2010材料工艺学

8.螺纹 塑料产品上的螺纹孔既可以直接成型也可以切削成型。塑料螺纹 与金属螺纹相比强度小，精度低，所以如果需要受力较大的螺纹， 可以采用金属的螺纹嵌件。
9.嵌件 为了增加塑料制品的整体或某一部位的强度，并满足功能要求， 延长产品的寿命，可以在塑料件上设置金属嵌件。例如，一些塑 料产品的外壳安装孔里经常埋入铜的螺纹嵌件，在一些控制手柄、 汽车方向盘中嵌入金属件以增加强度。设置嵌件可以提高塑料件 的尺寸稳定性和制造精度，满足对塑料件的特殊要求。用来制作 嵌件的材料多是金属，但也可以采用橡胶、玻璃、木材、塑料件 等。
5.聚苯乙烯（PS） 聚苯乙烯无色透明、质地硬脆，电性能、化学稳定性较好已成型， 价格低，但耐热性差，易燃，火焰有浓烟。聚苯乙烯可以制造器 皿，仪表外壳，也可以用来制造泡沫塑料，作为电器产品包装和 保温材料。
6.聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） 聚甲基丙烯酸甲酯俗称有机玻璃，是塑料中透明性最好的品种。 强度中等，韧性较好，表面温度较低，可用于制造飞机和汽车的 玻璃，商场、店铺外面的立体广告字和灯箱，还用于制造机械， 电器等产品上要求透明和强度的零部件。
结晶性塑料的性能与成型时的冷却温度有很大关系。如果塑料壁 厚、模具的温度高，则熔融体的冷却速度慢，结晶度、密度大， 强度、硬度和刚性高，耐热性、电性能和化学稳定性好；反之， 如果冷却速度快，则塑件的透明性、柔软性、耐折性好，伸长率 和冲击强度提高。所以，我们可以通过调节冷却速度的方法来控 制塑件性能。 （5）热敏性和水敏性。热敏性是指塑料对热降解的敏感性，聚 氯乙烯，聚甲醛；水敏性是塑料对水降解的敏感性。 （6）相容性。相容性是指两种塑料在熔融状态下相互混容得性 质。如果两种塑料不相容，则会出现分层，脱皮等现象。 （7）应力开裂。应力开裂是指塑料对应力敏感，在成型过程中 产生内应力并变脆，因而在外力或溶剂的作用下容易开裂，如为 增强的聚碳酸酯。 （8）热性能热性能是指塑料的比热，导热系数，热变形温度等。
设计师必备的材料与工艺知识
材 料工艺学
学习目的
从校园到职场，设计师职业与技能必备的知识之 一——材料与工艺！我们将通过对传统材料的应用总 结和对新材料的探索，学习和了解设计材料并达到灵 活运用的目的，从而根据自己的设计选择合适的材料。
前言
设计师在实际的工作中会接触到各种各样的新产品， 新材料与新工艺。因此，作为设计师必须了解这些材 料的特性和他们是如何加工成型的。很多没有经验的 学生设计的产品无法加工和生产的主要原因，就是对 材料的特性和加工工艺不了解。 这门课主要介绍一些常见的材料和工艺，对在设 计中最常用的塑料和金属材料做着重介绍，并结合图 片案例来说明他们的特性，制造工艺；对玻璃、陶瓷、 木材、竹材、纺织材料等不常用的材料也作简要介绍， 可供同学们在遇到相应问题时查询和参考！
4、热成型 热成型又叫真空成型，它是一种成型薄壳状塑料制品的成型方法。 家用电冰箱的门内胆，快餐用的塑料杯、盘、碗，一些食品、药 品和小日用品的透明ＰＶＣ包装，都是用这种成型方法制造出来 的。 热成型模具一般只用一个单独的凹模或凸模。它是将塑料板加热 软化后压紧固定在模具的边缘，然后再紧靠模具的一面抽真空， 使塑料板发生变形津贴在模具上，冷却后将即可成型。 1.3塑料产品的设计原则 1.尺寸精度 塑料产品的尺寸除了要满足产品的功能需要以外，还要考虑塑料 模具制造和塑料成型的工艺性。如果需要使用流动性差的塑料， 要注意塑料注塑时的流动距离应该与壁厚之间保持一定的比例。
