塑料衣架的材料與工藝(論)

1、塑料衣架的造型材料與工藝工業(yè)與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院工設(shè)0801李馨摘要：現(xiàn)如今衣架已成為人們生活中不可或缺的生活日用品，按照材料來(lái)分可分為木制衣架，塑料衣架，以及金屬衣架。以塑料衣架為研究目標(biāo)，對(duì)其造型尺寸、成型材料、加工工藝等方面進(jìn)行了深入的分析，并用測(cè)量所得數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比與規(guī)律的總結(jié)，得出塑料衣架在尺寸上與其材料、加工工藝間的聯(lián)系，以及規(guī)律。Abstract:Nowhangerhasbecomeanindispensabledailynecessitiesoflife,accordingtomaterialpointscanbedividedintowoodenhangers,plastichang

2、ersandmetalhangers.Astheresearchobjectivesofplastichangers,itsshapesize,moldingmaterials,processingtechnologyandotheraspectsofin-depthanalysisandcomparisonwiththedatameasuredwiththerulesummary,Thelinksbetweenplastichangerssmaterialsandprocessingtechnologyandlaw.關(guān)鍵詞：塑料衣架、造型尺寸、成型材料、加工工藝、Keywords:：Plas

3、tichangers、Shapesize、Moldingmaterial、Processing隨著時(shí)代的發(fā)展，各行各業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也日趨激烈，尤其是人們?nèi)粘Ｉ钪械谋匦杵沸袠I(yè)以塑料衣架為例，各類制造商數(shù)不勝數(shù)，可真正認(rèn)真分析、調(diào)研過(guò)這樣的尺寸是否合理，是否方便人們使用的制造商卻屈指可數(shù)。因而，只有掌握了衣架造型尺寸的一般規(guī)律，深入的了解其制造成型的材料與加工工藝，才能在市場(chǎng)中占有一席之地，并能以最低的成本切入，得到最高的利潤(rùn)回報(bào)。所以，設(shè)計(jì)生產(chǎn)任何一件產(chǎn)品，都必須用數(shù)據(jù)與規(guī)律說(shuō)話，而不是想當(dāng)然的對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品趨之若鶩。1、塑料衣架的形狀尺寸分析1.1塑料衣架的造型分類塑料衣架的造型主要分為兩種，一類是

4、有著扁而長(zhǎng)的架身，以及相對(duì)較窄的架肩橫截面且架肩傾斜坡度小，其造型輕巧單薄，比較適用于晾曬輕質(zhì)衣物。而另一類則正好與前者相反，較寬較短的架身，兩肩架的傾斜坡度較大且寬度較厚，造型渾然厚實(shí)，比較適用于晾曬厚重且板型正統(tǒng)西專類衣物。除此，第二類衣架的架頭也通常使用的是金屬材料，而非第一類衣架通體使用塑料材質(zhì)。由此可知，衣架的造型及其材料的選擇與其適用對(duì)象有著緊密的聯(lián)系。1.2塑料衣架的尺寸測(cè)量（如圖1）從左向右，這組衣架的編號(hào)依次為A、B、C、D、E、F圖1衣架測(cè)量一（如圖2）從左向右，這組衣架的編號(hào)依次為G、H、I、J、K圖2衣架測(cè)量二上面兩張圖片為需要測(cè)量尺寸的樣品，基本以鉤狀的架頭與扁平的架

5、身為主要形態(tài)特征,以下是對(duì)這11種不同造型的衣架進(jìn)行的9項(xiàng)尺寸測(cè)量（位置如圖3所示）單位mm圖3需測(cè)量尺寸位置根據(jù)上圖可見，所要測(cè)量的主要尺寸是架頭的高度，以及架身的高度與寬度。根據(jù)這些基本尺寸就可確定出衣架的大體造型與結(jié)構(gòu)。表1各位置尺寸的詳細(xì)數(shù)值尺寸/樣品123456789A7012302310342091037B72183036115420107044C7226323610039597127D87102843102405105845E603027411104002010026F812226368637556333G61312742163415256650H5727223917941523

