材料成型工艺基础非金属材料成型
无机非金属材料成型工艺资料
➢ 空心注浆（单面注浆） ✓壁厚相同的薄胎制品 ✓吃浆缓慢，不能保持制品绝对均一壁厚。 增加制品壁厚需要时间长
空心浇注花瓶操作示意图
➢ 实心注浆（双面注浆） ✓尺寸大而形状复杂制品 ✓没有多余泥浆排出。 ✓水分同时被模型的两个工作面吸收。
实心浇注鱼盘操作示意图
➢ 提高吸浆速度的方法： （1）减少模型的阻力 （2）减少坯料的阻力 （3）提高泥浆和模型的温度 （4）提高吸浆过程的推动力
6.2 注浆成型
一、注浆成型概念
坯料吃浆
流动性 石膏模 泥浆粘附 的泥浆 吸水性 在模壁上
泥层增厚
坯体
干燥收缩
与模型相 同形状的
泥层
二、注浆成型对泥浆的要求 首要条件
1、流动性好
流动性好，浆料才能在管道中流动并能 充满模型的各个部位。
影响泥浆的流变性质的因素有：
（1）固相含量、颗粒尺寸和形状 （2）温度 （3）粘土及泥浆的处理方法 （4）稀释剂（电解质）
1）泥浆 水分，陈腐时间，电解质种类及用量 2）操作 夹有气泡
3）石膏模 混有杂质或颗粒太粗, 过湿、过干、过旧， 表面沾有灰尘。
2、开裂 1）泥浆配方不当； 2）电解质用量不当,或陈腐不足、不均； 3）接坯的双部分干湿不一致； 4）操作不当、厚薄坯； 5）脱模太早或太迟,干燥温度过高。
3、变形 1）泥浆混合不匀，干燥收缩不一。 2）泥浆水分太高，干燥收缩过大。 3）倾浆操作不当，坯体厚薄不匀。 4）模型过湿，或脱模过早，出模操 作不当，湿坯没有放平、放正。
第六章 无机非金属材料成型工艺
本章主要内容 6.1 概述 6.2 - 6.12 成型工艺 6.13 成型模具 重点：注浆成型、塑性成型、
压制成型
材料成型发展史-非金属材料
6.2
工程陶瓷（engineering ceramics）
6.2.1 性能特点
高 E、刚性好；
抗压强度 >> 抗拉强度，硬度高；
高熔点，高温强度好； 特殊电学性能（绝缘、半导体，压电、热电等） 。
6.2.2 常用工程结构陶瓷 ⑴普通陶瓷（传统陶瓷） 粘土制坯熔烧，成本低；杂质、玻璃相等，性能不高。 ⑵特种陶瓷 人工化合物原料烧结而成，比较纯净，性能优良。 1)氧化物陶瓷 •氧化铝陶瓷 主成分Al2O3(Al2O3含量越高，性能越好)。 ①硬度高且热硬性好：刀具材料、模具材料。 ②高 电 绝 缘 性：内燃机火花塞等电绝缘材料。 ③高 耐 蚀 性：耐酸、碱及熔融金属、玻璃，化 工用泵、阀门等耐蚀材料。 ④耐 热：高温器皿、炉件等高温结构材料。 •其他：ZrO2、MgO 、CaO 、 BeO等。
6.3.2 性能特点 比强度（σ b/ρ ）、比刚度（E/ρ ）高；
破损安全性好；
减振性能好；
高温性能好；
成形工艺简单；
耐磨性优良。
6.3.3 常用复合材料与应用 •复合材料分类： 常按增强体性质（与形态）分类。 •纤维增强复合材料： 长纤维或短纤维+基体。 •颗粒增强复合材料： 如SiC(Al2O3)+铝。 •层叠复合材料： 多层不同材料复合（如两层玻璃夹一层塑料的安全 玻璃）。 •骨架复合材料： 如多孔浸渍（低摩擦系数油脂或塑料）材料。 •应用：
•应用： 玻璃态：
结构材料（性能比较刚硬），如塑料制品。
高弹态：
弹性材料，如橡胶制品。
粘流态：
粘结剂；高聚物的成形加工（Tf∽Td）状态。
⑵性能特点 密度小；强度低但比强度高；弹性模量小； 高弹性；绝缘性好；耐磨及减振性好； 耐蚀；易蠕变；可加工性好。 ⑶高分子化合物的老化与防老化 •老化：高聚物因外界物理因素、化学因素、生物因素等 长时作用下的性能劣化现象。 •原因：大分子链的交联或裂解断链。 •措施：改变高聚物结构（加强其稳定性）；防老化剂； 表面防护。
材料成型内容要点(完整版)
《材料成形工艺基础》要点第一章金属的液态成形第一节液态成形理论基础1.三种凝固方式（逐层、糊状、中间）及其影响因素（结晶温度范围、温度梯度）2.合金的流动性及其影响因素（合金成分）a)为什么共晶合金的流动性好？3.合金的充型能力对铸件质量的影响（浇不足、冷隔）4.影响充型能力的主要因素（合金的流动性、浇注条件、铸型条件）5.合金收缩的三个阶段（液态、凝固、固态）6.缩孔、缩松产生的原因、规律（逐层：缩孔；糊状：缩松；位置：最后凝固部位）7.缩孔与缩松防止（定向凝固原则；措施：加冒口、冷铁）8.铸造应力产生的原因和种类（热应力、机械应力或收缩应力）9.热应力的分布规律（厚：拉；薄：压）及防止（同时凝固原则）10.铸造残余应力产生的原因（热应力）及消除措施（时效处理）11.铸件变形与裂纹产生的原因（故态收缩，残余应力）12.变形防止办法（同时凝固；反变形；去应力退火）13.热裂纹与冷裂纹的特征第二节液态成形方法1.常用手工造型方法（五种最基本的方法：整模、分模、活块、挖砂、三箱）的特点和应用（重在应用）2.机器造型：实现造型机械化的两个主要方面（紧砂、起模）3.熔模铸造的原理（理解）、特点（理解）和应用。
a)为什么熔模铸件精度高，表面光洁？b)为什么熔模铸造适合于形状复杂的铸件？c)为什么熔模铸造适合于难于加工的合金铸件？4.金属型铸造的原理（理解）、特点（理解）和应用。
