 新产品的开发多是在同类产品丰富知识积累的基础上产生的，采用模拟新产品的开发多是在同类产品丰富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。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
5、转化为数字化的模型，这种通过样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件开发产品的过程称为逆向工程逆向工程，对现实世界的模仿和改造，开发模式如图：，对现实世界的模仿和改造，开发模式如图：逆向工程所涉及的关键技术：逆向工程所涉及的关键技术：用三坐标测量机作三维实体几何模型形状数据的采集，即用三坐标测量机作三维实体几何模型形状数据的采集，即曲面的数字化。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。三维实体模型的重建。三维实体模型的重建。通过通过CAM软件进行软件进行NC加工。加工。u逆向工程在开发具有逆向工程在开发具有复杂型面的塑料产
6、品复杂型面的塑料产品时能大大缩短开发时能大大缩短开发周期，保证了产品质量。周期，保证了产品质量。2.2 塑料制品设计程序塑料制品设计程序一、设计思想一、设计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用设计评价设计评价加工评价加工评价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、绘制正规制品图纸、制品最终设计、绘制正规制品图纸6、编制文件，包括
7、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程序二、塑料制品设计的一般程序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 预定的结构要求预定的结构要求：包括载荷大小及持续时间；交变载荷性：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；质及其率；冲击力大小及性质；有无振动或抗疲劳要求；可预见的误用情况分析。可预见的误用情况分析。预定的环境条件预定的环境条件，通常有：，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
8、、空气、水、油、溶剂；光照，是否要防气候老化溶剂；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，包括：国家标准，包括：国家标准GB；部颁标准；企；部颁标准；企业标准；国际标准业标准；国际标准 要求的成本限制要求的成本限制：要有经济效应，产品的成本应是多少？：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？竞争的材料价格是多少？期望的使用寿命多长，更换利？竞争的材料价格是多少？期望的使用寿命多长，更换期限？期限？2、选定塑料品种、选定塑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
9、、模量与温度关系、表观模量、疲劳极限、泊松比、比例极限值、模量与温度关系、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、硬度、冲击强度、断裂伸长率、易燃性、热变形温度、电性能、屈服强度屈服强度 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 初步确定初步确定形状、尺寸、壁厚、加强筋、孔的位置等；形状、尺寸、壁厚、加强筋、孔的位置等；明确明确：规定的尺寸和可改变的尺寸。：规定的尺寸和可改变的尺寸。设计的哪些部分是灵活设计
10、的哪些部分是灵活的，哪些是用来获得所要求的结构性能水平的。的，哪些是用来获得所要求的结构性能水平的。目的：目的：验证产品的可靠程度验证产品的可靠程度对产品的初步性能有所了解对产品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 一个塑料制品，若按常规生产，要经历模具设计、模具制一个塑料制
11、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。造、注塑成型等几道工序，周期较长。如想要尽快得到样品，以对其进行性能检验或评价结构合如想要尽快得到样品，以对其进行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，或以样品进入市场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，并不需要有大量的产品，来检验新产品的市场认可度。这时，并不需要有大量的产品，只需要只需要12件塑件样品。件塑件样品。关于产品制样（原型）和快速原型技术关于产品制样（原型）和快速原型技术u要求课后查相关资料要求课后查相关资料 5、制品设计、绘制正规制品图纸、
