高分子成型加工产品的设计插线板.docx
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四川大学高分子科学与工程学院
1.插线板简介
1.1概念
插线板，专业术语叫电源转换器。
是把多个插座集中放在一起，从而形成的多孔插座。
这样的组合有很多好处，可以一座多用，既节省了空间又节省了线路，已成为生活必需品。
1.2.主要类型与功能
世界各国的插头插座形式分为3类：
扁型插销形式、圆型插销形式、三圆型和矩形的插销形式（我国主要采用这种形式的插销。
随着人们生活方式的改变, 插线板出现了多种形式，如电源插板根据控制形式可以分为无开关、总开关、多开关3种类别;按用途分为防水型、普通型; 按使用场所分为家用型、公共型、工厂型;按所接电器类型, 又可以分为通用型、专用型;按使用方式有可以分为固定插板、移动插板 按插孔的数量又可以分两相、三相、多相。
1.3主要结构和要求
插线板主要分为外壳，五金弹片，电源开关，电源线，插槽，护套线，过载保护器等部分。
优质的插线板面板所使用的材料，在阻燃性、绝缘性、抗冲击性和防潮性等方面都十分出色，材质稳定性强，不易变色。
优质插线板插套所选择的材料是磷青铜，导电好，弹性好，寿命长。
在外观上，表面光洁平滑、色彩均匀，有质感的，一般是好产品。
此外，面板上的品牌标识应该清晰、饱满，表面不能有任何毛刺。
在制作工艺上，插线板开关经常被触摸，尤其是彩色开关面板，如果选用的是不合格的劣质产品，时间久了，就会老化褪色。
如果选择那些使用了具有抗紫外线性能的材料，并且对边框进行喷涂烤膜工艺处理的开关，即使使用较长时间，颜色也不会发生丝毫变化。
合格的开关一定是获得国家认证和符合国际行业标准的。
国产产品要通过3C认证、ISO9000系列认证，一些国际品牌还获得了其他国家和国际性的安全认证，这些会通过标识标注在产品本身、包装或说明书中。
1.4技术参数
额定电流（A）
10
环境温度（℃）
-10至42
产品认证
GB2099.3-2008
导电体材料
Cu
壳体材料
绝缘
额定电压（V）
220-250
质量认证
CE3C
2．市场调研
2.1问卷调查（以四川大学为例）
为了解大学生目前的插线板使用情况及对插线板性能要求，我们小组在四川大学校园内进行了问卷调查。
由于时间及人力限制，本次调研共发放问卷141份，涉及川大各年级各学院学生，具有一定的参考价值。
2.1.1调查结果
条件
选项
比例（%）
使用插线板频率
每天
54.5
经常
30.8
偶尔
11.9
从不
2.8
使用品牌
公牛
39.2
飞利浦
10.8
子弹头
20.3
古河
1.3
突破
1.3
其他
27.2
可以接受的价位
20元以下
13.9
20-40元
71.5
40-100元
13.2
100元以上
1.4
插孔数目
1-2个
0.7
3-5个
60.0
6-10个
36.6
11个以上
2.8
使用中出现的问题
插口太少
20.8
插口松动
38.1
出现电火花
21.7
外壳发黄
19.5
对插线板材料的了解度
很了解
2.8
有点了解
36.4
不了解
51.0
无所谓
9.8
选择依据
安全性
33.5
功能
21.4
品牌
12.7
造型
5.4
环保
4.5
价格
19.2
颜色
2.5
其他
1.5
希望插线板
增添的功能
充电后自动断电
13.2
造型可爱有趣
5.4
通断电有声音提示
7.2
增加USB接口
11.1
有夜灯和荧光功能
6.3
电线长度可收缩
11.1
带有防雷装置
9.3
防火阻燃
12.8
隔水避水功能
13.4
带有电压提示
3.9
带有稳压装置
6.2
其他功能
0.2
2.1.2大学生希望新增添的功能：