a)为什么金属型铸件精度高，表面光洁？b)为什么金属型铸造更适合于非铁合金铸件的生产？5.压力铸造的原理（理解）、特点（理解）和应用。
6.低压铸造的原理（理解）、特点（理解）和应用。
7.离心铸造的原理（理解）、特点（理解）和应用。
第三节液态成形件的工艺设计1.浇注位置的概念及其选择原则（重在理解和应用）2.分型面的选择原则（重在理解和应用）3.铸造成形工艺参数（加工余量、拔模或起模斜度、收缩率）4.铸造工艺图（能用规定的符号和表达方式正确画出）第四节液态成形件的结构设计1.铸件壁厚设计（大于最小壁厚；小于临界壁厚；壁厚均匀；由薄到厚均匀过渡）a)为什么要大于最小壁厚？b)为什么要小于临界壁厚？c)壁厚不均匀会产生什么问题？2.铸件壁间连接（圆角；避免锐角）3.铸件筋条设计（避免十字交叉）4.铸件外形设计和铸件内腔设计（理解；重在应用）5.结构斜度的设计（结构斜度与起模斜度的区别；重在应用）第二章金属的塑性成形第一节塑性成形工艺基础1.常用的六类塑性成形方法（轧制、拉拔、挤压、自由锻、模锻、板料冲压）2.与铸造比较，塑性成形法的最显著的特点（性能好，但形状不能太复杂）3.塑性变形对金属组织和性能的影响（冷变形条件下和热变形条件下；纤维组织及其性能特点）4.金属可锻性的衡量指标（塑性、变形抗力）及影响因素（成分；组织；温度）5.金属加热缺陷（过热、过烧、脱碳、过渡氧化）与碳钢始锻温度（低于固相线200℃）第二节热锻成形工艺1.自由锻基本工序（镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转）2.自由锻件结构工艺性3.模锻的基本原理（理解）及特点4.胎模锻的概念及特点（理解）第三节板料冲压1.两大类基本工序（分离工序和变形工序）2.冲裁的概念；冲裁变形过程（弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂分离阶段）及冲裁件断面特征（塌角或圆角带；光亮带；断裂带）3.切断的概念4.弯曲变形的特点（内：压；外：拉）；弯曲的质量问题（弯裂；回弹）；弯裂的防止办法（限制最小弯曲半径；弯曲线与纤维方向垂直）；回弹的防止办法（模具角度比弯曲件角度小一个回弹角值）5.拉深的概念；拉深和冲裁工序所使用的凸、凹模之间的区别（间隙大小；圆角）拉深件质量问题（拉裂与起皱）6.拉深系数的概念及计算7.三类冲模的概念四种挤压方式第三章材料的连接成形第一节焊接成形工艺基础1.三大类焊接方法（熔化焊；压焊；钎焊）；2.熔焊的冶金特点（理解）及保证焊接质量的基本措施（保护焊接区；渗加合金元素；脱氧脱硫）；3.焊接接头的概念（焊缝加热影响区）；4.焊接热影响区的概念（焊接过程中，焊缝两侧受焊接热作用而发生组织与性能变化的区域）；5.低碳钢焊接热影响区的组成及其特点（熔合区；粗晶，性能差；过热区：粗晶，性能差；正火区：细晶，性能好；部分相变区：性能稍差）；6.焊接应力与变形产生的原因（局部加热）；7.防止和减少焊接应力的措施（焊前预热；焊接次序；焊后缓冷；焊后去应力退火）；8.焊接变形的形式（收缩变形；角变形；弯曲变形；扭曲变形；波浪变形）；9.防止和减小焊接变形的措施（刚性固定；反变形；焊接次序；焊前预热；焊后缓冷；矫正）；10.焊接缺陷的种类及其检验方法（理解）；第二节焊接方法1.焊条的组成及作用（焊芯和药皮；焊芯：作电极和焊缝的填充金属；药皮：稳定电弧燃烧；保护焊接区；渗加合金元素；脱氧脱硫）；a)为什么焊条药皮中要加脱氧剂？2.两种重要的焊条（J422、J507）；焊条选用原则（重在应用）3.埋弧焊的原理（理解）、特点和应用范围（水平位置焊接长直焊缝；大直径环形焊缝）b)埋弧焊的生产率为什么高于焊条电弧焊？c)埋弧焊与焊条电弧焊相比，为什么可以节省材料？d)埋弧焊为什么不能实现全位置焊接？4.氩弧焊的原理、特点及其应用；5.二氧化碳气体保护焊的原理、特点及其应用（注意与氩弧焊比较理解）e)二氧化碳保护焊时焊丝的成分有何要求，为什么？6.电渣焊的原理（电阻热）及其应用。
非金属材料成形讲解课件
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
(工艺技术)材料成型工艺基础部分(中英文词汇对照)
材料成型工艺基础部分0 绪论金属材料：metal material (MR)高分子材料：high-molecular material陶瓷材料：ceramic material复合材料：composition material成形工艺：formation technology1 铸造铸造工艺：casting technique铸件：foundry goods （casting）机器零件：machine part毛坯：blank力学性能：mechanical property砂型铸造：sand casting process型砂：foundry sand1.1 铸件成形理论基础合金：alloy铸造性能：casting property工艺性能：processing property收缩性：constringency偏析性：aliquation氧化性：oxidizability吸气性：inspiratory铸件结构：casting