《材料成型技术与基础》全套PPT电子课件教案-第10章 非金属材料及其成形
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工程材料及成型技术基础第9章非金属材料
工程材料及成型技术基础第9章非 金属材料
10.2.1工程塑料的组成和性能 l. 塑料的组成 一般说来，塑料是由树脂和若干种添加剂 (如填充剂、增塑剂、润滑剂、着色剂、稳定剂、 固化剂和阻燃剂)组成。 1)树脂 树脂是塑料的主要组分，它是塑料中能 起粘结作用的部分，并使塑料具有成形性能。 2)填充剂 其主要作用是:改变塑料的某些性能， 降低塑料成本，扩大塑料的应用范围。
工程材料及成型技术基础第9章非 金属材料
2.塑料的特性
(1)质轻、比强度高 塑料的密度为0.9～2.2g／cm3，只有钢 铁的1／8～1／4。泡沫塑料的密度约0．01g／cm3。塑料 的强度比金属低，但比强度高。这对减轻机械产品的重 量具有重要意义。
(2)化学稳定性好 塑料能耐大气、水、碱、有机溶剂等的腐 蚀。例如，聚四氟乙烯在沸腾的“王水”中仍很稳定。
工程材料及成型技术基础第9章非 金属材料
3)增塑剂 增塑剂是用来提高树脂可塑性的。常 用增塑剂如氧化石蜡、磷酸脂类等。 4)润滑剂 润滑剂是为防止塑料在成形过程中粘 模而加人的添加剂。 5)着色剂 着色剂是使塑料制品具有美丽色彩的 有机或无机颜料。 6)固化剂 固化剂是热固性塑料所必需的添加剂， 目的在于促使线型结构转变为体型结构，成形 后获得坚硬的塑料制品。
各种塑料的力学性能差异很大，一般热塑性 塑料的抗拉强度在50～l00MPa之间，热固性塑 料的抗拉强度在30～60Mpa。工程塑料与金属 材料相比，其抗拉强度和弹性模量均较低，这 是目前工程塑料作为工程结构材料使用的最大 障碍之一。因此在一些负荷大的地方，还需采 用钢结构。
工程材料及成型技术基础第9章非 金属材料
工程材料及成型技术基础第9章非 金属材料
• 有关专家预测，很多传统上由金属制造的零件、 部件、结构件，将会被工程塑料、工程陶瓷及 复合材料等非金属材料所取代。例如，汽车的 车身可采用工程塑料或复合材料，每千克工程 塑料可代替4～5千克钢铁，而且可整体成形， 因而成本和油耗将进一步降低。由于原料充足， 可以设计、制造出无穷的新产品，非金属结构 材料在工业领域的应用前景十分广阔。
10.2.1工程塑料的组成和性能 l. 塑料的组成 一般说来，塑料是由树脂和若干种添加剂 (如填充剂、增塑剂、润滑剂、着色剂、稳定剂、 固化剂和阻燃剂)组成。 1)树脂 树脂是塑料的主要组分，它是塑料中能 起粘结作用的部分，并使塑料具有成形性能。 2)填充剂 其主要作用是:改变塑料的某些性能， 降低塑料成本，扩大塑料的应用范围。
工程材料及成型技术基础第9章非 金属材料
2.塑料的特性
(1)质轻、比强度高 塑料的密度为0.9～2.2g／cm3，只有钢 铁的1／8～1／4。泡沫塑料的密度约0．01g／cm3。塑料 的强度比金属低，但比强度高。这对减轻机械产品的重 量具有重要意义。
(2)化学稳定性好 塑料能耐大气、水、碱、有机溶剂等的腐 蚀。例如，聚四氟乙烯在沸腾的“王水”中仍很稳定。
工程材料及成型技术基础第9章非 金属材料
3)增塑剂 增塑剂是用来提高树脂可塑性的。常 用增塑剂如氧化石蜡、磷酸脂类等。 4)润滑剂 润滑剂是为防止塑料在成形过程中粘 模而加人的添加剂。 5)着色剂 着色剂是使塑料制品具有美丽色彩的 有机或无机颜料。 6)固化剂 固化剂是热固性塑料所必需的添加剂， 目的在于促使线型结构转变为体型结构，成形 后获得坚硬的塑料制品。
各种塑料的力学性能差异很大，一般热塑性 塑料的抗拉强度在50～l00MPa之间，热固性塑 料的抗拉强度在30～60Mpa。工程塑料与金属 材料相比，其抗拉强度和弹性模量均较低，这 是目前工程塑料作为工程结构材料使用的最大 障碍之一。因此在一些负荷大的地方，还需采 用钢结构。
工程材料及成型技术基础第9章非 金属材料
工程材料及成型技术基础第9章非 金属材料
• 有关专家预测，很多传统上由金属制造的零件、 部件、结构件，将会被工程塑料、工程陶瓷及 复合材料等非金属材料所取代。例如，汽车的 车身可采用工程塑料或复合材料，每千克工程 塑料可代替4～5千克钢铁，而且可整体成形， 因而成本和油耗将进一步降低。由于原料充足， 可以设计、制造出无穷的新产品，非金属结构 材料在工业领域的应用前景十分广阔。
非金属材料成形讲解课件
瓷等。
生产工艺的改进与创新
1 2
3D打印技术
利用3D打印技术实现个性化定制和复杂结构的 制造，提高生产效率和降低成本。
连续纤维增强热塑性复合材料
通过将连续纤维与热塑性树脂结合，实现快速固 化、轻量化、可回收等优点。
3
模压成形工艺
利用模具将非金属材料快速、准确地成形，适用 于大批量生产。
市场需求的动态变化
分类
