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1、塑料储物箱的设计 目录1、塑料储物箱的特点21.1塑料储物箱的简介21.2塑料储物箱及其使用范围21.3塑料储物箱的使用环境及性能要求22、塑件设计原则33、原材料选择33.1选择依据43.2材料配方43.2.1聚合物（树脂）53.2.2增塑剂53.2.3稳定剂63.2.4填充剂83.2.5着色剂（色料）93.2.6润滑剂103.2.7防静电剂104、成型方法124.1注塑成型工艺过程124.2聚丙烯塑料注塑125、模具结构136、制品工艺性分析136.1制品尺寸136.2结构146.3脱模斜度（拔模斜度）146.4塑件的壁厚156.5加强筋及及增强措施166.6支承面和凸台186.7圆角设计
2、187、失效分析197.1塑料制品的失效形式197.2影响塑料制品失效的因素207.3塑料的力学特性207.3.1静载荷下的形变行为207.3.2动态载荷分析218、参考文献21 1、塑料储物箱的特点1.1塑料储物箱的简介储物箱主要用于运输、冷藏、超市、五金、储物（蔬菜、水果）、家用、周转、整理（文件、衣物、玩具）等。给人们日常工作生活带来方便，它在现实生活中是广泛应用的一种塑料产品。1.2塑料储物箱及其使用范围 塑料储物箱通常也称塑料整理箱、塑料储物盒、塑料整理盒、塑料收纳箱。塑料储物箱的使用范围主要是：1. 食品加工中的储存、周转、清洗。2. 化学工业中的酸洗、脱脂。3. 酿造、蔬菜加工行
3、业中的发酵、腌制、储存。4. 药品、食品、化学行业中的拌料、兑制。5. 五金、电子、工具、零件业的储存、中转、酸性。6. 纺织、印染业中的漂、洗、染。1.3塑料储物箱的使用环境及性能要求 塑料储物箱通常在常温下使用，不宜暴晒，也不宜跌落，塑料储物箱也具备环保、能耐酸耐碱、耐油污、无毒无味、清洁方便、堆放整齐、便于管理、承载强度大、可套叠、节省空间、重量轻、耐腐蚀等特点！塑料储物箱应该具有良好的化学性能，能够耐酸、耐碱、耐腐蚀，并且具有较好的耐热性能以及韧性好、抗压强度高、缓冲防震、抗弯曲变形和较好的尺寸稳定性等良好的力学性能，此外，塑料储物箱还应该具备防水、防潮、防静电以及造型美观等使用要求。
4、2、塑件设计原则 2.1满足使用要求和外观要求 2.2在保证塑件的使用性能、物理、化学、介电性能与力学性能等的前提下，尽量选用价格低廉和成形性能较好的塑料，并力求结构简单、壁厚均匀、成形方便。 2.3在设计塑件时应考虑其模具的总体结构，使模具型腔易于设计制造，模具抽芯和推出机构简单，尽量简化模具结构。 2.4在设计塑件时，应考虑原料的成形工艺性，如流动性、收缩性等，塑件形状便于成型加工。3、原材料选择 塑料储物箱是采用高密度聚乙烯HDPE或者聚丙烯PP生产制造的，安全无毒，但是根据塑料储物箱的使用要求以及成本考虑在此选用聚丙烯PP作为塑料储物箱的材料。3.1选择依据 聚丙烯的强度、刚度和硬度都
5、比较高，光泽性也好，还具有优良的抗弯曲疲劳性，其制品在常温下可弯折一百万次而不损坏。聚丙烯也是一种非极性的聚合物，具有优异的电绝缘性能，在塑料材料中属于较高水平，而且具有良好的耐热性，可在100以上使用，是绝好的保温材料。同时聚丙烯也是非极性结晶型的烷烃类聚合物，具有很高的耐化学药品性。 该塑料储物箱选用燕山石化公司的牌号为K1505的聚丙烯，其主要性能指标如表1所示：类别熔体流动速率ASTM D1238（g/10min)密度ASTMD1505（g/cm3)拉伸屈服强度ASTMD638/MPa断裂伸长率ASTMD638/%弯曲模量ASTMD790A/Gpa悬臂梁冲击强度ASTMD256/(J/
