塑料件结构设计实战指南

　　本书是为塑料件结构设计工程师和技术人员编写的设计实战指南。本书系统介绍了塑料件结构设计的基本原理和方法，并结合实战案例，详细剖析了设计过程中的关键步骤和技巧。内容涵盖材料选择、结构设计、强度与刚度分析、连接设计等方面，同时关注了制造工艺对结构设计的影响。本书注重实用性和可操作性，提供了丰富的设计图表、计算公式和实用工具，方便读者在实际工作中参考和应用。本书可供从事塑料件设计的技术人员学习参考，也可供大专院校机械相关专业师生学习参考。

　　李浩东，华南理工大学机械工程专业硕士，毕业后一直从事仪器、家电、电子产品等的设计工作，具有丰富的产品设计实践经验，先后任项目工程师、高级机械工程师和研发经理等职。

前言第1章认识塑料1.1塑料是什么1.1.1高分子聚合物及其结构1.1.2塑料的合成1.1.3塑料的结晶性1.1.4塑料合金1.1.5塑料的分类1.1.6塑料的改性1.2塑料的力学特性1.2.1塑料的拉伸性能1.2.2塑料的剪切性能1.2.3塑料的弯曲性能1.2.4塑料的冲击性能1.2.5塑料的硬度1.2.6塑料的摩擦性能1.3塑料的热性能1.3.1热变形温度1.3.2维卡软化温度1.3.3熔点1.3.4玻璃化转变温度1.3.5长期老化温度1.3.6热膨胀系数1.3.7热导率1.3.8可燃性1.4塑料的电气性能1.4.1塑料的表面电阻率与体积电阻率1.4.2塑料的绝缘（介电）强度1.4.3塑料的介电常数与损耗因数1.4.4塑料的耐电弧性1.4.5塑料材料的耐电起痕性能测试1.4.6塑料材料的阻燃性能测试1.5塑料的环境性能1.5.1塑料的吸水性1.5.2塑料的水解1.5.3塑料的耐化学性1.5.4塑料的耐候性1.5.5塑料的阻隔性能与气体渗透率1.6塑料的工艺性能1.6.1塑料的收缩率1.6.2塑料的黏度及其测量1.6.3塑料对压力和温度的敏感性第2章常见塑料材料的性能与选用2.1塑料材料概述2.2普通塑料的性能与应用2.2.1聚乙烯（PE）2.2.2聚丙烯（PP）2.2.3聚氯乙烯（PVC）2.2.4聚苯乙烯（PS）2.2.5苯乙烯-丙烯腈（SAN）2.2.6丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）2.2.7K-树脂2.2.8丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯（ASA）2.2.9丁苯橡胶（SBR）2.2.10聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）2.3工程塑料的性能与应用2.3.1聚酰胺或尼龙（PA）2.3.2聚甲醛（POM）2.3.3PET、PBT、PEN、PCT2.3.4聚碳酸酯（PC）2.4特种塑料的性能与应用2.4.1聚苯硫醚（PPS）2.4.2热致液晶聚酯（TLCP）2.4.3全氟聚合物（PTFE、FEP、PFA）2.4.4聚芳醚酮（PAEK）2.4.5聚酰胺（酰）亚胺（PAI）2.4.6聚芳醚砜（PAES）和聚醚酰亚胺（PEI）2.4.7半芳香族尼龙（PPA）2.4.8聚酰亚胺（PI）2.4.9聚苯并咪唑（PBI）2.5生物降解塑料的性能与应用2.5.1聚羟基脂肪酸（PHA）2.5.2聚乳酸（PLA）2.5.3聚丁二酸丁二醇酯（PBS）2.6热塑性弹性体的性能与应用2.6.1橡胶2.6.2PVC增塑2.6.3烯烃聚合物（TPO）2.6.4热塑性硫化胶（TPV）2.6.5苯乙烯类热塑性弹性体（TPS）2.6.6热塑性聚氨酯（TPU）2.6.7共聚多酯类热塑性弹性体（TPC）2.6.8聚酰胺类热塑性弹性体（TPA）2.7热固性塑料的性能与应用2.7.1酚醛塑料（PF）2.7.2氨基塑料（UF、MF）2.7.3环氧塑料（EP）2.7.4热固性不饱和聚酯（UP）2.7.5热固性聚氨酯（PUR）2.7.6聚二环戊二烯（PDCPD）2.8塑料材料的选择方法2.8.1选材过程所需的信息2.8.2选材的基本步骤2.8.3选材案例第3章注射成型工艺及其对设计的影响3.1成型工艺简介3.1.1成型阶段3.1.2注射速度的影响3.1.3温度的影响3.1.4速度/压力切换的影响3.1