机械工程材料及成形工艺(第三版)-非金属成形与快速成形

1、压延成形
主要用于胶料的压片、压型；纺织物和钢丝帘等的贴 胶、擦胶；胶片与胶片或胶片与挂胶织物的贴合等
橡胶压延机
2、压出成形
主要用于各种复杂形状的半成品，如轮胎的胎面胶、内 胎胎筒、电线电缆外皮等。
电缆外皮
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
轮胎
3、注射成形
• 将胶料直接从机筒注入模型进行硫化的生产方法。 • 用于各种形状的橡胶件
应用：主要用于热固性塑料，如酚醛树脂、环氧树脂、有 机硅等；也能用于压制热塑性塑料，如聚四氟乙烯制品和 聚氯乙烯（ＰＶＣ）唱片等
压制成形原理
塑料压制模具
塑料压制成形机
压制件示例
合成压制的琥珀蜜蜡
塑料压制件
4、吹塑成形
——吹塑成形（属于塑料的二次加工）是借助压缩空气 使空心塑料型坯吹胀变形，并经冷却定型后获得塑料制 件的加工方法
喷涂沉积法
3、陶瓷基复合材料的成形
陶瓷基复合材料组成 制备工艺：
• 陶瓷基体（玻璃陶瓷、氧化铝、氮 化硅和碳化硅等） • 以纤维、晶须作增强物
• 粉末冶金法：与金属基复合材料的粉末冶金法相似 • 桨体法：采用桨体原料，使各组元保持散凝状，基体与增 强物混合均匀后，可直接浇注成形，也可通过热压或冷压后 烧结成形； • 溶胶凝胶法：基体形成溶液或溶胶，加入增强材料，搅拌 均匀，基体凝固后将增强材料固定在基体中，经干燥或一定 温度热处理，然后压制、烧结得到
塑料制品的成形方法：注射、挤压、压制、浇注等
1、注射成形
——也称注塑成形，是利用注射机将熔化的塑料快速注入 模具中，并固化得到各种塑料制品的方法。
特点：具有能一次成形形状复杂的制件、尺寸精确、生 产率高等优点，但设备和模具费用较高
应用：约占塑料件生产的30%左右 • 用于热塑性塑料（氟塑料除外）成形；一部分热固性塑 料的成形。 • 适用于大批量塑料件的生产。
橡胶注射成形机
注射成形橡胶件
三、复合材料的成形
复合材料按基体分类
1、聚合物基复合材料 2、金属基复合材料 3、陶瓷基复合材料
1、聚合物基复合材料的成形
组成： 聚合物基体（热塑性塑料、热固性塑料等） 增强物（纤维、晶须、粒子等）
成形工艺方法：
预浸料及预混料成形 手糊成形 袋压成形 缠绕成形 拉挤成形 模压成形
第二节 快速成形
快速成形ＲＰ技术是一种用材料逐层堆积出制件的制造方法，是和 种材料成形的新工艺。它是基于离散堆积成形思想的新型成形技术， 集成计算机、数控、激光和新材料等最新技术而发展起来的先进的产 品研究与开发技术。
一、快速成形的原理与应用
特点： 可以制造任意复杂形状的三维实体；利用计算机技术实 现设计与制造高度一体化； 成形过程无需专用夹具、 模具、刀具，缩短了制作周期与配成本。 应用： 主要适合于新产品开发、快速单件及小批量零件制造、 复杂形状零件的制造、模具与模型设计与制造、也适合 于难加工材料的制造、外形设计检查、装配检验和快速 反求工程等
挤出成形原理图
挤出 管材
棒材的挤出成形
挤出 棒材
挤塑机示例
挤塑件示例
3、压制成形
——又称压缩成形、压塑成形和模压成形等，是将固态 的粒料或预制的片料加入模具中，通过加热和加压方法， 使其软化熔融，并在压力的作用下充满模腔，固化后得 到塑料制件的方法
特点：压制成形设备、模具简单，能生产大型制品；但生 产周期长、效率低，较难实现自动化，难以生产厚壁制品 及形状复杂的制品。
主要应用： 中空吹塑成形 薄膜吹塑成形
塑料薄膜吹塑机组
吹塑件示例
５．浇铸成形
——塑料的浇铸成形类似于金属的铸造成形。即将处于 流动状态的高分子材料或单体材料注入特定的模具中， 在一定条件下使之反应、固化，并成形得到与模具型腔 相一致的塑料制件的加工方法
特点：这种成形方法设备简单，不需或只需少许加压，对 模具强度要求低，生产投资少，但制件精度低，生产率低， 成形周期长。
柱塞式注塑、螺杆式注塑原理
柱塞
螺杆
注塑机示例 注塑模示例
注塑件示例
2、挤出成形
——是利用螺杆旋转加压（或柱塞加压）方式，连续地 将塑化好的塑料挤进模具，通过一定形状的口模时，得 到与口模形状相适应的塑料型材的工艺方法
特点：能连续成形、生产率高、模具结构简单、生产 成本低、制品组织紧密等
应用：约占塑料制品产量的30%左右 • 主要用于截面一定、长度大的各种塑料型材，如塑料管、 板、棒、片、带材和截面复杂的异形材 • 除氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都能挤出成形，部 分热固性塑料也可挤出成形。
手糊成形、袋压成形
缠绕成形
拉挤成形
模压成形
2、金属基复合材料的成形
金属基体 金属基复合材料组成：
金属或非金属增强材料
固态法：包括扩散法和粉末冶金法两种 液态法：包括压铸、半固态复合铸造、液态渗 成形方法： 透等 喷涂沉积法：加热金属后通过喷涂气体喷涂到 沉积基板上
固态扩散法成形
压铸成形
非金属成形与快速成形
非金属材料成形、快速成形
2014年9月6日
本章主要内容
本章主要内容为塑料、橡胶、陶瓷、复合材料的成形方法。再介绍 目前国内外几种成熟的快速成形方法。
第一节 非金属材料的成形 第二节 快速成形
第一节 非金属材料的成形
一、塑料的成形 二、橡胶的成形 三、复合材料的成形
一、塑料的成形
成辅成形原理
气辅成形优点： • 消除产品表面缩痕，改善表面质量； • 减少变形，减少流动条痕； • 降低产品内应力，提高强度； • 节省塑料原料，减轻制品重量（一般可减轻20%~40%）； • 改善材料在制品断面上的分布，改善制品的刚性； • 缩短成形时间，提高生产效率，延长模具使用寿命
气辅成形零件
二、橡胶的成形
橡胶生产工艺流程：塑炼——混炼——成形
塑炼：是使弹性生胶转变为可塑状态。通过机械塑炼法和化 学塑炼法，使橡胶的大分子断裂成相对较小的分子，从而使 粘度下降，可塑性增加
混炼：是将各种配合剂（硫化剂、防老化剂和填充剂等） 混入生胶中，制成均匀的混炼胶以便后续成形工序的正常 进行。
成形：主要有压延成形、压出成形、注射成形
应用：可用于生产各种尺寸的热塑性和热固性塑料制件，
６．气体辅助注塑成形
——简称气辅成形，是塑料加工领域的一种新方法，生 产过程包括以下三个阶段：
第一阶段，塑料注射。熔体进入型腔，遇到温度较低的模壁， 形成一个较薄的凝固层 第二阶段，气体入射。惰性气体进入熔融的塑料，推动中心 未凝固的塑料进入尚未充满的型腔 第三阶段，气体继续推动塑料熔体流动直到熔体充满型腔 第四阶段，气体保压。在保压状态下，气道中的气体压缩熔 体，进行补料确保制件的外观质量。