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出版者:

作者:陈志刚 编

出品人:

页数:308

译者:

出版时间:2002-1

价格:27.00元

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isbn号码:9787111082927

丛书系列:

图书标签:

• 塑料模具
• 模具设计
• 注塑模具
• 塑料工艺
• 机械设计
• 制造业
• 工业设计
• 模具制造
• CAD/CAM
• 塑料制品

《工程塑料的性能与应用指南》 内容简介 本书是一部全面而深入的工程塑料性能评估与实际应用指导手册，旨在为材料工程师、产品设计师、工艺工程师以及对高分子材料有浓厚兴趣的读者提供一个清晰、系统化的知识框架。本书不侧重于模具制造的工艺细节，而是将焦点完全集中在工程塑料本身的特性、选择依据以及在不同应用场景下的最佳实践。 第一部分：工程塑料的分类与基础理论 本部分将对工程塑料进行严谨的分类，区分通用塑料、工程塑料以及高性能塑料的界限，并详细阐述每一类塑料的基本化学结构、分子链特性以及由此衍生的宏观物理化学性能。我们将深入探讨聚合物的结晶性、玻璃化转变温度（Tg）、熔点（Tm）、密度、吸湿性等基础参数，并解释这些参数如何直接影响材料的加工性能和最终产品的力学、热学、电学及化学稳定性。 聚合物的化学结构基础：从单体结构到聚合反应，解析不同聚合物链的形成机制，例如聚酰胺（PA）的酰胺键，聚碳酸酯（PC）的碳酸酯键，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的酯键等。重点分析不同官能团对聚合物性能的影响。 分子链的运动与宏观性能：深入探讨高分子链的自由度、链段运动以及链缠结对材料黏弹性、力学强度、韧性、耐磨性等的影响。解释玻璃态、高弹态和橡胶态的物理意义及其对应的材料性能变化。 结晶行为与非晶行为：详细阐述半结晶聚合物（如PA、POM）的结晶过程、结晶形态（球晶、纤维状）以及结晶度对强度、刚度、尺寸稳定性、耐溶剂性等关键性能的影响。对比非晶聚合物（如PC、PS）的无序结构及其带来的透明性、韧性但尺寸稳定性相对较差的特性。 热性能指标解读：系统讲解Tg、Tm、热变形温度（HDT）、维卡软化点（VST）、热膨胀系数等热性能参数的测量方法及其在工程设计中的意义。例如，HDT直接关系到产品在高温环境下的承载能力。 力学性能解析：包括拉伸强度、弯曲强度、冲击强度（Izod、Charpy）、断裂韧性、硬度（Shore、Rockwell）、疲劳强度等。我们将详细解释这些指标的测试原理，并分析材料结构对其的影响，同时强调在实际应用中需要关注的应力集中、缺口效应等问题。 其他关键性能：详细介绍密度、吸湿性、耐化学腐蚀性（对酸、碱、溶剂的抵抗能力）、耐候性（紫外线、臭氧、湿热）、电绝缘性（体积电阻率、介电常数）、阻燃性（UL94等级）等。 第二部分：主流工程塑料的性能特点与应用领域剖析 本部分将精选市场上最常用、最具代表性的工程塑料，对其性能特点进行详尽的分析，并结合实际案例，深入探讨其在各个行业的应用潜力与局限性。 