成型工艺综合实验报告

材料科学与工程学院
实验报告书
指导老师签名：
2014 年 05 月 25 日
实 验 名 称：
成型工艺综合实验 年级专业及班级： 2011级材料成型及控制工程专业1班
姓 名：
朱荣升 学 号：
22
指 导 教 师： 杨若绵、李辉、王金伙、
谢建达 评 定 成 绩： 教 师 评 语：
实验序号 1 实验项目名称微型冷冲、拉伸成型实验地点9-317 指导老师杨若棉实验时间
一、实验目的及要求
（1）掌握冲压成形工艺的成形原理及方法
（2）掌握冷冲裁机、拉伸机的组成结构及操作使用规范
（3）分析材料的成形性能及零件的加工工艺性能
（4）认识冲裁模及拉深模的结构组成和模具在机器中的安装
（5）设定工艺方案及参数进行实验，分析实验中出现的问题并提出改善方案
二、实验设备及要求
（1）上海润品微型冷冲、拉伸一体小型成型机组，型号：RPWXCYJ-8210 （2）铝合金薄板
设备结构说明示意图
开脚时便冲压机停止工作。

④[ 冲压机动作控制面板]【18】上的[动作选择]按钮，可调单动与连动，[动作选择]按钮拨到左侧，则为单动，单动指示灯亮。

[动作选择]按钮拨到右侧，则连续运动，[连动]指示灯亮。

（单动：工作时按[手动启动]【26】按钮或踩下[脚踏启动器]【27】时，冲压机工作一次。

{连动：工作时按[手动启动]按钮或踩下[脚踏启动器]时，冲压机连续工作，直到松开[手动启动]【26】按钮或[脚踏启动器]【27】}。

（4）铝合金薄板冲压性能
铝合金薄板是一种广泛应用的冲压板材，具有良好的冲压成形性能。

其塑性好，屈服强度小，屈强比及屈弹比小、资源丰富、质量轻等优点。

（5）零件加工工艺性
本次实验中落料件是一个十字形状的铝合金薄板制品，其形状简单，适合冲裁。

选用模具为简单单工序落料模。

拉深件为铝合金圆筒形制品，加工工序为先落料后拉深，形状简单，精度高，可一次拉伸成形。

落料件拉深件
（6）认识模具
此次实验使用的是落料模，其为单工序模，结构简单，易于加工。

拉伸模为复合模，先进行落料，后拉深成形，加工精度高。

落料模拉深模
2、实验步骤：
（1）观察设备结构，将落料模具从冲压机中拆卸下来，观察模具结构和模具在设备中安装位置和定位方法。

（2）接通电源与气压，检查是否接好，接好后启动机床总电源按钮。

（3）启动冲压机独立电源，将铝合金薄板送人落料模中，进行落料。

取出落料件，观察并分析其成形质量。

（4）启动拉伸机独立电源，将薄板送人拉深模中，进行落料拉深，取出拉深件，观察并分析其成形质量。

（5）关闭机床总电源。

冲压机拉伸机
四、实验结果与数据分析
（1）该落料件成形质量好，表面平整。

（2）拉深件在拉伸过程中容易出现拉深失效，主要是拉裂和起皱。

拉裂起皱拉深不足
五、分析与讨论
拉裂失效分析：拉深过程中，由于压边力过大、拉伸速度过快或润滑不足，导致拉伸变形力大于材料的实际抗拉强度以至拉裂。

起皱失效分析：拉深件起皱可能是原因是材料的相对厚度t/D较小、模具间隙过大，压边力过小，导致拉深件凸缘处切向压应力过大发生起皱。

拉深不足原因分析：拉深过程中，可能由于拉伸机的传感器故障，致使拉深未完成就已经开模。

（3）改善拉深工艺：设定合理的压边力及模具间隙、在凹模与板料接触面中进行润滑、采用合理的拉深工艺、选用合适的拉伸模、采取合理的拉深速度。

六、总结与建议
通过微型冷冲、拉伸成型实验，在老师的指导下，我亲身体验了该成型机的实际操作，掌握了微型冷冲、拉伸成型机的使用方法及其工作原理。

该实验使用的材料是铝合金薄板，在冷冲过程中，为了使材料能够合理的利用，应选择合适的步距，尽量减少废料，使材料利用率达到最高。