由图1可知，大部分同学插线板新添充电后自动断电、防火阻燃、隔水避水等功能，这对插线板材料本身的绝缘性能、阻燃性能以及疏水性能有很大要求。
有部分学生希望插线板具有多重功能，如电线长度可以收缩、增加USB接口以及带有防雷装置等，使插线板更加方便人们的生活，具有更多的使用价值。
最后，有极少数学生对插线板的外形等有一定要求。
综上所述，插线板的材料、多功能性以及外形方面都有很大的提升空间。
图1
2.1.3大学生使用中出现的问题进行分析：
图2
由图2可知，多数学生在使用插线板的过程中出现了插口松动的问题，这可能是各部件的连接不够紧密或插坐与插板接触不良等原因造成的。
此外，有约百分之二十多的学生在使用的过程中出现了电火花，存在着非常大的安全隐患，一方面可能由于插线板的配线过细，另一方面可能由于绝缘材料的阻燃性能不好。
最后，有少部分学生在使用插线板的过程中出现了外壳发黄的现象，这可能与材料的抗老化性能不好有关，长期日光暴晒或高温都可能加速其老化的速度。
综上所述，插线板在使用的过程中仍然存在很大的问题，我们应该从材料配方的设计、加工方法等方面进行改善。
2.1.4生选择插线板的依据进行分析：
图3
由图3可知，大多数学生在选择插线板时将其安全性能放在了第一位，因此提高插线板的质量非常重要，这也就涉及到了材料的阻燃性、抗老化性、绝缘性等多种性能的提高，同时也有大部分学生比较在意插线板的功能。
此外，有部分学生关心插线板的价格问题，因此我们在保证质量的同时也应尽可能地降低成本，更好的减轻学生生活的压力。
最后，有极少数学生考虑到了在制造与使用插线板过程中的环保问题，可见环境保护的思想并没有完全深入人心，我们在创造社会财富的同时应不忘了构建环境友好型社会，这也对我们制造材料的过程中处理废弃物的能力提出了较高的要求。
2.2插线板网络销售情况调查
经过我们的了解，网购目前已经成为了大学生的主要消费方式。
网购方便，快捷，选择面广并且实惠，颇受年轻人喜爱。
因此我们这次调查了淘宝网10家销售电器的店铺，以此了解插线板的网络销售情况以及消费者的购买意愿。
2.2.1调查结果
品牌
插孔数
开关数
价格（元）
销量（个/月）
2孔
3孔
子弹头
3
2
1
35.00
86
子弹头
3
3
3
50.00
48
神岛
3
3
1
46.00
1
长虹
3
3
1
38.00
2
长虹
6
6
1
52.00
1
公牛
8
4
1
74.00
11464
公牛
4
2
1
44.00
852
飞利浦
2
1
1
36.80
66
飞利浦
4
4
4
47.00
18
飞利浦（防雷）
5
5
5
79.80
701
公牛（防雷）
6
3
1
56.80
532
公牛（儿童保护）
6
6
1
65.00
369
公牛（带USB插孔）
6
6
1
72.00
680
飞科（大功率）
2
3
1
33.50
8
飞科
4
2
1
16.20
2
飞科
6
6
1
20.70
2
突破（防雷、儿童保护）
6
6
6
118.00
90
突破
3
3
3
39.00
131
2.2.2结果分析
通过本次网络调查结果，我们可以了解到绝大多数人在选择插线板时，首先考虑的便是品牌。
尤其以公牛牌插线板销量最好，突破次之，再者子弹头，而一些不大出名的插线板的销量极低。
在知名的品牌中，公牛、子弹头的价格相对而言较低，突破价格稍高。
就插线板的功能而言，公牛的品种数最多。
公牛的插孔数目变化范围广，给消费者更多的选择。
插孔数范围在：
3~5个2孔、2~6个3孔，这样的孔数最受欢迎。
常规的插线板虽然是销量最大的，但是越来越大的人更倾向于购买具有其它功能的插线板，特别是带有USB插孔的插线板。
有防雷功能的插线板也很受人们欢迎，具有儿童保护功能的插线板也是很多家庭的选择，而大功率的插线板目前还没得到市场的广泛认可。