无机非金属材料如陶瓷、玻璃、 水泥等，有机非金属材料如塑料 、橡胶、纤维等。
非金属材料成形的应用领域
航空航天
非金属材料在航空航天领域的 应用，如复合材制造领域的 应用，如塑料、橡胶等。
电子电器
非金属材料在电子电器领域的 应用，如绝缘材料、导热材料 等。
建筑行业
门窗材料
非金属材料如塑钢、铝合金等，用 于建筑门窗的制造和安装，具有隔 热、隔音、美观等优点。
医疗行业中的应用
医疗设备
非金属材料如医用级硅胶、聚乙烯等，用于制造医疗设备如呼吸机、输液器等，具有无毒、无害的优 点。
医疗器械
非金属材料如钛合金、聚醚醚酮等，用于制造医疗器械如手术器械、植入物等，具有优良的生物相容 性和耐腐蚀性。
非金属材料在建筑行业的应用 ，如玻璃、瓷砖、石膏板等。
非金属材料成形的基本原理
成形方法
01
非金属材料的成形方法包括注塑成形、挤出成形、压制成形等
。
材料性质
02
非金属材料的性质如可塑性、流动性、热稳定性等对成形过程
的影响。
成形工艺参数
03
非金属材料的成形工艺参数如温度、压力、时间等对成形质量
的影响。
非金属材料成形讲解课件
目录 Contents
生产工艺的改进与创新
1 2
3D打印技术
利用3D打印技术实现个性化定制和复杂结构的 制造，提高生产效率和降低成本。
连续纤维增强热塑性复合材料
通过将连续纤维与热塑性树脂结合，实现快速固 化、轻量化、可回收等优点。
3
模压成形工艺
利用模具将非金属材料快速、准确地成形，适用 于大批量生产。
市场需求的动态变化
分类
无机非金属材料如陶瓷、玻璃、 水泥等，有机非金属材料如塑料 、橡胶、纤维等。
非金属材料成形的应用领域
航空航天
非金属材料在航空航天领域的 应用，如复合材制造领域的 应用，如塑料、橡胶等。
电子电器
非金属材料在电子电器领域的 应用，如绝缘材料、导热材料 等。
建筑行业
门窗材料
非金属材料如塑钢、铝合金等，用 于建筑门窗的制造和安装，具有隔 热、隔音、美观等优点。
医疗行业中的应用
医疗设备
非金属材料如医用级硅胶、聚乙烯等，用于制造医疗设备如呼吸机、输液器等，具有无毒、无害的优 点。
医疗器械
非金属材料如钛合金、聚醚醚酮等，用于制造医疗器械如手术器械、植入物等，具有优良的生物相容 性和耐腐蚀性。
非金属材料在建筑行业的应用 ，如玻璃、瓷砖、石膏板等。
非金属材料成形的基本原理
成形方法
01
非金属材料的成形方法包括注塑成形、挤出成形、压制成形等
。
材料性质
02
非金属材料的性质如可塑性、流动性、热稳定性等对成形过程
的影响。
成形工艺参数
03
非金属材料的成形工艺参数如温度、压力、时间等对成形质量
的影响。
非金属材料成形讲解课件
目录 Contents
非金属材料的成形课件
塑料在成形过程中，除少 数工艺外，都要求塑料处于粘
图6-2热固性塑料受热后的状态
流态(或塑化态)成形，塑料聚
合物熔体是非牛顿流体(或称粘
流体)，其粘度随流动中的剪切
速率、温度、压力的变化而有
较大的变化。如图6-3是几种常
用塑料的粘度与温度变化曲线。
当温度一定时，塑料熔体流动
剪切速率愈高，其粘度愈低。 图6-3 塑料粘度与温度变化曲线
3.塑料的成形工艺性
塑料的成形工艺性是塑料在成形加工中表现出的特有 性质，主要表现在以下几个方面 。
1）流动性。 塑料在一定的温度和压力下填充模具型腔的 能力称为塑料的流动性。
热塑性塑料的流动性用熔融指数(又称熔融流动率)表 示，熔融指数越大，流动性也越好，熔融指数与塑料的粘 度有关，粘度愈小熔融指数愈大，塑料的流动性也愈好。
热固性塑料的流动性指标一般用拉西格流动性表示。
第一级：拉西格流动值为100～130mm，用于压制无嵌 件、形状简单的一般厚度塑件。
第二级：拉西格流动值为131～150mm，用于压制中等 复杂程度的塑件。
第三级：拉西格流动值为151～180mm，用于压制结 构复杂、型腔很深、嵌件较多的薄壁塑件，或用于传递 （压注）成形。
第二阶段是用适当的处理方法使挤出具有粘流态的连续 体转变为玻璃态的连续体，即得到所需型材或制品。如图610是挤出中空吹塑成形过程及挤出吹塑模具。
3.吸塑成形
吸塑成形也称真空成形。成形时将热塑性塑料板材或片 材夹持起来，固定在模具上，用辐射加热器加热，当加热到 软化温度时，用真空泵抽去板材与模具之间的空气，在大气 压力作用下，板材拉伸变形贴合到模具表面，冷却后定形成 为制品。吸塑成形生产设备简单，效率高，模具结构单、效 率高，能加工大尺寸的薄壁塑件，生产成本低。
《材料成形技术基础》绪论 ppt课件
工序综合。
净成形工艺（Net Shape Process) 新的工艺不断出现（例如：金属的半固态新的
工艺成形、喷射成形、金属的注射成形等等） 计算机技术的发展引起材料加工工艺的新革命 新型材料的成形（复合材料、金属材料）
绪论
课程性质
是机械工程类专业近机械工程类专业学生 必修的一门技术基础课，主要研究金属和非金 属零件或毛坯的成形方法特点、过程、原理及 设备。