6、8025I57232437129435177523J60332643146390236228K741027361514052165201.3塑料衣架尺寸數(shù)據(jù)的對(duì)比分析結(jié)合表1對(duì)各尺寸數(shù)據(jù)的整理，下面以圖表的形式輔助分析塑料衣架的尺寸分布與規(guī)律。由尺寸1分析（圖4）：尺寸1所在的位置為衣架架頭的上端，用于懸掛的環(huán)鉤高度，這影響著衣架是否能夠方便利索地從掛桿上取下。由上圖的散點(diǎn)分布可看出，其高度尺寸主要分布于60mm與70mm兩條主線上下，并結(jié)合人體尺寸中手寬的平均值75mm?？芍?，架頭高度設(shè)為70mm相對(duì)合理且方便使用。除此，這部分的尺寸間接影響著衣架于懸桿的穩(wěn)固程度由尺寸2分析（圖5）圖5尺寸

7、2的散點(diǎn)圖尺寸2所在的位置為架頭與架身間連接桿的高度，由上圖可知衣架此處的高度值大多集中在20mm30mm間，這里的長(zhǎng)短可能會(huì)影響到整個(gè)架身的衣物承載力。根據(jù)所要適用于的衣物不同，其高度自然也會(huì)隨之變化，使衣架能夠很好的承載衣物且不易損壞。由尺寸3分析（圖6）根據(jù)上圖來(lái)看，各被測(cè)量衣架的尺寸數(shù)據(jù)非常集中，在25mm30mm間上下波動(dòng)，而尺寸3所代表的位置正好是架頭掛鉤的圓弧半徑。由此可知，一般用于懸掛衣架的掛桿直徑為40mm。因而，如果掛鉤的圓弧半徑過(guò)大，則懸掛于其上的衣架容易來(lái)回滑動(dòng)或松落；反之，如果半徑過(guò)小，則不方便在使用時(shí)的推拿。除此，依圓弧半徑所得的這段圓弧周長(zhǎng)大小直接影響著衣架懸于掛

8、桿的穩(wěn)定程度由尺寸4分析（圖7）尺寸45045*D壯*g*j40E*H.T卄*r*rp*Iv353025*A20151050圖7尺寸4的散點(diǎn)圖由上圖可見，尺寸4的散點(diǎn)集中分布于35mm45mm間，并以40mm為主軸線上下小范圍波動(dòng)。此尺寸所代表的衣架位置為架頭掛鉤的口徑寬度。結(jié)合上圖的分析與推測(cè)，衣架掛鉤的口徑寬度定為40mm比較合理，既能將其鉤掛扣懸于掛桿上，又不會(huì)從掛桿上滑落。由尺寸5分析（圖8）從圖中可以明顯的看出尺寸的分部主要集中在兩部分，首先是編號(hào)A至F的塑料衣架，其數(shù)據(jù)多密集于100mm120mm,而編號(hào)G至K的衣架數(shù)據(jù)分布就比較散了，數(shù)值范圍跨度較大，約從125mm180mm之間

9、。但從前一部分來(lái)看，這類造型相對(duì)輕巧單薄的衣架架身高度的數(shù)值穩(wěn)定，變化幅度不大，因而推測(cè)這樣的尺寸最為適合晾曬輕材質(zhì)衣物。反觀后半部分?jǐn)?shù)據(jù)，大小起伏不定。而就整個(gè)衣架而言，架身的高度直接影響著衣架兩肩的傾斜坡度。再結(jié)合其外觀造型可知，這類衣架適合于晾曬重量偏大，對(duì)雙肩板型要求較高的衣物。由尺寸6分析（圖9）根據(jù)上圖可看出，架底寬的尺寸數(shù)據(jù)主要分布在370mm440mm間，雖然尺寸跨度不大，但數(shù)值分布起伏較大，沒有相對(duì)集中的值域。結(jié)合人體尺寸，男性的肩寬平均值大約在430mm,而女性的肩寬平均值大約在390mm,由此可見，對(duì)于第一類衣架來(lái)說(shuō)，對(duì)于這一部分的尺寸沒有太大的要求，大小差不多在這樣一個(gè)

