第2章成型加工
高分子加工原理与技术2-成型原理
Q=
1 JBiblioteka τ γ·=1 Jηaγ·2
(2-2)
用摩擦热加热塑料是通过挤出机或注射机的螺杆与 料筒的相对旋转运动等途径来实现的。由于聚合物的 表观粘度随摩擦升温而降低，使物料熔体烧焦的可能 性不大，而且塑化效率高，塑化均匀。
2.1.2 高分子材料的流变性能
(1)流动类型
➢层流和湍流 ➢稳定流动与不稳定流动 ➢等温流动和非等温流动 ➢一维流动、二维流动和三维流动 ➢拉伸流动和剪切流动 ➢拖曳流动和压力流动
第2章 高分子材料成型原理
2.1 高分子材料的加工性能 2.1.1 高分子材料的熔融性能
热传导 热传递 对流
辐射
高分子材料的熔融方法：
无熔体移走的传导熔融 有强制熔体移走(由拖曳或压力引起)的传导熔融 耗散混合——熔融 利用电的、化学的或其它能源的耗散熔融方法 压缩熔融
热扩散系数及其影响因素
聚合物熔体在管隙中的流动分析
➢ 圆管通道 ➢ 圆锥形通道
流动缺陷
塑料流体在流道中流动时，常因种种原因使流动出现 不正常现象或缺陷。这种缺陷如果发生在成型时中，则常 会使制品的外观质量受到损伤，例如表面出现闷光、麻面、 波纹以致裂纹等，有时制品的强度或其它性能也会裂变。 这些现象与工艺条件、高聚物的非牛顿性、端末效应、离 模膨胀和熔体破裂有关。
(2)非牛顿型流动
图2-6 各类型流体的流动曲线 a-宾汉流体 b, e-假塑性流体 c-膨胀性流体 d-牛顿型流体
描述假塑性和膨胀性的非牛顿流体的流变行为， 用幂律函数方程 :
τ = Kγ·n
式中 K——流体稠度，Pa·s n——流动指数，也称非牛顿指数。
(3) 时间依赖性流体 这类流体的流变特征除与剪切速率与剪切应力
第二章添加剂
常见品种：
P80表2-7 四、生物抑制剂（自学）
高分子材料成型加工
第二节 增塑剂 plasticizers 一、作用与分类 增塑剂能使高分子材料制品塑性增加，改进其柔 韧性、延伸性和加工性 Plasticizers are added to plastics to improve its workability, flexibility, distensibility, processability, and to reduce the brittleness (脆 性) of the product. This is achieved by lowering the glass transition temperature below room temperature, thus achieving a change in properties from those of a hard brittle, glasslike solid to those of a soft, flexible, tough material .
第三节
润滑剂lubricant
Lubricants are added to improve the flow characteristics of a material during its processing. They operate by reducing the melt viscosity or by decreasing adhesion between the metallic surfaces of the processing equipment and the material being processed.
烹饪原料加工技术(第三版劳动版)课件：第二章 刀工与原料成型技术(二)
第二章
片 • 质地松软、不易切整
齐、形状较薄
片的成型应由原料性质及烹调要求决定。质地细嫩易碎的原 料成型较厚；质地较硬带有韧性的原料成型较薄；用于炝、炒、 爆、熘的成型应稍薄一点；用于烧、烩、煮的成型应较厚。
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第五节 原料的成型与规格
二、片的成型方法与规格
(１) 骨牌片 【规格】分大骨牌片和小骨牌片两种。大骨牌片规 格为长6~6.6厘米、宽2~3 厘米、厚0.3~0.5厘米 。小骨牌片规格为长4.5~5厘米、宽1.6~2 厘米、 厚0.3~0.5厘米。 【切法】按边长修成块，再直切成片即成。 【用途】多用于动、植物原料成型。
丁的成型一般是先将原料切成厚片，再将厚片改刀成条，最后将条改刀成丁。
2.丁、粒、末的成型规格
(１) 大丁 【规格】约2厘米见方的正方块。 【用途】如“花椒兔丁” 中的兔丁等。 (２) 小丁 【规格】约1厘米见方的正方块。 【用途】如“辣子肉丁” 中的肉丁。 ３) 粒 【规格】0.3~0.7厘米见方，大小与绿豆、黄豆 或米粒相似。 【用途】如川菜“鸡米芽菜” 中的鸡粒、臊子、 各种馅心等。
第二章
(４) 银针丝 【规格】形似“银针” 的丝，长8~10厘米，粗约0.1厘米 见方。 【制法】修好原料→推拉刀片→跳切成丝→清水浸泡 →装盘 【用途】如“红油皮札丝” 中的猪腿皮丝，“京酱肉丝” 中的葱丝等
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第二章
第五节 原料的成型与规格
五、丁、粒、末的成型方法与规格
1.丁、粒、末的成型方法
