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目录 1

绪论 塑料零件的设计和开发 1

第1章 塑料设计的分析和发展 3

1.1 序言 3

1.2 设计组人员的成功选择 5

1.3 使用各种清单来制定产品要求 6

1.4 确定设计组 7

1.5 设计和开发进度表 11

1.6 公司对塑料制品的承诺 13

1.7 向塑料制品的转化 14

1.8 Six-sigma程序控制 18

参考文献 21

第2章 产品设计、开发和生产责任书 22

2.1 方案发展责任书 22

2.1.1 产品设计、开发及进度清单 24

2.1.2 产品开发 24

2.1.3 销售合同 24

2.1.4 产品设计 25

2.1.5 工程变更 25

2.1.9 客户加工和加工设计要求 26

2.1.8 卖主调查 26

2.1.7 购买 26

2.1.6 原材料 26

2.1.10 定价——决定零件和最终制造产品的价格 27

2.1.11 塑料产品开发的成本计算 28

2.2 生产方案时间进程表 48

2.3 制造 48

2.4 质量控制 50

2.5 装配 52

2.6 修饰 52

2.7 包装和运输 53

2.8 担保问题 55

2.9 分析测试 58

2.10 说明书和证明书 61

2.10.1 产品说明书 61

2.10.2 厂内说明书 61

2.10.3 原材料说明书 62

2.10.4 材料证书 65

2.10.5 外购零件 65

2.10.6 模具说明书 65

2.10.7 制造和加工说明书 67

2.10.8 组装和装饰 68

2.10.9 装卸、包装和运输说明 69

参考文献 70

第3章 产品制造工艺 71

3.1 序言 71

3.2 选择生产工艺 71

3.3 选择制造方法及制造厂商 73

3.4 在报价时与设计者的交流 74

3.5 制造与控制的结合 74

3.6 注射成型 75

3.7 注模成型机械原理 76

3.8 气体辅助注射成型 78

3.9 气体辅助注塑成型问题的预防措施 79

3.10 注塑模具的种类 81

3.11 挤出成型 84

3.12 中空吹塑成型 85

3.13 传统的吹塑成型 86

3.14 挤出吹塑成型——复合成型 88

3.15 注射吹塑成型 88

3.16 旋转成型 89

3.17 热成型 91

3.18 压制成型 93

3.19 模塑成型 94

3.20 片状成型 94

参考文献 95

第4章 用塑料设计和组装的多样性 96

4.1 序言 96

4.2 产品设计分析 97

4.3 金属产品转化为塑料产品 97

4.4 保留物理性能的加工 99

4.5 塑料材料改性剂 100

4.6 塑料回收 101

4.7 产品的设计、开发和装配 102

4.8 树脂性能分析 103

4.9 热分析技术 106

4.10 制造因素 107

4.11 制造方法 107

4.12 制造的公差因素 108

4.13 装配因素 109

4.13.1 螺丝 110

4.13.2 螺纹螺钉／自切削螺丝钉 111

4.14.1 黏合剂 115

4.14 关于装饰和装配制品表面的考虑 115

4.14.2 热熔粘接 118

4.14.3 柔性铰链和连接件 120

4.14.4 装饰和材料改性 121

4.14.5 着色产品 121

参考文献 125

第5章 材料性质的考虑因素 126

5.1 序言 126

5.2 热塑性塑料 126

5.4 热塑性弹性体 127

5.3 热固性塑料 127

5.5 最终使用材料的选择 128

5.6 热塑性塑料介绍 135

5.6.1 无定形塑料 135

5.6.2 结晶型和半结晶型材料 138

5.6.3 液晶聚合物 139

5.7 填充的、增强的和改性的树脂 141

5.7.1 填充剂 141

5.7.2 增强材料 142

5.7.3 改性剂和添加剂 143

5.8 热固性树脂 144

5.10 片状模塑料 145

5.9 块状成型模塑料 145

5.11 材料性能数据 146

5.11.1 塑料的物理性能的定义 146

5.11.2 物理性能数据 147

5.12 材料的选择 148

5.12.1 确定产品材料的要求 148

5.12.2 对产品寿命的考虑 149

5.12.3 产品各部分功能的合并 151

5.14 对金属材料的取代 152

5.13 外形、适用性及功能 152

5.15 设计组装和服务 155

5.16 材料的鉴别和分类 155