12、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方法装配方法特别提示特别提示：要取得成功的设计，下列四点值得重视：要取得成功的设计，下列四点值得重视：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性能方面要与成品尽量相似，特别在临界的或估算的性能方面发展仿真应用或仿真贮存的试验方法发展仿真应用或仿真贮存的试验方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、编制文件，包括塑料制品设计说明书
13、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。2.3 塑料制品设计实例塑料制品设计实例MP3为例为例一、外观造型的确定一、外观造型的确定前提：前提：外观的设计涉及到了市场、美学、制做工艺等的专业知识，外观的设计涉及到了市场、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。要熟悉市场上的相关产品；对现有的制做工艺要了如指掌要熟悉市场上的相关产品；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、模具制做和产品考察模具厂，了解制造工艺。将外观设计、模具
14、制做和产品制做紧密的配合了起来。制做紧密的配合了起来。设计思想：外观造型的设计要时尚、精美，让消费者爱不释设计思想：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，不要太另类。中性，不要太另类。涉及功能的外观设计：按键有开机、停机、前进、后退、音涉及功能的外观设计：按键有开机、停机、前进、后退、音量大小、录音、复读、模式、删除键共量大小、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。正面正面：1.1.录音键录音键 2.2.删除键删除
15、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.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.话筒录音口话筒录音口 15.SMC15.SMC卡退键卡退键 16.USB16.USB连接口连接口 17.SMC17.SMC卡槽卡槽 18.18.电池仓电池仓协调后协调后的设计的设计 正面：有正面：有LCD液晶显示、开关机按键和一些操作复杂的按液晶显示、开关机
16、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，键，如将录音、复读、模式、删除键放到正面，前进、后退按键放到了顶部（水平排布），向前进曲目就前进、后退按键放到了顶部（水平排布），向前进曲目就按顶部的右按键；音量按顶部的右按键；音量+-按键放到了右侧（上下排布），想增按键放到了右侧（上下排布），想增大音量就按右侧上部的按键。大音量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的性质考虑了使用者的使用惯性并综合了功能的性质进行设计的。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
17、长一段时间内要靠说明书来完悉它们的功能，使用过程中很长一段时间内要靠说明书来完成操作，所以我们就是要让消费者好找好记。如果把它们排成操作，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，消费者就是看着说明书也要找半天按键的位置，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，下一遍可能又不会了。这一遍会用了，下一遍可能又不会了。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，各个部件用维的造型，各个部件用计算机进行模拟装配，以检验设计部件的可能性。计算机进行模拟装配，以检验设计部件的可能性。设计期间，电路设计工程师与结
18、构设计工程师要配合，两设计期间，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，电路设计方要完成电路者要协调，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。板的设计工作。三、快速成型三、快速成型 结构设计完成后，要进行关键的激光快速成型，可以在很结构设计完成后，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。短的时间内给出一个和设计一样的外壳。四、最终产品结构的确定四、最终产品结构的确定 根据快速成型样品进行协根据快速成型样品进行协调、评价，确定最终产品结调、评价，确定最终产品结构构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
19、设计工程师外观造型结构设计工程师2-3人，电路设计工程师人，电路设计工程师2人，软人，软件设计工程师件设计工程师1人。还要完成说明书、包装的设计；所有外人。还要完成说明书、包装的设计；所有外协厂家的确定；制定协厂家的确定；制定企业标准企业标准等等。经过紧张的设计、等等。经过紧张的设计、试生产周期，进入到平稳的生产期。试生产周期，进入到平稳的生产期。五、编制相关文件五、编制相关文件 产品生产前生产部门要编制产品生产前生产部门要编制生产作业指导书生产作业指导书、生生产工艺与品质验收标准产工艺与品质验收标准等等生产用文件。等等生产用文件。第三章第三章 塑料制件设计塑料制件设计l 决定于：使用要求、外