材料成形技术发展
– 材料加工产品精密化、轻量化、集成化； – 产品性能高、成本低、周期短； – 材料加工原料与能源消耗低、污染少；制造性好、
成品率高； – 材料正由单一的传统型向复合型、多功能型发展； – 材料加工技术逐渐综合化、多样化、柔性化、多学
科化； – 全新加工
在机械制造工艺过程中，一般是先用热加 工的方法制造出零件的毛坯，再用冷加工的方 法进一步改变毛坯的形态，使其最终被加工成 合格零件。其间，为了改善材料的加工性能和 使用性能，通常还需对工件进行有关的热处理。
本课程主要叙述了机械制造过程中金属 材料的液态成形（铸造）、固态成形、 连接成形、粉末冶金及非金属 (塑料、 橡胶、陶瓷)材料成形等。
《材料成形技术基础》
课程简介
机械制造技术包含产品技术（Product Technology）和过程技术（Process Technology ）。
产品技术是以设计为中心，回答“做什么”。 过程技术是以工艺为核心，回答“怎么做”。包 括工艺、制造装备、工具、仪表和组织管理技术 及生产过程设计。
精品资料
全世界全世界75％的钢材经塑性加工，45％的金属结构用 焊接得以成形。
我国的铸造行业有我国的铸造行业有100 万职工， 2万多 个工厂， 2003 年产量达年产量达1,600 万吨，在世界上是 第一铸造大国。
净成形工艺（Net Shape Process) 新的工艺不断出现（例如：金属的半固态新的
工艺成形、喷射成形、金属的注射成形等等） 计算机技术的发展引起材料加工工艺的新革命 新型材料的成形（复合材料、金属材料）
绪论
课程性质
是机械工程类专业近机械工程类专业学生 必修的一门技术基础课，主要研究金属和非金 属零件或毛坯的成形方法特点、过程、原理及 设备。
材料成形技术发展
– 材料加工产品精密化、轻量化、集成化； – 产品性能高、成本低、周期短； – 材料加工原料与能源消耗低、污染少；制造性好、
成品率高； – 材料正由单一的传统型向复合型、多功能型发展； – 材料加工技术逐渐综合化、多样化、柔性化、多学
科化； – 全新加工
在机械制造工艺过程中，一般是先用热加 工的方法制造出零件的毛坯，再用冷加工的方 法进一步改变毛坯的形态，使其最终被加工成 合格零件。其间，为了改善材料的加工性能和 使用性能，通常还需对工件进行有关的热处理。
本课程主要叙述了机械制造过程中金属 材料的液态成形（铸造）、固态成形、 连接成形、粉末冶金及非金属 (塑料、 橡胶、陶瓷)材料成形等。
《材料成形技术基础》
课程简介
机械制造技术包含产品技术（Product Technology）和过程技术（Process Technology ）。
产品技术是以设计为中心，回答“做什么”。 过程技术是以工艺为核心，回答“怎么做”。包 括工艺、制造装备、工具、仪表和组织管理技术 及生产过程设计。
精品资料
全世界全世界75％的钢材经塑性加工，45％的金属结构用 焊接得以成形。
我国的铸造行业有我国的铸造行业有100 万职工， 2万多 个工厂， 2003 年产量达年产量达1,600 万吨，在世界上是 第一铸造大国。
《材料成型基础》课件
塑性成型
塑性成型是指通过材料的塑性变形来改变其形状的成型方法。 常见的塑性成型工艺包括挤压、拉伸、压力成型等。
金属成型
金属成型是将金属材料通过力的作用进行塑性、剪切等。
粉末冶金成型
粉末冶金成型是一种通过将金属粉末压制成形再进行烧结的成型方法。 常见的粉末冶金成型方法包括热压成型、冷压成型等。
《材料成型基础》PPT课 件
材料成型基础课程的目标是通过了解成型过程的基本概念，掌握几种常见的 成型方法，以及理解成型工艺对材料特性的影响。
成型过程概述
成型是指将材料通过力、热或其他外界条件，从一个形状变成另一个形状的 工艺过程。
成型工艺有许多不同的分类方法，包括塑性成型、金属成型、粉末冶金成型 和复合材料成型。
复合材料成型
复合材料成型是指在成型过程中使用不同类型的材料组合而成的成型方法。 常见的复合材料成型方法包括层合、注塑等。
成型工艺对材料特性的影响
材料成型前后会出现性质差异，成型工艺参数也会对材料性能产生影响。 此外，成型过程中可能存在的缺陷也会对材料性能造成影响。
小结
通过本课程的学习，我们了解了成型过程的基本概念，掌握了几种常见的成 型方法。 希望大家在学习过程中收获满满，对材料成型有更深入的理解。 在未来的课程中，我们将继续探讨更多关于材料成型的知识。
《材料成型技术》课件
锻造
通过对金属进行加热和冷却，使其在压力下改变形 状，常用于制造零件和工具。
挤压
将材料穿过模具的缝隙，使其变形成所需形状，常 用于制造管道、线材等。
铸造
将液态材料注入模具中，待冷却后得到所需形状， 广泛应用于汽车、航空等行业。
成型
通过热塑性材料的加热和压力，将其形成所需形状， 常见于塑料制品生产。
常见的材料成型技术
局限性