structure使用性能：service performance浇不足：misrun冷隔：cold shut夹渣：cinder inclusion粘砂：sand fusion缺陷：flaw, defect, falling流动性：flowing power铸型：cast (foundry mold)蓄热系数：thermal storage capacity 浇注：pouring凝固：freezing收缩性：constringency逐层凝固：layer-by-layer freezing 糊状凝固：mushy freezing结晶：crystal缩孔：shrinkage void缩松：shrinkage porosity顺序凝固：progressive solidification 冷铁：iron chill补缩：feeding等温线法：constant temperature line method 内接圆法：inscribed circle method铸造应力：casting stress变形：deforming裂纹：crack机械应力：mechanical stress热应力：heat stress相变应力：transformation stress气孔：blow hole铸铁：ingot铸钢：cast steel非铁合金：nonferrous alloy灰铸铁：gray cast-iorn孕育处理：inoculation球墨铸铁：spheroidal球化处理：sheroidisation可锻铸铁：ductile cast iron石墨：graphite蠕墨铸铁：vermicular cast iron热处理：heat processing铝合金：Al-alloy熔炼：fusion metallurgy铜合金：copper alloy氢脆：hydrogen brittleness1.2 铸造方法（casting method）手工造型：hand moulding机器造型：machine moulding金属型：metal mold casting金属模：permanent mould压力铸造：press casting熔模铸造：investment moulding蜡膜：cere离心铸造：centrifugal casting低压铸造：casting under low pressure 差压铸造：counter-pressure casting 陶瓷型铸造：shaw process1.3 铸造工艺设计浇注位置：pouring position分型面：mould joint活块：loose piece起模：patter drawing型芯：core型芯撑：chaplet工艺参数：processing parameter下芯：core setting合型：mould assembly冒口：casting head尺寸公差：dimensional tolerance尺寸公差带：tolerance zone机械加工余量：machining allowance 铸孔：core hole非标准：nonstandard label收缩率：rate of contraction线收缩：linear contraction体收缩：volume contraction起模斜度：pattern draft铸造圆角：curving of castings芯头：core register芯头间隙：clearance芯座：core print seat分型线：joint line分模线：die parting line1.4 铸造结构工艺性加强筋：rib reinforcement撒砂：stuccoing内腔：entocoele2 金属塑性加工塑性加工：plastic working塑性：plastic property锻造：forge work冲压：punching轧制：rolling拉拔：drawing挤压：extruding细化晶粒：grain refinement 热锻：hit-forging温锻：warm forging2.1 金属塑性加工理论基础塑性变形：plastic yield加工硬化：work-hardening 韧性：ductility回复温度：return temperature 再结晶：recrystallize再结晶退火：full annealing 冷变形：cold deformation热变性：heat denaturation锻造比：forging ratio镦粗：upset拔长：pull out纤维组织：fibrous tissue锻造性能：forging property可锻性：forgeability变形抗力：resistance of deformation化学成分：chemical constitution热脆性：hot brittleness冷脆性：cold-shortness变形速度：deformation velocity应力状态：stress condition变形温度：deformation