结构设计师培训资料.docx
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结构设计师培训资料
塑胶结构类资料:
1.常用塑料性能与应用
塑料中英文名称、特性、用途一览表
**********热塑性塑料***********
塑料名称（简称）特性用途
聚氯乙烯树脂（PVC）Polyvinylchlorideresin耐药性良、软硬制品均可薄膜、电缆、地板、管子
偏二氯乙烯树脂Vinyldlenechlorideresin耐热性、耐药性良食物包装薄膜、纤维
醋酸乙烯酯树脂Vinylacetateresin无色透明、接着性大（软化温度低）涂料、接着剂
聚乙烯醇Polyvinlyalcohol可溶于温水纤维、糊料、乳化剂
聚乙烯醇缩乙醛Polyvinlyacetal无色透明、密着性良安全玻璃中间膜、涂料、接着剂
聚苯乙烯（PS）Polystyrene无色透明、电气绝缘性、耐药性良电器、文具、发泡品
AS树脂Acrylonitrile-styrene透明、强度大、耐油性良电器、文具、杂货
ABS树脂Acrylonitrilebutadienestyrene强韧、光泽良、耐药性、耐油性良电器、汽车零件
压克力树脂（PMMA）Methacrylicresin无色透明、耐候性、光学性质良招牌、防风玻璃、照明器具、杂货
聚乙烯树脂（PE）Polyethylene质轻柔软、电气绝缘性、耐药性良薄膜、瓶子、电气绝缘材料、杂货
聚丙烯树脂（PP）Polypropylene比PE透明、软化点高薄膜、塑料绳子、食器
氟树脂（FR）Fluororesin安定性良、耐磨性、耐药性良电气绝缘材料、耐药品材料、轴承
尼龙树脂（PA）Polyamideresin强韧、耐磨性、耐油性良纤维、机械零件
聚缩醛树脂（POM）Polyaceyalresin强韧、耐磨性、耐溶性、耐疲劳性良齿轮轴承、汽车、机器零件
聚碳酸酯树脂（PC）Polycarbonateresin强韧、透气、电气特性、耐热性良汽车及机器零件、杂货、薄膜
聚讽树脂Polysulfone强韧、电气特性、耐热性、耐药性良电器、杂货
賽璐珞Celluloid无色透明、着色容易、加工容易杂货
醋酸纤维素塑料Acetatefiberplastic賽璐珞的电气改良杂货、机械零件、工具
热可塑性聚酯（PET）Polyethyleneterephthalate
电气绝缘性、耐热性、耐药性良包装材料
***********热固性塑料***********
塑料名称（简称）特性用途
酚树脂（PF）Phenolresin电气绝缘性、耐热、耐酸性强、电气、机械零件、涂料、接着剂
尿素树脂（UF）Urearesin着色容易、耐热性强、价廉、钮扣、涂料、接着剂
三聚氰氨树脂（MF）Melamineresin着色容易、耐热性强、耐水性良、硬度大化妆板、食器、纸纤维加工
咈喃树脂Furanresin耐药性良耐腐蚀材料醇酸树脂Alkydresin接着性、柔软性、耐候性涂料
不饱和聚酯树脂Unsaturatedpolyester着色容易、硬度大、低压成型强化塑料、封入注射品
环氧树脂（EP）Epoxyresin接着性、电气绝缘性、耐药性强涂料、接着剂、电气绝缘材料
矽树脂Siliconeresin电气绝缘性、耐热性、拨水性良电气绝缘材料、润滑油、离型剂
聚氨酯树脂（PU）Polyurethaneresin富弹性、强韧、耐磨性、耐油性良、断热料、人工皮草、涂料
见文档“塑膠材料性能與應用.PPT”
2.塑胶材料的选用专题讲座
迄今为止,已见报道的树脂种类达到上万种,实现工业化生产的也不下千余种。
塑料材料的选用就是在众多的树脂品种中,选择一个合适的品种。
在实际选用过程中,有些树脂在性能上十分接近,难分伯仲。
究竟选择哪一种更为合适?
