《现代特种液态成形工艺》大纲及简介

第一篇：《现代特种液态成形工艺》大纲及简介

《现代特种液态成形工艺》教学大纲

课程编号： 4030004开课院系：材料科学与工程学院 课程类别： 专业选修课适用专业：材料科学与工程 课内总学时： 32学分：4

实验学时：4课内上机学时：先修课程：金属学、材料成形理论基础、铸造合金及制备工艺

执笔： 毛卫民审阅：

一、课程教学目的本课程是“材料成型与控制工程”专业本科生的专业选修课程，是构成本科生专业理论框架的基本内容之一，为本科生从事特种液态成型方面的科研和生产实际打下较为坚实的专业理论基础。

通过本课程的学习，使本科生初步具备应用专业理论去解决特种液态成型生产中的工艺技术问题，初步具备开发特种液态成型新工艺的基本能力。

二、课程教学基本要求

1．课程重点：

熔模精密铸造、压力铸造、离心铸造、金属型铸造、低压铸造等工艺过程的基本规律及内在联系。

2．课程难点：

本课程范围较大、论述性内容较多，因此需要记忆的内容较多，重在理解和掌握其内在的联系。

3．能力培养要求：

掌握熔模精密铸造、压力铸造、离心铸造、金属型铸造、低压铸造等工艺过程的基本规律和原理等知识，初步具备分析和解决特种液态成型生产中的实际问题的基本能力。

三、课程教学内容与学时

课堂教学（28学时）：

1、熔模铸造（6学时）

1.1 概述

1.2 熔模的制造

1.2.1 对模料的要求

1.2.2 模料

1.2.3 熔模的制造和组装

1.3 型壳的制造

1.3.1 制壳用耐火材料

1.3.2 硅酸乙脂型壳的制造

1.3.3 水玻璃型壳的制造

1.3.4 硅溶胶型壳的制造。

1.4 脱蜡、培烧、浇注、清理

2、离心铸造（4学时）

2.1概述

2.2离心铸造原理

2.3离心铸造对铸件质量的影响

2.4离心铸造机

2.5离心铸造工艺

3.压力铸造（4学时）

3.1概述

3.2压型

3.3压铸机

3.3压铸新工艺

4金属型铸造（4学时）

4.1概述

4.2金属型设计

4.3金属型铸造工艺

4.4典型的金属型铸件

5.低压铸造（4学时）

5.1概述

5.2低压铸造的工艺参数

5.3低压铸造装置

5.4液体金属冲压

6.其它特种铸造方法（4学时）

6.1陶瓷型铸造

6.2挤压铸造

6.3实型铸造

6.4真空吸铸

实验教学（学时）：

1．压铸过程的数值模拟（4学时）。

四、教材与参考书

教材：

1、特种液态成型工艺.校内版讲义

2、杨兵兵.特种铸造.长沙: 中南大学出版社，2010

参考书：

1、中国机械工程学会-铸造分会.铸造手册-特种铸造分册.北京:机械工业出版社，2011，第三版

2、万里.特种铸造工学基础.化学工业出版社，2009

五、作业

理解本课程的所有思考题。

六、说明

无。

课程简介

课程编号：4030004

课程名称：现代特种液态成形工艺

开课学院：材料科学与工程学院

学时：32

学分：4

类别：专业选修课

先修课程：金属学、材料成形理论基础、铸造合金及制备工艺

课程简介：本课程是“材料成型与控制工程”专业本科生的专业选修课程，是构成本科生专业理论框架的基本内容之一，为本科生从事现代特种液态成形方面的科研和生产实际打下较为坚实的专业理论基础。本课程主要讲授内容：熔模精密铸造，离心铸造，压力铸造，低压铸造，金属型铸造，挤压铸造，实型铸造，陶瓷型铸造，真空吸铸。

Course Code: 4030413

Name of Course: Modern Special Casting technology

School: Materials Science and Engineering

Credit Hours: 32

Credits: 4

Required or Elective: Elective

Prerequisite: Metallography, Theory for Material Casting, Casting Alloy and Preparation Process

Syllabus: This course is an elective course and its content is one of the basic contents constituting the main theory knowledge of the students majored in Materials Processingand Controlling Engineering.This course can set up a stronger theory base for the students engaged in studying modern special casting technology at a factory producing castings afterwards.It will be lectured in the course such as investment casting, centrifugal casting, high pressure die casting, low pressure casting, permanent casting, squeeze casting, lost foam casting, ceramic mould casting, suction casting.