10、尺寸值域內(nèi)就可以。而第二類衣架對(duì)這一尺寸要求較高，因?yàn)樗鼈兯m用于的衣物需要兩肩處與衣架基本貼合，從而達(dá)到撐起衣物的效果，而架底寬度的大小與架身的高度正好對(duì)架肩的傾斜坡度起到?jīng)Q定性作用。因而這就必須根據(jù)所要懸掛的衣物來(lái)決定其寬度大小。由尺寸7分析（圖10）圖10尺寸7的散點(diǎn)圖尺寸7所代表的位置為架身兩肩橫截面的寬度，由散點(diǎn)分布可明顯看出，前一類衣架的數(shù)值偏小，主要分布在10mm上下，而后一類值偏大，主要分布在20mm25mm之間。前者主要晾曬輕質(zhì)衣物，兩肩的所受承載力較小，因而寬度較小。而后者主要適用與厚重材質(zhì)的衣物，兩肩所受的承載力較大，通過(guò)增加其橫截面寬度來(lái)減小衣架架身所受壓強(qiáng)，從而增加使

11、用壽命。再者，后一類衣架所晾掛衣物的需求，需要達(dá)到兩肩的平整性與板型的工整度，因此，它要增加其寬度來(lái)飽滿的撐起兩肩。由尺寸8分析（圖11）圖11尺寸8的散點(diǎn)圖尺寸8所在的位置對(duì)整個(gè)衣架而言有著很重要的意義，它既起到平衡支撐衣架兩肩的作用，同時(shí)也起到確定衣架兩肩傾斜角大小的作用。其尺寸越大，則這個(gè)衣架的力的承載量也就越大，即衣架更為牢固，不易折損，斷裂。由上圖可以看出，其值域主要分布于60mm80mm間，可推斷，這樣的寬度對(duì)衣架的使用而言最為適宜，且最易生產(chǎn)。由尺寸9分析（圖12）尺寸9所代表的位置與架身的高度，以及架底的寬度有著密切的聯(lián)系，同時(shí)對(duì)衣架兩肩的傾斜度度也起到一定的制約作用。同時(shí)，對(duì)

12、塑料衣架模具的制造也起到一定的作用，這種圓弧面的連接，能夠使衣架方便的澆注、出模。1.4規(guī)律總結(jié)由上面一系列數(shù)據(jù)的對(duì)比分析可知，塑料衣架各部分的尺寸值域分布，如架頭的高度一般在80mm100mm之間；架頭上端的圓弧半徑多在25mm30mm之間；掛鉤的開口寬度在35mm45mm；架身的高度則是根據(jù)所晾掛衣服的厚薄程度分為兩部分，一部分在100mm120mm間，而另一部分則在125mm180mm間；而架身的底寬值一般分布在370mm440mm這一范圍內(nèi)，其數(shù)值大小決定于所要晾掛衣物的種類。這些尺寸結(jié)合了人體尺寸，適用對(duì)象等因素的考慮后所得出的尺寸數(shù)值分布規(guī)律。由上述對(duì)衣架尺寸分布的規(guī)律看出，通常情

13、況下用于晾掛輕質(zhì)衣服的衣架架頭、架身高度偏小，架底寬也不會(huì)過(guò)大，兩肩的傾斜度也相對(duì)平緩。而用于懸掛較厚重衣物的衣架正好與之相反，架身的高度值比較大，架底也比較寬，兩肩的傾斜度也比較大。除此，后者的兩肩截面也比較寬，這應(yīng)該是為了能夠更好地?fù)伍_衣物的雙肩，并減小衣物對(duì)衣架帶來(lái)的壓強(qiáng)延緩其的使用壽命。根據(jù)適用對(duì)象的不同，在規(guī)律尺寸范圍內(nèi)調(diào)整個(gè)體尺寸，已達(dá)到最高價(jià)值。當(dāng)然這些尺寸的作用不僅僅在于確定其外觀造型，更重要的是對(duì)衣架的材料選擇，以及所要選用的加工工藝也起到至關(guān)重要的作用。即什么樣的材料與加工工藝才能最好的發(fā)揮其尺寸的優(yōu)勢(shì)，使其不僅有著較好的外觀造型，且有著較長(zhǎng)的使用壽命與使用的舒適度，及方便