需要多方考虑、反复权衡,才可以确定下来。
因此说塑胶材料的选用是一项十分复杂的工作,可遵循的规律并不十分明显。
有一点需提醒大家特别注意,从各种书刊上引用的塑料材料性能数据,都是在特定条件下测定的,这些条件可能与实际工作状态差别较大。
如不吻合则要将所引数据转换成实际使用条件下的性能或按实际条件重新测定。
面对一个要开发制品的设计图纸,选材应遵循如下步骤。
首先要确定这个产品是否可选用塑料材料制造；其次,如果确定可用塑料材料来制造,究竟选用那种塑料材料是进一步需要考虑的因素。
（按上述选用原则考虑）
根据产品精度选择塑料材料:
精度等级可用塑料材料品种
1级无
2级无
3级PSABSPMMAPCPSFPPOPFAFEPUPF4UHMWPE30%GF增强塑料等,其中以30%GF增强塑料的精度最高.
4级PA类氯化聚醚HPVC等
5级POMPPHDPE等
6级SPVCLDPELLDPE等
衡量塑料制品耐热性能好坏的指标有热变形温度马丁耐热温度和维卡软化点三种,其中以热变形温度最为常用.
常用塑料的耐热性能（未经改性的）
热变形温度----------维卡软化点------------马丁耐热
HDPE-----------------80-------------------------120------------------------\
LDPE-------------------50--------------------------95--------------------------\
EVA---------------------\----------------------------64-------------------------\
PP........................102........................110........................\
PS........................85............................105.....................\
PMMA...................100..........................120......................\
PTFE.....................260..........................110.......................\
ABS.......................86...........................160......................75
PSF.......................185..........................180.....................150
POM.......................98............................141.....................55
PC.........................134.............................153...................112
PA6.......................58..............................180....................48
PA66......................60..............................217...................50
PA1010..................55..............................159.....................44
PET........................70..............................\........................80
PBT........................66..............................177....................49
PPS........................240.............................\........................102
PPO.......................172..............................\........................110
PI...........................360...........................300.....................\
LCP........................315..............................\.........................\
耐热塑料的选用原则:
1.考虑耐热性高低
a.满足耐热性即可,不要选择太高,太高会造成成本的提高；
b.尽可能选用通用塑料改性。
耐热类塑料大都属于特种塑料类,其价格都很高;而通用类塑料的价格都比较低；
c.尽可能选用耐热改性幅度大的通用塑料。
2.考虑耐热环境因素
a.瞬时耐热性和长期耐热性;
b.干式耐热或湿式耐热;
c.耐介质腐蚀性;
d.有氧耐热或无氧耐热;
e.有载耐热和无载耐热.
一定对上面的温度觉得奇怪,怎么PAPBT料的热变形温度那么低呢?
其实PAPBT如果不进行耐热改性,其耐热性能是很差的.下面具体介绍一些塑料经耐热改性后的耐热性能对比例子.
一.塑料的填充耐热改性:
在所有填料中,除有机料外,大部分无机矿物填料都可明显提高塑料的耐热温度.常用的耐热填料有:
碳酸钙滑石粉硅灰石云母锻烧陶土铝矾土及石棉等.且填料的粒度越小,改性效果越好.
a.纳米级填料:
PA6填充5%纳米蒙脱土,其热变形温度可由70度提高到150度
PA6填充10%纳米海泡石,其热变形温度可由70度提高到160度
PA6填充5%合成云母,其热变形温度可由70度提高到145度
b.常规填料:
PBT填充30%滑石粉,其热变形温度可由55度提高到150度
PBT填充30%云母,其热变形温度可由55度提高到162度
二.塑料的增强耐热改性
用增强改性的方法提高塑料的耐热性效果比填充还好,常用的耐热纤维主要有:
石棉纤维玻璃纤维碳纤维晶须聚
1.结晶型树脂经30%玻璃纤维增强耐热改性.
PBT的热变形温度由66度提高到210度.
PET的热变形温度由98度提高到238度.
PP的热变形温度由102度提高到149度.
HDPE的热变形温度由49度提高到127度.
PA6的热变形温度由70度提高到215度.