(４) 牛舌片 【规格】厚0.06~0.1厘米、宽2.5~3.5厘米、长 10~17厘米的片，片薄而长，经清水泡后自然卷曲， 形如牛舌、刨花，因此又称“刨花片” 【制法】原料去皮→ 拉刀片制→ 清水浸泡→装盘 【用途】多用于嫩脆的植物原料,，如的成型与规格
典型RP第2章 光固化快速成型(SLA)工艺PPT课件
2-1 光固化快速成型工艺的基本原理和特点
❖ 2.1 光固化成型的基本原理
图2-1 光固化快速成型工艺原理
液槽中盛满液态光敏树脂，氦－镉激 光器或氩离子激光器发出的紫外激光 束在控制系统的控制下按零件的各分 层截面信息在光敏树脂表面进行逐点 扫描，使被扫描区域的树脂薄层产生 光聚合反应而固化，形成零件的一个 薄层。一层固化完毕后，工作台下移 一个层厚的距离，以使在原先固化好 的树脂表面再敷上一层新的液态树脂， 刮板将粘度较大的树脂液面刮平，然 后进行下一层的扫描加工，新固化的 一层牢固地粘结在前一层上，如此重 复直至整个零件制造完毕，得到一个 三维实体原型。
4
2-1 光固化快速成型工艺的基本原理和特点
图2-2 光固化成型制造过程中残留的多余树脂
因为树脂材料的高粘性，在每层固化之后，液面很难在短时间内 迅速流平，这将会影响实体的精度。采用刮板刮切后，所需数量 的树脂便会被十分均匀地凃敷在上一叠层上，这样经过激光固化 后可以得到较好的精度，使产品表面更加光滑和平整。
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2-2 光固化快速成型材料及设备
(3)混杂型光固化树脂
目前的趋势是使用混杂型光固化树脂。其优点主要有： 1）环状聚合物进行阳离子开环聚合时，体积收缩很小甚至
产生膨胀，而自由基体系总有明显的收缩。混杂型体系可以设计 成无收缩的聚合物。
2）当系统中有碱性杂质时，阳离子聚合的诱导期较长，而 自由基聚合的诱导期较短，混杂型体系可以提供诱导期短而聚合 速度稳定的聚合系统。
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2-2 光固化快速成型材料及设备
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2-2 光固化快速成型材料及设备
（4）DSM公司的SOMOS系列
DSM公司的SOMOS系列环氧树脂主要是面向光固化快速成型开发的系列材料， 部分型号的性能及主要指标如下表所示。
第二章 快速成型制造工艺--III
后处置
激光烧结后的PS原型 件，强度很弱，需求依据 运用要求停止渗蜡或渗树 脂等停止补强处置。由于 该原型用于熔模铸造，所 以停止渗蜡处置。渗蜡后 的该铸件原型如下图。
某铸件经过渗蜡处置的SLS原型
ξ2 快速成型制造工艺
〔二〕金属零件直接烧结工艺
模具工程技术研讨中心 METRC
在普遍运用的几种快速原型技 术方法中，只要SLS工艺可以直 接或直接的烧结金属粉末来制造 金属材质的原型或零件。金属零 件直接烧结工艺运用的资料为混 合有树脂资料的金属粉末资料， SLS工艺主要完成包裹在金属粉 粒外表树脂资料的粘接。基于 SLS方法直接金属零件的制造工 艺进程如下图。由图中可知，整 个工艺进程主要分三个阶段：一 是SLS原型件〔〝绿件〞〕的制 造，二是粉末烧结件〔〝褐件〞〕 的制造，三是金属溶渗后处置。
和LOM工艺一样，SLS工艺也无需设计和需求支撑结构， 叠层进程中出现的悬空层面可直接由未烧结的粉末来完成支撑。
ξ2 快速成型制造工艺
模具工程技术研讨中心 METRC
资料应用率高
由于SLS工艺进程不需求支撑结构，也不象LOM工艺那样 出现许多工艺废料，也不需求制造基底支撑，所以该工艺方法 在罕见的几种快速原型工艺中资料应用率是最高的，资料的应 用率但基是本，可选择以性以激为光是烧1结0工0％艺的。缺SL陷S也工比艺拟中突出的，少详数细粉如末下：的价钱较 廉原价型，外所表以粗SL糙S模型的本钱相比拟来看也是较低的。
四、高分子粉末烧结件的后处置
模具工程技术研讨中心 METRC
高分子粉末资料烧结件的后处置工艺主要有渗树脂和渗蜡两种。当原 型件主要用于融模铸造的消逝型时，需求停止渗蜡处置。当原型件为了提 高强硬性目的时，需求停止渗树脂处置。
第二章 电火花加工
2.2电火花加工的机理
• 3热膨胀:
–放电通道中电子和离子高速运动时相互碰撞， 动能转化成热能，在两极之间沿通道形成一 个高达1000～1200℃的瞬时高温热源，在热 源作用区的电极和工件表面金属会很快熔化， 甚至气化 –周围的工作液除一部分气化外，另一部分被 高温分解为游离的碳黑和H2、C2H2 、C2H4、 CnH2n等气体（使工作液变黑，在极间冒出小 气泡）
•脉冲电源参数：
–脉冲宽度ti :放电延续时间，ti应小于0.001s，以使放电气化产
生的热量不会传导扩散到其它部位，只是在极小范围内使金属局部 熔化，直至气化
–脉冲间隔t0 :相邻脉冲之间的间隙时间，使放电介质有足够的时
间恢复绝缘状态（称为消电离）
–脉冲周期T=ti+t0； –峰值电压:工件和电极间隙开路时电极间的最高电压ui –峰值电流:工件和电极间隙火花放电时脉冲电流瞬间的最大值i
–电极材料不必比工件材料硬，不存在机械加工时由于刀具 硬度而无法加工的问题
• 4）直接利用电能、热能进行加工，便于实现加工过 程自动控制 • 5）只能加工导电材料 • 6）加工速度慢 • 7）电极有损耗
