机械制造基础02189讲解

第五章非金属材料的成形

1 非金属材料是除金属材料以外的其他一切材料的总称，主要包括有机高分子材料、无机非金属材料和复合材料

2 目前在工程领域应用最多的非金属材料是塑料、橡胶、陶瓷及复合材料

3 塑料是一种以合成树脂为主要成分，加入各种添加剂组成的有机高分子材料

4 塑料的成形方法---注射成形、挤出成形、压制成形、吹塑成形、浇铸成形、滚塑成形

注射成形—是将粉状或粒状的塑料原料经料斗装入料筒，并在其内加热至熔融状态，在注射机柱塞或螺杆作用下注入模具，冷却固化后脱模即得所需形状的塑料制品的方法

注射成形工艺包括成形前的准备、注射成形过程（加料-塑化-注射-保压-冷却-起模卸件）、成形后的修饰与处理挤出成形—是将粉状或粒状的塑料原料加入挤压机的料筒中，加热软化后，在旋转螺杆的作用下，使塑料受挤前移而通过口模，冷却后制成等截面连续制品的方法

压制成形—是将粉状、粒状的塑料原料（模压法）或片状的塑料坯料（层压法）放入模具中，经加热和加压而成形为塑料制品的方法。

压制成形工艺主要是控制温度、压力和时间，以保证成形；压制成形是热固性塑料常用的成形方法，也可用于流动性极差的热塑性塑料的成形

吹塑成形—是利用压缩空气将片状、管状的熔融塑料坯吹胀并紧贴于模腔内壁，冷却脱模后制得空心制件的方法；吹塑成形只限于热塑性塑料的成形

浇铸成形—是将树脂与添加剂混合加热至液态后浇铸如模具中，冷却固化后脱模即得制品的方法

滚塑成形—是将定量的粉状树脂装入模具中，通过外加热源加热模具，在此同时模具进行缓慢的自转和公转，从而使树脂熔融并借助自身重力均匀地涂布于整个模具内腔表面，最后经冷却脱模后得到中空制品的方法塑料的加工方法

a机械加工—对于某些形状简单的塑料件直接加工制造，可以简化生产工序；而当零件上有小孔、深孔和螺纹时，用后道机加工比直接成形更为经济

b表面处理—涂漆、印刷、镀金属膜

c连接—机械连接、热熔连接（亦称焊接法）、溶剂粘接（主要适用于同品种热塑性塑料制品的连接）、胶接

5 橡胶的成形加工

a橡胶是以生胶为原料，加入多种配合剂及骨架材料而组成的高分子弹性体

b生胶是指未经硫化处理的橡胶；配合剂是指为改善生胶的性能而添加的各种物质；骨架材料是指为增加橡胶制品的承载能力，减小变形而在胶料中加入的某些纤维或织品

c橡胶制品成形的过程主要包括—生胶的塑炼、胶料的混炼、制品的成形、制品的硫化

生胶的塑炼—使橡胶分子发生裂解，减小分子量而增加可塑性

胶料的混炼—使生胶和配合剂混合均匀的加工过程

制品的成形—挤压成形法、压延成形法、模压成形法

6 陶瓷的成形加工

陶瓷原指陶器和瓷器，现已成为包括玻璃、砖瓦、水泥、耐火材料、非金属磁心材料在内的所有无机非金属材料的统称；包括坯料的制备、制品的成形、制品的干燥与烧制

a普通陶瓷—是以粘土、长石、石英等天然硅酸盐矿物为原料制成的陶瓷

b工程陶瓷—采用高纯度的人工合成原料（如氧化物、氮化物、碳化物等）制成的陶瓷

c金属陶瓷—是由金属和陶瓷组成的非均质复合材料

7 复合材料的成形

复合材料是由两种或两种以上材料，即基体材料和增强材料复合而成的一类多相材料；采用的复合材料有树脂基复合材料、碳基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料

复合材料的二次加工—复合材料的压力加工、复合材料的机械加工、复合材料的连接（机械连接、胶结、焊接）

第六章快速成形

1 快速原型制造（RP）--将零件的数字模型按一定方式离散成为可加工的离散面、离散线和离散点，而后采用多

种手段，将这些离散的面、线段和点堆积形成零件的整体形状

快速成形的特征:

a高度柔性，可以制造任意复杂现状的三维实体

b可以制成几何形状任意复杂的零件，而不受传统机械加工方法中刀具无法达到某些型面的限制

c 不需要传统的刀具或工装等生产准备工作

d 设备投资低于数控机床

e 曲面制造过程中，CAD数据的转化可百分百地全自动完成

f 无需人员干预或较少干预，是一种自动化的成形过程

g 成形过程的快速性，能适应现代激烈的市场竞争对产品更新换代的要求

h 技术的高度集成性，既是现代科学技术发展的必然产物，也是对现代科学技术发展的综合应用，带有鲜明

的高新技术特征

2 快速模具制造（RT）

用硅橡胶、金属粉、环氧树脂粉、低熔点合金等方法将RP原型准确复制成模具。

3 快速精铸（RC）

是采用快速成形（RP）技术快速制出熔模铸造、消失模铸造或陶瓷型铸造的模样原型

4 快速逆向工程（RE）

快速检测及三维CAD重构技术提供了由实物直接获得CAD模型的途径，检测方法有：CMM(三坐标测量仪) 、光学扫描法、层切法

5 快速成形（RP）技术的基本工艺过程

a 由CAD软件设计出所需零件的计算机三维曲面或实体模型

b 将三维模型沿一定方向离散成一系列有序的二维层片

c 根据每层轮廓信息，进行工艺规划，选择加工参数，自动生成工艺代码

d 成形机制造一系列层片并自动将它们连接起来，得到三维物理实体

6快速成形（RP）技术是CAD模型直接驱动，快速的制造出复杂的三维实体。从制造模型的角度，快速成形（RP）具有NC机床无法比拟的优点，即快速方便、高度柔性

7 几种常用快速成形（RP）技术

1）立体光固化（SLA）--SLA技术是基于液态光敏树脂的光固化原理上工作的。这种材料在一定波长和强度的紫外光照射下能迅速发生光反应，分子量急剧增大，材料也从液态转变成固态（局限性—需要支撑、树脂收缩导致精度下降、光固化树脂有一定毒性）

2）分层实体制造（LOM）

3）选择性激光烧结（SLS）

4）熔融沉积成形（FDM）

5）三维打印（3D-P）

6）形状沉积快速成形（SDM）

第七章测量

1 测量的定义

狭义的测量—为了确定被测对象的量值而进行的实验过程

广义的测量—为了获取被测对象的信息而进行的实验过程；信息的感知是信息获取的首要环节，信息的识别是信息获取的重要环节

2 测量方法