塑料衣架的材料与工艺(论)

1、塑料衣架的造型材料与工艺工业与艺术设计学院工设0801李馨摘要：现如今衣架已成为人们生活中不可或缺的生活日用品，按照材料来分可分为木制衣架，塑料衣架，以及金属衣架。以塑料衣架为研究目标，对其造型尺寸、成型材料、加工工艺等方面进行了深入的分析，并用测量所得数据进行对比与规律的总结，得出塑料衣架在尺寸上与其材料、加工工艺间的联系，以及规律。Abstract:Nowhangerhasbecomeanindispensabledailynecessitiesoflife,accordingtomaterialpointscanbedividedintowoodenhangers,plastichang

2、ersandmetalhangers.Astheresearchobjectivesofplastichangers,itsshapesize,moldingmaterials,processingtechnologyandotheraspectsofin-depthanalysisandcomparisonwiththedatameasuredwiththerulesummary,Thelinksbetweenplastichangerssmaterialsandprocessingtechnologyandlaw.关键词：塑料衣架、造型尺寸、成型材料、加工工艺、Keywords:：Plas

3、tichangers、Shapesize、Moldingmaterial、Processing随着时代的发展，各行各业间的竞争也日趋激烈，尤其是人们日常生活中的必需品行业以塑料衣架为例，各类制造商数不胜数，可真正认真分析、调研过这样的尺寸是否合理，是否方便人们使用的制造商却屈指可数。因而，只有掌握了衣架造型尺寸的一般规律，深入的了解其制造成型的材料与加工工艺，才能在市场中占有一席之地，并能以最低的成本切入，得到最高的利润回报。所以，设计生产任何一件产品，都必须用数据与规律说话，而不是想当然的对现有产品趋之若鹜。1、塑料衣架的形状尺寸分析1.1塑料衣架的造型分类塑料衣架的造型主要分为两种，一类是

4、有着扁而长的架身，以及相对较窄的架肩横截面且架肩倾斜坡度小，其造型轻巧单薄，比较适用于晾晒轻质衣物。而另一类则正好与前者相反，较宽较短的架身，两肩架的倾斜坡度较大且宽度较厚，造型浑然厚实，比较适用于晾晒厚重且板型正统西专类衣物。除此，第二类衣架的架头也通常使用的是金属材料，而非第一类衣架通体使用塑料材质。由此可知，衣架的造型及其材料的选择与其适用对象有着紧密的联系。1.2塑料衣架的尺寸测量（如图1）从左向右，这组衣架的编号依次为A、B、C、D、E、F图1衣架测量一（如图2）从左向右，这组衣架的编号依次为G、H、I、J、K图2衣架测量二上面两张图片为需要测量尺寸的样品，基本以钩状的架头与扁平的架

5、身为主要形态特征,以下是对这11种不同造型的衣架进行的9项尺寸测量（位置如图3所示）单位mm图3需测量尺寸位置根据上图可见，所要测量的主要尺寸是架头的高度，以及架身的高度与宽度。根据这些基本尺寸就可确定出衣架的大体造型与结构。表1各位置尺寸的详细数值尺寸/样品123456789A7012302310342091037B72183036115420107044C7226323610039597127D87102843102405105845E603027411104002010026F812226368637556333G61312742163415256650H5727223917941523

6、8025I57232437129435177523J60332643146390236228K741027361514052165201.3塑料衣架尺寸数据的对比分析结合表1对各尺寸数据的整理，下面以图表的形式辅助分析塑料衣架的尺寸分布与规律。由尺寸1分析（图4）：尺寸1所在的位置为衣架架头的上端，用于悬挂的环钩高度，这影响着衣架是否能够方便利索地从挂杆上取下。由上图的散点分布可看出，其高度尺寸主要分布于60mm与70mm两条主线上下，并结合人体尺寸中手宽的平均值75mm。可知，架头高度设为70mm相对合理且方便使用。除此，这部分的尺寸间接影响着衣架于悬杆的稳固程度由尺寸2分析（图5）图5尺寸