四、电火花加工方法分类
• 表2-1
2.2电火花加工的机理
• 包括：电离、放电、热膨胀、抛出金属和 消电离等几个连续的阶段
–煤油工作液，为避免起火可采用燃点较高的机油或煤油 与机油的混合物 –水基工作液，可大幅度提高粗加工效率
三、电火花成型加工的特点及应用
• 1）可加工用机械加工方法难于或无法加工的材料
–如淬火钢、硬质合金钢、耐热合金钢等
• 2）可加工小孔、深孔、窄缝零件
第二章特种陶瓷成型工艺思考题及答案
第二章特种陶瓷成型工艺1、什么是成型？特种陶瓷的主要成型方法可分为哪些？成型：将坯料制成具有一定形状、尺寸、孔隙和强度的坯体（生坯）的工艺过程。
2、坯料成型前原料预处理的5种方式。
1、原料煅烧2、原料的混合3、塑化4、造粒5、瘠性物料的悬浮3、原料煅烧的3个目的。
具体说明常用原料（氧化铝、氧化镁、滑石、二氧化钛）煅烧的目的。
煅烧的主要目的：① 去除原料中易挥发的杂质、化学结合和物理吸附的水分、气体、有机物等，提高原料的纯度。
② 使原料颗粒致密化及结晶长大，可以减少在以后烧结中的收缩，提高产品的合格率。
③ 完成同质异晶的晶型转变，形成稳定的结晶相，如γ-Al2O3煅烧成α-Al2O34、特种陶瓷原料混合的基本形式有哪两种？干混和湿混5、塑化的定义、原因及常用的塑化剂种类和组成。
塑化：是指利用塑化剂使原来无塑性的坯料具有可塑性过程。
传统陶瓷中有可塑性粘土，本身有良好的成型性能。
但特种陶瓷粉体中，几乎不含粘土，都是化工原料，这些原料没有可塑性。
因此，成型之前先要塑化。
塑化剂通常为有机塑化剂和无机塑化剂。
塑化剂通常由三种物质组成：a.粘结剂：能粘结粉料，如聚乙烯醇PVA、聚乙酸乙烯酯、羧甲基纤维素等。
b.增塑剂：溶于粘结剂中使其易于流动，通常为甘油等。
c.溶剂：能溶解粘结剂、增塑剂并能和坯料组成胶状物质，通常有水、无水乙醇、丙酮、苯等。
6、塑化剂对坯体性能的影响。
（1）还原作用的影响：将会同坯体中某些成分发生作用，导致还原反应，使制品的性能变坏，特别是易还原的TiO2和钛酸盐。
因此，焙烧工艺要特别注意。
（2）对电性能的影响：由于塑化剂挥发时产生一定的气孔，也会影响到制品的绝缘性能。
粘结剂越多，气孔越多，击穿电压越低。
（3）对机械强度的影响：塑化剂挥发是否完全、塑化剂用量的大小，会影响到产生气孔的多少，从而将影响到坯体的机械强度。
（4）塑化剂用量的影响一般塑化剂的含量越少越好，但塑化剂过低，坯体达不到致密化，也容易产生分层。
高分子加工工程复习题(含部分答案)
《高分子加工工程》主要习题第一章绪论1. 何谓成型加工？高分子材料成型加工的基本任务是什么？将聚合物（有时加入各种添加剂、助剂或改性材料）转变为制品或实用材料的一种工程技术。
1.研究各种成型加工方法和技术；2.研究产品质量与各种因素之间的关系；3.研究提高产量和降低消耗的途径。
2.A.B.悬浮体先3.a.b.结构：c.性质：方法条件不当而进行：温度过高、时间过长而引起的降解4. 聚合物成型加工方法是如何分类的？简要分为那几类？1.根据形变原理分6类：a.熔体加工：b.类橡胶状聚合物的加工：c.聚合物溶液加工：d.低分子聚合物和预聚体的加工：e. 聚合物悬浮体加工：f.机械加工：2.根据加工过程中有无物理或化学变化分为三类：a.主要发生物理变化：b.主要发生化学变化：c.既有物理变化又有化学变化：5. 简述成型加工的基本工序？1.预处理：准备工作：原料筛选，干燥，配制，混合2.成型：赋予聚合物一定型样3.机械加工：车，削，刨，铣等。
4.6.优点：a.缺点：a.7.8.1新……第二章1可塑性、指物体在外力作用下发生永久形变和流动的性质。
可挤压性、可挤压性是指聚合物受到挤压作用形变时，获得形状和保持形状的能力。
可模塑性、聚合物在温度和压力作用下变形和在模具中模塑成型的能力。
可延性、是指无定形或结晶固体聚合物在一个或二个方向上受到压延或拉伸时变形的能力。
可纺性、指聚合物通过加工形成连续固体纤维的能力。
牛顿流体、非牛顿流体、假塑性流体、胀塑性流体、拉伸粘度、拉伸应力与拉伸应变速率的比值，剪切粘度、滑移、高分子在导管中流动时，在管壁处是时停时动的，这种现象称为滑移。
端末效应、包括入口效应和出口效应。
5、为什么聚合物表现出可纺性，而小分子不具有可纺性？一般，聚合物熔体粘度η很大，而它的表面张力较小，因此η/ γf的比值较大。
这种关系是聚合物具有可纺性的重要条件。
而低分子与高分子相比，它的粘度很小，所以不具可纺性。
YUSEI-商品模具设计指导手册-第2章 成型系统