第二篇：注塑材料的成形工艺

加工手段主要有：注塑，挤出，吹塑，吸塑等。注塑可以加工生产比较复杂形状的产品，比如电视机外壳等。它是把塑料粒子预先在料管中加热，然后通过螺杆下压，把融化的原料注入到模具，冷却成型后就制成了产品。挤出就是原料经螺杆的连续推动，使之在料管中（俗称炮筒）加热塑化，然后在定型的模具中挤出，获得所需的形状，比如塑料扣板，水管等。吹塑和挤出有点相似，只不过它是把压缩空气置于其中来获得形状，比如塑料薄膜，塑料瓶等。吸塑比较简单，它先把预先制成的塑料片材，经过烘箱焙烤，然后放置在模具中，通过负压使片材与模具密贴而获得形状。

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注塑成型原理及注塑过程介绍 ：注(射模)塑(或称注射成型)是塑料先在注塑机的加热料筒中受热熔融，而后由柱塞或往复式螺杆将熔体推挤到闭合模具的模腔中成型的一种方法。它不仅可在高生产率下制得高精度，高质量的制品，而且可加工的塑料品种多和用途广，因此注塑是塑料加工中重要成型方法之一。A注塑机的基本功能：注塑是通过注塑机来实现的。注塑机的基本功能是：1。加热塑料，使其达到熔融状态;2。对熔体施加高压，使其射出而充满模腔。B注塑过程/设备：热塑性塑料的注塑操作一般是由塑炼。充模。压实和冷却等所组成的。所用设备是由注塑机。注塑模具及辅助设备(如物料干燥等)组成的。

C注射装置：注射装置在注塑机过程中主要实现塑炼。计量。注射和保压补缩等功能。螺杆式注射装置用得最多，它是将螺杆塑炼和注射用柱塞统一成为一根螺杆而成的。实质上，应称为同轴往复复杆式注射装置。它在工作时，料斗内的塑料靠自身的重量落入加热料筒内，通过螺杆的转动，塑料沿螺槽向前移动，这时物料受到加热料筒外部加热器加热，同时内部还有剪切产生的热，温度上升在成为熔融状态。随着加热料筒前端材料的贮存，这些材料产生的反作用力(背压)将螺杆向后推，利用限位开关限制其后退量，当后退到一定位置时，使螺杆停止转动，由此决定(计量)一次的注射量。

模内的材料冷却后，制品一经取出，就再次合上模具，进入注射工序，这时注射装置的液压缸(注射油缸)向螺杆施力，在高压下螺杆成为射料杆，将其前端的熔体从喷嘴注入模具内。

螺杆式注射装置是由螺杆，料筒，喷嘴和驱动装置等部分构成的。注射用螺杆一般分加料，压缩，和计量三段，压缩比为2~3，长径比为16~18。当熔体从喷嘴射出去时，由于加压熔体上的注射力怕反作用力，一部分熔体会通过螺杆的螺槽逆流到后部。为防止这种现象，在螺杆的端部装上止逆阀。对于硬聚氯乙烯，则采用锥形螺杆头。

料筒是装纳螺杆的部分，它是由耐热。耐高压的钢材制的。在料筒的外围安装数组电热圈以加热筒内的物料，用热电偶控制温度，使塑料具有适宜的温度。

喷嘴是联接料筒和模具的过渡部分，其上装有独立的加热圈，因为它是直接影响塑料熔融状的重要部分。一般注塑多采用敞开喷嘴对于低粘度聚酉先胺。则采用针阀式喷嘴。

驱动螺杆的转动可用电动机或液压马达，螺杆的往复运动是借助液压力实现的。

通过注射装置表征注塑机的参数有：注射量是指注塑机每次注入模内的最大量，可用注射聚苯乙烯熔体的质量表示，或用注射熔体的容积表示;注射压力是

指在注射时施加于料筒截面上的压力;注射速度则指注射时螺杆的移动速度。D合模装置：合模装置除了完成模具的开合动作之外，其主要任务是以足够的力抗冲注射到模具内的熔体的高压力，使模具锁紧。不让它张开。