2.3总结
通过本次调研活动，我们了解到目前大学生对插线板最关注的就是价格和安全性的问题，在品牌上会选择公牛，飞利浦这样的知名品牌的产品。
并且对于充满个性的年轻人来说，多功能化的插线板也是迫切需要的。
综上，我们在设计插线板时首先要考虑到对性能的要求，比如绝缘性，防老性，机械性等。
其次还应该注重外观以及实用性的设计，以满足消费者的更多需求。
3.插线板的成型工艺
3.1外壳
3.1.1材料对比
材料名称
优点
缺点
价格/吨
PC
1.有优良的物理机械性能，尤其是耐冲击性优异，拉伸强度、弯曲强度、压缩强度高；
2.蠕变性小，尺寸稳定；
3.具有良好的耐热性和耐低温性，在较宽的温度范围内具有稳定的力学性能，尺寸稳定性，电性能和阻燃性，可在-60~120℃下长期使用；
4.吸水率小，收缩率小，尺寸精度高，尺寸稳定性好
5.耐油、耐酸，耐候性好
6.具有自熄性
1.不耐紫外光
2.不耐强碱、氧化性酸及胺、酮类，溶于氯化烃类和芳香族溶剂，
3.长期在水中易引起水解和开裂
4.容易产生应力开裂，抗溶剂性差，耐磨性欠佳
23000/吨（拜耳阻燃级白色母料）
PP
1.电性能优异
2.耐湿热
3.极性小，不易脏
1.熔体冷凝时因比容积变化大、分子取向程度高而呈现较大收缩率（1.0%-1.5%）
2.成型加工过程中，应以提高注塑压力和剪切速率为主，以提高制品的成型质量
7500
PET
1.较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃，电绝缘性优良，
2.抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好
3.耐油、耐脂肪、耐稀酸、稀碱，耐大多数溶剂
4.透明度高，可阻挡紫外线，光泽性好
5.具有自熄性
1.耐电晕性较差
2.结晶速率慢，成型加工困难，模塑温度高，生产周期长，冲击性能差（常用玻纤增强）
40000（增强级、注塑级、阻燃级）
PA66
1．优良的力学性能。
尼龙的机械强度高，韧性好。
2．自润性、耐摩擦性好。
尼龙具有很好的自润性，摩擦系数小，
3．优良的耐热性
4．优异的电绝缘性能
5．优良的耐气候性
6．耐油，耐弱酸，耐碱和一般溶剂，电绝缘性好，有自熄性，无毒，无臭，耐候性好
吸水性大，饱和水可达到3%以上，影响尺寸稳定性和电性能（多用玻纤增强）
38000（杜邦阻燃级）
BMC（DMC）
1.优良的电气性能
2.机械性能，耐热性，耐化学腐蚀性，又适应各种成型工艺
3.耐老化性能好，耐热性好，可长期在130℃温度下使用
4.材料颜色多种多样且色泽稳定
5.可加入大量填料，可满足阻燃、尺寸稳定性要求，成本低。
1.仅适于制作尺寸较小、强度要求不高（一般BMC强度约比SMC低30％））产品。
2.注射机价格较高。
6000-10000
ABS
1.综合性能较好，冲击强度较高，化学稳定性,电性能良好
2.强度高、韧性好、易于加工成型
1.不耐高温（稍优于PVC）耐热温度小于116℃，
2.易燃
3.耐候性差
14300（阻燃级上海昆山）
3.1.2材料选定：
考虑到成本和电性能、机械性能等使用性能，加工过程的方便、操作易于控制，我们决定选择PC和ABS共混物作为外壳的主要材料。
PC和ABS的合金可以克服两种原料自身的缺点，发扬对方的优点，将两者共混后，其一可以提高ABS的耐热性、冲击和拉伸强度，其二可以降低聚碳酸酯熔体粘度，改善加工性能，降低了PC缺口敏感性，改善了PC应力开裂状况，降低了生产成本。
3.1.3配方：
原料名
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