7、2的散点图尺寸2所在的位置为架头与架身间连接杆的高度，由上图可知衣架此处的高度值大多集中在20mm30mm间，这里的长短可能会影响到整个架身的衣物承载力。根据所要适用于的衣物不同，其高度自然也会随之变化，使衣架能够很好的承载衣物且不易损坏。由尺寸3分析（图6）根据上图来看，各被测量衣架的尺寸数据非常集中，在25mm30mm间上下波动，而尺寸3所代表的位置正好是架头挂钩的圆弧半径。由此可知，一般用于悬挂衣架的挂杆直径为40mm。因而，如果挂钩的圆弧半径过大，则悬挂于其上的衣架容易来回滑动或松落；反之，如果半径过小，则不方便在使用时的推拿。除此，依圆弧半径所得的这段圆弧周长大小直接影响着衣架悬于挂

8、杆的稳定程度由尺寸4分析（图7）尺寸45045*D壮*g*j40E*H.T卄*r*rp*Iv353025*A20151050图7尺寸4的散点图由上图可见，尺寸4的散点集中分布于35mm45mm间，并以40mm为主轴线上下小范围波动。此尺寸所代表的衣架位置为架头挂钩的口径宽度。结合上图的分析与推测，衣架挂钩的口径宽度定为40mm比较合理，既能将其钩挂扣悬于挂杆上，又不会从挂杆上滑落。由尺寸5分析（图8）从图中可以明显的看出尺寸的分部主要集中在两部分，首先是编号A至F的塑料衣架，其数据多密集于100mm120mm,而编号G至K的衣架数据分布就比较散了，数值范围跨度较大，约从125mm180mm之间

9、。但从前一部分来看，这类造型相对轻巧单薄的衣架架身高度的数值稳定，变化幅度不大，因而推测这样的尺寸最为适合晾晒轻材质衣物。反观后半部分数据，大小起伏不定。而就整个衣架而言，架身的高度直接影响着衣架两肩的倾斜坡度。再结合其外观造型可知，这类衣架适合于晾晒重量偏大，对双肩板型要求较高的衣物。由尺寸6分析（图9）根据上图可看出，架底宽的尺寸数据主要分布在370mm440mm间，虽然尺寸跨度不大，但数值分布起伏较大，没有相对集中的值域。结合人体尺寸，男性的肩宽平均值大约在430mm,而女性的肩宽平均值大约在390mm,由此可见，对于第一类衣架来说，对于这一部分的尺寸没有太大的要求，大小差不多在这样一个

10、尺寸值域内就可以。而第二类衣架对这一尺寸要求较高，因为它们所适用于的衣物需要两肩处与衣架基本贴合，从而达到撑起衣物的效果，而架底宽度的大小与架身的高度正好对架肩的倾斜坡度起到决定性作用。因而这就必须根据所要悬挂的衣物来决定其宽度大小。由尺寸7分析（图10）图10尺寸7的散点图尺寸7所代表的位置为架身两肩横截面的宽度，由散点分布可明显看出，前一类衣架的数值偏小，主要分布在10mm上下，而后一类值偏大，主要分布在20mm25mm之间。前者主要晾晒轻质衣物，两肩的所受承载力较小，因而宽度较小。而后者主要适用与厚重材质的衣物，两肩所受的承载力较大，通过增加其横截面宽度来减小衣架架身所受压强，从而增加使

11、用寿命。再者，后一类衣架所晾挂衣物的需求，需要达到两肩的平整性与板型的工整度，因此，它要增加其宽度来饱满的撑起两肩。由尺寸8分析（图11）图11尺寸8的散点图尺寸8所在的位置对整个衣架而言有着很重要的意义，它既起到平衡支撑衣架两肩的作用，同时也起到确定衣架两肩倾斜角大小的作用。其尺寸越大，则这个衣架的力的承载量也就越大，即衣架更为牢固，不易折损，断裂。由上图可以看出，其值域主要分布于60mm80mm间，可推断，这样的宽度对衣架的使用而言最为适宜，且最易生产。由尺寸9分析（图12）尺寸9所代表的位置与架身的高度，以及架底的宽度有着密切的联系，同时对衣架两肩的倾斜度度也起到一定的制约作用。同时，对