temperature过热：overheating过烧：burning脱碳：carbon elimination始锻温度：initiation forging temperature 终锻温度：final forging temperature 2.2 金属塑性加工方法自由锻：flat-die hammer冲孔：jetting弯曲：bend弯曲半径：bending radius切割：cut扭转：twist rotation错移：offsetting锻接：percussion基本工序：basic process辅助工序：auxiliary process精整工序：finishing process模锻：contour forging锻模：forging die胎膜锻：fetal membrane forging剪床：shearing machine冲床：backing-out punch冲裁：blanking弹性变形：elastic distortion塑性变形：plastic yield剪切变形：shearing deformation最小弯曲半径：minimum bending radius 曲率：angularity弯裂：rupture回弹：rebound辊轧：roll forming辊锻：roll forging斜轧：oblique rolling横轧：transverse rolling辗压：tamping drum挤压：extruding拉拔：draft2.3 塑性加工工艺设计工艺规程：process specification锻件图：forging drawing敷料：dressing锻件余量：forging allowance锻件公差：forging tolerance工夹具：clamping apparatus加热设备：firing equipment加热规范：heating schedule冷却规范：cooling schedule后续处理：after treatment分模面：die parting face冲孔连皮：punching the wad模锻斜度：draft angle圆角半径：radius of corner圆饼类锻件：circumcresent cake-like forging 长轴类锻件：long axis-like forging2.4 锻件结构工艺性锥体：cone斜面：cant空间曲线：curve in space粗糙度：degree of roughness2.5 冲压件结构工艺性3 焊接焊接：welding铆接：riverting熔焊：fusion welding压焊：press welding钎焊：braze welding3.1 焊接理论基础冶金：metallurgy电弧焊：arc welding气焊：acetylene welding电渣焊：electro-slag welding 高能束焊：high energy welding 电子焊：electronic welding激光焊：laser welding等离子焊：plasma welding电弧：electric arc阳极区：anode region阴极区：negative polarity弧柱区：arc stream正接法：electrode negative method反接法：opposition method脱氧剂：deoxidizing agent焊缝：welded seam焊缝区：weld zone熔合区：fusion area热影响区：heat-affected zone脆性断裂：brittle fracture过热区：overheated zone正火区：normalized zone相变区：phase change zone焊接应力：welding stress收缩变形：contraction distortion角变形：angular deformation弯曲变形：bend deformation扭曲变形：warping deformation波浪变形：wave transformation反变形法：reversible deformation method 刚性固定法：rigid fixing method预热：warming-up缓冷：slow cool焊后热处理：postweld heat treatment矫形处理：shape-righting3.2 焊接方法埋弧焊：hidden arc welding气体保护焊：gas shielded arc welding氩弧焊：argon welding熔化极氩弧焊：consumable electrode argon welding 钨极氩弧焊：argon tungsten-arc welding二氧化碳气体保护焊：CO2 gas shielded arc welding 碳弧焊：carbon arc welding碳弧气刨：carbon arc air gouging电渣焊：electro-slag welding高能焊：high grade energy welding等离子弧切割：plasma arc cutting (PAC)堆焊：bead