塑料制品设计

塑塑塑塑料料料料制制制制品品品品设设设设计计计计————————————功能结构与模具功能结构与模具功能结构与模具功能结构与模具四川大学高分子科学与工程学院四川大学高分子科学与工程学院四川大学高分子科学与工程学院四川大学高分子科学与工程学院主主主主讲讲讲讲::::吴吴吴吴世世世世见见见见（（（（博士博士博士博士））））E-mail:[e-mail]塑塑塑塑塑塑塑塑料料料料料料料料材材材材材材材材料料料料料料料料改性塑料改性塑料改性塑料改性塑料——品种繁多品种繁多品种繁多品种繁多。。。。塑料不能完全替代金属塑料不能完全替代金属塑料不能完全替代金属塑料不能完全替代金属、、、、木材木材木材木材、、、、水泥水泥水泥水泥；；；；材料都有相应的成本材料都有相应的成本材料都有相应的成本材料都有相应的成本/性能而具备一定的性能而具备一定的性能而具备一定的性能而具备一定的使用场合使用场合使用场合使用场合；；；；塑料不是单一类型的材料塑料不是单一类型的材料塑料不是单一类型的材料塑料不是单一类型的材料，，，，而而而而是一族材料是一族材料是一族材料是一族材料，，，，并各自以其独特的并各自以其独特的并各自以其独特的并各自以其独特的优缺点向设计者提出挑战优缺点向设计者提出挑战优缺点向设计者提出挑战优缺点向设计者提出挑战设计者应了解材料的结构设计者应了解材料的结构设计者应了解材料的结构设计者应了解材料的结构、、、、性性性性能能能能、、、、设计自由度设计自由度设计自由度设计自由度、、、、加工工艺加工工艺加工工艺加工工艺，，，，否则就否则就否则就否则就不能适应这种挑战不能适应这种挑战不能适应这种挑战不能适应这种挑战材料性能的深层利用材料性能的深层利用材料性能的深层利用材料性能的深层利用材料性能的深层利用材料性能的深层利用材料性能的深层利用材料性能的深层利用可以对形态结构进行控制可以对形态结构进行控制可以对形态结构进行控制可以对形态结构进行控制——材料的再设材料的再设材料的再设材料的再设计计计计，，，，获得制品的新功能获得制品的新功能获得制品的新功能获得制品的新功能：：：：——如塑料管道的制造如塑料管道的制造如塑料管道的制造如塑料管道的制造，，，，大分子周向大分子周向大分子周向大分子周向取向取向取向取向，，，，获得耐高压获得耐高压获得耐高压获得耐高压、、、、抗快速应力开裂性抗快速应力开裂性抗快速应力开裂性抗快速应力开裂性能能能能；；；；制品设计的内容制品设计的内容功能要求功能要求功能要求功能要求功能要求功能要求功能要求功能要求————结构结构结构结构、、、、美学美学美学美学，，，，耐腐蚀耐腐蚀耐腐蚀耐腐蚀、、、、耐燃耐燃耐燃耐燃结构结构结构结构、、、、美学美学美学美学，，，，耐腐蚀耐腐蚀耐腐蚀耐腐蚀、、、、耐燃耐燃耐燃耐燃烧烧烧烧、、、、抗静电抗静电抗静电抗静电、、、、透光性等透光性等透光性等透光性等；；；；烧烧烧烧、、、、抗静电抗静电抗静电抗静电、、、、透光性等透光性等透光性等透光性等；；；；组合要求组合要求组合要求组合要求组合要求组合要求组合要求组合要求————多个零件或多项功能的组多个零件或多项功能的组多个零件或多项功能的组多个零件或多项功能的组多个零件或多项功能的组多个零件或多项功能的组多个零件或多项功能的组多个零件或多项功能的组合合合合；；；；合合合合；；；；构件承载要求构件承载要求构件承载要求构件承载要求构件承载要求构件承载要求构件承载要求构件承载要求————静载静载静载静载、、、、动载动载动载动载、、、、冲击冲击冲击冲击、、、、周周周周静载静载静载静载、、、、动载动载动载动载、、、、冲击冲击冲击冲击、、、、周周周周期性载荷期性载荷期性载荷期性载荷；；；；期性载荷期性载荷期性载荷期性载荷；；；；环境要求环境要求环境要求环境要求环境要求环境要求环境要求环境要求————温度温度温度温度、、、、时间时间时间时间、、、、化学化学化学化学；；；；温度温度温度温度、、、、时间时间时间时间、