产品造型材料与工艺——第四讲.pptx
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产品造型工艺材料与工艺总复习
第十二页，共80页。
产品造型材料与工艺
4）铜及铜合金（最早应用的有色金属）
①纯铜 玫瑰色，氧化后呈紫色—紫铜，熔点10830C，密度8.9g/cm3 ，面心立方晶
格，无同素异构转变，具有一些优异的性能。
导热、导电、良好的加工性能，良好的耐蚀性（在大气、淡水）
②铜合金
按化学组成分为：黄铜、青铜、白铜； 按加工方法分为：变形铜合金和铸造铜合金。
2.塑性 ⑴伸长率（δ） ⑵断面收缩率（ψ） 伸长率或断面收缩率越高， 材料的塑性越好。
第三页，共80页。
产品造型材料与工艺
3.硬度
工程上常用的有布氏、洛氏、维氏硬度试验方法. ⑴布氏硬度
用淬火钢球或硬质合金球为压头，在试验力作用下，持续一定时间测得的
单位面积上所承受载荷。布氏硬度的表示方法：
150HBS10/1000/30——用10mm直径的淬火钢球，试验力为
灰口铸铁 、白口铸铁。
b.按石墨的形态分：
灰口铸铁 、可锻铸铁 、球墨铸铁 和 蠕墨铸铁
灰口铸铁-----大部分的碳以石墨形式存在，断口呈灰暗色；HT150 表示最低抗拉强度为150Mpa的灰口铸铁
球墨铸铁---石墨呈球状，具有较高的强度。
QT600—3
最低抗拉强度为σb=600Mpa，最低延伸率为δ=3%的球墨铸铁
⑵表面热处理
⑶化学热处理
3.退火、正火、淬火和回火
退火是将金属或合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热
处理工艺。
正火是将钢加热到临界温度以上30~50度，保温适当时间后，在空气中冷却的
热处理工艺。
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产品造型材料与工艺
淬火是将钢件加热到临界温度以上，保持一定时间后快速冷却，获
产品造型材料与工艺——第四讲
n 形成产品表面的冲压深度不能过长，过长时是分几次压成的，产品的拉、 挤成型表面不应设计过长。（如：氧气瓶）
n 在型腔内可设计复合型腔特点的形貌（孔窝、凸台等）以及通孔等。如： 汽车车身
n 3 既充分利用冲压件有薄、匀、轻、强的特点，又要满足冲压产品需 要较强刚度的要求
n 在产品上灵活设计加强筋、肋、起伏或翻边（如：盆、锅等）等以提高其 刚性。并且这些在制造时可一次成型，是其他方法难以做到的。
n 冲压即能制造尺寸很小的仪表零件，又能够制造像 汽车大梁、压力容器一类的大型零件。尺寸和形状 精度即可满足一般要求，也可制造精度在微米级、 形状复杂的零件。
n 冲压在汽车（车身、底盘、油箱、散热器片等）、 机械、家用电器、日用品（水壶、铝锅、厨具等）、 电机、仪表（支架、挡板、壳体等）、航空航天、 兵器制造中具有十分重要的地位。在罐装食品、饮 品的封装等方面应用广泛。
钒、铁等）, 则其锻造性显著下降。
n 从合金的组织结构看：
n 纯金属和固溶体（奥氏体）的锻造性能一般较好。 n 铸态组织和粗晶组织塑性较差，锻造性能不如锻轧
组织和细晶组织。
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产品造型材料与工艺——第四讲
产品设计中如何运用锻造 工艺？
n 在产品的艺术造型上较少应用，一般从功能出发， 构成产品的外形，如汽车发动机连杆、日用品小锁 头、农具等。
n 配合连接
n 形式：一般用在需有相对转动或运动的两个零件之间。 n 特点：一般可拆，连接强度大，转动效果好。应用方面：轴和
轴承、固定物体和回转物体的连接、组合部件的连接等。
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产品造型材料与工艺——第四讲
2.2.3 连接技术及其工艺性