合模机构无论是机械还是液压或液压机械式，应保证模具开合灵活，准时，迅速而安全。从工艺上要求，开合模具确要有缓冲作用，模板的运行速度应在合模时先快后慢，而在开模时应先慢再慢。借以防止损坏模具及制件。

在成型过程中为了保持模具闭合而施加到模具上的力称为合模力，其值应大于模腔压力与制件投影面积(包括分流道)之积。模腔内的平均压力一般在20~45Mpa之间。

由于合模力慎线反映出注塑机成型制品面积的大小，所以常用注塑机的最大合模力来表示注塑机的规格，但合模力与注射量之间也存在一个大致的比例关系。可是，合模力表示法并不能直接反映注射制品体积的大小，使用起来还不方便。要国际上许多厂家采用合模力/当量注射容积表示注塑机的规格，对于注射容积，为了对于不同机器都有一个共同的比较标准，特规定注射压力屡100Mpa时的理论注射容积，即当量注射容积=理论注射容积*额定注射压力/100Mpa。E控制系统：注塑机液压控制系统主要分常规液压控制系统，伺服控制系统和比例控制系统。由于液压系统复杂，这里以比例阀油路系统为例说明梗概。这一系统的特点是：在油路系统中有控制流量的和压力怕比例元(电磁比例流量阀或电磁比例流量换向阀，电磁比例压力阀)。

通过外边给定电的仿真信号和磁力的比例作用，来控制阀芯的开口量或阀芯的弹簧力对系统流量或压力进行控制，从而达到注射速度，螺杆速度，启闭速度与注射压力。保压压力。螺杆转矩。注射座推力。顶出力。模具保护压力实行单级，多级控制或无级控制。答案补充

那叫塑料改性，是添加了一些添加剂，根据要改的性质不同，添加的添加剂也是不同的

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1.所谓注塑成型（Injection Molding）是指，受热融化的材料由高压射入模腔，经冷却固化后，得到成形品的方法。该方法适用于形状复杂部件的批量生产，是重要的加工方法之注射成型过程大致可分为以下6个阶段合模 注射 保压冷却开模制品取出 上述工艺反复进行，就可连续生产出制品。

2.所谓模具（Mold）是指，树脂材料射入金属模型后得到具有一定形状的制品的装置。

塑料模具，是塑料加工工业中和塑料成型机配套，赋予塑料制品以完整构型和精确尺寸的工具。由于塑料品种和加工方法繁多，塑料成型机和塑料制品的结构又繁简不一，所以，塑料模具的种类和结构也是多种多样的。

一种用于压塑、挤塑、注射、吹塑和低发泡成型的组合式塑料模具，它主要包括 塑料模具 由凹模组合基板、凹模组件和凹模组合卡板组成的具有可变型腔的凹模，由凸模组合基板、凸模组件、凸模组合卡板、型腔截断组件和侧截组合

板组成的具有可变型芯的凸模。模具凸、凹模及辅助成型系统的协调变化。可加工不同形状、不同尺寸的系列塑件。塑料加工工业中和塑料成型机配套，赋予塑料制品以完整构型和精确尺寸的工具。由于塑料品种和加工方法繁多，塑料成型机和塑料制品的结构又繁简不一，所以，塑料模具的种类和结构也是多种多样的。

随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高,塑料制品的应用范围也在不断扩大,塑料制品所占的比例正迅猛增加.一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属件.塑料产品的用量也正在上升.塑料模具是一种生产塑料制品的工具.它由几组零件部分构成,这个组合内有成型模腔.注塑时,模具装夹在注塑机上,熔融塑料被注入成型模腔内,并在腔内冷却定型,然后上下模分开,经由顶出系统将制品从模腔顶出离开模具,最后模具再闭合进行下一次注塑,整个注塑过程是循环进行的.按照成型方法的不同，可以划分出对应不同工艺要求的塑料加工模