6、m)热变形温度ASTMD648，66Psi/洛氏硬度ASTMD785/R适用加工方法均聚物5.00.90538.62001.7932125103 注塑 表13.2材料配方 塑料都是由聚合物和助剂两类物质组成的，其中聚合物是主要成分，助剂则是为使复合物或其制品具有某种特性而加入的一些物质。常用的塑料助剂种类有很多，主要有增塑剂、稳定剂、加工助剂、冲击改性剂、填充剂、增强剂、着色剂、润滑剂、防静电剂、阻燃剂、防霉剂等20多类。加至塑料中的助剂是随制品的不同要求而定的，并不是各类都需要，加入的各类助剂必须以相互发挥为要则，切忌彼此抑制。3.2.1聚合物（树脂） 聚合物是塑料的主要成分，所以它决定了制
7、品的基本性能。在塑料制品中，聚合物应成为均一的连续相，其作用在于将各种助剂粘结成一个整体，从而具有一定的物理力学性能。由聚合物与助剂配制成复合物需要有良好的成型工艺性能，例如，在成型过程中，一般应在一定的温度、压力下具有可塑性(连续流动的行为）。对于该塑料储物箱，选用聚丙烯PP作为其聚合物（树脂），聚丙烯树脂为白色蜡状物固体，密度很低,只有0.905g/cm3，聚丙烯树脂具有综合性能良好，原料来源丰富，生产工艺简单，而且价格低廉等特点。在此聚丙烯PP的用量为100份（质量分数）。3.2.2增塑剂 为降低塑料的软化温度范围和提高其加工性，柔韧性或延展性，加入的低挥发性物质称为增塑剂，而这种作用则
8、称为增塑作用。增塑剂通常是一类对热和化学试剂都很稳定的有机物，大多是挥发性低的液体，少数则是熔点较低的固体，而且至少在一定范围内能与聚合物相容。经过增塑的聚合物，其软化点、玻璃温度、脆性、硬度、拉伸强度、弹性模量均下降，目前工业上大量应用增塑剂的聚合物只有聚氯乙烯、醋酸纤维、硝酸纤维等少数几种，由于聚丙烯本身较为柔软，故不需要使用增塑剂。3.2.3稳定剂 凡在成型加工和使用期间为有助于材料能保持原始值或接近原始值而在塑料配方中加入的物质称为稳定剂，在塑料中加入稳定剂是制止或抑制聚合物因受外界因素（光、热、氧、细菌以至长期存放等）引起的破坏作用，稳定剂可分为热稳定剂、光稳定剂（紫外线抗御剂，紫外
9、线促灭剂、光屏蔽剂）及抗氧剂。由于聚丙烯的耐候性差，叔碳原子上的氢易氧化，对紫外线很敏感，在紫外线作用下易降解，所以要在其中加入紫外线抗御剂，紫外线抗御剂的作用有两种：（1）先于聚合物吸收入射的紫外线而放出无破坏性的长波能或热能，从而使聚合物减缓或免除降解。（2）移除聚合物吸收的光能，使其内储的光能达不到光降解所需要的水平。目前工业上用的以前一种居多，后一种很少，仅限于某些重金属络合物。常用的紫外线抗御剂有以下几类：（1）2羟基二苯甲酮的衍生物。（2）2连二氮杂茚的衍生物。（3） 取代的丙烯酸酯类。（4） 芳酯类，包括水杨酸芳酯类和间苯二酚的酯类。（5） 含镍络合物，主要是硫代双酚，氨荒酸和膦
10、酸的镍盐或镍络合物。对于聚丙烯类的聚烯烃，建议采用的紫外线抗御剂是2羟基二苯甲酮的衍生物，且用量为0.2%（质量分数）。 聚丙烯受热时容易氧化降解，在高温下对氧特别敏感，为防止加工中发生热降解，一般在树脂合成中加入抗氧剂。抗氧剂加至塑料中，就可以制止或推后聚合物在正常或较高温度下的氧化，按照抗氧剂是抗氧作用可分为两类：（1）自由基或增长链的终止剂。属于这一类的主要物质的化合酚和芳基仲胺类，这些化合物都具有不稳定的氢原子，借此可以与自由基或增长链发生作用，从而免除自由基或增长链从聚合物中夺取氢原子的作用。这样，聚合物的氧化降解就被停止，其反应如下： ROO*+AHROOH+A* RO*+AHRO