weld电阻焊：resistance welding电焊：electric welding缝焊：seam welding压焊：press welding多点凸焊：multiple projection welding对焊：welding neck摩擦焊：friction welding扩散焊：diffusion welding硬钎料：brazing alloy软钎料：soft solder3.3 常用金属材料的焊接焊接性：weldability焊接方法：welding method 焊接材料：welding material 焊条：electrode焊剂：flux material碳素钢：carbon steel低碳钢：low carbon steel中碳钢：medium carbon steel 高碳钢：high carbon steel低合金钢：lean alloy steel不锈钢：non-corrosive steel 有色金属：nonferrous metal 3.4 焊接工艺设计型材：sectional bar药皮：coating焊丝：soldering wire连续焊缝：continuous weld断续焊缝：intermittent weld应力集中：stress concentration焊接接头：soldered joint坡口：groove对接：abutting joint搭接：lap joint角接：corner joint4 粉末冶金（power metallurgy）粉末冶金成品：finished power metallurgical product 铁氧体：ferrite硬质合金：sintered-carbide高熔点金属：high-melting metal陶瓷：ceramic4.1 粉末冶金工艺理论基础压坯：pressed compact扩散：diffusion烧结：agglomeration固溶：solid solubility化合：combination4.2 粉末冶金的工艺流程制备：preparation预处理：anticipation还原法：reduction method电解法：electrolytic method雾化法：atomization粒度：grain size松装密度：loose density流动性：flowing power压缩性：compressibility筛分：screen separation混合：compounding制粒：pelletization过烧：superburning欠烧：underburnt5 金属复合成型技术自蔓延焊接：SHS welding热等静压：HIP准热等静压：PHIP5.1 液态成型技术与固态成型技术的复合高压铸造：high-pressure casting电磁泵：magnetic-pump压射成型：injection molding柱塞：plunger piston冲头：drift pin凝固法：freezing method挤压法：extrusion method转向节：knuckle pivot制动器：arresting gear5.2 金属半凝固、半熔融成型技术凝固：freezing半熔融：semi-vitreous触变铸造：thixotropy casting触变锻造：thixotropy forging注射成型：injection molding5.3 其他金属成型新技术快速凝固：flash set非晶态：amorphous溢流法：press over system喷射沉积：ejecting deposit爆炸复合法：explosion cladding method 扩散焊接：diffusion welding挤压：extruding轧制：roll down6 非金属材料成型技术6.1 高分子材料成型技术高分子材料：non-metal material 耐腐蚀：resistant material绝缘：insulation老化：ageing耐热性：heat-durability粘弹性：viscoelasticity塑料：plastic material橡胶：rubber合成纤维：synthetic fibre涂料：covering material粘结剂：agglomerant粘度：viscosity热塑性塑料：thermoplastic plastics 热固性塑料：thermosetting plastic 通用塑料：general-purpose plastics 工程塑料：engineering plastic薄膜：thin film增强塑料：reinforced plastics浇注塑料：pouring plastics注射塑料：injiection plastics挤出塑料：extrusion plastics吹塑塑料：blowing plastics模压塑料：die pressing plastics聚合物：ploymer semiconductor吸湿性：hygroscopic cargo定向作用：directional action生胶：green glue