20、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。l 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。在满足使用要求的前提下，制品形状尽可能使模具结构简单。在满足使用要求的前提下，制品形状尽可能使模具结构简单。一、主要考虑的四个方面一、主要考虑的四个方面 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 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一、塑料制件材料的选用一、塑料制件材料的选用1、力
21、学性能、力学性能模量模量：拉伸模量（杨氏模量）：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，模量愈高模量愈高材料发生单位形变所需施加应力愈大，即材料发生单位形变所需施加应力愈大，即材料刚性愈材料刚性愈大。大。泊松比泊松比：材料在拉伸试验中试样的横向尺寸收缩率与纵向长：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。度增加率之比。强度强度：材料发生屈服变形或断裂破坏时所承受的应力。：材料发生屈服变形或断裂破坏时所承受的应力。拉伸强度拉伸强度：拉伸时发生屈服形变或断裂破坏时的应力，前：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。者
22、叫拉伸屈服强度，后者叫拉伸断裂强度。压缩强度压缩强度：在压缩时的压缩屈服强度和压缩断裂强度。：在压缩时的压缩屈服强度和压缩断裂强度。剪切强度剪切强度：材料达到剪切破坏时的剪切应力。：材料达到剪切破坏时的剪切应力。冲击强度冲击强度：长条形标准试样被冲断时单位截面或单位宽度：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。所吸收的能量，即冲击摆锤所损耗的功。弯曲强度弯曲强度：长条形标准试样在受三点式弯曲时发生弯曲断裂：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挠度时试样中点最大的弯应力。或达到规定挠度时试样中点最大的弯应力。疲劳强度疲劳强度：在循环载荷作用下，
23、若应力过大材料会发生疲劳：在循环载荷作用下，若应力过大材料会发生疲劳断裂，在循环次数达到断裂，在循环次数达到107108，试样尚有，试样尚有50%不破坏时的应不破坏时的应力叫试样的疲劳强度。力叫试样的疲劳强度。长期静力作用下的蠕变特性即长期静力作用下的蠕变特性即静态粘弹静态粘弹性性，如蠕变。，如蠕变。交变应力下的交变应力下的动态粘弹性，如图动态粘弹性，如图。断裂生长率断裂生长率：材料发生拉伸断裂瞬间试样变形长度：材料发生拉伸断裂瞬间试样变形长度与原长度之比。与原长度之比。断裂功断裂功：材料发生断裂时外力所作的功。：材料发生断裂时外力所作的功。粘弹性粘弹性：高聚物具有粘弹性：高聚物具有粘弹性2、
24、电学特性、电学特性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体积电阻率：电流通过电极之间塑料本体时的阻力。：电流通过电极之间塑料本体时的阻力。表面电阻率表面电阻率：电流通过试样表面时沿试样表面电流方向的：电流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。直流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、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，绝大多数塑料属于绝缘体。绝缘体四类，绝大多数塑料属于绝缘体。2）耐电击穿性：用介电强度表示）耐电击穿性：用介电强
25、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生电击穿，击穿电压与材料厚度之比叫升压情况下会发生电击穿，击穿电压与材料厚度之比叫介电强度。介电强度。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。几大类。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电能的介电损耗：电介质在交变电场中由于发热而消耗部分电能
26、的现象。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、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。石墨、金属粉末等。加抗静电剂加抗静电剂 制品表面离子化；制品表面离子化；相互抵消法。相互抵消法。静电的应用：复印机利用静电印刷；静电喷涂等静电的应用：复印机利用静电印刷；静电喷涂等4）聚合物的静电现象）聚合物的静电现象3、光学特性、光学特性包括对光的吸收、反射、折射、散射和透射性能。包括对光的吸收、反射、折射、散射和透射性能。1）塑料对光的吸收和透过）塑料对光的吸收和透过模具的表面粗糙度、树脂中杂质和水分含量都会影响制模具的表面粗糙度、树脂