、、、化学化学化学化学；；；；制品设计的内容制品设计的内容公差要求公差要求公差要求公差要求；；；；公差要求公差要求公差要求公差要求；；；；制品寿命要求制品寿命要求制品寿命要求制品寿命要求；；；；制品寿命要求制品寿命要求制品寿命要求制品寿命要求；；；；制品质量与成型方法的关系制品质量与成型方法的关系制品质量与成型方法的关系制品质量与成型方法的关系；；；；制品质量与成型方法的关系制品质量与成型方法的关系制品质量与成型方法的关系制品质量与成型方法的关系；；；；是否需要二次加工是否需要二次加工是否需要二次加工是否需要二次加工；；；；是否需要二次加工是否需要二次加工是否需要二次加工是否需要二次加工；；；；原理性设计内容原理性设计内容原理性设计内容原理性设计内容原理性设计内容原理性设计内容原理性设计内容原理性设计内容1.1.制品的使用要求制品的使用要求制品的使用要求制品的使用要求制品的使用要求制品的使用要求制品的使用要求制品的使用要求————美学美学美学美学、、、、结构结构结构结构、、、、机械机械机械机械；；；；美学美学美学美学、、、、结构结构结构结构、、、、机械机械机械机械；；；；2.2.成本要求成本要求成本要求成本要求成本要求成本要求成本要求成本要求————制品集成多少项功能制品集成多少项功能制品集成多少项功能制品集成多少项功能；；；；制品集成多少项功能制品集成多少项功能制品集成多少项功能制品集成多少项功能；；；；3.3.合并零件合并零件合并零件合并零件合并零件合并零件合并零件合并零件————可否把多个零件合并成一个可否把多个零件合并成一个可否把多个零件合并成一个可否把多个零件合并成一个可否把多个零件合并成一个可否把多个零件合并成一个可否把多个零件合并成一个可否把多个零件合并成一个大零件大零件大零件大零件。。。。大零件大零件大零件大零件。。。。工程性设计内容与依据工程性设计内容与依据基本的结构要求基本的结构要求基本的结构要求基本的结构要求；；；；基本的结构要求基本的结构要求基本的结构要求基本的结构要求；；；；是动载荷是动载荷是动载荷是动载荷、、、、静载荷静载荷静载荷静载荷、、、、周期性载荷周期性载荷周期性载荷周期性载荷，，，，是动载荷是动载荷是动载荷是动载荷、、、、静载荷静载荷静载荷静载荷、、、、周期性载荷周期性载荷周期性载荷周期性载荷，，，，加载频加载频率率；；；；；；；；应力水平应力水平应力水平应力水平；；；；应力水平应力水平应力水平应力水平；；；；允许挠度允许挠度允许挠度允许挠度；；；；允许挠度允许挠度允许挠度允许挠度；；；；是否存在冲击载荷是否存在冲击载荷是否存在冲击载荷是否存在冲击载荷；；；；是否存在冲击载荷是否存在冲击载荷是否存在冲击载荷是否存在冲击载荷；；；；公差要求公差要求公差要求公差要求公差要求公差要求公差要求公差要求————满足合适的功能与装配满足合适的功能与装配满足合适的功能与装配满足合适的功能与装配；；；；满足合适的功能与装配满足合适的功能与装配满足合适的功能与装配满足合适的功能与装配；；；；工程设计内容与依据工程设计内容与依据加载频率；加载频率；应力速率；应力速率；应变幅度；应变幅度；变形方式（拉伸、剪切、压缩）；变形方式（拉伸、剪切、压缩）；加载方向；加载方向；吸音要求。吸音要求。制品将经受什么样的环境制品将经受什么样的环境制品将经受什么样的环境制品将经受什么样的环境制品将经受什么样的环境制品将经受什么样的环境制品将经受什么样的环境制品将经受什么样的环境————不是化学介不是化学介不是化学介不是化学介不是化学介不是化学介不是化学介不是化学介质质质质（（（（电电电电、、、、光光光光、、、、声声声声、、、、磁磁磁磁）；）；）；）；质质质质（（（（电电电电、、、、光光光光、、、、声声声声、、、、磁磁磁磁）；）；）；）；制品的工作温度制品的工作温度制品的工作温度制品的工作温度；；；；制品的工作温度制品的工作温度制品的工作温度制品的工作温度；；；；制品暴露在什么