stock填料：carrier丁苯橡胶：SBR顺丁橡胶：BR氯丁橡胶：CR丁腈橡胶：NBR硅橡胶：Q聚氨酯橡胶：U压延：calender硫化：sulfuration胶粘剂：adhesive胶接：glue joint刹车片：brake block零件修复：parts renewal蜂窝夹层：honeycomb core material 6.2 工业陶瓷制品的成型技术干燥：drying润滑剂：anti-friction结合剂：binder热压铸：hot injiection moulding 6.3 非金属材料成型技术的新进展热压烧结：hot pressed sintering7 复合材料的成型技术复合材料：composite material树脂：resin7.1 金属复合材料的成型技术硼纤维：boron fiber钛合金：titanium alloy碳纤维：carbon filter等离子喷涂：plasma spraying浸渍法：immersion method锭坯：ingot blank7.2 聚合物基复合材料的成型技术晶须：whisker缠绕成形：enwind forming湿法缠绕：wet method enwind 7.3 陶瓷复合材料成型技术溶胶-凝胶法：sol-gel method化学气相沉积：chemical vapor deposition (CVD) 原位：in situ8 材料成型方法的选择粉末冶金：powder metallurgy工程塑料：engineering plastics工程陶瓷：engineering ceramics。
材料成型工艺基础 第四版 第10章 成型材料与方法选择
第10章 成型材料与方法选择
4.环保节能原则 在发展工业生产的同时,必须考虑环保和节能问题,必须 做到以下几点: (1)尽量减少能源消耗,选择能耗小的成型方案,并尽量选 用低能耗成型方法的材料,合理进行工艺设计,尽量采用净成 型、近净成型的新工艺。 (2)不使用对环境有害和产生对环境有害物质的材料,采 用材料利用率高、易再生回收的材料。 (3)避免排出大量CO2 气体,导致地球温度升高。例如汽 车在使用时需要燃料并排出废气,则使用重量轻、发动机效 率高的汽车可降低排耗,可通过更新汽车用材与成型方法实 现。
第10章 成型材料与方法选择
第10章 成型材料与方法选择
10.1 毛坏材料成型方法选择 10.2 常用机械零件的毛坯成型方法选择
第10章 成型材料与方法选择
10.1 毛坏材料成型方法选择
10.1.1 常用的毛坯材料 材料成型中,常用的毛坯材料有金属材料、非金属材料
和复合材料,其中金属材料尤其是钢铁材料仍是目前用量最 大、应用最广的毛坯材料。
第10章 成型材料与方法选择
图10-2 盘套类零件
第10章 成型材料与方法选择
10.2.3 机架、 箱座类零件 机架、箱座类零件一般结构复杂,壁厚分布不均匀,形状
不规则,重量从几千克至数十吨,工作条件也相差很大。机身、 底座等一般的基础零件,主要起支承和连接机械各部件的作 用,除承受压力外,还要求有较好的刚度和减震性;有些机械的 机身、支架还要承受压、拉和弯曲应力的耦合作用,以及冲 击载荷;工作台和导轨等零件,则要求有较好的耐磨性;箱体零 件一般受力不大,但要求有良好的刚度和密封性,这类零件通 常铸造成型。对于不易整体成型的大型机架可采用焊接成型 方法完成,但结构会产生内应力,易产生变形,吸震性不好。
第五章非金属材料的成型工艺
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第一节塑料成型加工工艺
• 注射成型所用的设备是注射机。目前通用的注射机类型很多，尚无 统一的分类方法，但普遍使用的是柱塞式注射机和螺杆式注射机，如 图5-2和图5-3所示。 • 注射成型方法的原理可用图5-2所示的柱塞式注射机来说明。料斗中 的颗粒状物料靠自重喂入柱塞加压室前端，并在其中被加热熔化直至 达到流动状态。然后，启动柱塞，使熔融物料以高压、高速通过料筒 末端的喷嘴，注射到闭合模具内，经一定时间的冷却、定型、固化， 再开启模具，取出制件，即完成一件产品的成型工艺过程注射成型的 工作循环如图5-4所示。 • 目前使用较广泛的是往复式螺杆注射机，其工作原理如图5-3所示。 颗粒状物料通过螺杆的同转，由料斗被推送进入加热的机筒内，并在 其中被加热、塑化，同时逐渐积存在螺杆前端。螺杆因积料产生的压 力而逐渐后退。当螺杆前端的物料积存到所需量时，启动油缸，将螺 杆推向前方，使已塑化好的熔融物料注射到模具内。整个成型是一个 循环的过程，每一成型周期包括:定量加料一熔融塑化一施压注射一 充模冷却一启模取件等步骤。
• 四、压制成型
• 压制成型又称压缩成型，它的成型原理是将受热或受压的固态成型 物料直接加入到模具型腔中，然后合模加压，使其逐渐软化熔融，固 化定型后得到塑料制品，其成型过程如图5-5所示。上一页 下一页源自返回第一节塑料成型加工工艺