12、塑料衣架模具的制造也起到一定的作用，这种圆弧面的连接，能够使衣架方便的浇注、出模。1.4规律总结由上面一系列数据的对比分析可知，塑料衣架各部分的尺寸值域分布，如架头的高度一般在80mm100mm之间；架头上端的圆弧半径多在25mm30mm之间；挂钩的开口宽度在35mm45mm；架身的高度则是根据所晾挂衣服的厚薄程度分为两部分，一部分在100mm120mm间，而另一部分则在125mm180mm间；而架身的底宽值一般分布在370mm440mm这一范围内，其数值大小决定于所要晾挂衣物的种类。这些尺寸结合了人体尺寸，适用对象等因素的考虑后所得出的尺寸数值分布规律。由上述对衣架尺寸分布的规律看出，通常情

13、况下用于晾挂轻质衣服的衣架架头、架身高度偏小，架底宽也不会过大，两肩的倾斜度也相对平缓。而用于悬挂较厚重衣物的衣架正好与之相反，架身的高度值比较大，架底也比较宽，两肩的倾斜度也比较大。除此，后者的两肩截面也比较宽，这应该是为了能够更好地撑开衣物的双肩，并减小衣物对衣架带来的压强延缓其的使用寿命。根据适用对象的不同，在规律尺寸范围内调整个体尺寸，已达到最高价值。当然这些尺寸的作用不仅仅在于确定其外观造型，更重要的是对衣架的材料选择，以及所要选用的加工工艺也起到至关重要的作用。即什么样的材料与加工工艺才能最好的发挥其尺寸的优势，使其不仅有着较好的外观造型，且有着较长的使用寿命与使用的舒适度，及方便

14、程度。并且做到以最低的成本付出，最高的利润回馈。因而，一个产品的尺寸规律，对它后期投入生产制造有着重大的影响2、塑料衣架的成型材料2.1塑料衣架的材料选择塑料衣架主要采用的是ABS塑料成型。ABS的化学名称为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(AcrylonitrileButadieneStyrene)。ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PS，SAN，BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能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塑料的性能分析与总结一般性能：ABS外观为不透明呈象牙色粒料，其制品可着

15、成五颜六色，并具有高光泽度。ABS相对密度为1.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS的氧指数为1820,属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，并发出特殊的肉桂味。力学性能：ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承oABS的耐蠕变性比PSF及PC大，但比PA及P0M小oABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。热学性能：ABS的热变形温度为93118C,制品经退火处理后还可提高10C左右。ABS在-40C时仍能表现出一定

16、的韧性，可在-40100C的温度范围内使用。电学性能：ABS的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用环境性能：ABS不受水、无机盐、碱及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃中，受冰乙酸植物油等侵蚀会产生应力开裂。ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易产生降解；于户外半年后，冲击强度下降一半。ABS塑料的加工性能：ABS是一种加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工方法加工。ABS的熔体流动性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，与POM和HIPS类似；ABS的流动特性属非牛顿流体；其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。ABS的热稳定

17、性好，不易出现降解现象。ABS的吸水率较高，加工前应进行干燥处理。一般制品的干燥条件为温度8085C，时间24h；对特殊要求的制品（如电镀）的干燥条件为温度7080C，时间1818hABS制品在加工中易产生内应力，内应力的大小可通过浸入冰乙酸中检验;如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止，应进行退火处理，具体条件为放于7080C的热风循环干燥箱内24h，再冷却至室温即可。由上述对ABS塑料性能的分析可看出，其是具有良好的综合性能的工程材料，不仅与其他材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理，且冲击强度好，耐磨性高，尺寸稳定性高，且绝缘性较好，可以在大多数情况下使用。但其也有一定的缺点，比如耐候