（二）焊接 通过加热、加压,或两者共同作用(用或
n 在型腔内可设计复合型腔特点的形貌（孔窝、凸台等）以及通孔等。如： 汽车车身
n 3 既充分利用冲压件有薄、匀、轻、强的特点，又要满足冲压产品需 要较强刚度的要求
n 在产品上灵活设计加强筋、肋、起伏或翻边（如：盆、锅等）等以提高其 刚性。并且这些在制造时可一次成型，是其他方法难以做到的。
n 冲压即能制造尺寸很小的仪表零件，又能够制造像 汽车大梁、压力容器一类的大型零件。尺寸和形状 精度即可满足一般要求，也可制造精度在微米级、 形状复杂的零件。
n 冲压在汽车（车身、底盘、油箱、散热器片等）、 机械、家用电器、日用品（水壶、铝锅、厨具等）、 电机、仪表（支架、挡板、壳体等）、航空航天、 兵器制造中具有十分重要的地位。在罐装食品、饮 品的封装等方面应用广泛。
钒、铁等）, 则其锻造性显著下降。
n 从合金的组织结构看：
n 纯金属和固溶体（奥氏体）的锻造性能一般较好。 n 铸态组织和粗晶组织塑性较差，锻造性能不如锻轧
组织和细晶组织。
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产品造型材料与工艺——第四讲
产品设计中如何运用锻造 工艺？
n 在产品的艺术造型上较少应用，一般从功能出发， 构成产品的外形，如汽车发动机连杆、日用品小锁 头、农具等。
n 配合连接
n 形式：一般用在需有相对转动或运动的两个零件之间。 n 特点：一般可拆，连接强度大，转动效果好。应用方面：轴和
轴承、固定物体和回转物体的连接、组合部件的连接等。
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产品造型材料与工艺——第四讲
2.2.3 连接技术及其工艺性
（二）焊接 通过加热、加压,或两者共同作用(用或
产品材料与工艺
苹果手机
苹果手机一般指iPhone，是苹果公司研发的智能时尚 手机，它搭载苹果公司研发的iOS操作系统。第一代 iPhone于2007年1月9日由苹果公司前首席执行官史蒂夫· 乔布斯发布，并在同年6月29日正式发售 。第七代的 iPhone 5S和iPhone 5C于2013年9月10日发布，同年9月 20日正式发售。第八代的iPhone 6和iPhone6 Plus于 2014年9月10日发布，大陆地区销售时间定为10月17日。
体膨胀系数——材料由于温度变化出现膨胀或收 缩按体积计算时，称体膨胀系数。一般可概略看作 线膨胀系数的3倍。
六。强度
材料在静载荷(外力)作用 下抵抗塑性变形和破坏作 用的能力，包括抗压强度 、抗拉强度、抗弯强度、 抗剪强度等。
刚度：材料抵抗变形的能力
七。弹性与塑性
弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后仍 能完全恢复其原来形状的性能
三。比热容 将1kg重的材料温度升高1℃所需要的热量。
四。热导率（热导系数）
材料将热量从一侧表面传递到另一侧表面的性质称 为导热性。由热导率或导热系数表示。
五。热胀系数 材料由于温度上升或下降会出现膨胀或收缩。
线膨胀系数—— 材料上两点之间的单位距离在温 度升高1℃时的变化称为线膨胀系数
线膨胀系数的比较：高分子材料﹥金属材料﹥ 陶瓷材料
以椅子为例看产品与材料的关系
古希腊时期，采用天然石材制作的石椅子 ，由于石材承受的压力远远高于承受拉力 ，且不易加工装配，通常整体落地．因而 形成一个基座式椅子的造型风格。
以椅子为例看产品与材料的关系
我国明式家具在家具发展中 占有十分重要的地位，明式 家具除其完美简洁的造型、 严谨合理的结构、精致的制 作工艺外，自然亮丽的材料 质感是明式家具的重要特征 。
产品造型材料与工艺金属
碳素工具钢：用于制造各种刃具、量具、模具等， 如手工锯锯条、游标卡尺、冷作模具等，一般为 高碳钢。
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产品造型材料与工艺金属