参考文献 158

第6章 设计塑料制品时应考虑的因素 159

6.1 序言 159

6.2 实际使用条件对塑料物理性能的影响 160

6.3 产品抛光与组装操作 161

6.3.1 产品修饰前的准备 161

6.3.2 产品组装受力 161

6.4 考虑连接处的热胀冷缩 162

6.5 运输对制品的影响 163

6.6 化学药品对塑料材料性能的影响 163

6.6.1 浸入 166

6.6.2 气弹法 167

6.6.3 化学试剂对塑料制品的进攻机理 167

6.7 环境因素对制品的影响 169

6.7.1 气候条件对制品的影响 169

6.7.2 潮气对制品的影响 170

6.7.3 湿度对制品的影响 170

6.8 装配对制品的影响 174

6.9 装饰对制品影响 175

6.10 细菌与真菌对塑料制品的影响 175

6.11 食品用产品 176

6.12 塑料的消毒 176

6.12.1 消毒的类型 176

6.12.2 热消毒 177

6.12.3 环氧乙烷消毒法 177

6.12.4 辐射消毒法 178

6.13 透明塑料 180

6.15 组织机构及其代码规则 182

6.14 产品设计需要考虑的因素 182

参考文献 185

第7章 温度对塑料的影响和塑料的电性能 186

7.1 序言 186

7.2 温度和热对塑料的影响 186

7.2.1 热变形温度（HDT） 187

7.2.2 热老化和氧化效应 187

7.2.3 耐热性 189

7.2.4 用户使用温度 189

7.2.5 温度指数 189

7.2.6 线性热膨胀系数 190

7.2.7 热应力 191

7.2.8 控制不同的热膨胀 192

7.3 电性能分析 194

7.3.1 体积电阻率 195

7.3.2 表面电阻系数 195

7.3.3 介电（绝缘）强度 196

7.3.4 介电常数 196

7.3.5 耗散因子 197

7.3.6 抗电弧性能 197

7.3.8 塑料的电性能 198

7.3.7 相应的电磁指数（CTI） 198

7.4 塑料的阻燃性和抑烟性 199

7.4.1 UL94 HB：水平燃烧 200

7.4.2 UL94 V0、V1、V2、V5：垂直燃烧 201

参考文献 202

第8章 材料性能的设计分析 203

8.1 序言 203

8.2 塑料性能术语 204

参考文献 227

9.2 产品结构分析 228

第9章 产品设计的因素 228

9.1 弹性、同一性和各向同性的影响 228

9.2.1 产品的几何尺寸 229

9.2.2 产品受外力作用时的应力-应变分析 230

9.2.3 黏弹性行为 232

9.2.4 黏弹性设计所要考虑的因素 233

9.3 吸湿性材料的影响 233

9.4 设计方程 234

9.5 应力分析 234

9.6 选择材料的设计应力 235

9.7 产品破坏方式 236

9.7.1 弹性变形 236

9.7.2 非弹性变形 237

9.7.3 断裂破坏 237

9.8 应力-应变曲线 239

9.8.1 应力-应变的概念 239

9.8.2 选择设计应力 242

9.8.3 材料的蠕变与伸长 244

9.8.4 表观模量和蠕变模量 245

9.8.5 环向应力 246

9.8.6 应力松弛 247

9.8.7 高应变时的弹性模量的估算 249

9.8.8 落锤冲击试验 249

9.8.9 冲击力 249

9.8.10 应力集中因子 250

9.8.11 安全因子 251

9.8.12 破坏分析 253

9.8.13 剪切应力 254

9.8.14 泊松比 255

9.8.16 强度与模量的测定 257

9.8.15 材料常数之间的关系 257

9.8.17 弯曲强度与弯曲模量 258

9.8.18 抗震性与抗疲劳性 260

参考文献 262

第10章 产品结构分析 263

10.1 序言 263

10.2 阐述产品结构要求 265

10.3 支撑条件 267

10.4 设计时的假设及简化 268

10.5 应力集中因子 270

10.6 结构分析 271

10.7 剪切应力 288

10.8 压力容器与管道 290

10.9 圆柱形、环形及拱形的弯曲 295

10.10 平板 297

10.11 加强肋的设计 303

10.12 单向加强肋 306

10.13 使用多根加强肋需要考虑的因素 308

10.14 支撑板的设计分析 311

10.15 网状加强肋 315

10.16 设计塑料弹簧 320