在拉深过程中，会产生起皱和拉裂现象，这种现象可能是由于拉伸系数、压力大小、拉伸工序及润滑条件等因素造成的。

之前只在书本上大概了解过这些知识，通过这次实际操作以后，将理论与实际结合在一起，很好的巩固了之前学过的理论知识，为今后的学习奠定了不错的基础。

由于本次实验只使用了铝合金薄板这一种金属材料，无法进行对比，若能使用多种不同的金属材料进行实验，也许会收获更多。

实验序号 2 实验项目名称微型普通注塑
实验地点模具中心指导老师李辉实验时间
一、实验目的及要求
（1）掌握注塑成型工艺的成形原理及方法
（2）了解注塑机的组成结构、工作原理及操作使用规范
（3）查阅实验原料的相关性能并分析零件的成形性能
（4）明确制品工艺分配关系和拟定合理的工艺条件
（5）查找导致废品的成型工艺因素，学会调整成型参数
（6）拟订出较为合理的成型工艺卡
（7）分析制品成型工艺条件之间的关系
二、实验设备及要求
（1）实验设备：博创双色注射机，型号：BT120-023MV，单色注射成型（2）实验模具：ASTM样品模具
（2）实验原料：LDPE塑料
注塑机结构说明示意图
图注射成型原理
1－动模；2－塑件；3－定模；4－料斗；
5－传动装置；6－油缸；7－螺杆；8－加热器
三、实验内容及步骤
1．实验内容
（1）、观察典型塑料零件注射加工过程
加料→预塑→合模→注射→保压→冷却→开模→顶出→取件→合模
（2）模具与注射机的关系
（3）了解材料LDPE的成形性能
低密度聚乙烯，简称LDPE，通常是以乙烯为单体，在～294MPa的高压下，用氧或有机过氧化物为引发剂，经聚合所得的聚合物。

其分子链上有长短支链。

结晶度较低，分子量一般5～50万，它是一种乳白色呈半透明的蜡状固体树脂，无毒。

软化点较低，超过软化点即熔融，其热熔接性、成型加工性能很好，柔软性良好，抗冲击韧性、耐低温性很好，可在-60℃～-80℃下工作，电绝缘性优秀（尤其是高频绝缘性），但其机械强度较差，耐热性不高等。

（4）认识注射工艺参数
不同的注射成型工艺参数，对塑件质量有不同的影响。

例如料筒温度、注射压力及注射时间等，都会影响塑件质量，如欠注、熔接痕、毛边及短射等。

合格塑件
欠注熔接痕
毛边
由工艺参数表（如下）可知：当料筒温度不足，注射压力过低及注射时间短时易产生欠注现象；当料筒温度低，注射时间短，注射压力大时易产生熔接痕；当料筒温度高，注射压力大及注射时间长时易产生毛边；质量合格的塑件其工艺参数如下表所示。

工艺参数表
质量体征料筒温度注射压力注射时间成型周期
一、实验目的及要求
（1）掌握橡胶成型工艺的成形原理及方法
（2）了解橡胶成型设备基本组成，工作原理及操作使用规范
（3）了解硅胶的成形性能和硫化剂的作用
（4）分析实验制品出现的问题并提出解决办法
二、实验设备及要求
（1）橡胶成型机
（2）硅胶、硫化剂及染色剂
工作站结构示意图
本机集硅胶机、压力机、拉伸机、冲裁机、压塑机为一体，故设备能达到硅胶成型、压片成型、冲孔、落料、弯曲、铆合成形等工艺。

序号说明：
NO 名称（功能）NO 名称（功能）NO 名称（功能）
10）【身份选择】可切换用户。

（2）硅胶性能
硅胶是一种高活性吸附材料，属非晶态物质，其化学分子式为mSiO2·nH2O。

不溶于水和任何溶剂，无毒无味，化学性质稳定，除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应。

各种型号的硅胶因其制造方法不同而形成不同的微孔结构。

硅胶的化学组份和物理结构，决定了它具有许多其他同类材料难以取代得特点：吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度等。