第二章 成型系统成型系统（Demolding system ） 一、滑块设计原则与方法 1.1 滑块结构1.1.1 滑块座的长度与高度比例为1.5：1；见Figure 1-1 a1.1.2 滑块头部封胶位在运动方向都要加3-5度角度；见Figure 1-1 a1.1.3 大的滑块应该朝模具左右侧或下侧，除特殊情况下不许滑块朝天侧； 1.1.4 滑块上升或下落的最大角度为30度；见Figure 1-1 b1.1.5 如果有顶针在滑块下方，则应增加安全机构，如顶针板先复位机构、滑块座下加安全顶针等；见Figure 1-1 c ，Figure 1-1 d1.1.6滑块体的侧面或封胶位面伸入到前模时，滑块伸入部分做3-5度角度与前模配合；见Figure 1-1 e1.1.7 所有的滑块应设计成尽量在不拆模具的情况下就可以拆装； 1.1.8 所有重量超过10kg 的滑块都应在其顶部加吊环工艺孔；Figure 1-1 aFigure 1-1 bFigure 1-1 cFigure 1-1 e1.2 斜导柱设计1.2.1 斜导柱的直径d 最小为12mm ，最大为40mm ，其滑块内斜导柱孔D=d+2；见Figure 1-2 a1.2.2斜导柱最小角度为5度，最大角度为20度；见Figure 1-2 a1.2.3斜导柱可以选用有杯头的和无杯头的，优先采用从分型面固定斜导柱，方便拆装，如果斜导柱损坏，容易更换；1.2.4 斜导柱的固定长度至少为其直径的2.5倍；见Figure 1-2 a1.2.5 如果斜导柱的工作长度超过200mm ，则应放弃斜导柱驱动滑块，改用油缸驱动； 1.2.6 斜导柱在滑块上的受力点尽量低，保证其滑块受力平稳；见Figure 1-2 b1.2.7 斜导柱孔在滑块的顶部和底部都需要加倒圆角，以免擦伤斜导柱；见Figure 1-2 a 1.2.8 斜导柱头部设计成全圆形或是锥度+圆角，方便斜导柱顺利导入滑块；见Figure1-2 a1.2.9 当滑块的宽度超过200mm 时，需要用2根斜导柱，避免用3根或以上斜导柱在同一个滑块上；见Figure 1-2 c* 备注：客户Valeo Sens 要求斜导柱的角度为5-24度，铲基的角度比斜导柱的角度大3度；斜导柱选用RABOURDIN(602)标准件或是相等规格零件；Figure 1-2 aFigure 1-2 b Figure 1-2 c1.3 滑块压条与导向设计1.3.1滑块压条优先选用MISUMI 铜+石墨标准件，其次为AMPCO 18，避免用Cr12+淬火+油槽；1.3.2 当滑块走完行程时，其压条或导向块的长度仍必须保证50%的工作长度，至少为滑块座的长度加滑块的行程；见Figure 1-3 a1.3.3滑块的导向台肩高度和宽度参照MUSIMI 标准压条尺寸，除特殊情况外最小为5mm 。
机械制造基础铸造第二章
机械制造基础
第二章 铸造成型
§2-1.2
金属与合金的铸造性能
液态合金的充型能力
—— 液态 合金充满铸型型 腔，获得形状完 整、轮廓清晰铸 件的能力。 充型能力不足容易出现浇 不足、冷隔缺陷，尤其对 于薄壁铸件
机械制造基础
第二章 铸造成型
影响充型能力的因素：
1. 合金的流动性 ——液态合金本身的流动能力。
(1). 流动性的测试 螺旋形试样法
机械制造基础
第二章 铸造成型
(2). 影响流动性的因素：
合金的种类：
灰口铸铁、硅黄铜流动性最好， 铸钢的流动性最差。 灰口铸铁：l 1000 mm 硅黄铜： l 1000 mm 铸钢： l 200 mm
机械制造基础
第二章 铸造成型
（2）机器造型
指用机器完成全部或至少完成紧砂 操作的造型工序。 1）特点： ①提高了生产率，铸件尺寸精度较高； ②节约金属，降低成本； ③改善了劳动条件； ④设备投资较大。 2）应用：成批、大量生产各类铸件。
机械制造基础
第二章 铸造成型
3）机器造型方法 ①震压造型： 先震击紧实，再用较低的比压（0.15 －0.4MPa ）压实。 紧实效果好，噪音大，生产率不够高。 ②微震压实造型： 对型砂压实的同时进行微震。 紧实度高、均匀，生产率高，噪音仍较大。
要预热后再浇注合金液。
(3). 铸型的排气能力，流动阻力，充型能 力，所以铸型要留出气口。
机械制造基础
第二章 铸造成型
2.1.2.2 铸件的收缩 ① 液态收缩阶段
② 凝固收缩阶段 ③ 固态收缩阶段
T ① ② ③
第二章喷射成型技术
常见(chánɡ jiàn)的雾化器结构：
限制性喷嘴(pēnzuǐ)
自由降落喷嘴
(pēnzuǐ)
优点：能量损失小，拉瓦尔型喷口，气体动能高，
熔滴直径小
缺点：适用于低熔点合金
精品资料
a-圆周(yuánzhōu)排列
b多孔排列
c 线性排列
• 雾化器气孔(qìkǒng)分布
精品资料
2.2.2 离心(líxīn)雾化
精品资料
• 雾化(wù huà)器是获得理想坯件显微组织的关键，设计原则 ：
• （1）雾化(wù huà)介质能够获得尽可能大的出口散射束和 能量
• （2）雾化(wù huà)介质与金属液滴之间能形成合理的喷射 角度
• （3）金属液流能产生最大的紊流 • （4）工作稳定性好，不被阻塞 • （5）加工制造简单 • （6）装卸安装方便
精品资料
（2）气体含量： 喷射成形一般在惰性保护气氛下完成，避免了高温金属 (jīnshǔ)与大气的接触，减少了氧化程度。而且液态金属 (jīnshǔ)一次成形，工序简单，避免了粉末冶金中因贮存、 运输以及材料烧结、轧制等工序带来的氧化，减轻了材料 受污染的程度。
精品资料
（3）宏观偏析： 雾化过程中，雾化熔滴中溶质原子的扩散和偏聚被限 制在微小的金属熔滴尺寸范围内，在沉积(chénjī)过程 中，冷却速度较快且沉积(chénjī)坯表面处于半凝固状 态，溶质原子来不及扩散与偏聚。因而，喷射成形材 料无宏观偏析，微观偏析相对较低
精品资料
（6）高沉积效率 （7）灵活的柔性制造系统 （8）近终形成形 （9）可制备高性能金属(jīnshǔ)基复合材料
精品资料
• 缺点：
• （1）沉积态坯件中含有一定量的疏松，可通过挤压、 热/冷轧或热等静压达到完全密实。
成型加工原理