5.支撑面 塑料产品一般不能把整个底面作为支撑面，这是因为塑料产品在 注塑中的收缩、变形和产品前、后壳的脱模斜度不统一等问题， 会使产品的底面不容易保持水平，塑料产品一般用底部边框或单 独设计的底脚来代替连续的平面作为产品的底部支撑面。
6.圆角 塑料产品的所有转折角都应该尽可能的设计成圆角，因为尖角容 易造成应力集中，当塑件受到冲击时容易破裂。
总结：进料—塑料加热—合模—注塑—保压—开模卸件 1.2.2其他成型工艺 1、吹塑成型 主要用于吹制中空制品。是将注塑成型的管状坯料放入模具。成型 腔内加热，并用压缩空气吹制使塑料管壁膨胀变薄，紧贴在模具型 腔上，当制成的瓶子冷却变硬后即可取出。 2、压缩成型 压缩成型主要用于热固性塑料。它是将塑料粉直接放入高温的模具 型腔，然后以一定的速度将模具闭合，塑料在高温高压的作用下熔 融流动，充满整个型腔，经过冷却使塑件降温固化成型并达到一定 的强度，就可以开启模具取出塑件了。 3、挤塑成型 挤出模也是热固性塑料的成型模具，它与压塑模的主要区别是挤出 模具有加料室和浇注系统。在工作时先闭合模具，后压注成型。挤 塑成型工艺主要分为准备、施压、取件三个阶段。
第一章 塑料
1.1常用塑料 1.1.1塑料的分类 塑料是一种高分子合成材料，它在一定的温度和压力下具有 可塑性和流动性，可以被塑制成各种形状的产品。 按树脂受热时的行为分类，可以分成热塑性塑料和热固性塑料。 常见的大部分塑料制品大部分都是热塑性塑料制成的。
热固性塑料主要用于隔热，耐磨，绝缘，耐高压等恶劣环境。最 常见的是炒菜锅的把手和高低压电器。不管是热塑性塑料还是热 固性塑料，如果加热温度过高，材料都会被烧焦而毁坏。
1.4塑料产品的着色工艺 1.表面喷漆、电镀 （1）表面喷漆 随意，色彩鲜艳牢固 ，电视机、收音机、台灯、 电话。缺点：耐高温和耐摩擦性能差，不适合用在经常与手接触 的产品上。 （2）电镀 2 常用于一些塑料仿金属材质的饰品上、 小家电的开关按键等。塑 料电镀一般使用ABS工程塑料。
3.聚乙烯(PE) 聚乙烯为白色，蜡状、半透明，无毒，易燃，燃烧时发出石蜡气 味。可分为低压，中压，高压聚乙烯，分别为高密度，中密度， 低密度三种。聚乙烯常用于制造食品包装袋，餐具，家用电器的 零件等产品。
4.聚氯乙烯（ＰＶＣ） 聚氯乙烯因加入或不加增塑剂而分为软质和硬质两种。硬质聚 氯乙烯主要用来制造管道，阀门，化工容器等产品。软质聚氯乙 烯一般用于制造日用品，如雨衣和各种容器等。
1.1.4热塑性塑料的成型加工性能 （1）吸湿性。塑料一般都会含有一定的水分。根据塑料的吸水性 能可以把塑料分为亲水塑料（尼龙、有机玻璃、ABS）和憎水塑料 （聚乙烯、氟塑料）两类。如果塑料含水量过多，就会在加工成 型时产生气体而在制品上形成气泡，造成产品质量缺陷。因此对 亲水塑料在加工成型前要先进行干燥处理。 （2）塑料的物理聚焦态。塑料在不同温度下可成玻璃态，高弹态 和粘流态。我们使用的一般塑料都处于玻璃态。塑料的注塑成型 是在粘流态下进行的。 （3）流动性和流变性。塑料在一定的温度和压力下，能够充满没 聚型腔各部分的性能成为流动性。塑料熔体在外力作用下产生流 动与变形的性质叫做流变性。流动性差的塑料在注塑时需要较大 的压力，流动性太好的塑料成型时容易产生溢边。 （4）结晶性。融融状态的塑料冷凝时能否结晶的性质叫做结晶性。