27、中杂质和水分含量都会影响制品的透明度和表面光泽。品的透明度和表面光泽。在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。结晶
28、度及晶粒尺寸的大小，可以得到所需制品。2）折射）折射 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折光指数低折光指数低，透明性透明性好好；PMMA透明性优于透明性优于PS、PC。3）反射）反射 粗糙的表面粗糙的表面会形成漫反射，即没有规律地向四面八方反射，会形成漫反射，即没有规律地向四面八方反射，使表面粗糙度提高使表面粗糙度提高。结晶聚合物结晶聚合物体内的球晶粒子会产生漫反射，使反射光消失，体内的球晶粒子会产生漫反射，使反射光消失，因而因而光泽性差光泽性差。向向聚合物中加入粉状聚合物中加入粉状填料会形成凸凹不平的表面，并消除内填料会形成凸凹不平的表面，并消除内表面反射，形成
29、表面反射，形成无光制品无光制品；向；向PET、PA中加入中加入0.3%0.8%的的二氧化钛可制成消光纤维，二氧化钛可制成消光纤维，PE、PP、ABS、PVC等塑件常加等塑件常加入二氧化钛细粉来消光着色。入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特性。塑料光纤也是利用高聚物的反射特性。4、热学特性、热学特性1）聚合物力学状态与温度）聚合物力学状态与温度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，聚合物受热过程发生物理及化学变化。热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，故聚合
30、物耐热性受环境影响，还与使用时间有关，故温度温度时时间间环境环境性能性能四个方面应四个方面应同时加以考虑同时加以考虑。确定加工温度；确定加工温度；确定使用温度。确定使用温度。提高熔点或玻璃化温度可采用：提高熔点或玻璃化温度可采用：（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）进行交联；）进行交联；（4）增强复合）增强复合 3）几种重要热性能的定义及测试方法）几种重要热性能的定义及测试方法（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
31、软化点测试5、阻隔特性、阻隔特性1）影响透气性的主要因素）影响透气性的主要因素（1）相容性影响）相容性影响 根据根据极性原则极性原则，极性气体易溶入极性聚合物，非极性气体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易溶入非极性聚合物。PVA、聚氨酯及硅橡胶对水蒸汽（极、聚氨酯及硅橡胶对水蒸汽（极性），天然橡胶、性），天然橡胶、PS对氮气和氧气（非极性）体系的透过系对氮气和氧气（非极性）体系的透过系数高；而极性的数高；而极性的PVA、AS、PVC对非极性的氧、氮气透过率对非极性的氧、氮气透过率极低。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分子体积愈小越
32、容易扩散，如氢气高于氧气。，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、交联分子链的刚性、极性、对称性、结晶、交联等因素增加时，等因素增加时，会降低连段运动能力或增加堆砌密度，因而会降低连段运动能力或增加堆砌密度，因而阻碍气体分子阻碍气体分子的溶的溶解和扩散，降低透气性。解和扩散，降低透气性。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。2）聚合物阻隔性的应用）聚合物阻隔性的应用（1）包装材料）包装材料 防潮防潮：一般选用：一般选用
33、PE、PP、PVC和橡胶等极性和中等极和橡胶等极性和中等极性的聚合物材料。性的聚合物材料。防氧保鲜防氧保鲜：鱼肉、粮食、糖果和糕点要防氧和水分作用，：鱼肉、粮食、糖果和糕点要防氧和水分作用，常用的常用的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，两者组成复和聚偏二氯乙烯性能好，但价格贵，两者组成复合薄膜。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。气中制取氧气。（3）逆渗透淡化水和制盐）逆渗透淡化水和制盐
34、海水透过海水透过PP、醋酸纤维等中空纤维获得可直接饮用淡水。、醋酸纤维等中空纤维获得可直接饮用淡水。6、塑件减摩、耐磨特性、塑件减摩、耐磨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、减摩塑料件：轴承、齿轮、活塞环、机械密封、机耐磨、减摩塑料件：轴承、齿轮、活塞环、机械密封、机床导轨、丝杆螺母、滚动轴承保持驾，固体粒子风送管道、床导轨、丝杆螺母、滚动轴承保持驾，固体粒子风送管道、滑槽等。滑槽等。PTFE用于轴承、机床导轨用于轴承、机床导轨PA、POM齿轮可用注射成型，制造成本大大降低，且尺齿轮可用注射成型，制造成本大大降低，且尺寸公差和行位公差可以降低要求。寸公差和行位