• 压制成型主要用于热固性塑料，也可用于热塑性塑料。与注射成型 相比，其优点是可采用普通液压机，而且压制模结构简单(无浇注系 统)。此外，压制塑件内部取向组织少，塑件成型收缩率小，性能均 匀。其缺点是成型周期长，生产效率低，劳动强度大，塑件精度难以 控制，模具寿命短，不易实现自动化生产。 • 压制成型所用的设备为液压机和螺旋压力机，以液压机较为常用。 • 成型热固性塑料时，置于模具型腔中的成型物料由于高温高压的作 用，由固态变为粘流状态，并在此状态下充满型腔，同时高聚物产生 交联反应，随着交联反应的深化，熔料逐步变为固体，最后脱模获得 塑件。热固性塑料压制成型的工作循环如图5-6所示。 • 成型热塑性塑料时，同样存在固态变为粘流态而充满型腔的情况， 与成型热固性塑料的区别在于，它不存在交联反应，因此，在充满型 腔后，需将模具冷却使其凝固，才能脱模而获得塑件。
非金属材料成型工艺
塑料工业包含塑料原料的生产和塑料制品生产。
依据加工时聚合物所处状态不同，分为三种： （1）处于玻璃态的塑料，可以采用切削等机械加工方法和电镀、 喷涂等表面处理方法； （2）当塑料处于高弹态时， 可以采用热冲压、弯曲、真空 成型等加工方法； （3）把塑料加热到粘流态， 可以进行注射成型、挤出成型、 吹塑成型等加工。 Tg：玻璃化温度，使用的最高 温度，反映耐热性，有实际意义； 玻璃态 高弹态 粘流态 Tf：粘流温度，与分子量大小 有关，决定聚合物加工成型的难易。 聚合物若在常温下呈玻璃态可 做塑料，若在常温下呈高弹态可 Tg Tf 温度 做弹性材料，如橡胶。
(1) 排气式注射成型 排气式注射成型应用的排气式注射机，在料筒 中部设有排气口，亦与真空系统相连接，当塑料塑化时，真空泵可将塑 料中合有的水汽、单体、挥发性物质及空气经排气口抽走；原料不必预 干燥，从而提高生产效率，提高产品质量。特别适用于聚碳酸酯、尼龙、 有机玻璃、纤维素等易吸湿的材料成型。 (2) 流动注射成型 流动注射成型可用普通移动螺杆式注射机。即塑 料经不断塑化并挤入有一定温度的模具型腔内，塑料充满型腔后，螺杆 停止转动，借螺杆的推力使模内物料在压力下保持适当时间，然后冷却 定型。流动注射成型克服了生产大型制品的设备限制，制件质量可超过 注射机的最大注射量。其特点是塑化的物件不是贮存在料筒内，而是不 断挤入模具中，因此它是挤出和注射相结合的一种方法。 (3) 共注射成型 共注射成型是采用具有两个或两个以上注射单元的注 射机，将不同品种或不同色泽的塑料，同时或先后注入模具内的方法。 用这种方法能生产多种色彩和(或)多种塑料的复合制品，有代表性的共注 射成型是双色注射和多色注射。
各种助剂 3. 塑料制品的一般生产过程
①原料准备；②成型；③机械加工；④修饰；⑤装配。
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管材挤出成型机生产过程
吹塑成型
进入型腔的塑料坯 吹入压缩空气 塑料膨胀 得到中空制品
吹塑薄膜
（三）差压（真空）成型
成本最低 制品特点壁薄,且多为内凹外凸的半壳型.
（四）压延成型---生产片材
人造革生产
第二节 塑料成型模具及制品 结构的工艺性
一、塑料模具概述
塑料模具是利用其特定形状去成型 具有一定形状和尺寸的塑料制品的工具， 它对塑料零件的制造和成本起着决定的 影响。
1、塑料成型 2、橡胶成型 3、陶瓷成型 4、复合材料成型
第一节 塑料成型
塑料及其特性
1. 定义 合成树脂为主要成分 辅助添加剂组成的具有可塑性的材料。
2. 塑料的结构与性能特点 塑料的性能主要取决于合成树脂的结构。
合成树脂的结构与性能
结构 分子量大 分子的长链结构 呈现卷曲缠结状态
性能 较高的强度、耐磨性 密度小、质轻
表现： 固 ↔ 软化 ↔ 熔融流动 → 分解
T↓
T↓
特点： 可逆反复变化
性能不变化
实质： 物理变化
常见热固性塑料：酚醛塑料（PF） 环氧塑料（EP） 脲甲醛塑料（UF）
常见热塑性塑料：聚乙烯（PE） 聚丙烯（PP） 聚氯乙烯（PVC） 聚碳酸酯（PC） 有机玻璃（PMMA） ABS塑料 PA、POM等
压缩模塑特点
可制较大平面制品 但生产周期长 电器开关、餐具等
适合热固性和热塑性塑料，但主要适合 热固性塑料的生产。
2、压缩成型设备、模具
四、其它成型方法
（一）传递模塑
热固性塑料 经过加热室 进入加热模具 成型
（二）挤出成型
使加热或未加热的塑料 通过成型孔 制品
管材挤出成型机结构与工作原理
→ 冷却定型→ 脱模→ 清理→成品
注射成型应用
注射成型过程工艺参数
1、温度 注射成型时需要控制的温度包 括：料筒温度、喷嘴温度和模具温度。
2、压力 螺杆头部注射时对塑料熔体施加 的压力。
3、时间 一次注射成型所需时间。
（二）注塑机与摸具
注射机工作过程
合模系统 注射系统
机身
注射系统
合模系统 注射系统
对塑料模具的要求
1. 生产出的制品应能满足其尺寸精度 、外观 、 物理性能等方面的要求； 2. 从模具使用的角度，要求高效率、自动化， 操作简单； 3. 从模具制造的角度， 要求模具结构合理、 制造容易、成本低廉。
现代塑料制品生产的三项重要因素
高效的设备 合理的加工工艺 先进的模具
塑料模具的发展趋势
一、工程塑料的成型性能
将固体聚合物(粉状/粒状/片状)转变为可流动 状态(熔体或溶液),使其表现出可塑性;
固定其形状并生产出具有使用性能的产品.
