塑料件结构设计实战指南-学习年终总结

这是一篇关于塑料件结构设计实战指南的思维导图，主要内容包括：第1章认识塑料，第2章常见塑料材料的性能与选用，第3章注射成型工艺及其对设计的影响，第4章塑料件的一般设计，第5章塑料受力结构件设计，第6章塑料件装配的设计。

塑料件结构设计实战指南

• 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、PCT
    • 2.3.4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
      • 
      • 1.一般信息
        • 1)零件的功能是什么?
        • 2)装配是如何操作的?
        • 3)零件的几何结构和配置是什么?
        • 4)是否存在空间或重量限制?
        • 5)要求的使用寿命是多少?
        • 6)几个功能可以组合在一个部件中吗?
        • 7)组装可以简化吗?
        • 8)零件故障的后果是什么?
        • 9)零件的生产数量和速度是多少?
        • 10)是否有任何特殊的加工要求或限制?
      • 2.规范
        • 是否需要验收规范(如FDA、UL认证)?
      • 3.成本
        • 零件的成本和定价限制是什么?
      • 4.环境注意事项
        • 1)化学环境。
        • 2)暴露于阳光和风化。
        • 3)湿度。
        • 4)工作温度。
      • 5.机械注意事项
        • 1)该部分在服务中的应力如何?
        • 2)应力的大小是多少?
        • 3)应力与时间的关系是什么?
        • 4)可以容忍的最大变形是多少?
        • 5)摩擦和磨损有什么影响?
        • 6)需要什么公差?
      • 6.电气注意事项
        • 1)电压要求。
        • 2)电气间隙要求。
        • 3)绝缘要求。
    • 2.8.2选材的基本步骤
      • 1.建立关键标准
      • 2.选择制造工艺
      • 3.拟定候选材料清单
      • 4.数据评估
      • 5.开发材料
      • 6.确定材料选择
    • 2.8.3选材案例
      • 安全帽的透明防护面罩
        • 
• 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
      • 填充
        • 加压
          • 保压
            • 冷却
              • 顶出
    • 3.1.2注射速度的影响
    • 3.1.3温度的影响
      • 机筒温度
      • 螺杆转速
      • 背压
      • 熔体温度
      • 压力的影响
    • 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
      • 加料量
      • 余料量
      • 螺杆转速
      • 多段储料
      • 背压
      • 倒塑
    • 3.2.2注射参数
      • 注射压力
      • 注射速度
      • 保压压力和保压时间
      • 分段注射
    • 3.2.3温度参数
      • 机筒温度
      • 模具温度
      • 油液温度
    • 3.2.4时间参数
      • 注射时间
      • 保压时间
      • 停留时间
      • 冷却时间
      • 储料时间
  • 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
    • 浇口设计目标
      • 方便除去浇口
      • 考虑美观
      • 避免过度剪切或压力损失
      • 控制保压时间
  • 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
      • 轮齿啮合
      • 强度设计
        • pa
        • pom
        • pet
  • 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
      • 拉伸/压缩应力
      • 弯曲应力
      • 扭曲剪切应力
      • 剪切应力
      • 孔面挤压应力
      • 赫兹接触应力
    • 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
      • 蠕变
      • 应力松弛
      • 蠕变与应力松弛的区别
    • 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
      • 单轴拉伸应力和拉伸应力
      • 弯曲
      • 剪切
      • 扭转
    • 材料数据库
      • CAMPUS
      • 材料数据中心
      • Prospector
  • 5.3提高刚度的结构设计
    • 5.3.1提高塑料件刚度的方法
      • 梁的弹性弯曲
      • 轴的弹性扭转
      • 轴向加载：柱的弹性屈曲
      • 零件形状
    • 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
      • 循环的应力-应变行为
      • 拉-压疲劳测试
      • 弯曲疲劳测试
      • 应力-寿命曲线
      • 影响疲劳寿命或疲劳强度的因素
    • 失效模式
      • 
  • 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
      • 1||| 推入卡扣
        • 
      • 2||| 滑入卡扣
        • 
      • 3||| 倾斜插入卡扣
        • 
      • 4||| 旋入卡扣
        • 
    • 6.2.2常见的卡扣形式
      • 1. 悬臂卡扣
        • 常规悬臂
          • 
        • 刚性孔+卡扣
          • 
        • 环形悬臂
          • 
      • 2. 旋转卡扣
        • 
      • 3. 环形卡扣
        • 
    • 6.2.3考虑拆卸的卡扣设计
      • 
      • 基于经典梁理论的卡扣装配设计
      • 改进的悬臂卡扣装配设计
      • L形和U形卡扣
    • 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
      • 支柱帽
        • 
      • 推入式螺钉
        • 
      • 推入式螺母
        • 
    • 6.3.4铆接
      • 
  • 6.4嵌件装配的设计
    • 
    • 6.4.1模塑嵌件
      • 
      • 供应商
      • 模塑嵌件
        • 
      • 自攻嵌件
        • 
      • 超声嵌件
        • 
      • 压入嵌件
        • 
      • 热压嵌件
        • 
    • 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
      • 工艺原理
      • 近场焊接与远场焊接
        • 
      • 接头设计
        • 几种不利于焊接的接头设计
          • 
    • 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
      • （1） 清洁和研磨
        • 溶剂不得产生裂纹、软化
      • （2） 电晕放电
        • 1. PE
        • 2. PP
      • （3） 等离子体表面处理
      • （4） 火焰表面处理
        • 1. PE
        • 2. PP
        • 3. PET、POM、PPS等
      • （5） 使用底漆
    • 6.6.5粘接的应力分析
      • 1. 剪切应力
      • 2. 剥离应力
      • 3. 解理应力
      • 4. 拉伸应力
      • 5. 压缩应力
    • 6.6.6粘接的结构设计
      • 搭接接头
        • 减少应力
          • 
        • 改善设计
          • 
      • 榫槽（双搭接头）
        • 
      • 圆形接头
        • 
  • 参考文献