其可分热硫化型（高温硫化硅胶HTV）和室温硫化型（RTV），其中室温硫化型又分缩聚反应型和加成反应型。

高温硅橡胶主要用于制造各种硅橡胶制品，而室温硅橡胶则主要是作为粘接剂、灌封材料或模具使用。

（3）硫化剂作用
硫化剂分无机和有机两大类。

前一类有硫黄、一氯化硫、硒、碲等。

后一类有含硫的促进剂（如促进剂TMTD）、有机过氧化物（如过氧化苯甲酰）、醌肟化合物、多硫聚合物、氨基甲酸乙酯、马来酰亚胺衍生物等。

它能使橡胶分子链起交联反应，使线形分子形成立体网状结构，可塑性降低，弹性剂强度增加的物质。

除了某些热塑性橡胶不需要硫化外，天然橡胶和各种合成橡胶都需配入硫化剂进行硫化。

橡胶经硫化后才具有宝贵的使用价值，力学性能大大提高。

硅胶硫化剂
（4）染色剂：染色剂是将硅胶进行染色，改善硅胶的外观。

2、实验步骤
（1）切取一定量的硅胶（剪胶）并去除表面的杂质（选胶），称得质量为109.7g。

（2）将其切成片状（切胶），后将其放在在成型机的滚筒中反复进行滚压（炼胶）。

（3）按一比四的比例，称取27.4g的硫化剂，慢慢的加入硫化剂，继续在滚筒中进行滚压，使硅胶硫化。

（5）用染色剂进行硅胶染色。

（6）高温硫化及压塑
切胶炼胶
染色压塑
四、实验结果与数据分析
合格制品比较图
（1）合格制品（图1）是炼胶后未进行染色的硅胶直接拿去硫化及压塑所制成的，可以看出这块硅胶是硫化均匀的，在炼胶时充分进行硫化的。

（2）比较图中左制品是以前同学做的，它是未染色并且硫化不均匀就直接拿去压塑导致该制品的失败。

（3）比较图中的中制品是老师用合理的工艺参数进行了均匀硫化并染色的硅胶制成。

（4）比较图中右制品是进行染色但硫化不均匀的硅胶进行压塑制成。

（5）由此可见，硅胶在炼胶时应充分的进行硫化，硫化的不均匀将导致制品的不均匀，力学性能极差，形成废品。

因此在炼胶时应有充分的耐心反复进行滚压使其硫化充分均匀。

导致废品的原因可能还有硫化剂与硅胶的比例不正确、滚压不够充分或是在硫化及压塑中的温度和时间不合理等。

五、分析与讨论
橡胶成型实验是一个需要投入大量时间和精力的实验，橡胶的压制的好坏对实验结果起着决定性的作用，它是一道主要工序，很容易出错，如果橡胶件很薄或很窄，就有可能在取下的时候撕破，在压制过程中国也很容易出现压制不均匀的现象，因此，要想取得实验的成功，必须把压制这一道工序做好。

六、总结与建议
橡胶成型实验是一个需要投入大量时间和精力的实验，橡胶压制的好坏对实验结果起着决定性的作用，它是一道主要工序，很容易出错，如果橡胶件很薄或很窄，就有可能在取下的时候撕破，在压制过程中国也很容易出现压制不均匀的现象，因此，要想取得实验的成功，必须把压制这一道工序做好。

由于这是第一次做这种实验，经验存在明显的不足，在橡胶的压制过程中我组就花了将近4个小时，最终没来得及产品的冲压过程，如果时间充足的话，可能会成功，该实验是需要很大的付出，当然还需要一点小小
实验地点9-317 指导老师谢建达实验时间
一、实验目的及要求
（1）掌握挤出，吹塑，吸塑，冲裁四种成形工艺原理及方法
（2）了解挤出，吹塑，吸塑，冲裁四合一微型成形机结构组成及操作使用规范（3）制定挤出、吹塑成型制品工艺方案并分析实验制品出现的问题
（4）制定吸塑工艺方案并分析实验中出现的问题
二、实验设备及要求
（1）上海润品挤、吹、吸、冲裁四合一微型成型机组，型号：RPJNJZSJ-8110 （2）LDPE塑料、PVC片材
结构说明示意图
结构说明示意图序号说明：
泵] 【37】也将自动开启，温度达到以后便可进入自动成形模式，选择[自动]与[半自动]进行挤、吹产品。