35、公差可以降低要求。三、制件的成型工艺性三、制件的成型工艺性1、热稳定性、热稳定性 热塑性塑料在高温下抗化学分解的稳定性可以用热稳定性热塑性塑料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；收缩率与制品结构和模具结构有关。与制品结构和模具结构有关。4、可加工性（可模性）、可加工性（可模性）评定方法：一般用能生产合格制品的评定方法：一般用能生产合格制品的速率和难易度速
36、率和难易度来评价。来评价。定义：热塑性塑料注塑加工的难易性叫塑料的可模性。定义：热塑性塑料注塑加工的难易性叫塑料的可模性。评定塑料可模性的目的：评定塑料可模性的目的：确定加工条件；确定加工条件；评定物料成型各种制品可能性；评定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。艺窗口，最直观的办法是绘制成型图。u试验条件：尽可能接近聚合物在注塑机上的加工条件下
37、测定试验条件：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。成型速率和成型的难易程度。u 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而费钱，但可用来较准确地选择聚合物品牌和确繁杂而费钱，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。定最经济注塑条件。成型效率最高的成型效率最高的最短成型周期点。最短成型周期点。PVC的成型图的成型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最短注塑周期与料筒温期与料筒温度关系图度关系图二、塑料设计的主要内容二、塑料设计的主要内容第一节第一节 塑件的精度和表面粗糙度塑
38、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,其外形尺寸不能太其外形尺寸不能太大。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。注塑件受注射机注射量、锁模力、
39、模板尺寸、开合模距注塑件受注射机注射量、锁模力、模板尺寸、开合模距离和最大与最小模厚的限制。离和最大与最小模厚的限制。塑料制品设计第一节第一节 塑件的精度和表面粗糙度塑件的精度和表面粗糙度一、尺寸精度一、尺寸精度尺寸精度尺寸精度1、影响因素、影响因素模具制造精度模具制造精度 m（对小尺寸制品影响较大）（对小尺寸制品影响较大）一般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（对大尺寸制品影响较大）（对大尺寸制品影响较大）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
40、设计模具时收缩率选择不准造成的误差 ss塑料制品设计一、尺寸精度一、尺寸精度尺寸精度尺寸精度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/T14486-1993 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塑料制品设计一、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品种及使用情况选精度（第一步）根据塑料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：塑料收缩小且配合精
41、度高塑料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尺寸：玩具或精度要求低塑件3.若在表若在表2-1-2中无所需塑料品种，用表中无所需塑料品种，用表2-1-3收缩特性收缩特性值值s选择选择塑料制品设计一、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精度等级与塑件基本尺寸选公差表根据精度等级与塑件基本尺寸选公差表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 a行公差值行公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
42、尺寸 b行公差值行公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（-）中心距尺寸取表中数值冠以（中心距尺寸取表中数值冠以（）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二、表面质量二、表面质量1、表面质量、表面质量l 表面粗糙度表面粗糙度l 光亮度光亮度l 色彩均匀度色彩均匀度l 表面缺陷（如微孔、凹陷、熔接痕）表面缺陷（如微孔、凹陷、熔接痕）塑料制品设计二、表面质量二、表面质量2、影响表面质量的三大因素及关系、影响表面质量的三大因素及关系三大因
43、素：三大因素：l 成型工艺（温度、压力、时间）成型工艺（温度、压力、时间）l 塑料品种塑料品种l 模具型腔粗糙度模具型腔粗糙度塑料制品设计二、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l 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l 光亮度光亮度塑料品种、温度有关塑料品种、温度有关l 色彩均匀度色彩均匀度颜料品种及工艺颜料品种及工艺l 表面缺陷（如微孔、凹陷、熔接痕）表面缺陷（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二、表面质量二、表面质量3、粗糙度、粗糙度u常用常用“Ra”表示表示uRa值的选择