14、程度。并且做到以最低的成本付出，最高的利潤(rùn)回饋。因而，一個(gè)產(chǎn)品的尺寸規(guī)律，對(duì)它后期投入生產(chǎn)制造有著重大的影響2、塑料衣架的成型材料2.1塑料衣架的材料選擇塑料衣架主要采用的是ABS塑料成型。ABS的化學(xué)名稱為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(AcrylonitrileButadieneStyrene)。ABS樹脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將PS，SAN，BS的各種性能有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能oABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。2.2ABS塑料的性能分析與總結(jié)一般性能：ABS外觀為不透明呈象牙色粒料，其制品可著

15、成五顏六色，并具有高光澤度。ABS相對(duì)密度為1.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的結(jié)合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理。ABS的氧指數(shù)為1820,屬易燃聚合物，火焰呈黃色，有黑煙，并發(fā)出特殊的肉桂味。力學(xué)性能：ABS有優(yōu)良的力學(xué)性能，其沖擊強(qiáng)度極好，可以在極低的溫度下使用；ABS的耐磨性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承oABS的耐蠕變性比PSF及PC大，但比PA及P0M小oABS的彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度屬塑料中較差的。ABS的力學(xué)性能受溫度的影響較大。熱學(xué)性能：ABS的熱變形溫度為93118C,制品經(jīng)退火處理后還可提高10C左右。ABS在-40C時(shí)仍能表現(xiàn)出一定

16、的韌性，可在-40100C的溫度范圍內(nèi)使用。電學(xué)性能：ABS的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用環(huán)境性能：ABS不受水、無(wú)機(jī)鹽、堿及多種酸的影響，但可溶于酮類、醛類及氯代烴中，受冰乙酸植物油等侵蝕會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力開裂。ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易產(chǎn)生降解；于戶外半年后，沖擊強(qiáng)度下降一半。ABS塑料的加工性能：ABS是一種加工性能優(yōu)良的熱塑性塑料，可用通用的加工方法加工。ABS的熔體流動(dòng)性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，與POM和HIPS類似；ABS的流動(dòng)特性屬非牛頓流體；其熔體粘度與加工溫度和剪切速率都有關(guān)系，但對(duì)剪切速率更為敏感。ABS的熱穩(wěn)定

17、性好，不易出現(xiàn)降解現(xiàn)象。ABS的吸水率較高，加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理。一般制品的干燥條件為溫度8085C，時(shí)間24h；對(duì)特殊要求的制品（如電鍍）的干燥條件為溫度7080C，時(shí)間1818hABS制品在加工中易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力的大小可通過(guò)浸入冰乙酸中檢驗(yàn);如應(yīng)力太大和制品對(duì)應(yīng)力開裂絕對(duì)禁止，應(yīng)進(jìn)行退火處理，具體條件為放于7080C的熱風(fēng)循環(huán)干燥箱內(nèi)24h，再冷卻至室溫即可。由上述對(duì)ABS塑料性能的分析可看出，其是具有良好的綜合性能的工程材料，不僅與其他材料的結(jié)合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理，且沖擊強(qiáng)度好，耐磨性高，尺寸穩(wěn)定性高，且絕緣性較好，可以在大多數(shù)情況下使用。但其也有一定的缺點(diǎn)，比如耐候

18、性差，如果長(zhǎng)期置于室外會(huì)使其的沖擊強(qiáng)度下降，也就是人們通常說(shuō)的變“脆”易折損。且表面的涂層顏色也會(huì)褪敗。但其優(yōu)點(diǎn)明顯是多于缺點(diǎn)的，并適用于大批量生產(chǎn)。因而，制造商通常會(huì)使用這種材料來(lái)加工生產(chǎn)衣架。3、塑料衣架的加工工藝塑料衣架的成型工藝一般采用的是注射成型。注射成型定義：將粒狀或粉狀塑料從注射機(jī)的料斗送入料筒內(nèi)加熱熔融。塑化后，在柱塞或螺桿的加壓下物料被壓縮并向前移動(dòng)，通過(guò)機(jī)筒前的噴嘴以很快的速度注入較低溫度的閉合模腔內(nèi)，經(jīng)一定時(shí)間冷卻定型后開啟模具取出制品。（圖12）圖12注射成型示意圖特點(diǎn)：可一次成型出外形復(fù)雜、尺寸精確的塑料制品；可利用同一套模具成批生產(chǎn)相同產(chǎn)品；制品無(wú)需進(jìn)一步修飾或加工