⑹如在成形过程中，机器上的左、右模板及模具移位时，比较慢或过快时，可调节气缸尾部侧面的[气流调节阀]【5】（拧紧，气压减小，移动速度减慢。

拧松，气压增大，移动速度增快）
⑺取出产品时，请打开安全门（报警系统将自动报警），请匆用手直接拿取产品（小心烫手），应采用镊子等工具取出。

（2）吸塑、冲裁模操作使用说明
1）开机→输入密码→目录→动作模式{开启[气源确定]及[灯光]按钮}→切换
（吸塑、冲裁）。

2）进入吸塑、冲裁界面后，将吸塑[上模活动板]【11】调整到开模状态。

3）装入模具（上下模处于合模状态，带有真空管连接座在上，有加温发热装
置的在下）。

4）使模具处于[上模活动板]【11】X、Y轴中间，并用码仔，码住模具[下模固定板]【16】，并加于螺钉固定。

（3）挤出、吹塑原理
挤出是将塑胶原料放入炮筒经加温至一定温度，使其达到熔融状态，经螺杆传动挤出成管型状，合模后利用气体的压力吹塑成型。

吸塑是PVC薄料经加温至一定温度，使其软化，在模具中利用真空气泵的吸力使其贴紧内壁，塑件冷却后经冲裁模利用气缸推力使模具上下运动，使产品成型。

（4）PVC片材性能
PVC板具有良好的化学稳定性、耐腐蚀性、硬度大、强度大、耐火阻燃、绝缘性能可靠，表面光洁平整、不吸水、不变形、易加工等特点，是优等的热成型材料。

（5）LDPE材料性能
低密度聚乙烯，简称LDPE，通常是以乙烯为单体，在～294MPa的高压下，用氧或有机过氧化物为引发剂，经聚合所得的聚合物。

其分子链上有长短支链。

结晶度较低，分子量一般5～50万，它是一种乳白色呈半透明的蜡状固体树脂，无毒。

软化点较低，超过软化点即熔融，其热熔接性、成型加工性能很好，柔软性良好，抗冲击韧性、耐低温性很好，可在-60℃～-80℃下工作，电绝缘性优秀（尤其是高频绝缘性），但其机械强度较差，耐热性不高等。

2、实验步骤
（1）开启电源，将原料LDPE加入料斗，设定加工工艺参数，如温度设置、射胶速度、充气时间及冷却时间等。

（2）进行材料塑化后，设定半自动进行挤出和吹塑，取出制品。

（3）根据制品成形质量进行工艺参数的设定，重复步骤2、3，找出最为合理的工艺参数。

（4）设定吸塑工艺参数，利用PVC板材进行成形加工，在进行冲裁形成果冻杯产品，反复使用，比较不同加工工艺参数对制品的影响。

四、实验结果与数据分析
(1)挤出、吹塑实验
合格废品1 废品2 废品4 由图和下表的工艺参数可知：废品1形状虽已成形，但未饱满，其标志凸点凹陷，突出部分也不是很好，与合格制品的工艺参数相比其形成的原因主要是由于射胶速度过慢，挤出时塑料冷却较快，塑性降低，不易吹塑成形，形成缺陷；废品2形状未成形，侧壁有气孔。

形成这些缺陷主要是由于料筒温度过低，塑料挤出时温度低，塑性差，不易吹塑成形。

塑性差但充气时间长又导致侧壁产生气孔；废品3形状未成形，壁薄，取出时形成原因主要是其料筒温度过高，流动性过大，冷却时间过短，冷却不充分等；合
格的制品其表面纹路清晰，标志凸点突出，充形饱满，其工艺参数如下表：
工艺参数表
质量体征料筒温度/℃射胶速度充气时间
/s
冷却时间
/s
一段二段三段
合格160 143 123 20
废品1 160 145 125 16
废品2 131 117 100 22
废品3 170 150 120 20
（2）吸塑、冲裁实验
合格废品
吸塑成形工艺参数有加热温度、材料加温时间及真空成形时间，不同的参数设置对实验产品的影响不同。

合格的制品如右上图，其高度较高，底部圆角半径小，壁厚均匀。

工艺参数为：加热温度为101℃，材料加温时间为4s，真空形成时间为3s；左上图则为废品，未成形，主要原因是材料加温时间太短，PVC片材温度低，塑性差，吸塑后回弹大，其材料加温时间为1s，根据其可以分析出加热温度低，真空时间短也可能造成未成形缺陷；当随着材料加热时间或真空成形时间降低时，其产品高度降低，底部圆角半径增大，时间过短时将不能成形，形成废品。

五、分析与讨论。