yh第七章金塑料成形与加工

零件快速的推出，以进行下一个注塑周期。
• 注射成型方法有以下优点：高产量，高制造成本。
能一次成型出外形复杂、尺寸精确和带嵌件的制品；
可以极方便的利用一套模具，成批生产得到尺寸、
形状、性能完全相同的产品；生产性能好，成型周
期短，一般制件只需30－60秒可成型，而且可实现
自动化或半自动化作业，有较高的生产效率和技
却较高。
• 塑料的工艺特性是指将塑料原料转变为塑料制 品的工艺特性，即塑料的成型加工性。塑料的
成型方法很多．根据加工时聚合物所处状态的
不同，塑料成型加工的方法大体可分为三种：
• 1、处于玻璃态的塑料，可以采用车、铣、钻、刨
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，可以采用热压、弯曲、
第六节 锻造
锻造是在加压设备及工（模）具的作用下，通过金 属体积的转移和分配，使坯料、铸锭产生局部或全部
的塑性变形，以获得具有一定几何尺寸、形状和质量
的锻件的加工方法。锻造的目的是使坯料成形及控制 其内部组织性能达到所需几何形状、尺寸以及品质的 锻件。 一般铸件的内部组织和力学性能不如锻件。 比较重要的零件都选用锻造工艺过程生产。
５. 旋压
有些空心回转体件还可用旋压方法来制造。旋压是在专
用旋压机上进行。
第七章
高分子材料成形与加工
第一节 塑料成形加工
第二节 橡胶成形加工
第三节 合成纤维成形加工
第一节 塑料成形加工
• 任何对塑料产品的讨论都离不开生产制造的技术问 题。许多塑料产品都可以由多种加工工艺制造而成。 选择正确的生产流程有以下几点标准：产品的形状， 材料的要求，想投资的模具数量和你想制造的零件 数量。注塑的工具投资相当高，但是单件的价格往 往很低。其他的方法相对较低，但是单件产品价格
塑料制品常用的主要原料和辅助材料
• 塑料制品常用的主要原料和辅助材料，一般包括 合成树脂和各种添加剂两大部分。合成树脂是塑 料中对各种添加剂起粘结作用的主要成分，一般 占30%—100%，对塑料的基本性能有决定性的影 响。添加剂则是为了改善塑料的某些性能，以获 取更满足使用要求的塑料制品，而在生产中特意
3压制成型
• 压制成型主要用于热固性塑料制品的生产，有模压 法和层压法两种。压制成型的特点是：制品尺寸范围 宽，可压制较大的制品；设备简单，工艺条件容易控 制；制件无浇口痕迹，容易修整、表面平整、光洁； 制品收缩率小、变形小、各项性能较均匀；不能成型 结构和外形过于复杂、加强筋密集、金属嵌件多、壁 厚相差较大的塑料制件；对模具材料要求高；成型周 期长，生产效率低，较难实现自动化生产。
③板材冲压常用的原材料有低碳钢以及塑性高的合金钢和有 色金属，多是表面质量好的板料、条料或带料，产品重量轻、
材料消耗少、强度高、刚性好。
④冲压件的尺寸公差主要由冲模来保证，因此产品具有足够
高的精度和较低的表面粗糙度，尺寸稳定，互换性好。但冲模
制造复杂、成本高，只有在大批量生产条件下，其优越性才显 得突出。 冲压生产中常用的设备是剪床和冲床。
出成型具有突出的优点：设备成本低，占地面积小，
生产环境清洁，劳动条件好，生产效率高；操作简
单，工艺过程容易控制，便于实现连续自动化生产；
产品质量均匀、致密；可以机多用，进行综合性生
产。
挤出成型加工的塑料制品，主要是连续的型
材制品，如薄膜、管板、片、棒、单丝，扁带、网、
复合材料、中空容器、电线被覆及异型材料等。
中，树脂不会变为液体而在模具中的时候，热
固性塑料常象面团一样柔软。液态填充型腔时
向液体一样，使得柔顺的零件具有极好的细部。
塑料成型工艺的基本知识
• 塑料制成品性能的好坏，除与所用塑料的品种、 结构以及性能有关外，还与成型的方法和所采
用的工艺条件等因素有关。
塑料成型加工的特点：
• 塑料的粘性流动 ：无论是热塑性塑料还是热固 性塑料，其成型都是在流动状态下进行的。所以，
在选择原材料、考虑成型方法和解决工艺条件时，
都必须认真研究不同品种塑料的流动性问题。
• 塑料成型过程中的松弛现象和内应力：在外力 作用下，塑料高分子链由原来的形状过渡到与 外力相适应的另外一种状态，需要一定的时间， 形成过程中的这种现象，称为松弛现象。由于 松弛现象的存在，常会导致成品内部出现应力。
第七节 冲压成形
冲压成形（Sheet Forming）
板材冲压成形是利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法 。板材冲压成形具有下列特点： ①板材冲压生产主要是依靠冲模和冲压设备完成加工，工艺 过程便于实现机械化和自动化，生产率很高，操作简便，故零件
成本低。
②可以冲压出形状复杂的零件，一般不需再进行切削加工， 且废料较少，因而节省原材料和能源消耗。