• 材料限制 • 工艺复杂性 • 有限的成型尺寸
材料成型技术的发展趋势
1
智能化制造
通过引入自动化和智能化技术，提高生产效率和质量。
2
新材料应用
开发和使用新型材料，提高产品性能和使用寿命。
3
环保节能
减少能源消耗和废弃物产生，实现可持续发展。
总结和展望
材料成型技术在各个领域都扮演着重要角色，随着科学技术的进步，我们可以期待在未来看到更多创新和突破。
《材料成型技术》PPT课 件
材料成型技术是一门研究材料加工和加工工艺的学科，涵盖了大量不同类型 的材料和方法，对各个领域的工业和科研都具有重要的意义。
什么是材料成型技术
材料成型技术是通过加热、压力、变形等方式将原材料转变为所需形状和尺寸的工艺。它包括了常见的加工方法， 如锻造、铸造、挤压等。
不同类型的材料成型技术
航空航天领域对高强度和轻质的材料需求较高， 成型技术为其提供了多种解决方案。
3 电子产品
4 建筑领域
成型技术在电子产品制造中的应用包括电路板、 塑料外壳等部件的生产。
通过材料成型技术可以生产建筑中常见的构件， 如钢结构、玻璃幕墙等。
材料成型技术的优势与局限性
优势
• 高效生产 • 多样化的产品形状 • 成本效益
材料成形技术基础-非金属材料
二．模压温度Tm
模压时规定的模具温度。 1. 作用：使物料熔融流动充满型腔；提供固化所需热量。 2. 调节和控制Tm的原则：保证充模固化定型并尽可能缩 短模塑周期。 3.影响Tm因素 ① 一般模压温度越高，模塑周期越短；（Tm的高低影 响？） ② 对于厚壁制品，应适当降低模压温度，以防表面过热， 而内部得不到应有的固化； ③ 与物料是否预热有关，预热料内外温度均匀，塑料流 动性好，模压温度可比不预热的高些； ④ 其它影响因素还有如材料的形态、成型物料的固化特 征等，应确保各部位物料的温度均匀，一般温差控制 在±5 ℃内）。
动作过程
成型零部件 浇注系统 导向机构 脱模机构 分型抽芯机构 调温系统 排气系统 连接部分
１)注射模浇注系统设计
浇注系统——指模具中连接喷嘴和型腔的进料通道。 浇注系统通 常分为普通浇注系统和无流道浇注系统两大类。普通浇注系统一般由四 部分组成即主流道、分流道、浇口及冷料井。无流道浇注系统分为热流
HDPE 5000S MFI≈0.9g/10min HDPE 6100m MFI ≈0.14g/10min
A、流动性好，如PS、PA、 PP、PE、CE等； B、流动性中等，如改性PS、 ABS、PMMA、POM、 CPT等； C、流动性差，PC、RPVC、 PPO、PSF、F塑料等。
2)热固性塑料 拉西格流动性
（4）吸湿性与粘水性
塑料吸湿性大致可分为两类：一类是具有吸湿和粘附水分倾向的塑 料；另一类是既不吸湿也不易粘附水分的塑料。
（5）热敏性和水敏性
热敏性塑料是指对热较为敏感，在高温下受热时间较长或进料口截 面过小，剪切作用大时，料温增高易发生变色、降聚、分解的倾向，具 有这种特性的塑料称之为热敏性塑料。如ＰＶＣ、ＰＯＭ等。 有的塑料（如聚碳酸脂PC）即使含有少量水分，在高温、高压下也 会发生分解或使塑件产生气泡、银纹等缺陷，称此性能称为水敏性。
《材料成型基础》PPT课件
绪论
材料成形工艺
原材料
毛坯或成品
材料成形工艺
原材料
一般情况
毛坯
机械加工
成品
材料成形方法
绪论
金属材料的成形方法： 铸造、塑性成形（锻造、冲压等）、焊接、粘接； 粉末冶金、机械加工（切削加工和特种加工）等。
非金属材料的成形方法： 陶瓷、塑料、橡胶制品的成形
复合材料的成形方法
绪论 材料成形工艺的发展历史
最原始的材料成形工艺石头石器陶艺 Nhomakorabea陶土
陶器
绪论 材料成形工艺的发展历史
金属材料成形工艺
铸造、锻造、焊接
青铜、钢铁
金属制品
绪论 材料成形工艺的发展历史
非金属材料成形工艺
材料成形工艺
塑料
塑料制品
材料成形工艺
先进陶瓷材料
陶瓷制品
绪论 材料成形工艺的发展历史
先进的材料成形工艺 优质化、精密化、绿色化、柔性化
绪论
机械制造是将原材料制造成机械零件，再由零 件装配成机器的过程。
一般：用材料成形的方法将原材料制造出零件 的毛坯，再用机械加工的方法进一步改变毛坯 的形态，使其最终被加工成合格的零件。 近年来，精密成形技术已能够取代部分零件的 机械加工而直接获得成品零件。
绪论
材料成形工艺（材料成形技术）： 把材料从原材料的形态通过加工而转变为具 有所要求的形状及尺寸的毛坯或成品的所有 加工方法或手段的总称。
生产流水线和现代生产管理制度的应用，使材料成 形生产实现了高效、低耗和大批大量生产的目标。
绪论
材料成形工艺的应用
机床和通用机械中，铸件质量占70％～80％； 农业机械中，铸件质量占40％～70％； 汽车中，铸件质量约占20％，锻件质量约占70％； 飞机上，锻件质量约占85％； 家用电器和通信产品中，60％～80％的零部件是冲 压件和塑料成形件。
