6成型工艺

四、 塑胶制品的成型加工 (1)压制成型 (2)注射成型
1.模压成型 1.模压成型
焊接应力与变形
• 焊接是一种局部不均匀的加热和冷却过 程,这过程造成了金属内部不均匀的膨胀 和收缩,其膨胀和收缩受阻的结果产生了 焊接应力,焊接应力的释放或焊件应力作 用下失稳，便产生了焊接变形。
氩弧焊
• 氩弧焊是利用氩气流作为保护气体进行 电弧焊的焊接方法。焊接时氩气不断地从 喷嘴喷出，形成严密的氩气流，使电弧与 空气隔开，杜绝外来的有害气体的侵入， 从而获得良好的焊缝。 可获得致密、无飞 溅、高质量的焊缝。可焊接各种钢材与异 种金属，甚至活泼性极强、固态400℃还 能吸收氢的钛合金。
焊接分类
1. 熔化焊：使构件的被连接表面局部加热熔化，形成 共同熔池。冷却后结晶形成接头，使构件连成一体的 方法称为熔化焊接。 2. 压力焊：利用摩擦、扩散和加压等使两个连接表面 上的原子相互接近到晶格距离，从而在固态下实现的 连接称为压力焊接。为了使焊接容易实现，大都在加 压同时伴随加热措施。 3. 钎焊：利用某些熔点低于被连接构件材料的熔化金 属(钎料)作连接的媒介物，在连接界面上流散浸润作 用，冷却结晶形成结合面的方法称为钎焊。
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
特 点
(1)尺寸精度高，表面光洁：可实现少切削， 无切削精密铸造。 (2)可铸形状复杂的，薄壁铸件：蜡模易于成 型，不用考虑取模，复杂内腔可用可熔型芯 成型。 (3)能生产各种合金，特别适合于耐热合金、 贵重金属等。 (4) 熔模铸造工艺复杂，生产周期较长，成本 较高，不宜生产大铸件。
z r 压边圈 工件
φ1
r
凹模
拉 深 件（一）
源自文库压的主要特点
1. 由于工件有加工硬化，具有重量轻、刚度 好、结构轻巧等优点。 2. 具有较高的尺寸精度和表面质量，互换性 好。 3. 可生产形状复杂的零件（尤其与焊接工艺 相结合）。 4. 冲压生产操作简单，便于实现机械化、自 动化，生产率极高。 5. 冲压模具较贵，只适用于大批量生产。
二、锻压
• 锻压是指固态金属在高温或常温下，在 外力作用下，产生塑性变形而获得所需 尺寸、形状及机械性能的毛坯或零件的 工艺方法。 • 锻压加工方法有锻造、冲压、轧制、拉 拔、挤压等。本章主要介绍锻造与冲压。
锻压工艺
(a)锻造 (b)冲压 (c)轧制 (d)拉拔 (e)挤压
1、锻 造
• 将固态金属加热到再结晶温度以上进行 的锻压加工方法叫锻造。
锻造的特点
1. 改善内部组织，提高机械性能。 2. 塑变成形，质量保持不变，属无废料及 少废料的加工方法。 3. 自由锻生产周期短，模锻生产率高。 4. 锻造的缺点是尺寸精度不够，表面质量 差，难以加工成形状较复杂的工件。
自由锻造
• 将金属坯料放在铁砧上，用冲击力或压力使 其自由变形获得所需形状的成形方法，称为 自由锻造。自由锻时坯料的变形不受模具的 限制，锻件的形状和尺寸主要靠锻工的技术 来保证，所用设备和工具有很大的通用性。 这种方法主要用于单件生产，锻件重量可小 到1公斤以下，也可大到数百吨，并且是生产 大锻件的唯一方法。
钎焊的特点及分类：
• a. 钎焊时对母材各种性能影响较小。 • b. 钎焊时工件的变形较小。 • c. 可以连接异种材料，如金属与玻璃等的 钎焊。 • d. 利用钎焊能制造形状复杂的工件。可一 次钎焊几十甚至几百条钎缝，生产率高。 • e. 钎焊接头平整光滑，外形美观。 • 钎焊也有明显的缺点:钎焊接头的强度较低， 同时钎焊与装配要求比熔化焊高，要保证严 格的间隙。
三、焊 接
• 焊接是指通过适当的物理、冶金过程使 两个分离金属构件连接成一体的连接方 法。 • 焊接过程的本质就是通过适当的物理、 冶金过程使两个分离表面的金属原子之 间接近到晶格距离，并形成结合力。
焊接原理
要把两个分离的金属构件连接在一起， 从物理本质上来看，就是要使这两个构件 的连接表面上的原子，彼此接近到金属晶 格距离(0.3-0.5nm)，使金属原子之间产生 金属键的结合。
