金属材料和塑料材料在产品中的应用

金属材料和塑料材料在产品中的应用

1.金属材料的概述

材料成型加工行业是制造业的重要组成部分，材料成型加工技术是汽车、电力、石化、造船及机械等支柱产业的基础制造技术，新一代材料加工技术也是先进制造技术的重要技术。据统计，全世界75%的钢材经塑性成形，45%的金属结构用连接得以成型。汽车结构中65%以上由钢材、铝合金、铸铁等材料通过以上几种加工方法成型。

在现代产品设计中,可运用的材料丰富多彩。其中,金属以其自身的特质在工艺制作材料中占有很大的比重。不同的金属经过不同的冶炼、熔铸、捶打、焊接等工序,可以制作各种富有现代感的产品。金属材料在体现设计效果上起着不可忽视的作用。

金属材料是现代工业的支柱，金属材料的工艺性能优异，能够按照设计师的构思实现产品的多种造型。广泛应用于工业产品造型设计中，是设计师快速实现设计构思的重要途径。随着科学技术的发展，肯定会有越来越多的处理工艺被发明出来，这些都会对产品设计的发展做出重要影响。

2.金属材料的成型方法

金属材料的成型分为：液态成型、塑性成形和连接成型三大类。其中，液态成型又叫做铸造，包括：砂型铸造和特种铸造；塑像成型可分为：自由锻、模段、板料冲压、挤压、轧制和拉拔；常见的连接成型工艺主要有焊接、胶接和机械连接。

3.冲压成型产品举例

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。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。艺术造型上，常做标牌、锁具、

灯具、笔、服装上的装饰品

等。以壳体类零件居多,冲压

产品尺寸精确，表面光洁度

好，一般冲压后不再或很少

进行机械加工。

4.冲压产品分析

瓶盖是包装不可或缺的重要组成部分,而应用

于啤酒饮料等产品的瓶盖对气密性要求极高但同

时，由于与液态产品接触，也面临着一系列的问题。

下面对啤酒盖子进行简单的分析。

金属材料：涂印过的平板铁皮

性能：成型工艺简单，成本低，具有极好的密封性。

成型方法：冲压成型

利用冲模在压力机上使板料分离、变形，板料冲压的坯一般为2mm，盖子的冲压成型分为两步分离和变形，先从板料上冲下落料，然后再进行弯曲变形。

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。

1.成型方法：

易拉罐生产厂需要从其它厂家购进钢板或铝板,然后

通过一系列的拉伸冲压成型。罐身从印刷工序出来

然后进行清漆油墨烘烤罐内部清洗等处理工艺生产

出产品来。是需要特定的生产工艺和生产线的！易拉

罐由罐身和罐盖两部分组成,行内称两片罐。

2.罐子的制作工程:

1)生由薄铝带,(厚0.27MM~0.33MM,宽1.6M~2.2M,一

卷重约3T)由冲床冲成圆杯

2)冲后的杯由拉伸机拉成罐子的形状

3)拉伸后的罐子经清洗,烘干,外表印刷并烘干,内壁喷涂并烘干,罐口缩颈返边,漏光检测后就是成形的易拉罐(没有盖子)

4）罐盖也是用铝带用冲床一次冲成形的，经过喷涂烘干和检测后即完工制作过程中不需要热处理。

1.塑料的概述

工业设计史中每一次新的材料的出现都会为产品的造型设计带来新的飞跃，出现新的造型风格，产生新的功能、新的结构和新的形态。这就要求产品设计人员不仅要创造新的设计思想，还要及时掌握新的材料，深入了解新的材料在产品造型设计当中的应用。而各种材料都有其自身的结构美感要素，产品的美感要素往往来源于对这些材料的合理加工和利用。

第二次世界大战后新型材料塑料的产生，使设计师具有了无限的选择权，塑料使许多的产品呈现出前所未有的形式和色彩，与先前标准化的金属表面处理和工业化形式形成了强烈的对比。