塑料模具具类型，主要有注射成型模具、挤出成型模具、吸塑成型模具、高发泡聚苯乙烯成型模具等。

1、塑料注射（塑）模具

它主要是热塑性塑料件产品生产中应用最为普遍的一种成型模具，塑料注射成型模具对应的加工设备是塑料注射模具对应的加工设备是塑料注射成型机，塑料首先在注射机底加热料筒内受热熔融，然后在注射机的螺杆或柱塞推动下，经注射机喷嘴和模具的浇注系统进入 模具型腔，塑料冷却硬化成型，脱模得到制品。其结构通常由成型部件、浇注系统、导向部件、推出机构、调温系统、排气系统、支撑部件等部分组成。制造材料通常采用塑料模具钢模块，常用的材质主要为碳素结构钢、碳素工具钢、合金工具钢，高速钢等。注射成型加工方式通常只适用于热塑料品的制品生产，用注射成型工艺生产的塑料制品十分广泛，从生活日用品到各类复杂的机械，电器、交通工具零件等都是用注射模具成型的，它是塑料制品生产中应用最广的一种加工方法。

2、塑料压塑模具

包括压缩成型和压注成型两种结构模具类型。它们是主要用来成型热固性塑料的一类模具，其所对应的设备是压力成型机。压缩成型方法根据塑料特性，将模具加热至成型温度（一般在103°—108°），然后将计量好的压塑粉放入模具型腔和加料室，闭合模具，塑料在高热，高压作用下呈软化粘流，经一定时间后固化定型，成为所需制品形状。压注成型与压缩成型不同的是没有单独的加料室，成型前模具先闭合，塑料在加料室内完成预热呈粘流态，在压力作用下调整挤入模具型腔，硬化成型。压缩模具也用来成型某些特殊的热塑性塑料如难以熔融的热塑性塑料（如聚加氟乙烯）毛坯（冷压成型），光学性能很高的树脂镜片，轻微发泡的硝酸纤维素汽车方向盘等。压塑模具主要由型腔、加料腔、导向机构、推出部件、加热系统等组成。压注模具广泛用于封装电器元件方面。压塑模具制造所用材质与注射模具基本相同。

3、塑料挤出模具

用来成型生产连续形状的塑料产品的一类模具，又叫挤出成型机头，广泛用于管材、棒材、单丝、板材、薄膜、电线电缆包覆层、异型材等的加工。与其对应的生产设备是塑料挤出机，其原理是固态塑料在加热和挤出机的螺杆旋转加压条件下熔融，塑化，通过特定形状的口模而制成截面与口模形状相同的连续塑料制品。其制造材料主要有碳素结构钢、合金工具等，有些挤出模具在需要耐磨的部件上还会镶嵌金刚石等耐磨材料。挤出中工工艺通常只适用热塑性塑料品制品的生产，其在结构上与注塑模具和压塑模具有明显区别。

3、塑料吹塑模具

是用来成型塑料容器类中空制品（如饮料瓶、日化用品等各种包装容器）的一种模具，吹塑成型的形式按工艺原理主要有挤出吹塑中空成型、注塑成型的形式按工艺原理主要有挤出吹塑中空成型、注射吹塑中空成型、注射延伸吹塑中空成型（俗称“注拉吹”），多层吹塑中空成型，片材吹塑中空成型等。中空制品吹塑成型所对应的设备通常称为塑料吹塑成型机，吹塑成型只适用于热塑料品种制品的生产。吹塑模具结构较为简单，所用材料多以碳素多则制造。

4、塑料吸塑模具

是以塑料板、片材为原料成型某些较简单塑料制品的一种模具，其原理是利用抽真空盛开方法或压缩空气成型方法使固定在凹模或凸模上的塑料板、片，在加热软化的情况下变形而贴在模具的型腔上得到所需成型产品，主要用于一些日用品、食品、玩具类包装制品生产方面。吸塑模具因成型时压力较低，所以模具材料多选用铸铝或非金属材料制造，结构较为简单。