PA66的热变形温度由71度提高到255度.
POM的热变形温度由110度提高到163度.
PEEK的热变形温度由230度提高到310度.
2.非结晶树脂经30%玻璃纤维增强耐热改性.
PS的热变形温度由93度提高到104度.
PC的热变形温度由132度提高到143度.
AS的热变形温度由90度提高到105度.
ABS的热变形温度由83度提高到110度.
PSF的热变形温度由174度提高到182度.
MPPO的热变形温度由130度提高到155度.
三.塑料共混耐热改性
塑料共混提高耐热性即在低热树脂中混入高耐热性树脂从而提高其耐热性.
这种方法虽然耐热性提高幅度不如添加耐热改性高,但其优点是在提高耐
热性同时基本不影响其原有其他性能.如:
ABS/PC热变形温度可由93度提高到125度
ABS/PSF（20%）热变形温度可达115度
HDPE/PC（20%）维卡软化点可由124度提高到146度.
PP/CaCo3/EP热变形温度可由102度提高到150度
四.塑料交联耐热改性
塑料交联提高耐热性常用于耐热管材和电缆方面.如:
1.HDPE经过硅烷交联处理后,其热变形温度可由原来的70度增加到90~110度.
2.PVC经过交联后,其热变形温度可由原来的65度增加到105度.
透明塑料的具体选用
一.日用透明类材料:
1.透明膜类:
包装用PEPPPSPVC及PET等,农用PEPVC及PET等;
2.透明片板类:
用PPPVCPETPMMA及PC等;
3.透明管类:
用PVCPA等
4.透明瓶类:
用PVCPETPPPS及PC等.
二.照明器材类材料:
主要用作灯罩,常用PS改性PSASPMMA及PC?
三.光学仪器类材料
1.硬质镜体主要用CR-39和J.D两种
2.隐形眼镜常用HEMA
四.玻璃类材料
1.交通玻璃常用PMMA和PC两种
2.建筑玻璃常用PVF和PET.
五.太阳能材料:
常用PMMAPCGF-UPFEPPVF及SI等
六.光纤材料:
芯层用PMMA或PC,包覆层为含氟烯烃聚合物含氟甲基丙烯酸甲酯类
七.光盘材料:
常用PCPMMA
八.透明封装材料
表面增硬的PMMAFEPEVAEMAPVB等
不同用途的壳体具体选料:
1.电视机壳体:
小型的选改性PP;中型的选改性PPHIPS
ABS及PVC/ABS合金;大型的选ABS.
2.电冰箱的门胆和内胆:
常用HIPS板ABS板及HIPS/ABS复合板
目前以ABS为主,只有海尔冰箱用改性HIPS.
3.洗衣机:
内桶和盖板等常用PP,少量用PVC/ABS合金.
4.空调器:
用增强ABSASPP
5.电风扇:
用ABSASGPPS
6.吸尘器:
用ABSHIPS改性PP
7.电熨斗:
非耐热型用改性PP,耐热用ABSPCPAPBT等
8.微波炉和电饭煲:
非耐热用改性PP和ABS;耐热型用PESPEEKPPSLCP等
9.收音机录音机录像机:
用ABSHIPS等
10.电话机:
用ABSHIPS改性PPPVC/ABS等.
我国以ABS为主,美国以PVC/ABS为主.
常用透明塑料的特性及注塑工艺
透明塑料必须有高透明度，一定的强度和耐磨性，能抗冲击，耐热件要好，耐化学性要优，吸水率要小，只有这样才能在使用中能满足透明度的要求而长久不变，常用的透明塑料有:
1.聚甲基丙烯酸甲酯（即俗称亚加力或有机玻璃，代号PMMA）,
2.聚碳酸酯（代号PC）,
3.聚对苯二甲酸乙二醇脂（代号PET）,
4.透明尼龙,
5.AS（丙烯睛一苯乙烯共聚物）,
6.聚砜（代号PSF）.