• 2、合金钢
• 许多工业产品对材料提出了更高的要求，如更高 的强度，抗高温、高压、低温，耐腐蚀、磨损以 及其它特殊物理、化学性能的要求。碳钢已不能 完全满足要求。
• 应用：用作耐蚀性要求很高而强度要求不高的构 件，如化工设备、容器和管道等。
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产品造型材料与工艺金属
③ 奥氏体型不锈钢（用量最多，占65—70%； ）
• 典型成分：Wc:< 0.12% ；WCr；18%；WNi； 8%；(称为18-8不锈钢）
• 牌号：1Cr18Ni9、 1Cr18Ni9Ti
•碳 钢 •钢
•合 金 钢
•按含碳量分类：低碳钢、中碳钢、高碳钢
•按钢的品质分类：普通碳素钢、优质碳素 钢
•按用途分类：碳素结构钢、碳素工具 钢
•台金结构钢：低合金高强度钢、合金渗碳钢、合
金
•
调质钢、合金轴承钢
•合金工具钢：刃具钢、量具钢、模具钢
•特殊用途钢：不锈钢、耐热钢、耐磨钢等
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•硬铝合 金 •超硬铝合金
•锻铝合金
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产品造型材料与工艺金属
•飞机用座椅轨道及航空零件
•铝合金型材料
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•铝合金散热器
产品造型材料与工艺金属
•3、铜合金
铜及铜合金具有下列性能：
① 优异的物理、化学性能 • 纯铜导电性、导热性极佳，铜合金的导电、导热性也很好。 • 铜及铜合金对大气和水的抗蚀能力很高。铜是抗磁性物质。 • ② 良好的加工性能。 • 塑性很好，容易冷、热成形；铸造铜合金有很好的铸造性能。 • ③ 具有某些特殊机械性能 • 例如优良的减摩性和耐磨性(如青铜及部分黄铜)，高的弹性极 • 限和疲劳极限(如铍青铜等)。 • ④ 色泽美观
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产品造型材料与工艺金属
• 2、合金钢
• 许多工业产品对材料提出了更高的要求，如更高 的强度，抗高温、高压、低温，耐腐蚀、磨损以 及其它特殊物理、化学性能的要求。碳钢已不能 完全满足要求。
• 应用：用作耐蚀性要求很高而强度要求不高的构 件，如化工设备、容器和管道等。
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产品造型材料与工艺金属
③ 奥氏体型不锈钢（用量最多，占65—70%； ）
• 典型成分：Wc:< 0.12% ；WCr；18%；WNi； 8%；(称为18-8不锈钢）
• 牌号：1Cr18Ni9、 1Cr18Ni9Ti
•碳 钢 •钢
•合 金 钢
•按含碳量分类：低碳钢、中碳钢、高碳钢
•按钢的品质分类：普通碳素钢、优质碳素 钢
•按用途分类：碳素结构钢、碳素工具 钢
•台金结构钢：低合金高强度钢、合金渗碳钢、合
金
•
调质钢、合金轴承钢
•合金工具钢：刃具钢、量具钢、模具钢
•特殊用途钢：不锈钢、耐热钢、耐磨钢等
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•硬铝合 金 •超硬铝合金
•锻铝合金
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•飞机用座椅轨道及航空零件
•铝合金型材料
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•铝合金散热器
产品造型材料与工艺金属
•3、铜合金
铜及铜合金具有下列性能：