所以,与塑料的固体材料性质\流动性质\热物理 性质密切相关.--------成型设备设计和成型工艺.
（一）塑料形变与温度的关系
（二）塑料的流变性能
塑料熔体的流动性质---------表观粘度和熔体流 动速率
利用一切可能的办法. 使塑料原料------具有一定形状和使用价值的制品
具体步骤: 基本原料的配制和准备---- 成型---- 制品后加工
高分子制品设计的流程
分析 形状造型设计 合理选材 样品初步设计(配方设计、工艺设计、结
构设计及模具设计) 样品试制：性能测试、定额测算并核算
成本 产出合格品，编写技术文件
塑 料 的 流 变 性 能
3、温度：一般，随温度增高，粘度降低。
（三）塑料的成型工艺性
1. 流动性 热塑性塑料—用熔融指数表示。
热固性塑料—用拉西格流动性表示。
思考题
铸铁或铸钢的流动性是如何表示的？
2. 收缩性
塑料件的尺寸一般总是小于其模具的尺寸。
收缩率 KL = L0 L1 ×100% L1
表观粘度:反映熔体流动中流层之间的摩擦阻力, 影响因素有分子量、温度、剪切速率、压力等
熔体流动速率：在一定的温度和载荷下，熔体 每十分钟从标准的测定仪所挤出的物料质量。
粘度与其影响因素之间的关系
1、分子量：一般的塑料熔体，粘度随分 子量增高而增大。不同分子量决定其材 料的不同成型方法和用途。
2、剪切速率：大部分塑料熔体的剪切粘 度随着剪切速率增大而减少。对于剪切 速率敏感的材料，可以通过调整剪切速 率来改变熔体粘度。
按合成反应路线分：加聚型树脂 缩聚型树脂
按大分子的结构特征分：线型树脂 支化型树脂 网型树脂
按热行为表现分：热固性树脂 热塑性树脂
热固性树脂
热行为
T↑
T↑
T↑
表现： 固 → 软化流动 → 固化 → 分解
特点： 实质：
一次性不可逆 性能变化
化学变化 分子结构变化
热塑性树脂
热行为 T↑
T↑
T↑
成型方法分类
一次成型:
挤出、注射、发泡、压缩模塑、传递模塑
二次成型：
热成型、固相成型 发展趋势: 节能\省料\提高效率\改进制品性能
后加工
机械加工 修饰 装配
不一定进行后加工工序
二、注射成型
（一）工艺过程
加压下 物料由加热料筒经过主流道、分流道、
浇口注入闭合模腔
原料干燥→加料→塑化 → 注射→保压
式中：L0——模具型腔在室温和标准压力下的单 维尺寸； L1——制品在相同情况下与模具型腔相应 的单维尺寸
思考题
塑料的膨胀系数是钢的好几 倍 ，为什么塑料的成型收缩率 却和铸铁、铸钢的线收缩率相近？
3.结晶性 与成型时的冷却速度有关。
4.热敏性和水敏性
5.毒性、刺激性和腐蚀性
塑料成型加工的核心内容是:
机身 （a）卧式
合模系统
机身
（b）立式
（c）角式
Hale Waihona Puke 机身 （d）角式几种类型的注射机
东 方 仿 真 C O P Y R IG H T
注射成型模具
注射模的典型结构
凡是注射模具， 均可分为动模和定 模两大部分。注射 时动模和定模闭合 构成型腔和浇注系 统。
三、压缩成型
（一）工艺过程
压缩模塑
原料: 粉状\粒状\纤维状 放入:加热好的模具型腔 合模加压:使其成型固化 脱模:得到制品
对化学试剂表现稳定 有可塑性和弹性 对声、热的良好绝缘性
大分子化学键都是共价键 良好的电绝缘性
塑料的性能特点
质量轻、比强度高 化学稳定性好、耐腐蚀 自润滑性好，耐磨 减振性能好 耐热性差、易分解 易老化 刚度差、尺寸不太稳定
3. 塑料（合成树脂）的分类
按来源分：天然树脂 合成树脂