44、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、透明制品工艺品、透明制品 Ra 0.1Ra 0.05m生活用品生活用品 Ra 0.2m工业用品工业用品 Ra 0.4m非配合表面及隐蔽表面非配合表面及隐蔽表面 Ra 0.8m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二、表面质量二、表面质量4、应用、应用l“Ra”应标在图上或图纸右上角应标在图上或图纸右上角“其余其余”或写在技术要或写在技术要求中。求中。l 对于对于“色彩均匀性、表面缺陷、光亮度等表面质量要求色彩均匀性、表面缺陷、光亮度等表面质量要求写在图纸技术要求中。写在图纸技术要求
45、中。塑料制品设计一、易于模塑，避免侧向分型抽芯一、易于模塑，避免侧向分型抽芯易于模塑的结构设计易于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料流的方向上设计成流线型或大曲率半径圆弧圆弧优点：便于流动，防止阻力过大或在死角处产生气泡、优点：便于流动，防止阻力过大或在死角处产生气泡、缩孔。缩孔。图见书上图见书上P18 图图3-2-1塑料制品设计第二节第二节 塑件的形状和结构设计塑件的形状和结构设计一、易于模塑，避免侧向分型抽芯一、易于模塑，避免侧向分型抽芯易于模塑的结构设计易于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料流的方向上设计成流线型或大曲率
46、半径圆弧圆弧优点：便于流动，防止阻力过大或在死角处产生气泡、优点：便于流动，防止阻力过大或在死角处产生气泡、缩孔。缩孔。图见书上图见书上P18 图图3-2-1塑料制品设计第二节第二节 塑件的形状和结构设计塑件的形状和结构设计一、易于模塑，避免侧向分型抽芯一、易于模塑，避免侧向分型抽芯使成型模具简化的结构设计（以改变塑件结构考虑）：使成型模具简化的结构设计（以改变塑件结构考虑）：常用方法常用方法在满足使用的前提下，改变侧孔，侧凸结在满足使用的前提下，改变侧孔，侧凸结构形状，避免侧向抽芯。构形状，避免侧向抽芯。优点：简化模具结构，减少维护次数，增加模具寿命，优点：简化模具结构，减少维护次数，增加模
47、具寿命，减少飞边的修整工作量，提高生产效率，降低成本。减少飞边的修整工作量，提高生产效率，降低成本。塑料制品设计一、易于模塑，避免侧向分型抽芯一、易于模塑，避免侧向分型抽芯使成型模具简化的结构设计（以不改变塑件结构考虑）：使成型模具简化的结构设计（以不改变塑件结构考虑）：常用方法常用方法在塑件侧孔，侧凸较小时，采用强制脱模。在塑件侧孔，侧凸较小时，采用强制脱模。塑料制品设计强制脱模必要条件：强制脱模必要条件：脱模温度下具备脱模温度下具备足够弹性足够弹性 侧凹、侧凸设计侧凹、侧凸设计圆弧过渡圆弧过渡 相对尺寸高度或相对尺寸高度或深度小于深度小于5%塑料制品设计二、斜度二、斜度设计斜度的原因设计斜
48、度的原因因塑件冷却（或固化后），塑料件收缩而包在凸模上，因塑件冷却（或固化后），塑料件收缩而包在凸模上，产生一定的包紧力，脱模时使塑件表面划伤、变形甚产生一定的包紧力，脱模时使塑件表面划伤、变形甚至破裂，所以在平行于脱模方向的表面设计脱模斜度。至破裂，所以在平行于脱模方向的表面设计脱模斜度。塑料制品设计二、斜度二、斜度设计斜度的原则设计斜度的原则l 满足使用情况下，斜度尽量数值大一些，便于脱模满足使用情况下，斜度尽量数值大一些，便于脱模l 斜度值选的过小时，模具表面斜度值选的过小时，模具表面Ra要低，塑料收缩率要要低，塑料收缩率要小，选择合理高度。小，选择合理高度。l 不设计斜度时，塑件高度不
49、能过大，且塑料质地柔软，不设计斜度时，塑件高度不能过大，且塑料质地柔软，并且具有自润滑性。并且具有自润滑性。l 一般情况下，制件留在动（阳）模，则动模斜度一般情况下，制件留在动（阳）模，则动模斜度8D压出定位坑，后机加孔设计注意通孔中型芯固定，孔深不宜太大，否则易弯曲、折断。塑料制品设计塑料制品设计4、盲孔的设计（模具或型芯的设计）、盲孔的设计（模具或型芯的设计）采用结构：一端固定的悬臂梁结构采用结构：一端固定的悬臂梁结构孔深孔深通孔通孔注塑成型或传递模塑，注塑成型或传递模塑，L4D；压制成型时，平行于压制方向压制成型时，平行于压制方向L2.5D;垂直于压制方向垂直于压制方向L2D。塑料制品设
50、计5、孔的加强、孔的加强受力孔或固定孔应设计在应力集中小的合理位置受力孔或固定孔应设计在应力集中小的合理位置 如远离浇口、转角位置，不设在薄壁处如远离浇口、转角位置，不设在薄壁处 孔的周边设置凸起孔的周边设置凸起孔边缘加强方法孔设计对有些复杂孔和斜孔可用组合型芯成型，以避免侧抽芯。塑料制品设计塑料制品设计七、螺纹设计七、螺纹设计1、螺纹成型加工方法、螺纹成型加工方法直接成型法直接成型法螺纹依靠模具一次成型出来螺纹依靠模具一次成型出来型芯与型腔整体成型型芯与型腔整体成型外螺纹采用瓣合模成型，内螺纹采用可收缩的多瓣型芯外螺纹采用瓣合模成型，内螺纹采用可收缩的多瓣型芯成型成型要求不高的内螺纹，可强制