1）性能比较
材料\性能透明度J/m2热形温度℃收缩率
PMMA92950.5
PC901370.6
PET861202
般要求的制品仍以选用PMMA为主，而PET由于要经过拉伸才能得到好的机械性能，所以多在包装、容器中使用。
2）注塑过程中工艺特性
i.PMMA的工艺特性
PMMA粘度大，流动性稍差，因此必须高料温、高注射压力注塑才行，其中注射温度的影响大于注射压力，但注射压力提高，有利于改善产品的收缩率。
注射温度范围较宽，熔融温度为160℃，而分解温度达270℃，因此料温调节范围宽，工艺性较好。
故改善流动性，可从注射温度着手。
冲击性差，耐磨性不好，易划花，易脆裂，故应提高模温，改善冷凝过程，去克服这些缺陷。
ii.PC的工艺特性
PC粘度大，融料温度高，流动性差，回此必须以较高温度注塑（270－320T之间），相对来说料温调节范围较窄，工艺性不如PMMA。
注射压力对流动性影响较小，但因粘度大，仍要较大注射压力，相应为了防止内应力产生，保压时间要尽量短。
收缩率大，尺寸稳定，但产品内应力大，易开裂，所以宜用提高温度而不是压力去改善流动性，并且从提高模具温度，改善模具结构和后处理去减少开裂的可能。
当注射速度低时，浇口处易生波纹等缺陷，放射咀温度要单独控制，模具温度要高，流道、浇口阻力要小。
iii.PET的工艺特性
PET成型温度高，且料温调节范围窄（260－300℃），但熔化后，流动性好，故工艺性差，且往往在射咀中要加防延流装置。
机械强度及性能注射后不高，必须通过拉伸工序和改性才能改善性能。
模具温度准确控制，是防止翘曲。
变形的重要回素，回此建议采用热流道模具。
模具温度官高，否则会引起表面光泽差和脱模回难。
3）透明塑料件的缺陷和解决办法
i.银纹：
由充模和冷凝过程中，内应力各向异性影响，垂直方向产生的应力，使树脂发生流动上取向，而和非流动取向产生折光率不同而生闪光丝纹，当其扩展后，可能使产品出现裂纹。
除了在注塑工艺和模具上注意外，最好产品作退火处理。
如PC料可加热到160℃以上保持3－5分钟，再自然冷却即可。
ii.气泡：
由于树脂内的水气和其他气体排不出去，或因充模不足，冷凝表面又过快冷凝而形成“真空泡”。
iii.表面光泽差：
主于模具粗糙度大，另一方面冷凝过早，使树脂不能复印模具表面的状态，所有这些都使其表面产牛微小凹凸不平，而使产品失去光泽。
iv.震纹：
是指从直浇口为中心形成的密集波纹，其原因因熔体粘度过大，前端料已在型腔冷凝，后来料又冲破此冷凝面，而使表面出现震纹。
v.泛白,雾晕：
主要由于在空气中灰尘落入原料中或原料含水量太大而引起的。
vi.白烟,黑点：
主要由于塑料在机筒内，因局部过热而使机筒树脂产生分解或变质而形成
塑胶受力制品用原料选用的一般原则
1.拉伸强度弯曲强度及模量:
这几种性能较好的塑料品种有POMPAPCPPO
PSF及PI等,以及相应的玻璃纤维增强材料和PETPBTPP等的玻璃纤维增强
材料.
2.冲击强度:
以PC为最好,POMPPOPSF等次之,PPHPVCPA6PA66氯化聚醚
等品种的低温脆性大.
3.耐蠕变性:
热固性塑料的耐蠕变性能好于热塑性塑料.热塑性塑料中PCPPO
PSFPI及PAR的蠕变性较好,而ABSPAHPVCPOM的耐蠕变性不好.
4.耐疲劳性:
几种塑料的耐疲劳性大小为POM>PBTPET>PA66>PA6>PP,
纯PC的耐蠕变性不好,但玻璃纤维增强后可大幅度增高,接近POM.
5.尺寸稳定性PCPPOPSFPIPARPESPPS的尺寸稳定性好,可适用于三级
以上精度的塑料制品选用;而PAPOM以及高结晶性塑料的尺寸稳定性都
不高,只适用于五级以下精度的塑料制品选用.