第一章1、材料的四要素是什么？相互关系如何?2、一与其它材料相比，高分子材料具有那些特征?（以塑料为例）a质轻b拉伸强度和拉伸模量较低，韧性较优良。
C传热系数小，可做优良的绝热材料。
D电气绝缘性优良。
E成型加工性优良。
F减震、消音性能良好。
G某些塑料具有优良的减磨耐磨和自润滑性能。
H耐腐蚀。
I透光性良好。
J着色性良好。
K可赋予各种特殊功能。
L使用过程中易产生蠕变、疲劳、冷流、结晶等现象，长期使用性能较差。
M热膨胀系数大。
N耐热性（熔点、玻璃化转变温度）较低，使用温度不高。
0易燃烧。
燃烧时会产生大量黑烟和有毒气体。
3、高分子成型加工的定义，研究的主要内容？高分子成型加工：将聚合物（有时还加入各种添加剂、助剂或改性剂等）转变成使用材料或制品的一种工程技术。
主要内容：（1）高分子材料加工工艺：a材料制备：配方设计、混合、配制。
b 成型：工艺特点、工艺过程、工艺条件、控制因素。
（2）相关理论：影响加工工艺及制品性能的因素、各种工艺的原理、物理变化和化学变化。
4、高分子材料的五个条件？一、以聚合物为主体，主要视材料的性质如何。
二、属多相复合体系：两组分以上，宏观均相，亚微观分。
三、具有可加工性。
四、 良好的使用性能和适当的寿命。
五、 具有工业化生产规模。
5、简要描述高分子材料的制造过程? 高分子材料的主要原材料来自石油、煤、天然气、矿物和农副产品等。
高分子材 料的生产由高分子化合物的制造和成型加工高分子化合物的制造：获取高分子化合物的方法大致可分为三种。
（高分子反应、复合化、聚合反应）6、高分子成型加丄原理课程与其他专业课程的关系？多门课程集一体、多学科知识基础 第二章1、简述聚合物热-机械特性与成型加工性的关系。
高分子材料热机械特性与成型加工的关系； »| *空吹塑成；“E 真空荷压力成扌 匚匚I 薄膜和样维热拉彳 薄膜和纤维冷拉伸玻璃态高弹态 啟流杰「2、聚合物材料的加工性包括哪些，分别进行简述?1可挤压性：聚合物处于粘流态时通过挤压作用产生不可逆变形而获得一定形状 和保持形状的能力。
第二章冲压成形工艺及模具
第⼆章冲压成形⼯艺及模具第⼆章冲压成形⼯艺及模具第⼀节冲压模具基础知识⼀、冲压技术的发展概况在⽣产中，常见的⾦属加⼯⽅法包括铸造、焊接、热处理、⾦属切削加⼯、⾦属塑性加⼯、特种加⼯等。
冲压加⼯⼜称板料冲压，是⾦属塑性加⼯⽅法中的⼀种，指在室温下，利⽤安装在压⼒机上的模具对材料施加压⼒，使其产⽣分离或塑性变形，从⽽获得所需零件的加⼯⽅法。
冲压加⼯的历史可以追溯到两千多年以前。
那时，我国已开始采⽤冲压模具制造铜器。
⼆⼗世纪⼆⼗年代，⾦属制品、玩具及⼩五⾦⾏业开始采⽤冲床、压机等简易机械设备及落料、冲孔⽤的“⼑⼝模⼦”和⽤于⾦属拉伸的“坞⼯模⼦”等模具加⼯产品⽑坯及某些零部件。
当时的模具除使⽤少量简陋的通⽤设备外，仍以⼿⼯加⼯为主，故精度不⾼、损坏率⼤，各⼚所使⽤的冲压设备功率较⼩，多处于⼿扳脚踏阶段。
五⼗年代初期，长春第⼀汽车制造⼚建⽴了国内第⼀个冲模车间，并于1958年开始制造汽车覆盖件模具。
从六⼗年代开始，冲压模具已经从原来的单落料模具和单冲孔模具发展为落料、冲孔复合模。
随着冲压模架及模具标准件的出现，热处理技术的进步及检测⼿段的⽇趋完善，冲压模具的使⽤寿命⽐从前提⾼了5～7倍。
在这⼀时期，成型磨削、电⽕花及线切割机床相继应⽤于模具制造业，使得冲压模具的制作⼯艺有了新的发展和飞跃。
七⼗年代以后，斜度线切割机的出现取代了冲压模具传统的制作⼯艺，降低了模具的表⾯粗糙度，将模具的加⼯精度提⾼的0.01mm左右。
近年来，我国冲压模具技术⽔平突飞猛进。
当前，⼀些⼚家可以⽣产单套重量达50吨以上的⼤型冲压模具。
精度达到1～2µm，寿命超过2亿次的多⼯位级进模也有多家企业能够⽣产。
表⾯粗糙度达到Ra1.5µm的精冲模、直径超过300mm的⼤尺⼨精冲模及中厚板精冲模在国内也已达到相当⾼的⽔平。
迄今为⽌，我国的冲压技术已经⼴泛应⽤于军⼯、机械、农机、电⼦、信息、铁道、邮电、交通、化⼯、医疗器具、家⽤电器及轻⼯、航空航天等领域。
聚合物成型加工原理 第二章
生产长径比很大的产品
2014-10-10
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2.聚合物的拉伸过程 可延性来自于大分子的长链结构和柔性。当固体聚 合物在Tg-Tm(或Tf)间受到大于屈服强度的拉力作用时， 就会产生宏观拉伸变形。 应力-应变关系图：
横截面形状：
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试验方法与机理：
横截面形状：
螺线长，表示聚合物的流动性好。
螺线短，表示聚合物的流动性差。
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螺旋线的长度与加工条件、聚合物流变性、热性能的关系： （L/d）2=C(△pd2/△T)(ρ△H/ λη)
=C(△pd/ην)[(△H/△T)(ρνd/λ)]
纺丝过程中的拉伸和冷却作用也会使η↑，有利于细
流稳定性的提高。
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②要求纺丝材料必须具有较高的熔体强度。 与纺丝时的拉伸速度的稳定性和材料的凝聚能密度 有关。