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吹塑成形的设备是注射机、挤出机、模具及模具 中的冷却系统。
吹塑成形过程（静态）
第十章 非金属材料及其成形
吹塑成形过程（动态）
Hale Waihona Puke 第十章 非金属材料及其成形
压延成形
•压延成形及生产过程 •压延成形设备 •压延成形的特点
第十章 非金属材料及其成形
压延成形及生产过程
压延成形是将已加热塑化的接近粘流温度的热塑性塑料通过一 系列相向旋转的水平辊筒间隙，并在挤压和延展作用下成为规定尺 寸的连续片状制品的成型方法。 压制成形的原材料大多是热敏性非晶态塑料，其中用得最多的 是聚氯乙烯。压延软质聚氯乙烯薄膜时，如果将布或纸张随同薄膜 一起压延成形，则薄膜就会粘在布或纸张上，所得制品为涂层布， 也就是人造革或塑料墙纸。这种成型方法称为压延涂层法。 压延成形主要包括以下过程： 配制塑料 塑化塑料 向压延机供料 压延 牵引 轧花 冷却 卷取 切割
第十章 非金属材料及其成形
原料
树脂
塑料
塑料 制品
塑料生产
塑料制品生产
塑料制品的简单生产流程图
第十章 非金属材料及其成形
塑料制品生产系统的组成
成形
切削 抛光
注射成形
压制成形 挤出成形 焊接 粘接 机械连接 吹塑成形 压延成形 发泡成形 热成形 涂盖金属 其它成形
机械加工
转鼓滚光 连接 其它
修饰
彩饰
发泡成形
发泡成形用来生产泡沫塑料。所谓泡沫塑料是以树脂为基础而 内部具有许多微孔性气体的塑料制品，又称多孔塑料或微孔塑料。 泡沫塑料常被用作绝热、绝缘、吸震、隔音、漂浮材料等。泡沫塑 料的发泡方法有物理发泡、化学发泡和机械搅拌发泡三种。 泡沫塑料根据其弹性模量的大小可分为软质泡沫塑料、半硬质 泡沫塑料和硬质泡沫塑料。在 23℃和 50% 相对湿度时弹性模量大于 7000Pa 的泡沫塑料称为硬质泡沫塑料，小于700Pa的称为软质泡沫 塑料，介于7000~700Pa的称为半硬质泡沫塑料。应该注意，即使弹 性模量相当的泡沫塑料，其它力学性能可能有较大的差别。泡沫塑 料也可根据密度分为低发泡、中发泡和高发泡泡沫塑料。低发泡泡 沫塑料密度大于 0.4g/cm3 ；中发泡泡沫塑料密度在 0.1~0.4g/cm3 之 间；高发泡泡沫塑料密度小于0.1g/cm3。 常用于制造泡沫塑料的树脂有：聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、 聚氨脂、脲甲醛、环氧等。
第十章 非金属材料及其成形
注射成形过程
注射成形过程是将粒状或粉状塑料从注 射机的料斗送进加热的料筒，经加热熔化至粘 流态后，由柱塞或螺杆的推动而通过料筒端部 的喷嘴并注入温度较低的闭合塑模中，充满塑 模的熔料在受压的情况下，经冷却固化后即可 保持塑模型腔所赋予的形状，最后松开模具顶 出制品。
第十章 非金属材料及其成形
第十章 非金属材料及其成形
注射成形的特点
注射成形是热塑性塑料的重要成型方法之一。 几乎所有热塑性塑料都可以用注射法成型。近年来注 射成形已成功地用于某些热固性塑料的成形。注射成 型具有成型周期短，生产率高，能一次成形空间几何 形状复杂、尺寸精度高、带有各种嵌件的塑料制品， 对各种成型塑料的适应性强，生产过程易于实现自动 化等优点。
第十章 非金属材料及其成形
挤出成形过程
第十章 非金属材料及其成形
吹塑成形
•吹塑成形的特点 •吹塑成形设备
•吹塑成形过程
第十章 非金属材料及其成形
吹塑成形特点及设备
吹塑成形包括注射吹塑成形和挤出吹塑成形两种。 它是借助压缩空气，使处于高弹态或粘流态的中空塑料 型坯发生吹胀变形，然后经冷却定型获得塑料制品的方 法。塑料型坯是用注射成形或用挤出成形生产的。
第十章 非金属材料及其成形
不溢式塑模示意图
第十章 非金属材料及其成形
半溢式塑模示意图
无支承面半溢出式塑模示意图
第十章 非金属材料及其成形
层压成形
层压成形是指用成叠的、浸有或涂有树脂的 片状底材，在加热和加压下制成坚实而又近于均匀 的板状、管状、棒状等简单形状塑料制品的成型过 程。因此方法涉及的物料除聚合物外还有诸如纸张、 木材等材料，故将此内容放在后续的复合材料一节 中详叙。
其它
第十章 非金属材料及其成形
10.1.1 工程塑料的成形性能及其影响因素
★ 粘度及其影响因素 ★ 收缩性
a b k计 100 % a
★ 吸湿性 塑料中各种添加剂对水的敏感程度叫做吸湿性。 ★ 定向作用 塑料中的细而长的纤维状填料（如木粉、短玻 璃纤维等）和聚合物本身，成形时会顺着流动的方向做平行的排列 这种排列称为定向作用。 ★ 其它
第十章 非金属材料及其成形
挤出成形