聚酰胺（PA，尼龙）家族： PA6：优良的力学性能、耐磨性、耐化学性，良好的韧性，易于加工。应用：汽车零部件（齿轮、轴承）、电子电器（连接器）、纺织纤维、体育用品。 PA66：相比PA6，具有更高的强度、刚度和耐热性。应用：汽车发动机舱部件、高温环境下的结构件、拉链、渔网。 PPA（聚邻苯二甲酰胺）：具有优异的耐高温性、尺寸稳定性和耐化学性。应用：电子电器（高温连接器）、汽车（燃油系统部件）、航空航天。 特种PA（如PA11, PA12）：低吸湿性、优异的柔韧性和耐候性。应用：软管、电线电缆护套、医疗器械。 聚甲醛（POM，聚氧化亚甲基）： POM-H（均聚甲醛）：高强度、高刚度、极低的摩擦系数、优异的耐磨性和耐溶剂性，尺寸稳定性极佳。 POM-C（共聚甲醛）：相比POM-H，具有更好的耐热冲击性、耐化学性和加工性能。 应用：精密机械零件（齿轮、轴承、凸轮）、家电部件（锁扣、滑轨）、汽车内部件、文具（圆珠笔笔芯）。 聚碳酸酯（PC）： 卓越的韧性与抗冲击性：极高的抗冲击强度，不易碎裂。 良好的透明度：可与玻璃媲美，但更轻便、不易碎。 优异的尺寸稳定性与耐热性：较高的HDT，适用于中高温环境。 应用：电子产品外壳（手机、笔记本电脑）、汽车灯具、安全玻璃、CD/DVD光盘、医疗器械、LED透镜。 聚酯家族（PET, PBT）： PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）：优异的强度、刚度、耐化学性和阻隔性。 PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）：相比PET，具有更好的韧性、耐候性和尺寸稳定性，易于加工。 应用：PET广泛用于饮料瓶、包装薄膜；PBT用于电器连接器、汽车传感器、开关、家电外壳。 聚苯醚（PPE）/改性聚苯醚（MPPO）： 高尺寸稳定性、良好的耐热性、优异的电绝缘性。 MPPO：通过与其他聚合物（如PS）共混改性，改善了加工性能和冲击强度。 应用：电器外壳、汽车仪表板、水泵叶轮、通讯设备部件。 聚砜（PSU）、聚醚砜（PES）、聚醚酰亚胺（PEI）： 超高性能的耐高温性、良好的力学性能、优异的尺寸稳定性、出色的耐化学腐蚀性。 应用：航空航天、医疗器械（可高温消毒）、食品加工设备、电子电气（高温连接器）。 第三部分：工程塑料的改性技术与性能优化 本部分将介绍常见的工程塑料改性方法，以及如何通过这些方法来调整和优化材料的特定性能，以满足更严苛的应用需求。 增强改性： 玻璃纤维增强：显著提高材料的强度、刚度、耐热性和尺寸稳定性。分析不同长度、比例的玻璃纤维对性能的影响，以及长玻纤和短玻纤的应用差异。 碳纤维增强：提供更高的强度、刚度和导电性，常用于轻量化结构件。 矿物填料增强：如滑石粉、碳酸钙，用于提高刚度、尺寸稳定性和降低成本，但可能牺牲韧性。 增韧改性： 橡胶增韧：通过加入弹性体（如EPDM、ABS），提高材料的冲击强度和断裂韧性，克服工程塑料脆性。 