.5时间的影响3.2注射成型工艺参数3.2.1储料参数3.2.2注射参数3.2.3温度参数3.2.4时间参数3.3浇口的影响3.3.1典型浇口形式3.3.2浇口的位置3.3.3浇口对加玻璃纤维材料的影响3.4流动取向的影响3.4.1流道及型腔中的流动速度分布及取向3.4.2浇口附近的发散流动3.4.3流动取向对塑料件强度的影响3.4.4流动取向的合理应用3.5导流与限流3.5.1导流的应用3.5.2限流的应用3.5.3应用场景3.6熔接线的影响3.6.1熔接线的本质3.6.2熔接线出现的场合3.6.3熔接线的类型3.6.4熔接线强度3.6.5纤维增强材料对熔接性能的影响3.6.6怎样解决熔接线问题3.7注射成型中的收缩与变形3.7.1影响收缩的因素3.7.2与收缩相关的现象第4章塑料件的一般设计4.1壁厚的设计4.1.1壁厚的影响4.1.2壁厚与强度的关系4.1.3不均匀壁厚的处理4.1.4壁厚对注射成型工艺的影响4.2筋的设计4.2.1筋厚度的设计4.2.2薄壁筋的问题4.2.3筋与变形的关系4.3支柱的设计4.3.1设计原理及推荐的设计尺寸4.3.2防止缩痕的设计建议4.3.3与侧壁相连的设计建议4.3.4内孔深度的设计4.3.5考虑注射成型工艺的设计4.3.6角撑板的设计4.4圆角的设计4.4.1应力集中4.4.2从结构与工艺角度考虑圆角的设计4.5脱模斜度4.5.1脱模斜度与顶出力的关系4.5.2脱模斜度与表面粗糙度的关系4.6孔洞的设计4.6.1选择合理的深径比4.6.2通孔的设计4.6.3互锁的设计4.6.4避免错位的设计4.7倒扣的设计4.7.1直接脱模倒扣的设计4.7.2避免扣位复杂模具结构的设计4.7.3方案的取舍4.8塑料螺纹的设计4.8.1螺纹牙型的选择4.8.2常见的螺纹模具结构4.8.3螺纹尺寸结构的优化4.9模塑文字4.9.1字母和标识的选择4.9.2常见的处理方法4.10活动铰链的设计4.10.1设计计算原理及建议4.10.2考虑注射成型工艺的设计4.10.3浇口位置的影响4.11塑料轴承的设计4.11.1轴承材料的选择4.11.2设计计算4.11.3合理的结构及尺寸设计4.12塑料齿轮的设计4.12.1齿轮材料的选择4.12.2齿形的设计4.12.3合理的结构及尺寸设计4.12.4齿轮强度的计算4.13公差的设计4.13.1合理的公差设定4.13.2公差软件的使用第5章塑料受力结构件设计5.1塑料受力结构件的影响因素5.1.1机械载荷的类型5.1.2塑料材料的黏弹性5.1.3塑料材料的蠕变及应力松弛性能5.1.4塑料材料的应力应变特性5.1.5注射成型工艺的影响5.2短期负载下的结构设计5.2.1短期负载的应用场景5.2.2塑料材料在短期负载下的性能5.2.3短期负载的设计计算案例5.3提高刚度的结构设计5.3.1提高塑料件刚度的方法5.3.2提高刚度的壁厚设计5.3.3提高刚度和强度的加强筋设计5.3.4弯曲扭转等复合负载下的刚度5.4长期负载下的结构设计5.4.1蠕变等时应力-应变曲线5.4.2应力松弛5.4.3疲劳性能5.5冲击负载下的结构设计5.5.1耐冲击的材料选择5.5.2冲击负载需要考虑的问题5.6热负载下的结构热应力5.6.1材料的热膨胀性能5.6.2热膨胀导致的应力计算及问题处理第6章塑料件装配的设计6.1压入装配的设计6.1.1压配的应用场合6.1.2轴孔脱模斜度的影响6.1.3压配的材料性能影响6.1.4压配的设计计算6.2卡扣装配的设计6.2.1卡扣的装配过程6.2.2常见的卡扣形式6.2.3考虑拆卸的卡扣设计6.2.4卡扣的设计形状及受力计算6.3紧固件装配的设计6.3.1机械螺栓装配6.3.2自攻螺钉装配6.3.3推进紧固件装配6.3.4铆接6.4嵌件装配的设计6.4.1模塑嵌件6.4.2压入嵌件6.5焊接装配的设计6.5.1超声焊接原理及设计6.5.2振动焊接原理及设计6.5.3旋转焊接原理及设计6.5.4感应焊接原理及设计6.5.5热板焊接原理及设计6.5.6激光焊接原理及设计6.6粘接装配的设计6.6.1粘接的优势与限制6.6.2粘接的原理6.6.3常见塑料材料的粘接性能6.6.4粘接的表面处理6.6.5粘接的应力分析6.6.6粘接的结构设计参考文献