不是完全相同的。例如制品是正方形型材，见图
7—1 3(a)，那么，口模形状肯定不是正方形的孔，
见图 7-13(b)；如果将口模的孔设计成正方形见图
7 — 13(d)，则挤出的制品就是方鼓形 ，见图 7 —
13(c)。
• 挤出成型是塑料加工工业中应用最早、用途最广、
适用性最强的成型方法。与其他成型方法相比，挤
• 配方设计：根据塑料制品的性能要求进行塑料各组成 分的配方设计。添加不同组分或不同剂量的添加剂可 制造出性能各异的不同塑料制品； • 混炼：将树脂与各种添加剂充分混合，制成多相均态 的混合物； • 造粒：将混合物塑料加工成便于成型时使用的颗粒状 半成品原料；如聚氯乙烯PVC经造粒后要求粒料大小 均匀，外形尺寸最大不超过3-4mm； • 成型：用不同的成型工艺设备，将半成品加工成塑料 制件。
弯曲是将坯料弯成具有一定角度和曲率的变形工序。弯曲
时还应尽可能使弯曲线与板料纤维垂直。
３. 胀形
胀形主要用于平板毛坯的局部成形（或叫起伏成型），如
压制凹坑，加强筋，起伏形的花纹及标记等。胀形所使用的模 具可分为钢模和软模两类。
4. 翻边
翻边是在带孔的平坯料上用扩孔的方法使板料沿一定的
曲率翻成直立边缘的冲压成形方法。
利用模具使毛坯变形获得锻件的锻造方法称为模型锻造。 1. 锤上模锻 在锻锤上进行的模锻称为锤上模锻。
锤上模锻示意图：
模锻件图：
2. 锻造压力机上模锻
（1）热模锻压力机上模锻 热模锻压力机采用整体床身或有预应力的框架式机身， 通过曲柄连杆机构使滑块往复运动进行模锻。热模锻压力机 滑块运动精确，模具有导向装置，分为预成形、预锻、终锻 等工步。 （2）螺旋压力机上模锻 螺旋压力机是利用飞轮旋转积蓄的能量，靠主螺杆的旋 转带动滑块上、下运动使坯料模锻成形的。 （3）平锻机模锻 平锻机是具有镦锻滑块和夹紧滑块的卧式压力机，其主 滑块水平运动，故称之为平锻机。
术经济指标。单件成本较低，但是通常需要更高的
前期制造模具成本。
•
典型用途：电脑机箱，垒高拼装玩具，塑料餐具。
2、挤出成型（挤压成型）
挤出成型又称挤塑成型，主要适合热塑性塑料成型，
也适合一部分流动性较好的热固性塑料和增强塑料的成
型。其原理是利用机筒内螺杆的旋转运动，使熔融塑料
在压力作用下连续通过挤出模的型孔或口模，待冷却定
• 塑料成型过程中的膨胀效应
：塑料熔体在成
型过程中同时伴有弹性变性发生，当造成变形
的外力去除后，熔体流动造成的变形有一部分
要恢复，这种现象称为膨胀效应。例如在175-
200 度温度下快速挤出聚苯乙烯（ PS）熔体时，
棒材直径将可能比模孔直径膨胀2.8倍。
塑料的工艺性能：
a) 吸湿性：塑料依据其对水分的亲疏程度，大致可 分为有吸湿或粘附水分倾向的（如尼龙PA、ABS） 和既不吸水又不粘附水分的（聚苯乙烯PS、聚乙 烯PE）两大类。 b) 收缩性：塑料制件从热模中取出冷却至室温后， 其尺寸缩减的特性。塑料的收缩率是模具设计的 一个重要依据。 c) 相溶性：指两种不同品种的塑料，在熔融状态下 能否相混融的性质。一般来说，分子结构相似的 较容易相溶。借助混融方法来改进单一塑料的性 能，合理选择各种添加剂。
型硬化后而得各种断面形状的制品，其成型原理如图所
示。一台挤出机只要更换螺杆和机头，就能加工不同品
种塑料和制造多种规格的产品。相对注铸而言，成本较
低，但生产上常受限于最低长度的定购量。
•
挤出模口模的截面形状决定了挤出制品的截面形 状，但是，挤出后的制品由于冷却受力等各种因素 的影响，制品的截面形状和模头的挤出截面形状并
用上下砧直接使坯料成形。
自由锻的工序包括基本工序、辅助工序和修整
工序。
常用的自由锻设备有空气锤、蒸汽—空气自由 锻锤、液压机等。
自由锻锤
压力机（液压，水压）
（一）自由锻基本工序 1.镦粗 使坯料高度减小而横截面积增大的锻造工序称为镦粗
2.拔长
使坯料横截面减小而长度增加的锻造工序叫拔长。
3.冲孔
将坯料冲出透孔或不透孔的锻造工序称为冲孔。
4 错移
错移是指将坯料的一部分相对于另一部分平移
错开，但仍保持轴线平行的锻造工序。
5 锻接 锻接是指将坯料在炉内加热至高温后用锤快击
，使两坯料在固相状态下结合的方法。
6 弯曲 弯曲是指采用一定的工模具将坯料弯成规定外
形的锻造工序。
二、模型锻造（Model Forging）
塑料的成型工艺
• 塑料成型是将不同形态(粉状、粒状、溶剂或 分散体)的塑料原料按不同方式制成所需形状
的坯件，是塑料制品生产的关键环节。
1、注射成型
• 注射成型又称注塑成型（注铸）。是热塑性塑料 的主要成型方法之一。这种工序使设计师获得彻 底的自由，几乎能创造出想象中的所有形态，并 且被应用在所有塑料产品的制造领域。最初只限 于热塑塑料，现在这种制模工序也可以用于部分 流动性较好的热固塑料的制造上。