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四.聚合物的可延性
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注意：在高弹态下进行加工时，关键问题是：在保持外 力作用下，把制品的温度迅速冷却到Tg以下。也就是说 要充分考虑到加工中的可逆形变，否则就得不到符合形
状尺寸要求的制品。
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（3）在C区，粘流态。大分子除 了链段运动以外，整个大分子链 在外力作用下也产生滑移。
c.聚合物的分子量和各种添加剂及其用量对流动性和加
高分子成型工艺-第二章
加工过程中聚合物的流变性质主要表现为粘度的 变化, 所以聚合物流体的粘度及其变化是聚合物加 工过程最为重要的参数。
根据流动过程聚合物粘度与应力或应变速率的关系， 可以将聚合物的流动行为分为两大类:
（1）牛顿流体, 其流动行为符合牛顿流动定律； （2）非牛顿流体, 其流动行为不符合牛顿流动定律。
2.稳态流动和非稳态流动
稳态流动, 是指流体的流动状况不随时间而变化的流动, 其 主要特征是引起流动的力与流体的粘性阻力相平衡, 即流 体的温度、压力、流动速度、速度分布和剪切应变等都不 随时间而变化。
反之, 流体的流动状况随时间面变化者就称为非稳态流动。
聚合物熔体是一粘弹性流体, 在弹性形变达到平衡之前, 总形变速率由大到小变化, 呈非稳态流动；而在弹性变 形达到平衡后, 就只有粘性形变随时间延长而均衡地发 展, 流动即进入稳定状态。
低反应活化能，故可增大交联反应的速度，这将使熔体的粘度随 之增大。加之，大多数交联反应都明显放热，反应热引起的系统 温度升高也对交联固化过程有加速作用，这又导致粘度的更迅速 增大。
α交联反应进行的程度
③受热时间的影响: 流度随受热时间的延长而减小，即热固性聚合物在完全熔融后其 熔体的流动性或流动速度均随受热时间延长而降低。
牛顿流体的流动曲线 是通过原点的直线, 该直
•
线与 轴夹角θ的正切值 为牛顿粘度值。
图2-2 牛顿流体的流动曲线
（2）湍流（又称紊流）
如果流动速度增大且超过临界值时, 则流动转为湍流。湍 流时, 液体各点速度的大小和方向都随时间而变化。此时流 体内会出现扰动。
雷诺数: Re>4000 聚合物流体和聚合物分散体的流动 Re<2300, 因此为层 流。 聚合物流体在成型加工过程中, 表现的流动行为不遵从 牛顿流动定律, 称为非牛顿型流体, 其流动时剪切应力和剪切 速率的比值称为表观粘度ηa。
高分子材料成型加工唐颂超第三版第2-0章课后习题答案(仅供参考)
高分子材料成型加工唐颂超第三版第2-0章课后习题答案(仅供参考)高分子材料成型加工Chapter2-10课后习题答案（仅供参考）Chapter2高分子材料学1.分离区别“通用塑料”和“工程塑料”、“热塑性塑料”和“热固性塑料”，并请各举2、3 例。
答：通用塑料：普通指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。
通用塑料有PE、PP、PVC、PS 等工程塑料是指拉伸强度大于50MPa冲击强度大于6kJ/m2 ,长久耐热温度超过100℃，刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀等可代替金属用作结构件的塑料。
工程塑料有PA、PET、PBT、POM 等。
热塑性塑料：加热时变软以至流淌，冷却变硬。
这种过程是可逆的、可以反复举行。
如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚砜、聚苯醚好和氯化聚醚等都是热塑性塑料。
热固性塑料：第一次加热时可以软化流淌，加热到一定温度，产生化学反应一交链固化而变硬，这种变化是不行逆的。
此后，再次加热时，已不能再变软流淌了。
正是借助这种特性举行成型加工，利用第一次加热时的塑化流淌在压力下弥漫型腔，进而固化成为确定外形和尺寸的制品。
这种材料称为热固性塑料。
酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛、不饱和聚酯、有机硅等塑料都是热固性塑料。
2. 什么是聚合物的结晶和取向？它们有何不同？讨论结晶和取向对高分子材料加工有何实际意义？聚合物的结晶：高聚物发生的分子链在三维空间形成局部区域的、高度有序的罗列的过程。
聚合物的取向：高聚物的分子链沿某特定方向作优势的平行罗列的过程。
包括分子链、链段和结晶高聚物的晶片、晶带沿特定方向择优罗列。
不同之处：（1）高分子的结晶属于高分子的一个物理特性，不是全部的高聚物都会结晶，而全部的高聚物都可以在合适的条件下发生取向。
（2）结晶是某些局部区域内分子链在三维空间的规整罗列，而取向普通是在一定程度上的一维或二维有序，是在外力作用下囫囵分子链沿特定方向发生较为规整罗列。
（3）结晶是在分子链内部和分子链之间的互相作用下发生的，外部作用也可以对结晶产生一定的影响；取向普通是在外力作用和环境中发生的，没有外力的作用，取向普通不会内部产生。
第二章 高分子材料成型加工中的物理化学问题(PDF)