18、性差，如果长期置于室外会使其的冲击强度下降，也就是人们通常说的变“脆”易折损。且表面的涂层颜色也会褪败。但其优点明显是多于缺点的，并适用于大批量生产。因而，制造商通常会使用这种材料来加工生产衣架。3、塑料衣架的加工工艺塑料衣架的成型工艺一般采用的是注射成型。注射成型定义：将粒状或粉状塑料从注射机的料斗送入料筒内加热熔融。塑化后，在柱塞或螺杆的加压下物料被压缩并向前移动，通过机筒前的喷嘴以很快的速度注入较低温度的闭合模腔内，经一定时间冷却定型后开启模具取出制品。（图12）图12注射成型示意图特点：可一次成型出外形复杂、尺寸精确的塑料制品；可利用同一套模具成批生产相同产品；制品无需进一步修饰或加工

19、；生产性能好，成型周期短，可实现自动化或半自动化生产，效率高。工艺条件：1、温度：机筒温度一保证物料塑化良好，又不会分解物料；喷嘴温度一略低于机筒上的最低温度，减少物料熔体在喷嘴处流散；模具温度一低于塑料的玻璃化温度或热变形温度（冷却制品）。2、压力：塑化压力一一般而言，塑化压力增大会降低塑化效率；注射压力一注射压力高，保压时间长，制品尺寸精度高。3、成型周期（完成一次注射成型过程所需要的时间）在保证制品尺寸精度的情况下，合理选择每一道工序所需要的最短时间。3.1工艺参数干燥处理：吸湿性强，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件须经长时间预热干燥。模具温度：6068C喷嘴温度：180190C中段温度

20、：210230C后段温度：180200C注射压力：7090MPa塑化形式：螺杆式喷嘴形式：直通式注射时间：35s保压时间：1530s冷却时间：1530s成型周期：4070s3.2衣架结构和质量分析衣架要求有高的耐气候性以及优良的集合稳定性，这就要求材料具有良好的强度，材料均匀。衣架身有个孔（架头与架身的连接部位），需要用到侧抽芯机构。表面质量分析：因为衣架是用于晾晒衣服的，所以要求没有缺陷、毛刺、斑点及熔接痕粗糙度可取Ra=1.6um。3.3脱模斜度塑料衣架架身需有个侧抽芯机构，必须考虑下脱模的斜度，取脱模斜度为0.5。衣架头不采用侧抽芯机构，采取碰穿的形式，所以必须采用脱模斜度，也同样取0.

21、5。其他的因为制品的截面比较简单，而且高度较小，所以不考虑脱模斜度。3.4塑料工件的结构与工艺性塑件公差等级的选用与塑料的品种有关：模具塑件尺寸公差的代号为MT,公差等级分为7级，每一级又可分为A、B两部分，其中A为不受模具活动部分影响尺寸的公差，B为受模具活动部分影响尺寸的公差。塑件尺寸精度的确定应合理选择,尽可能选用低精度等级。常用材料模塑件公差等级的选用。材料为ABS时，选取一般精度等级为MT3,未注公差尺寸的公差等级为MT5。塑件的表面粗糙度，除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点外，主要取决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级，塑料制件的表面粗糙

22、度Ra值一般为3.20.2um，在模具使用中，由于型腔磨损而使表面粗糙度不断加大,应随时给以抛光复原。透明制件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同；而不透明制件则根据使用情况而定，非配合表面和隐藏面可取较大的表面粗糙度值，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围为0.025卩m1.6um。所以，表面粗糙度采用1.6um。3.5计算衣架各尺寸参数及注射机的选择根据塑料衣架的规律尺寸，即所选用的材料，计算出体积、质量、密度，以便确定模具的注塑量。因为衣架的长和宽比较大，一般架头采用一模四腔，而架身采用单型腔。并要求注射成型时的总注射量应是注射机最大注