压力铸造应用
• 压铸主要用于有色金属，中小型薄壁复杂铸 件的大批量生产。在汽车、摩托车、航空航 天、农机、建筑装饰、医疗器械、电机电器、 仪表、计算机等行业得到广泛应用。如果摩 托车发动机缸体、缸盖、变速箱壳体，汽车 化油器壳体及零件，电机壳、端盖、转子， 等等。
熔模铸造
• 熔模铸造是用蜡或塑料制成可熔性模型， 用石英砂和粘接剂做成壳型，用重力浇 注的铸造工艺。熔模铸造也称失蜡铸造。
动型 动模 顶杆 型芯 型芯 定模 静型
浇口 型腔腔 活塞 (a) 合型.浇料 压室 (b) 压射 (c) 开模.顶出 铸件
特 点（1） 点（1
• (1)压铸件质量好：尺寸精度能达到切削加工 的一般水平，表面粗糙度可达到，甚至超过 切削加工的一般水平，可生产出薄壁复杂铸 件，如螺纹、小孔、文字及花纹图案等。最 小孔径小于1mm。压铸件一致性好，尺寸稳定。 • (2)生产率高：在所有铸造方法中，压铸所能 达到的生产率是最高的。压铸模上可制做多 个型腔，一次可铸出多个铸件。压铸还可节 省大量机械加工时间。
成型工艺
•铸造 •锻造 •焊接 •注塑
一、铸 造
将液态金属浇注到与零件的形状、 尺寸相适应的铸型空腔中，待其冷却凝 固，以获得毛坯或零件的工艺叫铸造。
上砂型 （上箱） 液态金属 浇口 分型面 制造木模 型腔 落砂后铸件 配制型砂 下砂型 用木模、型砂制成砂型， (下箱） 浇注，凝固
铸
件
• 铸件质量(几何形状，表面质量)达到使 用要求的可直接使用，称为零件。 • 大部分铸件需经切削加工才能达到使用 要求，这些铸件称为毛坯。
常用焊接工艺
1. 手工电弧焊 手工电弧焊是当前金属焊接的最主要 形式。手工电弧焊是利用焊条与工件 两极之间的，该电弧产生大量的热能 与光能，从而使工件与焊条局部熔化， 气体 进行焊接的方法 药皮
熔池 渣壳 焊缝 焊芯 熔滴 工件
手工电弧焊的特点与应用
• 手工电弧焊电弧温度高且热量集中，焊 缝热影响区小，焊缝质量高；焊接速度 快，生产率高；加热面积不大，翘曲变 形小，焊条药皮上可加入各种物质和合 金元素，可以控制焊缝金属的机械性能。 并且设备简单，操作方便，可达性好， 能进行全位置焊接，适合焊接各种不同 结构，广泛用于各工业部门焊接钢件。
冲床机构简图
冲孔和落料
• 落料与冲孔是使坯料按封闭轮廓分离的工序， 又称冲裁。
落料和冲孔两种工序的 坯料变形过程和模具结 构都是一样的。落料是 被分离的部分为成品， 周边是废料；冲孔则是 被分离的部分是废料， 周边是成品。
拉 深
• 拉深是指通过模具把板坯加工成空心体或对 已初拉成形的空心体进行继续拉深成形的工 凸模 序，又称拉延。
冲压的应用
• 冲压成形应用广泛，无论在航空、汽车、 拖拉机等交通运输工业，还是电机、电 器、仪表等机电工业及日常生活用品等 各生产领域都占极重要的地位。
作业
1.锻压加工的实质是什么? 2.锻压加工对材料性能有什么影响? 3. 自由缎、模锻各有何特点，应用上有何 不同？ 4. 什么是冲压，冲压工序有那些，有何特 点？
铸造的特点
• 1. 能制造形状复杂的铸件 由于液态金属 有很好的充型能力,因而能制造形状复杂的 铸件,特别是具有复杂内腔。 • 2. 生产率高 铸件不论大小和复杂程度， 均一次成形，铸件生产率高；铸件与零件形 状、尺寸相近，减少了后续加工，使零件生 产效率提高。 • 3. 成本低廉 铸造所用原材料便宜，如铸 铁锭钢锭，废旧金属等，金属利用率高，废 料少。对于贵重金属制品就更为突出。
铸造工艺分类
• 铸造方法有很多种，常用的有，砂型铸 造，金属型铸造，压力铸造，熔模铸造， 壳型铸造，离心铸造等。 • 由于砂型铸造应用最广，产量最大，所 以，通常把它做为一种基本的铸造方法， 其余方法归为一类，称为特种铸造。
砂型铸造
• 砂型铸造是以型砂做为铸型材料，采用 重力浇注的铸造方法。 • 砂型需要借助模型来成形。铸件上的孔 和空腔靠型芯形成。造型方法有手工造 型和机器造型两类。