高分子材料具有复杂的多层次非均匀的内部结 构,例如大分子链的近程结构（组成和构型）、远程 结构（构象）、聚集态结构（结晶与取向）、织态 结构，因此属于复杂体系。
状态变化
传热和熔融 物质的流动
如何在加工成型过程中精密控制这些多层次内部结构,充 分发挥高分子材料的性能潜力,是当前高分子科学与工程研究 中的重要课题 , 研究内容涉及高分子物理、连续介质力学、 聚合物加工流变学、聚合物成型工艺学、高分子化学等。
聚合物加工中,结晶聚合物大多形成球晶.聚合 物熔体冷却时,熔体中的某些有序区域(或分子链束) 开始形成尺寸很小的晶胚, 晶胚达到一定尺寸后变成 初级晶核,然后大分子链通过热运动沿着晶核重排而 生成初级晶片,初级晶片沿晶核球形对称性生长便形 成球晶. 球晶中存在的缺陷:连接链,链末端,不规则折叠
聚合物结晶过程的特点
Syndiotactic Polystyrene
聚乙烯结晶图
聚合物的结晶态结构与性能
通常将高分子在等温条件下的结晶称为静态结晶 过程。但实际上高分子加工过程大多数情况下结晶都不 是等温的，而且熔体还要受到外力的作用，产生流动和 取向等。这些因素都会影响结晶过程。 结晶高分子的力学性能、热性能和化学稳定性等相 应提高，但耐应力龟裂能力降低。
非晶态高聚物在Tb～Tg范围内的典型拉伸 应力-应变曲线及拉伸过程试样形状变化的示意图
影响因素
内因：塑性形变能力
应力硬化能力
评价：
任何线形的聚合物材料都具有拉伸屈服 后产生大形变的能力，也就是说具有可延展 性。但可延展性的优劣取决于聚合物的分子 结构及实验条件，通常通过测定塑料的拉伸 比（已拉伸试样长度与未拉伸试样长度之比） 来评价其可延展性。
只有线形和支链形结构的大分子 能通过流动形变实现大分子链间的 位移而取得所需的形状，具备进大 变形的加工性能，一旦成为体形结 构，其变形能力有限，一般只有实 现机械加工。
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模具 喷嘴 加热筒
塑料原料
柱塞
(a)开模 开模
(b)注射成型 注射成型
2.注射成型 注射成型
热塑性塑料成型的一种重要方法 。成型周 期短，能一次成型外形复杂、尺寸精确的 塑件，生产效率高，易于实现自动化生产。 其产品占目前塑件生产的30％左右
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3．挤出成型 ．
可以生产各种截面 一定、长度连续的 塑料型材，如管材、 板材、棒材、片材、 带材和截面形状复 杂的异型材等；还 可以生产塑料薄膜、 塑料网材、带塑料 包覆层的工业产品 （如电线、电缆 等）。
加热筒
模口
挤压成型示意图
4. 真空成型
适合于杯、盘、 罩、盖、壳体等 薄壁敞口制品的 成型。
加热板 制品 塑料板
模 具
真空成型示意图
动 画
2.6 复合材料成型工艺
1. 手糊法 2. 模压法 3. 缠绕法 4. 喷射法
薄膜吹塑
挤压吹塑
熔合区与过热区
2.3.4金属的焊接性 金属的焊接性
金属材料的焊接性是指对焊接加工的适应性， 主要指在一定的焊接工艺条件下，获得优 质焊接接头的难易程度。 金属的焊接性主要取决于金属本身的化学 成分。 还和焊接材料、焊接方法、焊件结构有密 切的关系。
焊接性分级： 焊接性分级：
A、凡是能用多种普通方法和较简单的工艺措施 焊好的材料为焊接性良好；如低碳钢。 B、用普通焊接方法还需用特殊工艺措施方能焊 好的材料为可焊性尚好；如中碳钢。 C、用特殊焊接方法还需用特殊工艺措施方能焊 好的材料为可焊性不好；如硬铝。 D、目前的焊接方法与工艺难以得到焊接接头性 能要求的材料为可焊性低劣；如钛合金。
1、流动性
液态金属充填铸型的 能力 称为流动性。 流动性好的合金充型 能力强，易于获得尺 寸准确，外形完整和 轮廓清晰的铸件。 合金的流动性不好则 易产生浇不足、冷隔 夹渣、气孔和缩孔等 缺陷。
2、收缩性
铸件在凝固和冷却过程中，其体积和 尺寸的减小称为收缩。其中体积的减 小称为体收缩，尺寸的减小称为线收 缩。 铸造合金的收缩包括液态收缩、凝固 收缩和固态收缩三部分。合金的收缩 能使铸件产生缩孔、缩松，铸造应力、 变形甚至裂纹等缺陷。
焊接应力与变形
焊接变形的类型有纵向缩短、角变形、 弯曲变形、波浪变形、扭曲变形等。
⑵焊缝布置应便于操作 布置焊缝时，要考虑有足够的焊接空间， 具有良好的“敞开性” 。
⑶应尽量避免构 件 接头截面突变
⑷焊缝尽可能对称件
⑸焊缝不得密集、 焊缝不得密集、 交叉
⑹焊缝应避开最大应力 和应力集中的位置
⑴对接接头 对接
⑵搭接接头 点焊
钎焊
⑶角接接头
⑷Ｔ形接头
2.4 钣金冲压
冲 压 基 本 工 序 分 离 工 序 变 形 工 序 冲孔 落料 折弯 拉延 翻裁过程 ：
2.5 塑胶成型工艺
1. 模压成型
主要用于热固性塑料， 模压成型设备、模 具和生产过程控制 较为简单，并易于 生产大型制品，但 生产周期长，效率 低，较难实现自动 化，难以成型厚壁 制品及形状复杂的 制品。
第二章 材料成形工艺
铸、锻、焊工艺 非金属成型工艺
2.1成形工艺基础理论 成形工艺基础理论
成形工艺主要包括铸造、锻压、焊接 等。 成形工艺基础理论是指成形原理、工 艺性等。
2.1.1铸造（合金的铸造性能） 铸造（合金的铸造性能） 铸造
合金在铸造过程中所表现出来的工艺性 能称作合金的铸造性能。 铸造性能是保证铸件质量的主要因素， 是衡量铸造合金的主要指标。 铸造性能有流动性、收缩性、吸气性和 偏析。