（2）化学稳定性好。 （3）绝缘性好。 （4）导热系数低。 （5）加工性能好。 （6）塑料成型后外表美观，而且还有自润滑、吸振、消 声、气密等性能 2.塑料的缺点 塑料的缺点主要是强度、刚度、耐热性比金属差。普通 塑料只能在100摄氏度以下工作。塑料的热膨胀系数比金 属大3~10倍，很容易因为温度差异而影响产品的尺寸精 度。另外，塑料在受到外界的光、热、机械力等影响时， 会产生变质、变色和变脆的老化现象。
7.聚酰胺（ＰＡ） 聚酰胺俗称尼龙，属于工程塑料。尼龙一般比较耐磨，它的特点 是强，韧，质轻，无毒，耐寒，耐腐蚀，自润滑，易染色，易成 型。尼龙主要有尼龙６，尼龙６６，尼龙６１０，尼龙１０１ ０．尼龙可成型机械，化工，电器，仪表，纺织等设备的零部件， 如齿轮，轴承，尼龙１０１０可以代替铜和其他金属制造螺纹塞 盖和管道零件等。
（9）收缩性。塑料制品脱模冷却到室温后，都会有收缩现象。 进行模具设计时，一定要考虑塑料的成型收缩率。 （10）毒性，刺激性和腐蚀性。热塑料在未加填料时，大多数没 有毒性。当塑料加热到一定温度，就会导致降解或分解，分解产 物有些是具有毒性、刺激性和腐蚀性的。 1.2塑料产品的批量生产成型 1.2.1 注塑成型工艺 注塑成型（也称注射成型）是塑料加工的一种主要方法。他是经 过预干处理的塑料颗粒，经过漏斗加入注塑成型机（简称注塑机） （图1-12）的机桶中，用电加热的方法使机桶中的塑料熔融，成 为具有良好流动性与可塑性的塑料流体，并在螺杆或活塞的推动 下经喷嘴进入模具型腔，塑料充满型腔后，塑件继续在高压下于 模腔中冷却、固化、定型、卸压后，开模取出塑件，完成注塑成 型的全过程。注塑成型的模具称为注塑模具或注射模具。
7.孔 塑料产品上的孔有通孔和不通孔两种，形状有圆形孔和异型孔。 孔应该尽可能设计在不易削弱塑件强度的地方。孔与孔之间应该 留有足够的距离，一般孔距应该大于孔径。长度与直径之比过大 的孔，尤其是直径小于1.5MM的孔，模具型芯容易弯曲断裂。不 通孔的模具型芯只有一段固定，在注塑时受塑料的压力和冲击， 很容易变形甚至折断而且还容易产生气泡、缩孔等问题。另外，同一个 塑料产品的壁厚应尽可能均匀一致，否则会因为冷却或固化速度 不同产生内应力，引起塑件变形或开裂。 4.加强筋 为了满足塑料产品对刚度和强度的要求，必须设计加强筋。在设 计加强筋时应使中间的筋低于外壁0.5MM以上，加强筋的厚度也 要小于外壁的厚度，这样可以保持支撑面平直，表面没有缩坑。 加强筋应均匀分布，避免在塑件的局部聚集，否则容易产生缩孔 和气泡。加强筋的排列方向还要注意顺着塑料在型腔内的流动方 向，这样可以减小塑料的流动阻力，也可以使塑件收缩均匀，变 形较小。
８．聚碳酸酯（ＰＣ) 聚碳酸酯材质透明，微黄，属于工程塑料。特点是韧而刚，冲击 强度高，尺寸稳定性好，但易受硬力而开裂，一般用于制造对强 度要求较高的电器连接件，摩擦零件，照相机零件等。
9.聚甲醛（POM） 聚甲醛表面光滑，属于工程塑料，特点是硬而致密，有光泽，回 弹性好，冲击强度，耐疲劳强度好，摩擦因数小，有优良的力学 性能，可以用来代替有色金属及其合金，适合制造轴承等机械零 件。 10.酚醛塑料（PF） 酚醛塑料俗称电木，属于热固性塑料。电木的优点是强度较高， 电绝缘性能好，耐热，耐磨，耐腐蚀，缺点是一般较脆。它一般 用来制造灯头，开关等电器绝缘材料。 11.氨基塑料（UF） 氨基塑料俗称电玉，属于热固性塑料。电玉的表面硬度高，耐油， 乃较高的温度，外表光亮，美观，可用于制造日用品、电气设备 等零件。