① 优异的物理、化学性能 • 纯铜导电性、导热性极佳，铜合金的导电、导热性也很好。 • 铜及铜合金对大气和水的抗蚀能力很高。铜是抗磁性物质。 • ② 良好的加工性能。 • 塑性很好，容易冷、热成形；铸造铜合金有很好的铸造性能。 • ③ 具有某些特殊机械性能 • 例如优良的减摩性和耐磨性(如青铜及部分黄铜)，高的弹性极 • 限和疲劳极限(如铍青铜等)。 • ④ 色泽美观
产品造型材料与工艺教材(PPT 51张)
机械(力学)性能：强度、塑性、弹性 、刚度等 物理性能：导热性、导电性、热膨胀性、磁性等 化学性能：抗蚀性、抗氧化等
②工艺性能 制造和加工过程中表现出来的性能
如铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处 理性能等
2.1.1 金属材料的特性及分类
常用金属材料的分类
第一节 常用金属材料及其特性
2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4
金属材料的特性及分类 钢铁材料 有色金属及其合金 造型设计中金属材料的选用
2.1.2 钢铁材料
钢铁材料可分为三大类：
纯铁 (c<=0.02%)
塑性好、强度低，主要用于制造磁铁
钢 (0.02%<=c<2.11%) 铸铁 (c>=2.11%)
根据使用性能选材
变形失效：弹性变形和塑性变形影响形状、尺寸精度
重要螺栓、弹簧、精密丝杠等，应选高弹性模量材料 塑性断裂：明显塑性变形后断裂，应选高强度材料 低应力脆性断裂：无宏观塑性变形下断裂，如高强度的锤杆，应选强 韧性材料 疲劳断裂：交变应力作用下的裂纹形成、扩展造成断裂，如齿轮，应 表面强化处理
锻造性能
焊接性能
体积较大，要求气密性好，能承受一定压力，如输气管道、 蒸汽锅炉等 钢材最适合焊接，含碳和合金元素越多，焊接性能越差； 铝合金、铜合金焊接性较差，灰口铸铁基本不能焊接
变形铝合金
1.防锈铝合金：含锰、镁等，不可热处理强化，耐蚀性好，用于制 造高耐蚀性薄板容器 2.硬铝：含铜、镁等，强度、硬度高（与高强钢相近），塑性低、 韧性差，用于制造飞机大梁、螺旋桨、铆钉等 3.超硬铝合金：含锌、铜等，强度接近超高强度钢 4.锻铝：含镁、硅、铜等，热塑性、耐蚀性好，适于锻造，用于航 空等形状复杂、要求强度较高的锻件
产品造型设计材料与工艺
• 3③C具r1有3不较锈好钢的①透明大性和多耐数磨耗塑性；料质轻，化学性稳定,不会锈蚀；
⑩ 产某品些造塑 型• 料 设易 计②溶 材于 料耐溶 与剂 工冲。艺击性好；③具有较好的透明性和耐磨耗性；④绝缘性好，导热
③具有较好的性透低明性；和耐⑤磨一耗性般； 成型性、着色性好，加工成本低；⑥大部分塑料耐热性 ⑤对一塑般 料成的型应性用差、实，着例色和热性工好艺膨，调胀加研工率成本大低，； 易燃烧；⑦尺寸稳定性差，容易变形； ⑧多数塑料 金属材料和塑耐料低的应温用实性例差和工，艺 低温下变脆； ⑨容易老化；⑩某些塑料易溶于溶剂。
但是却易碎且后不者耐高可温，一体再现了重通用复型生塑料产的特。性。
• 塑料主要有以下特性： 硬度很好、是一种常见的通用型塑料材质工艺品，手工工艺精巧。
产品材质：1Cr17Ni7（301）、0Cr18Ni9（304）、1Cr18Ni9Ti（321）、316、316L、309S、310S、 0Cr13、1Cr13、2Cr13、
产品造型设计材料与 工艺
金属材料和塑料的应用实例和工艺
• 塑料的应用实例 • 和工艺
• Play………
• 金属材料的应用实例和工艺
对金属材料的应用实例和工艺调研
⑩某些塑料易溶于溶剂。
• 309不锈钢焊管 金属材料的应用实例和工艺
产品材质：1Cr17Ni7（301）、0Cr18Ni9（304）、1Cr18Ni9Ti（321）、316、316L、309S、310S、 0Cr13、1Cr13、2Cr13、 3Cr13不锈钢
塑料工艺品的实例调研
• 左图为一塑料工艺品，
