第1章 塑��性能
1.1 材料特性
塑料(plastic)是以合成或天然的高分子化合物为基本成分,在其制造或加工过程中的某一阶段能流动成型或原位聚合而成型,而产品*后能固化成保持形状不变的材料。大多数塑料是以合成高分子化合物(树脂)为基本成分,并在聚合物中添加一定数量的助剂,通过这些助剂来改善聚合物的性能。因此可以认为,塑料是由聚合物和某些助剂结合而成的。
1.1.1 塑件分类
常用的塑料分类如下。
1.根据塑料的来源分
可分为天然树脂和合成树脂。
2.根据聚合物链之间在凝固后的结构形态分
(1)非结晶型(无定型)塑料无定型塑料在凝固时,没有晶核的形成和晶体成长过程,只是自由的大分子链的"冻结",如聚苯乙烯、聚氯乙烯、有机玻璃、聚碳酸酯等。
(2)半结晶型、结晶型 结晶型塑料在凝固时,有晶核到晶粒的生成过程,形成一定的形态结构,如聚乙烯、聚丙烯、尼龙等。
3.根据化学结构及其基本行为分
(1)热塑性塑料 指在特定温度范围内可反复加热软化和冷却硬化(成型)的塑料,或者说是反复可溶可熔、可以多次成型的塑料。常用的热塑性塑料有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰胺(又称尼龙)、ABS、聚甲基丙烯酸甲酯、热塑性聚酯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、氯化聚醚、聚砜和氟塑料等以及由这些塑料组成的共混物或塑料合金。
(2)热固性塑料 指在一定条件(如加热、加压)下能通过化学反应固化成不熔不溶性物料的塑料。常用的热固性塑料有酚醛塑料、聚氨酯塑料、氨基塑料、环氧塑料、不饱和聚酯塑料、呋喃树脂、有机硅树脂、烯丙基树脂等及其改性树脂为基体制成的塑料。
4.根据塑料用途分
(1)通用塑料 指产量大、用途广、价格低的一类塑料。主要包括六大品种,即聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料和氨基塑料。这类塑料虽然只有六种,但是它们的产量占塑料总产量的75%以上,构成了塑料工业的主体。
(2)工程塑料 指能承受一定的外力,有良好的力学性能和尺寸稳定性,在高、低温下能保持优良性能,可用作为工程结构制件的塑料。这类塑料可替代金属作某些机械构件或作其他特殊用途。常用的工程塑料有聚碳酸酯、尼龙、聚甲醛、聚砜、ABS、聚苯醚、聚苯硫醚、氯化聚醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、超高分子量聚乙烯、环氧树脂、酚醛一环氧树脂和聚氨酯等。
(3)特种塑
…… 通过模具制造产品有“三高两低”的特点,即高生产率、高精度、高材料利用率和低成本、低能耗,而且产品的一致性好,有利于装配和互换,因而在汽车、家电、机械、电子、通信、军工、航空航天、轻工、建材等领域的产品制造中得到了广泛应用。模具制造技术水平的高低已成为衡量一个**产品制造水平的标准。国外将模具比喻为“金钥匙”、“进入富裕社会的原动力”等。我国从20世纪80年代以来十分重视模具工业,相继成立了中国模具工业协会、全国模具标准化技术委员会和教育培训委员会。1989年在国务院“关于当前产品政策要点的决定”中,将模具列为机械工业产业技术改造序列的**位。
据中国模具工业协会的统计数据,1995年我国模具工业产值约为145亿元,2001年为310亿元,2002年为360亿元,2003年为450亿元,2004年为530亿元,2005年为610亿元,2006年的销售额约为720亿元。在2001年至2006年的六年间,模具工业产值的平均年增长率达18%。据不完全统计,目前全国共有模具生产厂点约3万多家,大多为中小企业,从业人员近100万人,产值在1亿元以上的模具企业只有40多家,超过3000万元的企业约有200多家。
虽然我国的模具生产产值已成为世界第三,在2006年第十一届中国国际模具展中我国亦展出了不少已达到国际水平的高质量、**率、高寿命的大型、复杂、精密模具,但与国外模具企业相比,我国模具企业在生产设备水平与先进技术应用,尤其在从业人员素质和人才培训方面,仍然有很大差距。
一个产品由设计到生产的过程大致如下:产品设计一模具设计一模具制造一试模一产品生产。其中,模具设计起着特殊的作用,它要将产品设计的理念“现实化”,一直到试模出合格制品,模具设计的任务才算完成和成功。
模具属单件生产,又是订单式生产。目前新产品的结构越来越复杂、质量要求越来越高、交货期越来越短,这就对模具设计和制造提出了更高的要求。一方面是新产品无经验可凭,另一方面又希望一次试模成功,以缩短周期、降低成本。
由于模具生产具有以上特点,因此世界上*先进的加工设备和制造技术,包括电火花线切割和成型加工、高速、多轴联动数控铣、各种快速原型制造和快速经济制模、各种新型**模具钢、热处理及表面处理、三坐标测量及反求技术、cAD/CAE/CAM一体化技术等都已经在模具企业中得到了广泛的应用。模具企业已由人力密集型转化为技术密集型和资金密集型企业。而这些新技术及加工设备仍在不断发展和改进。
对模具设计师的要求是:他应掌握力学、热学、材料学、机械制造学和计算机技术等,而且必须具有创新精神。
基于以上情况,在目前虽已有不少有关模具设计和制造方面书籍,然而仍不能满足需求的情况下,我们决心编写这套“模具设计师手册系列”,奉献给全国从事模具设计及相关工作的工程技术工作者及大专院校师生们,希望有助于他们的工作和学习。“科学性、先进性和实用性”是编写本手册的指导思想,也是我们希望能达到的目标。
“模具设计师手册系列”内容包括塑料模具、冲压模具和压铸模具。分为《塑料模具设计师手册》、《冲压模具设计师手册》和《压铸模具设计师手册》三个分册。这三大类模具的数量约占我国模具总量的90%。