19、；生產(chǎn)性能好，成型周期短，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或半自動(dòng)化生產(chǎn)，效率高。工藝條件：1、溫度：機(jī)筒溫度一保證物料塑化良好，又不會(huì)分解物料；噴嘴溫度一略低于機(jī)筒上的最低溫度，減少物料熔體在噴嘴處流散；模具溫度一低于塑料的玻璃化溫度或熱變形溫度（冷卻制品）。2、壓力：塑化壓力一一般而言，塑化壓力增大會(huì)降低塑化效率；注射壓力一注射壓力高，保壓時(shí)間長(zhǎng)，制品尺寸精度高。3、成型周期（完成一次注射成型過(guò)程所需要的時(shí)間）在保證制品尺寸精度的情況下，合理選擇每一道工序所需要的最短時(shí)間。3.1工藝參數(shù)干燥處理：吸濕性強(qiáng)，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件須經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥。模具溫度：6068C噴嘴溫度：180190C中段溫度

20、：210230C后段溫度：180200C注射壓力：7090MPa塑化形式：螺桿式噴嘴形式：直通式注射時(shí)間：35s保壓時(shí)間：1530s冷卻時(shí)間：1530s成型周期：4070s3.2衣架結(jié)構(gòu)和質(zhì)量分析衣架要求有高的耐氣候性以及優(yōu)良的集合穩(wěn)定性，這就要求材料具有良好的強(qiáng)度，材料均勻。衣架身有個(gè)孔（架頭與架身的連接部位），需要用到側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。表面質(zhì)量分析：因?yàn)橐录苁怯糜诹罆褚路?，所以要求沒有缺陷、毛刺、斑點(diǎn)及熔接痕粗糙度可取Ra=1.6um。3.3脫模斜度塑料衣架架身需有個(gè)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，必須考慮下脫模的斜度，取脫模斜度為0.5。衣架頭不采用側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，采取碰穿的形式，所以必須采用脫模斜度，也同樣取0.

21、5。其他的因?yàn)橹破返慕孛姹容^簡(jiǎn)單，而且高度較小，所以不考慮脫模斜度。3.4塑料工件的結(jié)構(gòu)與工藝性塑件公差等級(jí)的選用與塑料的品種有關(guān)：模具塑件尺寸公差的代號(hào)為MT,公差等級(jí)分為7級(jí)，每一級(jí)又可分為A、B兩部分，其中A為不受模具活動(dòng)部分影響尺寸的公差，B為受模具活動(dòng)部分影響尺寸的公差。塑件尺寸精度的確定應(yīng)合理選擇,盡可能選用低精度等級(jí)。常用材料模塑件公差等級(jí)的選用。材料為ABS時(shí)，選取一般精度等級(jí)為MT3,未注公差尺寸的公差等級(jí)為MT5。塑件的表面粗糙度，除了在成型時(shí)從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點(diǎn)外，主要取決于模具成型零件的表面粗糙度。一般模具的表面粗糙度要比塑件的低12級(jí)，塑料制件的表面粗糙

22、度Ra值一般為3.20.2um，在模具使用中，由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷加大,應(yīng)隨時(shí)給以拋光復(fù)原。透明制件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同；而不透明制件則根據(jù)使用情況而定，非配合表面和隱藏面可取較大的表面粗糙度值，除塑件外表面有特殊要求外，一般型腔的表面粗糙度要低于型芯的表面粗糙度。ABS塑料表面粗糙度的取值范圍為0.025卩m1.6um。所以，表面粗糙度采用1.6um。3.5計(jì)算衣架各尺寸參數(shù)及注射機(jī)的選擇根據(jù)塑料衣架的規(guī)律尺寸，即所選用的材料，計(jì)算出體積、質(zhì)量、密度，以便確定模具的注塑量。因?yàn)橐录艿拈L(zhǎng)和寬比較大，一般架頭采用一模四腔，而架身采用單型腔。并要求注射成型時(shí)的總注射量應(yīng)是注射機(jī)最大注