熔模铸造应用
• 熔模铸造主要用于生产小型精密铸钢件， 特别适合高熔点，难切削的合金铸件。 飞机发动机中的空心涡轮叶片、轴流转 子、导风轮等，就是用熔模铸造生产的。 飞机上的其他钢铸件和耐热合金铸件， 主要也用熔模铸造法制造。
作 业
1. 铸造有哪些优缺点? 适用范围如何? 2. 试比较砂型铸造，金属型铸造，压力铸造，熔 模铸造，低压铸造的特点及应用范围。
铸造的特点
4. 适应性广 适用于几乎所有金属材料，都 可以铸造。对铸件的大小没有限制，小到几 克，大到几百吨的铸件都能生产，也是特大 金属件的最常用的制造方法。 5. 铸造的缺点 铸造温度较高，因此铸件易 产生晶粒粗大，夹渣，缩孔，缩松，收缩变 形裂纹等缺陷。铸件的机械性能低于锻件， 最常用的砂型铸造尺寸精度和表面质量较低。 铸造生产环境较差，劳动强度大。
点焊
• 点焊是将被焊零件搭接后，在电极加压 的情况下，通以强大电流，此时产生电阻 热，使被焊处金属达到或接近熔化的温度。 断电后，电极加压及通水冷却使熔化的金 属在压力下结晶形成焊点。
钎焊
• 钎焊是用熔点比钎焊金属低的钎料熔化 后依靠毛细管作用填满纤焊金属钎缝间隙， 从而获得不可拆卸的接头的一种焊接方法。
特 点（2） 点（2
• (3)经济性好：压铸生产率提高，铸件精度高、 节省机械加工。在批量足够(＞2000～3000件) 时，压铸的经济性是最好的。而且，批量越 大，经济性越好。 • (4)缺点：压铸件有气孔，不能在高温下使用， 也不能进行热处理。 • 压铸模型制造周期长，费用高，压铸机投资 也较大，不适合小批量生产。
自由锻工步
模 锻
• 模锻是使金属坯料在锻模模腔内一次或多次 承受冲击力或压力的作用而被迫流动成形以 获得锻件的加工方法。 • 与自由锻相比，模锻的优点是：生产率提高 3～4倍；锻件的尺寸精度高，表面粗糙度值 低；材料利用率提高50%，能锻制形状比较复 杂的锻件，操作简单，易于实现机械化等。 • 但锻模制造周期长，成本高，模锻件不能太 大。因此，模锻适用于中小型锻件的成批和 大量生产。
模锻变形过程
模锻件
φ
锻造应用
在各类机械中，凡承受交变的、振动的 重大的载荷及高速运转的重要结构件，如 轴、齿轮、凸轮、叶轮等大都采用锻件。 据统计在飞机上，锻件重量占总量的85%， 在汽车上占80%，在机车上占60%。
2、冲压
• 冲压是利用模具对板料进行冲压，并使 之分离或变形的加工方法。板料冲压常 在室温下进行，板料厚度多数在4mm以下， 故又称冷冲压或薄板冲压。
金属型铸造的应用
• 金属型铸造主要应用于有色金属铸件的大批 量生产。如内燃机铝活塞，汽缸盖，铜轴瓦， 轴套等。飞机和航空发动机上的铝、镁合金 铸件，生产批量较大时用金属型铸造，如发 动机放气活门壳体、主滑油泵上盖、油雾分 离器壳体、安装座等。
压力铸造
• 压力铸造是用金属做铸型，在高压下浇 注并凝固成形的铸造工艺。
3
2
3
4 4 1 5 2 6 6 5 1
CO2气体保护焊
• 利用CO2作为保护气体的电弧焊。 • CO2保护焊热量集中，加热面积小，再 加上气流的冷却作用，焊接热影响区小， 焊件变形小，焊缝含气少。CO2气体保护 焊不如氩气保护好，但CO2气价廉，成本 为埋弧焊及手工电弧焊的40%. • 其缺点是飞溅较大，焊缝成型不美观。 主要用于低碳钢、低合金钢的焊接，广泛 应用于汽车、机车车辆、造船、起重、罐 体、油管等方面的焊接。
金属型铸造
• 金属型铸造是用铸铁、钢或其他金属 材料做铸型，在重力下将液态金属浇 入铸型获得铸件的工艺方法。
金属型铸造的特点
(1)生产率高 (2)铸件尺寸精度高，表面光洁，一致性好： (3)节约金属，减少切削加工量：金属型铸件的重 量可比砂型铸造的相同铸件减重20%～60%。 (4)铸件机械性能好：铸件的强度，硬度，塑性和 冲击韧性都有不同程度的提高。 (5)金属型制造周期长，费用高：金属型铸造必须 有足够的批量，才能使铸件成本下降，平均周 期缩短，效率提高。 (6)难以生产复杂的铸件