挤出成形又称挤塑成形。主要用于生产棒材、板材、线材、薄 膜等连续的塑料型材.。 挤出成形过程总体可分两个阶段：第一阶段是使固态塑料塑 化（即使塑料转变成粘流态）并在加压情况下使其通过特殊形状 的口模而成为截面与口模形状相似的连续体；第二阶段是用适当 的处理方法使挤出具有粘流态的连续体转变为玻璃态的连续体， 即得到所需型材或制品。 挤出成形适用于热塑性塑料，而且采用干法塑化和螺杆式挤出 机。成形特点是：成形过程是连续的，生产率高，制品内部组织 均衡致密。尺寸稳定性高，模具结构简单，制造维修方便，成本 低。此外，挤出成形工艺还可用于塑料的着色、造粒和共混改性 等。
压延成形设备
压延成形的主要设备是压延机、挤压机和辊压机。根据辊筒 数目，压延机有双辊、三辊、四辊、五辊、六辊。双辊压延机主 要用于原材料的塑炼和压片。压延成形常以三辊或四辊压延机为 主。三辊压延机辊筒的排列方式有I型、三角型等几种，四辊压延 机辊筒的排列方式有I型、倒L型、正Z型、斜Z型等。
压延机辊筒排列形式
注射成形的设备是注射机
注射成形的设备
柱塞式注射机
螺杆式注射机
注射成形的设备是注射机。有柱塞式和螺杆式两种型式。它们的功能有两个：
其一是加热塑料，使塑料达到粘流状态；其二是对塑料熔体施加压力，使其射出
充满模具型腔。柱塞式注射机结构简单，但存在控制温度和压力较困难、熔化不 均匀、注射压力损失大、注射容量有限等不足，现已逐步被螺杆式注射机取代，
第十章 非金属材料及其成形
金属与非金属的特点
• 金属材料-----强度高、硬度高并具有一定塑 性、韧性等力学性能和良好的加工工艺性能及 导电性能 ,但是耐高温性能及耐腐蚀性能差. • 非金属材料------具有金属材料不具备的某些 独特性能(如耐高温，耐腐蚀,绝缘等),加之非 金属材料的原料来源丰富，制造、加工容易， 节约能源。
第十章 非金属材料及其成形
压制成形主要设备
压制成形主要设备是压机和模具 . 压机多数为液压机，吨位 自几十吨至几百吨不等。压制成形用的模具按其结构特征可分为 三类；溢式、不溢式和半溢式模具，其中以半溢式模具用得最多。 下图为溢式塑模示意图.
溢式塑模闭模后多余 的塑料将从溢料缝溢出并 与型腔内部的塑料仍有连 接，脱模后就附在制品上 成为毛边。该种模具适于 压制扁平或近于碟型的制 品。加料量不作精确要求， 只要稍有盈余便可。
第十章 非金属材料及其成形
注射机和塑模的剖面图
注射机和塑模的剖面图
请看动画
动画
第十章 非金属材料及其成形
注射模结构
第十章 非金属材料及其成形
压制成形及其特点
压制成形又称压缩成型或模压成形，是塑料加工中最传统的
工艺方法。压制成形通常用于热固性塑料的成形。因为热塑性塑 料在压制时模具需要交替地加热与冷却，生产周期长，故热塑性 塑料的成形常以注射成形更为经济，只有在成形较大平面的热塑 性塑料制品时才采用压制成形方法。压制成形的主要特点是：设
第十章 非金属材料及其成形
塑料在成型过程 中聚合物熔体的流动 除表现粘性流动和变 形外，还不同程度呈 现出弹性变形。一个 明显的实例就是塑料 在挤压时的出模膨胀 现象，这种现象在低 分子液体中不会出现。 弹性变形对塑料的成 型加工有很大的影响， 它将影响制品或型坯 的尺寸稳定性，表面 光滑程度等。
第十章 非金属材料及其成形
粘度及其影响因素
塑料的物理聚集状态可归纳为结晶态、玻璃态、高弹态和粘流 态，工程塑料在成形过程中，绝大多数是处于粘流态。因为塑料在 这种状态下易于流动和变形。而其粘度越高，则流动性和变形能力 越差。影响塑料粘度的主要因素有： ①聚合物分子量的影响 聚合物的分子量越大，缠结程度越 严重，流动时所受的阻力越大，则聚合物熔体的粘度越高。注射成 形要求粘度低，挤压成形要求粘度高，吹塑成形要求中等粘度。 ② 温度的影响 温度升高，降低聚合物的粘度。但是，不同 聚合物熔体对温度的敏感性不完全相同。 ③剪切速率的影响 聚合物熔体的粘度随剪切应力（或剪切 速率）的增加而降低。但不同聚合物熔体的粘度对剪切作用的敏感 程度不一样。 ④压力的影响 聚合物熔体的粘度随压力的增大而升高。
辊筒的结构
第十章 非金属材料及其成形
热成形是利用热塑性塑料的片材作为原料来制造塑料制品的 一种塑料成型方法。原料片材可用浇铸、压延或挤出等方法获得。 因此，热成型可以认为是二次成型。热成型的过程是：先将裁成 一定尺寸和形状的塑料片材夹在框架上，塑料片材被加热至热弹 状态，然后借助施加的压力使塑料片材贴近模具的型面，得到与 模具型面相仿的形状，经冷却脱模后获得制品。 各种热成型方法主要包括5个基本内容：片材的夹持、片材的加热、 成型、冷却和脱模。热成型适应的塑料种类有各种类型的聚苯乙 烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、ABS、聚丙稀，聚酰氨、聚碳 酸脂和聚对苯二甲酸乙二酯等。 与注射成型相比热成型的特点是生产率高（如采用多槽模生产 时，生产速度可达1500件/分钟），设备投资少，能生产面积大的 塑料制品。缺点是后续加工工序多，成本高。
备和模具结构简单，投资少，可以生产大型制品，尤其是有较大
平面的平板类制品，也可以利用多槽模大量生产中、小型制品。 难以实现自动化。