光泽度好，呈半透明状， 制作精美。硬度很好、是 一种常见的通用型塑料材 质工艺品，手工工艺精巧。 但是却易碎且不耐高温， 体现了通用型塑料的特性。 制作工序相对而言较为繁 琐，但外表却简洁精小， 是塑料工艺品的一个好实 例。
产品造型材料与工艺
3.2.7 金属的缺点 ◇抗氧化、抗腐蚀能力差
◇成本高
材料价格高 加工成本高 可持续性较差
3.3 常用金属材料特性
3.3.1 钢铁
钢铁是最广泛使用的金属材料，其产量占金属材料总 量的90%，主要由于它价格低廉、品种多样、加工性能好。
◇钢 按照化学成分，我们可以将钢分为碳素钢和合金钢两
大类。
低碳钢 碳素钢 中碳钢
铸造用铝合金：适合铸造成型，用于铸造形状复杂、承 载不大、重量较轻且具有一定耐蚀、耐热要求的铸件。 延展用铝合金：塑性好，延展性好，适合卷边、冲压、 挤出等压力加工方法成型各种容器、壳体等。
铝合金应用：
◇青铜铝（含铝4％～15％），该合金具有高强度的耐蚀 性，常用于珠宝饰物和建筑工业中，制造机器的零件和工 具，用于与稀硫酸、盐酸和氢氟酸接触的设备；制作电焊 机电刷和夹柄；重型齿轮和涡轮，金属成型模、机床导轨、 不发生火花的工具、压力容器、热交换器、船舶螺旋桨和 锚等。
主要内容
第一章 概论 第二章 材料基础知识 第三章 金属 第四章 塑料 第五章 木材 第六章 玻璃 第七章 竹藤 第八章 纸
第一章 概论 1.1 材料发展与设计创新
纵观人类的发展史，很多时代都是以材料的名称进行 命名，“石器时代”、“青铜器时代”……体现了材料在 人类发展史上的重要作用。材料技术的进步是导致设计变 革的重要因素。
◇工具钢：a.碳素工具钢；b.合金工具钢；c.高速工具钢。
◇特殊性能钢：a.不锈耐酸钢b.耐热钢包括抗氧化钢、热强 钢、气阀钢c.电热合金钢；d.耐磨钢；e.低温用钢；f.电工 用钢
◇专业用钢——如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容 器用钢、农机用钢等。
◇ 铸铁 是指铸造用生铁，使用历史悠久，应用广泛，生产
产品造型材料与工艺ppt课件
优点
➢ 成型周期短；
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➢ 塑件飞边小，易于清理；
➢ 能成型薄壁多嵌件的复杂塑料制品；
➢ 塑件的精度和质量比压塑件高。
缺点 ➢ 余料造成塑料原料的浪费； ➢ 模具结构较压塑模结构复杂，制造成本高； ➢ 成型设备同压塑成型，但压力要大。
5 真空成型
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真空成型：又叫吸塑成型，将热塑性塑料板材、 片材固定在模具上，用辐射加热器加热到软化温 度，用真空泵（或空压机）抽取板材与模具之间 的空气，借助大气压力使坯材吸附在模具表面， 冷却后再用压缩空气脱模，成型所需塑件的加工 方法。
44
45
适宜生产EP等热固性塑料，也可以生产PA、 ABS、PET 等热塑性塑料；
产品：轿车仪表盘、方向盘、飞机和汽车的座椅、 椅垫、家具、鞋底、仿大理石浴缸、浴盆等。
三、液态成型工艺及设备 46
高分子液态材料数可流动溶体，可在低压、常温下通 过各种方法浇铸成型
特点：
成型过程施压小，制品内应力小，对模具和机械设备的强度要求较低， 因而一次性投资少；
１)热塑性塑料
HDPE 6100m MFI ≈0.14g/10min
熔融指数(MFI)
Ｐ、Ｔ t＝１０min
A、流动性好，如PS、PA、 PP、PE等；
B、流动性中等，如改性PS、 ABS、PMMA、POM等；
C、流动性差，PC、PSF、 F塑料等。
5
2)热固性塑料
拉西格流动性 考察塑料在棱柱体流道中的流动长度
模压成型过程： 加料、合模、排气、交联固化、制品脱模、清理模具等。
13
压塑成型主要工艺参数: 成型温度、成型压力和成型时间
一．模压压力