样的化学介质中制品暴露在什么样的化学介质中制品暴露在什么样的化学介质中制品暴露在什么样的化学介质中；；；；制品暴露在什么样的化学介质中制品暴露在什么样的化学介质中制品暴露在什么样的化学介质中制品暴露在什么样的化学介质中；；；；制品的预期寿命制品的预期寿命制品的预期寿命制品的预期寿命；；；；制品的预期寿命制品的预期寿命制品的预期寿命制品的预期寿命；；；；制品与其它零件间的装配关系；制品与其它零件间的装配关系；制品的表面质量；制品的表面质量；是否涉及相关法规要求；是否涉及相关法规要求；能否在合理的成本控制条件下批量生产。能否在合理的成本控制条件下批量生产。材料数据的应用问题材料数据的应用问题塑料材料的性能数据来源塑料材料的性能数据来源塑料材料的性能数据来源塑料材料的性能数据来源：：：：标准化测试标准化测试标准化测试标准化测试塑料材料的性能数据来源塑料材料的性能数据来源塑料材料的性能数据来源塑料材料的性能数据来源：：：：标准化测试标准化测试标准化测试标准化测试（（（（（（（（GBGB、、、、、、、、ISOISO、、、、、、、、ASTMASTM、、、、、、、、JISJIS、、、、、、、、DINDIN等等等等）；）；）；）；等等等等）；）；）；）；标准化测试获得的数据标准化测试获得的数据标准化测试获得的数据标准化测试获得的数据，，，，通常不用于设通常不用于设通常不用于设通常不用于设标准化测试获得的数据标准化测试获得的数据标准化测试获得的数据标准化测试获得的数据，，，，通常不用于设通常不用于设通常不用于设通常不用于设计计计计，，，，而是用于比较材料的性能而是用于比较材料的性能而是用于比较材料的性能而是用于比较材料的性能。。。。因为很少因为很少因为很少因为很少计计计计，，，，而是用于比较材料的性能而是用于比较材料的性能而是用于比较材料的性能而是用于比较材料的性能。。。。因为很少因为很少因为很少因为很少有制品的设计条件与标准化测试条件一有制品的设计条件与标准化测试条件一有制品的设计条件与标准化测试条件一有制品的设计条件与标准化测试条件一有制品的设计条件与标准化测试条件一有制品的设计条件与标准化测试条件一有制品的设计条件与标准化测试条件一有制品的设计条件与标准化测试条件一致致致致；；；；致致致致；；；；所以所以所以所以，，，，为了适应制品的使用环境为了适应制品的使用环境为了适应制品的使用环境为了适应制品的使用环境，，，，必须对必须对必须对必须对所以所以所以所以，，，，为了适应制品的使用环境为了适应制品的使用环境为了适应制品的使用环境为了适应制品的使用环境，，，，必须对必须对必须对必须对标准化测试数据进行修正标准化测试数据进行修正标准化测试数据进行修正标准化测试数据进行修正。。。。标准化测试数据进行修正标准化测试数据进行修正标准化测试数据进行修正标准化测试数据进行修正。。。。没有一种塑料能够满足所有性能的要没有一种塑料能够满足所有性能的要没有一种塑料能够满足所有性能的要没有一种塑料能够满足所有性能的要求求求求，，，，因此设计者会采用材料组合的模因此设计者会采用材料组合的模因此设计者会采用材料组合的模因此设计者会采用材料组合的模式式式式——但是存在一个问题但是存在一个问题但是存在一个问题但是存在一个问题：：：：在某些方在某些方在某些方在某些方面不具有相容性面不具有相容性面不具有相容性面不具有相容性（（（（热膨胀或收缩热膨胀或收缩热膨胀或收缩热膨胀或收缩率率率率）。）。）。）。有无阻燃性要求有无阻燃性要求有无阻燃性要求有无阻燃性要求；；；；材料的力学性能数据材料的力学性能数据材料的力学性能数据材料的力学性能数据；；；；塑料制品的特点塑料制品的特点与钢材与钢材与钢材与钢材、、、、水泥等不同水泥等不同水泥等不同水泥等不同，，，，塑料一般少用工字塑料一般少用工字塑料一般少用工字塑料一般少用工字与钢材与钢材与钢材与钢材、、、、水泥等不同水泥等不同水泥等不同水泥等不同，，，，塑料一般少用工字塑料一般少用