制品的强度高。但压制成形的生产周期长，效率低，劳动强度大，
吹塑成形过程（静态）
第十章 非金属材料及其成形
吹塑成形过程（动态）
Hale Waihona Puke 第十章 非金属材料及其成形
压延成形
•压延成形及生产过程 •压延成形设备 •压延成形的特点
第十章 非金属材料及其成形
压延成形及生产过程
压延成形是将已加热塑化的接近粘流温度的热塑性塑料通过一 系列相向旋转的水平辊筒间隙，并在挤压和延展作用下成为规定尺 寸的连续片状制品的成型方法。 压制成形的原材料大多是热敏性非晶态塑料，其中用得最多的 是聚氯乙烯。压延软质聚氯乙烯薄膜时，如果将布或纸张随同薄膜 一起压延成形，则薄膜就会粘在布或纸张上，所得制品为涂层布， 也就是人造革或塑料墙纸。这种成型方法称为压延涂层法。 压延成形主要包括以下过程： 配制塑料 塑化塑料 向压延机供料 压延 牵引 轧花 冷却 卷取 切割
第十章 非金属材料及其成形
原料
树脂
塑料
塑料 制品
塑料生产
塑料制品生产
塑料制品的简单生产流程图
第十章 非金属材料及其成形
塑料制品生产系统的组成
成形
切削 抛光
注射成形
压制成形 挤出成形 焊接 粘接 机械连接 吹塑成形 压延成形 发泡成形 热成形 涂盖金属 其它成形
机械加工
转鼓滚光 连接 其它
修饰
彩饰
发泡成形
发泡成形用来生产泡沫塑料。所谓泡沫塑料是以树脂为基础而 内部具有许多微孔性气体的塑料制品，又称多孔塑料或微孔塑料。 泡沫塑料常被用作绝热、绝缘、吸震、隔音、漂浮材料等。泡沫塑 料的发泡方法有物理发泡、化学发泡和机械搅拌发泡三种。 泡沫塑料根据其弹性模量的大小可分为软质泡沫塑料、半硬质 泡沫塑料和硬质泡沫塑料。在 23℃和 50% 相对湿度时弹性模量大于 7000Pa 的泡沫塑料称为硬质泡沫塑料，小于700Pa的称为软质泡沫 塑料，介于7000~700Pa的称为半硬质泡沫塑料。应该注意，即使弹 性模量相当的泡沫塑料，其它力学性能可能有较大的差别。泡沫塑 料也可根据密度分为低发泡、中发泡和高发泡泡沫塑料。低发泡泡 沫塑料密度大于 0.4g/cm3 ；中发泡泡沫塑料密度在 0.1~0.4g/cm3 之 间；高发泡泡沫塑料密度小于0.1g/cm3。 常用于制造泡沫塑料的树脂有：聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、 聚氨脂、脲甲醛、环氧等。
第十章 非金属材料及其成形
注射成形过程
注射成形过程是将粒状或粉状塑料从注 射机的料斗送进加热的料筒，经加热熔化至粘 流态后，由柱塞或螺杆的推动而通过料筒端部 的喷嘴并注入温度较低的闭合塑模中，充满塑 模的熔料在受压的情况下，经冷却固化后即可 保持塑模型腔所赋予的形状，最后松开模具顶 出制品。
第十章 非金属材料及其成形
第十章 非金属材料及其成形
注射成形的特点
注射成形是热塑性塑料的重要成型方法之一。 几乎所有热塑性塑料都可以用注射法成型。近年来注 射成形已成功地用于某些热固性塑料的成形。注射成 型具有成型周期短，生产率高，能一次成形空间几何 形状复杂、尺寸精度高、带有各种嵌件的塑料制品， 对各种成型塑料的适应性强，生产过程易于实现自动 化等优点。
第十章 非金属材料及其成形
挤出成形过程
第十章 非金属材料及其成形
吹塑成形
•吹塑成形的特点 •吹塑成形设备
•吹塑成形过程
第十章 非金属材料及其成形
吹塑成形特点及设备
吹塑成形包括注射吹塑成形和挤出吹塑成形两种。 它是借助压缩空气，使处于高弹态或粘流态的中空塑料 型坯发生吹胀变形，然后经冷却定型获得塑料制品的方 法。塑料型坯是用注射成形或用挤出成形生产的。
第十章 非金属材料及其成形
不溢式塑模示意图
第十章 非金属材料及其成形
半溢式塑模示意图
无支承面半溢出式塑模示意图
第十章 非金属材料及其成形
层压成形
层压成形是指用成叠的、浸有或涂有树脂的 片状底材，在加热和加压下制成坚实而又近于均匀 的板状、管状、棒状等简单形状塑料制品的成型过 程。因此方法涉及的物料除聚合物外还有诸如纸张、 木材等材料，故将此内容放在后续的复合材料一节 中详叙。
其它
第十章 非金属材料及其成形
10.1.1 工程塑料的成形性能及其影响因素
★ 粘度及其影响因素 ★ 收缩性
a b k计 100 % a
★ 吸湿性 塑料中各种添加剂对水的敏感程度叫做吸湿性。 ★ 定向作用 塑料中的细而长的纤维状填料（如木粉、短玻 璃纤维等）和聚合物本身，成形时会顺着流动的方向做平行的排列 这种排列称为定向作用。 ★ 其它
第十章 非金属材料及其成形
挤出成形
挤出成形又称挤塑成形。主要用于生产棒材、板材、线材、薄 膜等连续的塑料型材.。 挤出成形过程总体可分两个阶段：第一阶段是使固态塑料塑 化（即使塑料转变成粘流态）并在加压情况下使其通过特殊形状 的口模而成为截面与口模形状相似的连续体；第二阶段是用适当 的处理方法使挤出具有粘流态的连续体转变为玻璃态的连续体， 即得到所需型材或制品。 挤出成形适用于热塑性塑料，而且采用干法塑化和螺杆式挤出 机。成形特点是：成形过程是连续的，生产率高，制品内部组织 均衡致密。尺寸稳定性高，模具结构简单，制造维修方便，成本 低。此外，挤出成形工艺还可用于塑料的着色、造粒和共混改性 等。