使模塑料完全充满型腔所施加的必要压力。
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压力加工的基本生产方式有 轧制、挤压、拉拨、锻造(自 由锻和模锻)和板料冲压。
轧制、挤压、拉拨用于金属型 材、板材、管材和线材制造
而板料冲压和锻造用于毛胚和 零件。
锻造加工
先将材料预热，使其塑性增强，然后用汽锤、 压力使金属材料成型的加工方法，最原始的锻 造如铁匠的小火炉、手锤等。
锻造要求材料具有两方面的性能
可锻性， 即承受住重锤的锻打、 冲击而不易碎裂， 具有良好的韧性。
要求定型性好，弹性要适度。 若弹性过大， 则材料 在重锤锻打时承受外力会发生变形， 但外力撤出之 后又恢复原型，难以成型。预热升温， 实际上就是 一种强化定型性能的措施。
锻造使金属产生的加工硬化是强化金属的重要 手段之一,对于纯金属和奥氏体不锈钢等不能采 用热处理强化的合金尤为重要。
2.2.2 压力加工及其工艺性
定义：
压力加工 利用外力使坯料产生塑性变
形,获得所需尺寸,形状和性能的产品（毛 坯或零件）成型方法
压力加工中作用在金属坯料上的外力主要有 两种性能：冲击力和压力
锤类设备产生冲击力使金属变形 扎机与压力机对金属坯料施加静压力使之变形
2.2.2 压力加工及其工艺性
板料冲压
板料冲压特点： （1）可冲压出形状复杂的零件，废料较少。 （2）产品具有足够高的精度和较低的表面粗
糙度，互换性能好。 （3）能获得质量轻，材料消耗少，强度和刚
度较高的零件。 （4）冲压操作简单，工艺过程便于机械化和
自动化，成品率很高，故零件成本低。
板料冲压
冲压成品需进行很多工序，其基本工序有分 离工序和变形工序两大类：
锻造加工后零件表面光滑、内部组织致密均匀，机 械强度高；
锻造加工后可直接形成产品外形，尺寸比铸造精确， 一般只做少量切削加工即可。
锻造法兰盘
锻造加工产品举例
手锤
冲压加工
冲压烤漆饰品
冲压加工
冲压加工成型是利用冲模使板材产生分离或 变形的加工方法。通常在冷态下进行，又叫 冷冲压。
冷冲压工艺是产品上外形零件的加工主要的 手段之一，冷冲压工艺对当今的大批量生产 很有意义，由于产品需要频繁的变换造型， 在这种竞争的形势下，采用冷冲压工艺具有 特殊的意义。
（2)在保证工艺的前提下，应尽量以廉价材料代替 贵重材料，以薄料代替厚料，以黑色金属代替有色 金属，这样，可使占制品成本60％－80％的材料费 用大大降低，以利提高产品的市场竞争能力。
（3）设计零件的外廓尺寸尽量考虑板材的尺寸规格 标准，使毛坯排样时废料浪费最少。反之，选择材 料尺寸时，应考虑尽量为毛坯尺寸的整数倍为好。
3 既充分利用冲压件有薄、匀、轻、强的特点，又要满足冲压产品需 要较强刚度的要求
在产品上灵活设计加强筋、肋、起伏或翻边（如：盆、锅等）等以提高其 刚性。并且这些在制造时可一次成型，是其他方法难以做到的。
冲压设备
1.剪切下料设备 是冷冲压工艺中 准备工序使用的设备，手工制作 模型时使用更多。分为:
手工剪刀设备和工具小剪刀 中小型剪刀设备：振动剪刀、斜口
剪刀、钣金铣床； 大型剪切设备
2、弯曲成型设备：板料折弯压力 机、卷板机、拉型机
3、压制设备
冲压产品的设计特点
1 形状简单、对称，尽可能采用圆形或矩形，受力均匀
从合金的组织结构看：
纯金属和固溶体（奥氏体）的锻造性能一般较好。 铸态组织和粗晶组织塑性较差，锻造性能不如锻轧
组织和细晶组织。
产品设计中如何运用锻造 工艺？
在产品的艺术造型上较少应用，一般从功能出发， 构成产品的外形，如汽车发动机连杆、日用品小锁 头、农具等。
自由锻不能加工形状复杂的锻件； 外形复杂的零件需要用模锻获得；
分离工序 使坯料的一部分与另一部分相互 分离的工序，如落料、冲孔、切断、修整 等。
变形工序 使坯料的一部分相对于另一部分 产生位移而不破裂的工序。如拉深、弯曲、 翻转、成型等。
冲压材料的合理选择