我国塑料的重点应用领域主要在塑料包装材料、塑料建筑材料、以及工业领域的应用。这几大领域中，工业领域应用的塑料种类繁多，数量年年大幅度增加。由于我国人民生活水平的提高，健康消费意识逐渐深入人心，促使抗菌塑料制品近年在我国发展迅速。塑料是抗菌剂应用最广的领域。抗菌塑料在家电和日用品中成功应用后，今后将主要应用在建材和室内装饰行业以及轿车的内饰件，其在我国的市场发展空间十分巨大。

2.塑料主要的成型方法

1)、注射成型是采用注射成型机将粒状塑料连续输

入到料筒中受热熔融成黏性流动状态，由螺杆或柱

塞推至料筒端部，通过喷嘴和浇注系统将熔体注入

闭合的模具中，经保压、冷却后固化成型，然后开

模取出塑件。

2)、压缩成型是将塑料原料直接加在敞开的模具型腔内，再将模具闭合，

塑料粒料在受热和受压的作用下充满闭合的模具型腔，固化成型后得到塑

件。

3)、压注成型在改进压缩成型缺点，吸收注射模具经验基础上发展起来的一

种热固性塑料的成型方法，又称传递成型、挤胶成型。

4)、挤出成型将熔融的塑料自模具内以挤压的方式往外推出，

而得到与模口相同几何形状的流体，冷却固化后，得到所要的

零件。

5)、中空成型（吹塑成型）是将熔融坯料放入吹塑模具内，向坯料吹入压

缩空气，使处于高弹态的融入塑料型坯发生膨胀变形，然后再经冷却定型，

获得中空容器它是制造中空件和管筒型薄膜的方法。

3.塑料成型方法在产品中的应用（图片举例）

4.塑料水杯分析

塑料水杯常用材质有聚丙烯，聚碳酸酯。首先，从理论上

讲二者都是无毒的，但是从耐老化讲，

PP更适合做水杯。其次

从合成方法上讲，PC

一般是用双酚A型方法合成的，分子内含

有苯环，虽然PC本身耐热性很好，但是作为高分子材料，其内

部仍然含有一些低分子物质，这些物质在受热见光的情况下，

会挥发分解，并且大多是致癌的。因此通常情况下PP水杯更安

全。

但是为什么市面上有很多PC水杯呢？这是因为，PC的透明性

更好，更有玻璃的质感，所以商家为了取悦消费者也会生产PC 的水杯。

该塑件是一日用品容器—大水杯盖，塑件壁薄属薄壁塑件，生产批量很大。要求其化学稳定性好，熔点高，故选用PP，成型工艺性很好，可以注射成型。

对于杯体加工，主要采用注塑和吹塑相结合的加工方法（注射吹塑）。工艺过程为：由注射机在高压下将熔融塑料注入型坯模具内形成管状型坯，开模后型坯留在芯模上，通过机械装置将热型坯置于吹塑模具内，合模后由芯模通道引入0.2-0.7MPa的压缩空气，使型坯吹胀达到吹塑模腔的形状，并在空气压力下冷却定型，脱模后得到制品。

5.塑瓶产品在乳饮料包装中的应用---PET瓶

PET瓶的成型方法有挤出吹塑与注射吹塑工艺成型两

种方式，拉伸吹塑又有一步法与两步法之分，在一步法成

型中，型坯的成型、冷却、加热、拉伸与吹塑和瓶体的取

出均在一台机器上依次完成，两步法则采用挤出或注射成

型型坯，并使型坯冷却到室温，成为半成品，然后把型坯送入再加热并在拉伸吹塑机器中成为瓶体。即型坯的成型、拉伸与吹塑分

别在两台机器上完成。一步法注射吹塑PET瓶，注吹设备中需要有两副模

具即注塑型坯模和吹塑模具。而注塑型坯模主要由型坯模腔及芯棒构成，

其各部位尺寸参数选用的正确与否是瓶体能否成型的关键，因此很有必要

将模具型坯尺寸参数结合成型工艺进行合理选取。