压延成形设备
压延成形的主要设备是压延机、挤压机和辊压机。根据辊筒 数目，压延机有双辊、三辊、四辊、五辊、六辊。双辊压延机主 要用于原材料的塑炼和压片。压延成形常以三辊或四辊压延机为 主。三辊压延机辊筒的排列方式有I型、三角型等几种，四辊压延 机辊筒的排列方式有I型、倒L型、正Z型、斜Z型等。
压延机辊筒排列形式
注射成形的设备是注射机
注射成形的设备
柱塞式注射机
螺杆式注射机
注射成形的设备是注射机。有柱塞式和螺杆式两种型式。它们的功能有两个：
其一是加热塑料，使塑料达到粘流状态；其二是对塑料熔体施加压力，使其射出
充满模具型腔。柱塞式注射机结构简单，但存在控制温度和压力较困难、熔化不 均匀、注射压力损失大、注射容量有限等不足，现已逐步被螺杆式注射机取代，
第十章 非金属材料及其成形
金属与非金属的特点
• 金属材料-----强度高、硬度高并具有一定塑 性、韧性等力学性能和良好的加工工艺性能及 导电性能 ,但是耐高温性能及耐腐蚀性能差. • 非金属材料------具有金属材料不具备的某些 独特性能(如耐高温，耐腐蚀,绝缘等),加之非 金属材料的原料来源丰富，制造、加工容易， 节约能源。
第十章 非金属材料及其成形
压制成形主要设备
压制成形主要设备是压机和模具 . 压机多数为液压机，吨位 自几十吨至几百吨不等。压制成形用的模具按其结构特征可分为 三类；溢式、不溢式和半溢式模具，其中以半溢式模具用得最多。 下图为溢式塑模示意图.
溢式塑模闭模后多余 的塑料将从溢料缝溢出并 与型腔内部的塑料仍有连 接，脱模后就附在制品上 成为毛边。该种模具适于 压制扁平或近于碟型的制 品。加料量不作精确要求， 只要稍有盈余便可。
第十章 非金属材料及其成形
注射机和塑模的剖面图
注射机和塑模的剖面图
请看动画
动画
第十章 非金属材料及其成形
注射模结构
第十章 非金属材料及其成形
压制成形及其特点
压制成形又称压缩成型或模压成形，是塑料加工中最传统的
工艺方法。压制成形通常用于热固性塑料的成形。因为热塑性塑 料在压制时模具需要交替地加热与冷却，生产周期长，故热塑性 塑料的成形常以注射成形更为经济，只有在成形较大平面的热塑 性塑料制品时才采用压制成形方法。压制成形的主要特点是：设
第十章 非金属材料及其成形
塑料在成型过程 中聚合物熔体的流动 除表现粘性流动和变 形外，还不同程度呈 现出弹性变形。一个 明显的实例就是塑料 在挤压时的出模膨胀 现象，这种现象在低 分子液体中不会出现。 弹性变形对塑料的成 型加工有很大的影响， 它将影响制品或型坯 的尺寸稳定性，表面 光滑程度等。
第十章 非金属材料及其成形
粘度及其影响因素
塑料的物理聚集状态可归纳为结晶态、玻璃态、高弹态和粘流 态，工程塑料在成形过程中，绝大多数是处于粘流态。因为塑料在 这种状态下易于流动和变形。而其粘度越高，则流动性和变形能力 越差。影响塑料粘度的主要因素有： ①聚合物分子量的影响 聚合物的分子量越大，缠结程度越 严重，流动时所受的阻力越大，则聚合物熔体的粘度越高。注射成 形要求粘度低，挤压成形要求粘度高，吹塑成形要求中等粘度。 ② 温度的影响 温度升高，降低聚合物的粘度。但是，不同 聚合物熔体对温度的敏感性不完全相同。 ③剪切速率的影响 聚合物熔体的粘度随剪切应力（或剪切 速率）的增加而降低。但不同聚合物熔体的粘度对剪切作用的敏感 程度不一样。 ④压力的影响 聚合物熔体的粘度随压力的增大而升高。
辊筒的结构
第十章 非金属材料及其成形
热成形是利用热塑性塑料的片材作为原料来制造塑料制品的 一种塑料成型方法。原料片材可用浇铸、压延或挤出等方法获得。 因此，热成型可以认为是二次成型。热成型的过程是：先将裁成 一定尺寸和形状的塑料片材夹在框架上，塑料片材被加热至热弹 状态，然后借助施加的压力使塑料片材贴近模具的型面，得到与 模具型面相仿的形状，经冷却脱模后获得制品。 各种热成型方法主要包括5个基本内容：片材的夹持、片材的加热、 成型、冷却和脱模。热成型适应的塑料种类有各种类型的聚苯乙 烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、ABS、聚丙稀，聚酰氨、聚碳 酸脂和聚对苯二甲酸乙二酯等。 与注射成型相比热成型的特点是生产率高（如采用多槽模生产 时，生产速度可达1500件/分钟），设备投资少，能生产面积大的 塑料制品。缺点是后续加工工序多，成本高。
备和模具结构简单，投资少，可以生产大型制品，尤其是有较大
平面的平板类制品，也可以利用多槽模大量生产中、小型制品。 难以实现自动化。
制品的强度高。但压制成形的生产周期长，效率低，劳动强度大，