（1）冷冲压适用的板材厚度一般不超过6mm厚。 材料一般用塑性较高的低碳钢、铜、铝、及其合金， 此外非金属材料也常用于冲压加工，如胶木、云母、 石棉板、皮革等等。
产品表面均由上下模具切、拉、挤而成，故产品形状设计应简单，符合模 具的一端（型腔）或两端（通模）是开放式的特点，应能制造。
2 为保证模具强度和寿命，尽量避免长槽或长悬臂的结构设计
形成产品表面的冲压深度不能过长，过长时是分几次压成的，产品的拉、 挤成型表面不应设计过长。（如：氧气瓶）
在型腔内可设计复合型腔特点的形貌（孔窝、凸台等）以及通孔等。如： 汽车车身
锻造加工
可锻造的固体坯料可以是铁碳合金、铝 合金、铜合金等。
锻造时金属需加热到的温度
铁碳合金（钢） 约为1150℃——125铜合金
约为800℃——900℃
锻造加工
锻造分为两种： 自由锻：是将近坯料放在上下地铁之间，
以冲击力或压力使其变形的加工方法。 模锻：金属坯料在具有一定形状的锻模模
产品造型材料与工艺
第四讲
第二章 金属材料及其加工技术
第一节 常用金属材料及其特性 第二节 金属材料成型与工艺性 第三节 金属表面处理与装饰技术
第二节 金属材料成型与工艺性
2.2.1 铸造加工及其工艺性 2.2.2 压力加工及其工艺性 2.2.3 连接技术及其工艺性 2.2.4 切削加工（机械加工）及其工艺性 2.2.5 特种加工及其工艺性
膛内受冲击力或压力的加工方法。
自由锻
模锻
锻造产品的适用材料
从化学成分看：
一般纯金属的锻造性好。 碳钢的锻造性随其含碳量的增高而降低。 合金钢的锻造性低于相同含碳量的碳钢。 合金钢中合金元素含量愈高, 杂质愈多, 锻造性愈差。 当合金中含有可形成碳化物的元素（如铬、钨、锡、
钒、铁等）, 则其锻造性显著下降。
压力加工的特点：是一种重要的塑性成型方法， 要求金属具有良好的塑性
优点：金属塑性变形后，能压合铸坯的内部缺陷， 提高金属机械性能，保证强度和韧性，节省金属 材料和加工工时
缺点：只适用于塑性金属材料，不能加工脆性材 料如铸铁、青铜，不能加工形状太复杂的零件比 如具有复杂外形和内腔的零件
压力加工的种类
轧制、挤压、拉拨用于金属型 材、板材、管材和线材制造
而板料冲压和锻造用于毛胚和 零件。
锻造加工
先将材料预热，使其塑性增强，然后用汽锤、 压力使金属材料成型的加工方法，最原始的锻 造如铁匠的小火炉、手锤等。
锻造要求材料具有两方面的性能
可锻性， 即承受住重锤的锻打、 冲击而不易碎裂， 具有良好的韧性。
要求定型性好，弹性要适度。 若弹性过大， 则材料 在重锤锻打时承受外力会发生变形， 但外力撤出之 后又恢复原型，难以成型。预热升温， 实际上就是 一种强化定型性能的措施。
锻造使金属产生的加工硬化是强化金属的重要 手段之一,对于纯金属和奥氏体不锈钢等不能采 用热处理强化的合金尤为重要。
2.2.2 压力加工及其工艺性
定义：
压力加工 利用外力使坯料产生塑性变
形,获得所需尺寸,形状和性能的产品（毛 坯或零件）成型方法
压力加工中作用在金属坯料上的外力主要有 两种性能：冲击力和压力
锤类设备产生冲击力使金属变形 扎机与压力机对金属坯料施加静压力使之变形
2.2.2 压力加工及其工艺性
板料冲压
板料冲压特点： （1）可冲压出形状复杂的零件，废料较少。 （2）产品具有足够高的精度和较低的表面粗
糙度，互换性能好。 （3）能获得质量轻，材料消耗少，强度和刚
度较高的零件。 （4）冲压操作简单，工艺过程便于机械化和
自动化，成品率很高，故零件成本低。
板料冲压
冲压成品需进行很多工序，其基本工序有分 离工序和变形工序两大类：
锻造加工后零件表面光滑、内部组织致密均匀，机 械强度高；
锻造加工后可直接形成产品外形，尺寸比铸造精确， 一般只做少量切削加工即可。
锻造法兰盘
锻造加工产品举例
手锤
冲压加工
冲压烤漆饰品
冲压加工
冲压加工成型是利用冲模使板材产生分离或 变形的加工方法。通常在冷态下进行，又叫 冷冲压。