10.17 搭扣设计的改进 328

10.18 安装搭扣的速度 332

10.19 新的搭扣应力变形分析 333

10.20 典型搭扣的设计 339

10.21 设计圆形搭扣 341

参考文献 344

第11章 设计产品性能 345

11.1 设计组装与维修 345

11.2 计算机辅助设计与制造 346

11.2.1 计算机辅助设计 347

11.2.2 选择CAD系统 348

11.2.3 用CAD建模 349

11.3 原型建模 350

11.3.1 SLA/SLS模型 351

11.3.2 机械加工模型 352

11.3.3 成型原型的模型 352

11.3.4 原型模具 353

11.3.5 回收料的使用 354

11.4 原型与最终使用产品的测试 354

11.4.1 浇铸模型 354

11.4.2 原型注塑成型产品的特点 355

11.5 有限元分析 357

11.4.3 CAD系统 357

11.5.1 预处理程序分析 358

11.5.2 FEA微元 359

11.5.3 平面和壳形微元 360

11.5.4 网络密度设计 362

11.5.5 对称性 363

11.5.6 边界及约束条件 363

11.5.7 处理的时间与节点的密度 363

11.5.8 处理FEA模型 365

11.5.9 后处理 366

11.5.11 破坏分析 367

11.5.10 再实验计算 367

11.5.12 模具设计考虑 369

11.5.13 可供选择的其他模具加工分析方法 370

11.5.14 充模分析（经简化的） 372

11.5.15 充模与冷却分析 374

11.5.16 同步设计概念 375

11.5.17 利用FEA建模帮助的分析 379

11.6 控制产品的公差 383

11.6.1 产品的公差 383

11.6.2 影响公差的因素 387

11.7.1 塑料树脂的性能变化的影响 389

11.7 加工的控制 389

11.7.2 被投放生产的产品 390

11.7.3 闭环程序控制 390

11.7.4 确定注塑成型加工能力 391

11.7.5 生产模具质量 391

11.8 检验生产控制及其能力 392

11.8.1 确定成型机器的能力 396

11.8.2 加工能力分析 396

11.9 CpK能力分析 406

11.10 实验的设计 410

参考文献 413

第12章 产品设计与模具设计指导 415

12.1 产品制造分析 416

12.2 原材料咨询 416

12.3 均匀产品截面 417

12.4 材料流动分析 419

12.4.1 无定形树脂 419

12.4.2 结晶树脂 420

12.5 产品厚度一致 423

12.6 模具设计的考虑因素 425

12.6.2 模具材料讨论 427

12.6.1 制品模具类型讨论 427

12.6.3 模架及其组件的选择 430

12.6.4 模腔公差控制 432

12.6.5 关于模腔讨论 433

12.6.6 电火花加工（EDM） 434

12.6.7 型腔和型芯定位 435

12.6.8 模腔之间的精度 435

12.6.9 模腔温度控制 437

12.6.10 分流道和制品浇口讨论 440

12.6.11 熔料在模腔中的流动 443

12.6.12 模腔压力传感器 444

12.6.13 制品中残余应力的控制 445

12.6.14 熔接线的控制 446

12.6.15 模腔排气 450

12.7 增强制品的强度和硬度 451

12.7.1 加强筋 451

12.7.2 圆角 453

12.7.3 应力的可视化测量 453

12.8 模具的脱模斜度和顶出 456

12.8.1 纹饰模腔表面 457

12.8.2 模具的表面质量和抛光 458

12.8.3 模具顶出系统 459

参考文献 461

第13章 塑料制品设计和开发程序分析 462

附录 清单列表 465

清单1 装配清单 465

清单2 产品设计清单 466

清单3 装饰清单 473

清单4 材料清单 474

清单5 制造清单 476

清单6 包装清单 478

清单7 产品开发清单 480

清单8 项目计划表清单 490

清单9 价格估计清单 494

清单10 采购清单 494

清单11 质量清单 499

清单12 销售合同清单 501

清单13 保险问题清单 506

清单14 工程变更请求清单 510

清单15 供应商质量自检报告清单 510

清单16 供应商调查报告 513

清单17 模具设计清单 525