2.3.2 焊接分类
1. 熔化焊接：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的 焊接方法。 2. 压力焊接：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。 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。
2.3.5 焊接变形与结构
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。 焊接应力的种类有：由于焊件上温度分布 不均匀所引起的热应力。由于焊件上局部 金属组织变化所形成的组织应力。焊件的 变形的趋势受到限制而引起的拘束应力。
⑺焊缝应避开切削 加工表面
3. 焊接接头、坡口形式的选择 焊接接头、
常见的接头形式有对接、搭接、角接和 型接 常见的接头形式有对接、搭接、角接和T型接 头四种 。
开坡口的目的是为保证焊缝根部焊透， 开坡口的目的是为保证焊缝根部焊透，获得较 好的接头质量。不同厚度的焊接件， 好的接头质量。不同厚度的焊接件，其坡口形式 也不同。 也不同。
2.3.3焊接接头组织与性能 2.3.3焊接接头组织与性能
⑴熔合区 温度在液、固相之间，过渡区。 温度在液、固相之间，过渡区。 (2)过热区 过热区 温度接近固相线并高于正火温度。 温度接近固相线并高于正火温度。 (3)正火区 正火区 温度在Ac 以上30-50℃， 温度在 3以上 ℃ 相当于进行了一次正火，性能好。 相当于进行了一次正火，性能好。 (4)部分相变区 部分相变区 温度在Ac 之间， 温度在 1到Ac3之间，珠光体相 变细化， 变细化， 铁素体仍保持原状， 铁素体仍保持原状，该区的组织 不均匀， 不均匀， 性能不好。 性能不好。 (5)再结晶区 再结晶区 温度在600-723℃之间，发生再结 温度在 ℃之间， 晶， (没有经过冷作硬化的母材没有再 没有经过冷作硬化的母材没有再 结晶区)。 结晶区 。 ，
2、纤维组织的形成 、
锻造纤维组织的形成使金属产生各向异性： 锻造纤维组织的形成使金属产生各向异性： 锻件纵向（平行于纤维方向） 锻件纵向（平行于纤维方向）上的塑性和韧性 增加，而在横向（垂直于纤维方向）的则下降。 增加，而在横向（垂直于纤维方向）的则下降。
纤维的合理分布
在设计和制造零件时， 在设计和制造零件时，应考虑纤维组织的合理 分布。 分布。尽量使零件工作时的最大正应力与纤维 方向一致，使切应力或冲击力与纤维方向垂直， 方向一致，使切应力或冲击力与纤维方向垂直， 使纤维组织的分布尽可能与零件的外形轮廓相 符合而不被切断。 符合而不被切断。
1、金属的加工硬化与再结晶 、
加工硬化--金属发生塑性变形后强度和硬度 加工硬化 提高、塑性和韧性降低，这种现象称为冷作 硬化或加工硬化 再结晶--如果对塑性变形后的金属加热，以 再结晶 晶界上的某些质点为晶核成长成新的细小均 匀的等轴晶粒。这个过程称为再结晶。由于 再结晶后的金属晶格畸变和加工硬化现象完 全消除，因而其强度硬度显著下降，塑性、 韧性明显上升，金属的性能又恢复到变形前 的状态。
4、偏析
铸件中化学成分不均匀的现象称 为偏析。 偏析会造成铸件性能不均匀。 铸件中的偏析可用扩散退火方法 消除。
2.2.2 锻压
锻压是指固态金属在高温或常温下，通过 外力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。 金属锻压（造）性能好坏的指标： 取决于塑性和变形抗力 ⑴金属本质的影响 ①化学成分：纯金属的比合金的好。 ②金属组织：单相组织的锻压性能比多 相组织的好；铸态组织和粗晶组织不如细 晶
(a)
(b)
(c)
碳钢锻造温度范围
1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 终锻温度 700 600
2.3 焊接
2.3.1 焊接的本质
焊接过程的本质就是通过适当的 物理、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， 把两个分离的金属构件连接在一起。
缩孔
铸件在凝固过程中，由于合金的液 态收缩和凝固收缩，致使铸件最后 凝固处出现孔洞，这种孔洞称为缩 孔。缩孔又分为集中缩孔(简称缩孔) 和分散缩孔(简称缩松)。
铸造内应力
铸件的固态收缩受到阻碍所引起的 应力称为铸造应力。铸造应力可分为 机械应力和热应力。
图8-8 铸造应力框
杆1
杆2
机械应力--机械应力是铸件收缩时受到铸型或 型芯的阻碍而引起的应力。 热应力--热应力是由于铸件壁厚不均匀、冷速 不同，铸件各部分收缩不一致而引起的。 铸件中的应力可用去应力退火、时效等方法消 除，以免产生变形。
3、吸气性
吸气性是指金属液吸收气体的能力。 液态金属对某些气体(如氧气、氢气等)有一 定的溶解能力。析出的气体形成气泡。当气 泡浮出受阻不能排出，则在铸件中形成气孔。 气孔的存在影响铸件机械性能，并影响气密 性。 如未经处理的ZL-105铝合金抗拉强度为150～ 170MPa,延伸率为1～1.2%;经真空除气处理后 抗拉强度提高到200～210MPa,延伸率提高到 1.5%。