共混增韧：与其他韧性更好的聚合物共混。 阻燃改性： 无卤阻燃：采用磷系、氮系阻燃剂，符合环保要求。 卤系阻燃：效果显著，但存在环保问题。 无机阻燃：如氢氧化铝、氢氧化镁。 其他改性： 耐磨性改性：加入PTFE、二硫化钼等。 导电/抗静电改性：加入碳黑、碳纳米管、金属粉末等。 耐候性改性：添加紫外线吸收剂、抗氧化剂。 颜色与美学改性：颜料、染料的应用。 第四部分：工程塑料在关键行业的选择与应用指南 本部分将针对汽车、电子电器、医疗器械、航空航天、消费品等几个重点行业，详细介绍在这些领域选择和应用工程塑料的考量因素、标准以及案例分析。 汽车行业： 结构件与承载部件：要求高强度、高刚度、耐高温、抗疲劳（如发动机周边部件、底盘件）。 内外饰件：要求良好的外观、耐候性、抗冲击性、尺寸稳定性（如仪表板、门板、保险杠）。 燃油系统与发动机部件：要求极佳的耐化学腐蚀性（燃油、机油）、耐高温性（如油箱、油管、传感器）。 电子电器行业： 外壳与结构件：要求阻燃性、绝缘性、尺寸稳定性、美观性（如电脑、手机、家电外壳）。 连接器与插座：要求高耐热性、高绝缘性、尺寸精度、耐插拔性（如各种端子、插头）。 LED照明部件：要求高透光率、耐黄变、良好的热稳定性。 医疗器械行业： 生物相容性：需符合ISO 10993等标准，无毒无害，不引发免疫反应。 可消毒性：能够承受多次高温高压蒸汽、环氧乙烷、伽马射线等消毒方式。 耐化学性：对消毒剂、血液、体液等具有良好抵抗力。 应用：手术器械、注射器、导管、诊断设备外壳。 航空航天行业： 轻量化与高强度：要求极高的比强度和比刚度，以减轻结构重量，节约燃油。 耐高温与耐低温：需适应极端温度变化。 耐化学腐蚀性：对航空燃油、液压油、清洁剂等有良好抵抗力。 阻燃性：满足严格的安全标准。 消费品行业： 耐用性与安全性：如儿童玩具、厨房用具。 美观性与触感：如高端家电、日用品。 成本效益：在保证性能的前提下，选择经济适用的材料。 第五部分：工程塑料的性能测试方法与标准 本部分将介绍工程塑料性能测试的关键标准（如ASTM、ISO、GB等），以及常用的测试仪器和方法，帮助读者理解和评估材料数据。 力学性能测试：拉伸、弯曲、冲击、硬度、疲劳等。 热性能测试：HDT、VST、热膨胀系数、DSC（差示扫描量热法）、TGA（热重分析法）。 物理性能测试：密度、吸湿率、熔点、玻璃化转变温度。 电性能测试：体积电阻率、介电常数、介电损耗。 阻燃性测试：UL94垂直燃烧测试。 耐化学性测试：浸泡测试。 老化测试：人工气候老化、氙灯老化。 第六部分：工程塑料的未来发展趋势 展望未来，本书将探讨工程塑料在可持续发展、生物基材料、智能材料等领域的最新研究进展和发展方向。 生物基与可降解工程塑料：推动环保化、可持续化。 高性能复合材料：纳米复合材料、纤维增强复合材料的进一步发展。 功能化与智能化：导电、导热、自修复、形状记忆等功能性塑料的应用。 本书力求以严谨的科学态度，结合丰富的行业实践经验，为读者构建一个全面、实用、易于理解的工程塑料性能与应用知识体系。通过深入理解每一种材料的“性格”，我们才能更好地驾驭它们，设计出更优越、更可靠的产品。