上述塑料品种在进行增强改性后,相关性能都有明显的改善.其中拉伸强度
弯曲强度模量耐蠕变性耐疲劳性及尺寸精度都大幅度甚至成倍增加.如POM
PAPPOPCPETPBTPPPSFPPS等塑料用30%玻璃纤维增强后,其拉伸强度
都增加一倍以上,原来不属于工程塑料的PPPETPBT经增强后可变成工程塑料;
再如PA经30%玻璃纤维增强后,其耐蠕变性提高四倍;又如PC经30%玻璃纤维
增强后,其耐蠕变性提高5~7倍,耐疲劳性提高5倍.因此,在选材时要注意有的
塑料品种虽纯树脂性能达不到要求,但改性后有可能完全满足需要.
对有的受力制品除上述性能外,还要考虑耐热性耐磨性摩擦性热膨胀系数
自润性及环境适应性（耐腐蚀性耐应力开裂性耐老化性）等性能.
见文档“塑胶材料的选用专题讲座.DOC”
塑胶零件设计常识
我的一点看法：
1.壁厚太厚容易浪费材料，增加成本，更重要的是延长冷却和固化时间，容易产生凹陷，缩孔，夹心等质量上的缺陷。
，所以应该均匀，壁与壁连接处的薄厚不应该相差太大，并且应尽量用圆弧连接，否则容易开列。
一般是1~5MM，小件为1.5~2.5，大件为3~10`MM
2.加强筋高度通常塑件为壁厚的3倍左右，并有2~5度的脱模斜度，与塑件壁的连接出及端部，应用圆弧连接。
防止应力集中。
，加强筋的厚度应为塑件壁厚的1/2，如果太大，容易产生瘪凹。
如果要设置多个加强筋，则分布应错开，防止破裂
厚度基本上取决于结构强度需要以及跌落实验高度。
如果自身的强度不足，又如何能支撑起部品呢。
举例说电视机前框没有足够强度就无法在安装了显像管之后在流水线上移动。
但这厚度又多依靠经验值。
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
壁厚的大小取决于产品需要承受的外力、是否作为其它零件的支撑、承接柱位的数量、伸出部份的多少以及选用的塑料材料而定。
一般的热塑性塑料的壁厚设计应以4mm为限。
从经济角度来看，过厚的产品设计不但增加物料成本，延长生产周期（冷却时间），增加生产成本。
从产品设计角度来看，过厚的产品增加引至产生空穴（气孔）的可能性，大大削弱产品的刚性及强度。
最理的壁厚分布无疑是切面在任何一个地方都是均一的厚度，但为满足功能上的需求以致壁厚有所改变总是无可避免的。
在此情形，由厚胶料的地方过渡到薄胶料的地方应尽可能顺滑。
太突然的壁厚过渡转变会导致因冷却速度不同和产生乱流而造成尺寸不稳定和表面问题。
不同材料的常用壁厚
ABS一般最先选择的材料，壁厚通常为1,1.2,1.5,2,2.5,3mm，视乎产品的大细和功能而定。
PP因为比较软身，而且基于缩水的问题，所以不能太厚，一般为1,1.2,1.5mm。
PVC因为多用由于figure上和多是实心，所以限制不大。
POM一般为1,1.2,1.5,2,2.5,3mm视乎产品大细而定。
Nylon因为缩水率比较高，所以平均料厚和筋骨的比例可比较少。
Kraton因为多数用作摩打垫或不外露件，所以限制不大。
加强筋在塑料部件上是不可或缺的功能部份。
加强筋有效地如『工』字铁般增加产品的刚性和强度而无需大幅增加产品切面面积，但没有如『工』字铁般出现倒扣难于成型的形状问题，对一些经常受到压力、扭力、弯曲的塑料产品尤其适用。
此外，加强筋更可充当内部流道，有助模腔充填，对帮助塑料流入部件的支节部份很大的作用。
加强筋一般被放在塑料产品的非接触面，其伸展方向应跟随产品最大应力和最大偏移量的方向，选择
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