11、H+A* HO*+AHH2O+A* A*+ROO稳定化合物 2A* 稳定化合物 R*+AHRH+A*其中最后一个反应是比较不重要的，其次，A*虽是自由基，但是比较稳定，几乎没有与氧发生作用或从聚合物分子中夺得氢原子的能力，因此也就不会引起氧化降解作用中的引发和传递。（2）氢过氧化物的分解剂。属于这一类的主要物质有亚磷酸酯类和各种类型的含硫化合物（如金属硫化物、硫代二羟酸酯、硫撑二丙烯酸酯类）。这些物质都能使氢过氧化物分解非自由基型的稳定化合物，从而避免因氢过氧化物分解成自由基而引起的一系列降解，分解的简单形式可表示为：ROOH+PD非自由基型的稳定化合物；上述两类抗氧剂的作用是相辅相成的，所以
12、通常都是两种兼用。目前使用的前一类抗氧剂主要有：2，6二特丁基4甲酚、2，2双（3甲基4羟基苯基）丙烷（双酚C）、双酚A、1，1，3三（2甲基4羟基）丁烷（CA）、四3（3，5二特丁基4羟基苯基）丙酸季戊四醇酯（1010）、3，5二特丁基4羟基苯丙酸（1076）、N苯基N环己基对苯二胺（防老剂4010）等。而后一类则有：硫代二丙酸二（十八）酯（DSTP)、硫代丙二酸二月桂酸（DLTP）、亚磷酸三苯酯（TPP）、亚磷酸三（壬基苯酯）等。对于聚丙烯塑料来说，应加入防氧能力强的抗氧剂，如兼用相对分子质量和挥发度低的酚类和硫撑二丙烯酸酯类。两者的用量均为0.010.05%（质量分数）。3.2.4填充剂
13、 填充剂一般都是粉末状物质，而且对聚合物都呈惰性。配制塑料时加入填充剂的目的是改善塑料的成型加工性能，提高制品的某些性能，赋予塑料新的性能和（或）降低成本。填充剂的加入并不是单纯的混合，而是彼此之间存有次价力。这种次价力虽然很弱，但是具有加和性，因此当聚合物相对分子质量较大时，其总力显得可观，从而改变了聚合物分子的构象平衡和松弛时间，还可以使聚合物的结晶倾向和溶解度降低以及提高玻璃化温度和硬度等，此外，填充剂的加入量一般为塑料组成的40%以下。对于塑料储物箱，根据其使用性能和要求，在此选用的填充剂有重质型碳酸钙，用量为10%（质量分数），滑石粉，用量为10%（质量分数），粘土，用量为3.5%（
14、质量分数），二氧化硅（白炭黑），用量为1.5%（质量分数），中空微球，用量为0.5%（质量分数）。3.2.5着色剂（色料）给予塑料以色彩或特殊光学性能或使之具有易于识别等功能的材料称为着色剂。加入色料不仅能使制品鲜艳、美观，有时也能改善制品的耐候性。在成型加工中对色料的一般是要求性能稳定、不分解、易扩散、耐光和耐候性优良、不发生从制品内部移向表面的洇色现象（如渗霜、渗出或渗移）以至移向与其接触的其他物品的迁移现象。选用色料时，除应熟悉具体品种的性能外，还应着重考虑以下三点。（1）塑料在配制和成型过程中的具体情况：各种塑料在配制和成型过程中所遇外界条件是各不相同的，因此，必须根据具体情况进行选择
15、。在聚丙烯中，一般不能加入含铜、锌、钴、锰等元素的色料以免其促进降解反应，此外，所用的色料对聚合物及其它助剂有无不良影响，是否增加成型加工的困难等也应注意。（2）色料的用量：聚合物与色料的比率不仅决定色调的浓淡深浅，而且这一比率只能高至一定数值，否则就得不到好的效果。各种色料对一种塑料可加入的最高比率值是不同的，最高比率值越大的其着色力越强。此外，最高比率值小的则颜色对光的稳定性就大些，但洇色现象也增强。色料的加入量一般均小于2%，某些情况下可低至0.01%。（3）着色制品的用途：选用色料应着重考虑制品的限定用途。对于聚丙烯塑料，其在配制成型时常常处于中性高温状态，要求色料耐高温、耐光牢度强、不洇色，在此，对于聚丙烯塑料来说，其着色剂选用特制炭黑母料，用量为