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天呐，这本书简直是工业设计领域的宝藏！我本来是抱着试试看的心态买的，毕竟市面上关于模具设计的好书不算多，大多都是理论多于实践，或者案例陈旧。但拿到这本《塑料模具设计》后，我立刻被它扎实的深度和清晰的逻辑吸引住了。作者似乎对每一个环节都了如指掌，从最初的产品结构分析，到分型面的设计、冷却系统的优化，每一个步骤的讲解都详略得当。尤其值得称赞的是，书中大量的插图和剖视图，清晰地展示了复杂机构的内部构造和工作原理，这对于我这种需要经常和生产一线打交道的工程师来说，简直是太及时雨了。我记得有一次我们团队在处理一个复杂嵌件的脱模问题时，卡壳了好几天，最后翻阅这本书中关于“侧向分型与斜导柱组合应用”的章节，瞬间茅塞顿开。它不仅告诉我们“怎么做”，更重要的是解释了“为什么这么做”，这种深层次的原理剖析，是其他教材无法比拟的。读完后，我感觉自己对模具设计的理解提升了一个层次，不再是死记硬背规范，而是真正掌握了设计的灵魂。

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这本书的编排结构体现了作者极高的专业素养和教学智慧。它不是简单地罗列设计规范，而是构建了一个完整的知识体系。刚开始阅读时，你会感觉内容环环相扣，前面对拔模斜度的讲解，直接服务于后面关于复杂型腔设计时的应力分析。这种循序渐进，由浅入深的布局，非常适合自学者。我特别喜欢它对“模具寿命与维护”部分的探讨。很多设计书籍到出模具结构就戛然而止了，但本书却深入到了模具的“后勤保障”层面，讲解了如何通过优化倒扣机构的设计来减少磨损，如何合理排布顶针以分散受力。我曾为一个汽车零部件设计了一个公差极小的模具，初期总出现顶出不均的问题，后来根据书中关于顶杆受力平衡的优化建议进行了微调，效果立竿见影。这本书的价值在于，它让你从一个“画图匠”蜕变成一个能够考虑全生命周期的“系统工程师”。

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作为一名资深模具技师，我阅读这本书的侧重点可能和新手设计师不太一样，我更关注那些“细节里的魔鬼”。这本书在处理高精度、高复杂度的异形腔体和流道设计上，展现了令人惊叹的深度。例如，书中对于“热流道系统”的平衡性分析，不仅仅停留在常见的三分法，而是引入了更复杂的温度场模拟概念，并给出了几种不同结构热流道浇口布置的优缺点对比。这对于我们处理精密医疗器械模具时，提供了非常前沿的参考。另外，书中对“疲劳分析”的引入，也是我之前在其他教材中很少见到的。它教会我们如何用更科学的方法预估模具钢材在长期受力下的失效风险，从而在选材阶段就做好预防。这本书的厉害之处在于，它没有固步自封于传统的经验主义，而是积极融合了现代CAE（计算机辅助工程）的思维，让传统的设计工作变得更加量化和可靠。

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我对这本书的整体感受是：它是一部集大成之作，既有面向初学者的清晰指引，又有能让资深工程师醍醐灌顶的深度见解。我最欣赏的是作者对待“创新与限制”的辩证态度。设计不是天马行空的艺术，它必须在成本、时间、加工能力和实际注塑效果之间找到最佳平衡点。书中用了大量篇幅来讨论“设计折衷”（Design Trade-offs），比如，为了简化加工，是否可以牺牲一点点产品外观的完美度？为了保证脱模顺畅，是否应该增加一个昂贵的侧向抽芯机构？作者没有给出绝对的答案，而是提供了一套严谨的评估框架，引导读者根据实际项目需求做出最佳决策。这种教会读者“思考”而不是简单“复制”的方法，使得这本书的价值远远超出了一个技术手册的范畴。它塑造的是一种严谨、务实、注重整体效益的模具设计思维模式，这是任何一个想在这个行业走远的人都必须掌握的素养。

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说实话，这本书的厚度和内容密度让我有点望而生畏，但一旦沉浸进去，那种酣畅淋漓的学习体验是久违的。我之前接触过一些国外引进的资料，虽然图纸很精美，但语言风格总是隔着一层，理解起来总需要反复琢磨。这本书完全没有这个问题，它的叙事风格非常接地气，就像一位经验丰富的前辈，手把手地带着你走过从概念到成品的每一步艰辛旅程。我尤其欣赏作者在材料选择和注塑工艺参数匹配上的论述。很多设计师往往只关注模具结构，却忽略了注塑机和材料的脾气，导致设计出来的模具在试模时问题百出。这本书里专门辟出一个章节，详细对比了不同工程塑料的收缩率差异对精度的影响，以及如何根据流动性设计浇口位置，这部分的分析细致到令人发指。我用书中的建议优化了一个电子产品外壳的模具，试模一次就成功了，这为我们部门节省了至少一周的调试时间。这本书，绝不仅仅是一本工具书，它是一本关于“如何避免陷阱”的实战手册。

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