冷冲压工艺是产品上外形零件的加工主要的 手段之一，冷冲压工艺对当今的大批量生产 很有意义，由于产品需要频繁的变换造型， 在这种竞争的形势下，采用冷冲压工艺具有 特殊的意义。
（2)在保证工艺的前提下，应尽量以廉价材料代替 贵重材料，以薄料代替厚料，以黑色金属代替有色 金属，这样，可使占制品成本60％－80％的材料费 用大大降低，以利提高产品的市场竞争能力。
（3）设计零件的外廓尺寸尽量考虑板材的尺寸规格 标准，使毛坯排样时废料浪费最少。反之，选择材 料尺寸时，应考虑尽量为毛坯尺寸的整数倍为好。
3 既充分利用冲压件有薄、匀、轻、强的特点，又要满足冲压产品需 要较强刚度的要求
在产品上灵活设计加强筋、肋、起伏或翻边（如：盆、锅等）等以提高其 刚性。并且这些在制造时可一次成型，是其他方法难以做到的。
冲压设备
1.剪切下料设备 是冷冲压工艺中 准备工序使用的设备，手工制作 模型时使用更多。分为:
手工剪刀设备和工具小剪刀 中小型剪刀设备：振动剪刀、斜口
剪刀、钣金铣床； 大型剪切设备
2、弯曲成型设备：板料折弯压力 机、卷板机、拉型机
3、压制设备
冲压产品的设计特点
1 形状简单、对称，尽可能采用圆形或矩形，受力均匀
从合金的组织结构看：
纯金属和固溶体（奥氏体）的锻造性能一般较好。 铸态组织和粗晶组织塑性较差，锻造性能不如锻轧
组织和细晶组织。
产品设计中如何运用锻造 工艺？
在产品的艺术造型上较少应用，一般从功能出发， 构成产品的外形，如汽车发动机连杆、日用品小锁 头、农具等。
自由锻不能加工形状复杂的锻件； 外形复杂的零件需要用模锻获得；
分离工序 使坯料的一部分与另一部分相互 分离的工序，如落料、冲孔、切断、修整 等。
变形工序 使坯料的一部分相对于另一部分 产生位移而不破裂的工序。如拉深、弯曲、 翻转、成型等。
冲压材料的合理选择
（1）冷冲压适用的板材厚度一般不超过6mm厚。 材料一般用塑性较高的低碳钢、铜、铝、及其合金， 此外非金属材料也常用于冲压加工，如胶木、云母、 石棉板、皮革等等。
产品表面均由上下模具切、拉、挤而成，故产品形状设计应简单，符合模 具的一端（型腔）或两端（通模）是开放式的特点，应能制造。
2 为保证模具强度和寿命，尽量避免长槽或长悬臂的结构设计
形成产品表面的冲压深度不能过长，过长时是分几次压成的，产品的拉、 挤成型表面不应设计过长。（如：氧气瓶）
在型腔内可设计复合型腔特点的形貌（孔窝、凸台等）以及通孔等。如： 汽车车身
锻造加工
可锻造的固体坯料可以是铁碳合金、铝 合金、铜合金等。
锻造时金属需加热到的温度
铁碳合金（钢） 约为1150℃——125铜合金
约为800℃——900℃
锻造加工
锻造分为两种： 自由锻：是将近坯料放在上下地铁之间，
以冲击力或压力使其变形的加工方法。 模锻：金属坯料在具有一定形状的锻模模
产品造型材料与工艺
第四讲
第二章 金属材料及其加工技术
第一节 常用金属材料及其特性 第二节 金属材料成型与工艺性 第三节 金属表面处理与装饰技术
第二节 金属材料成型与工艺性
2.2.1 铸造加工及其工艺性 2.2.2 压力加工及其工艺性 2.2.3 连接技术及其工艺性 2.2.4 切削加工（机械加工）及其工艺性 2.2.5 特种加工及其工艺性
膛内受冲击力或压力的加工方法。
自由锻
模锻
锻造产品的适用材料
从化学成分看：
一般纯金属的锻造性好。 碳钢的锻造性随其含碳量的增高而降低。 合金钢的锻造性低于相同含碳量的碳钢。 合金钢中合金元素含量愈高, 杂质愈多, 锻造性愈差。 当合金中含有可形成碳化物的元素（如铬、钨、锡、
钒、铁等）, 则其锻造性显著下降。
压力加工的特点：是一种重要的塑性成型方法， 要求金属具有良好的塑性
优点：金属塑性变形后，能压合铸坯的内部缺陷， 提高金属机械性能，保证强度和韧性，节省金属 材料和加工工时
缺点：只适用于塑性金属材料，不能加工脆性材 料如铸铁、青铜，不能加工形状太复杂的零件比 如具有复杂外形和内腔的零件
压力加工的种类