5、高发泡聚苯乙烯成型模具

是应用可发性聚苯乙烯（由聚苯乙烯和发泡剂组成的珠状料）原料来成型各种所需形状的泡沫塑料包装材料的一种模具。其原理是可发聚苯乙烯在模具内能入蒸汽成型，包括简易手工操作模具和液压机直通式泡沫塑料模具两种类型，主要用来生产工业品方面的包装产品。制造此种模具的材料有铸铝、不锈钢、青铜等.结构及基本零件

1、组成

吹塑模、铸塑模和热成型模的结构较为简单。

压塑模、注塑模和传塑模结构较为复杂,构成这类模具的零件也较多。

基本零件有：

①成型零件，包括凹模、凸模、各种成型芯，都是成型制品内、外表面或上、下端面、侧孔、侧凹和螺纹的零件。

②支承固定零件，包括模座板、固定板、支承板、垫块等，用以固定模具或支承压力。

③导向零件,包括导柱和导套,用以确定模具或推出机构运动的相对位置。

④抽芯零件，包括斜销、滑块等,在模具开启时用以抽出活动型芯,使制品脱模。

⑤推出零件，包括推杆、推管、推块、推件板、推件环、推杆固定板、推板等，用以使制品脱模。注塑模多推广采用标准模架，这种模架是由结构、形式和尺寸都已标准化和系列化的基本零件成套组合而成，其模腔可根据制品形状自行加工。采用标准模架有利于缩短制模周期。

2、作用

定模座板(面板)：它的作用是将前模固定在上面。

流道板（水口板）：它的作用就是在开模时把流道中的料去除。

定模固定板：它的主要作用是和b板一起成型产品。

推板：它的主要作用是在开模时将产品从模具中脱出。

动模固定板：它的主要作用是和a板一起成型产品。

垫板：它的作用是加强a板的强度和固定a板上的一些零件。

垫块：模脚，方铁等。它的作用是让顶板有足够的活动空间。

顶板：它的主要作用是固定顶针并在开模时通过注射机的顶杆推动顶针。

动模座板：下夹板，底板等。它的主要作用是将后模固定在上面。

导柱和导套：它们的主要作用是起导向作用，使前后模可以顺利完成所有的动作。

顶针：它的主要作用是在开模时将产品从推出。

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A.锁模力计算：

撑模力量＝成品在开关模方向的投影面积(cm2)×模穴数×模内压力(kg/cm2);模内压力随材料的不同而不同，一般原料取350-400kg/c㎡ 锁模力通常是要大于撑模力量的1.17倍！

B.怎样选择合适的注塑机 ：

1、选对型: 由产品及塑料决定机种及系列。

由于注塑机有非常多的种类，因此一开始要先正确判断此产品应由哪一种注塑机，或是哪一个系列来生产，例如是一般热塑性塑胶或电木原料或PET原料等，是单色、双色、多色、夹层或混色等。此外，某些产品需要高稳定（闭回路）、高精密、超高射速、高射压或快速生产（多回路）等条件，也必须选择合适的系列来生产。

2、放得下 ：由模具尺寸判定机台的“大柱内距”、“模厚”、“模具最小尺寸”及“模盘尺寸”是否适当，以确认模具是否放得下。

模具的宽度及高度需小于或至少有一边小于大柱内距；

模具的宽度及高度最好在模盘尺寸范围内；

模具的厚度需介于注塑机的模厚之间；

模具的宽度及高度需符合该注塑机建议的最小模具尺寸，太小也不行。

3、拿得出 ：由模具及成品判定“开模行程”及“托模行程”是否足以让成品取出。

开模行程至少需大于成品在开关模方向的高度的两倍以上，且需含竖浇道（sprue）的长度；

托模行程需足够将成品顶出。

4、锁得住 ：由产品及塑料决定“锁模力”吨数。

当原料以高压注入模穴内时会产生一个撑模的力量，因此注塑机的锁模单元必须提供足够的“锁模力”使模具不至于被撑开。锁模力需求的计算如下：

由成品外观尺寸求出成品在开关模方向的投影面积；

撑模力量＝成品在开关模方向的投影面积(cm2)×模穴数×模内压力(kg/cm2);

模内压力随原料而不同, 一般原料取350~400kg/cm2;

机器锁模力需大于撑模力量，且为了保险起见，机器锁模力通常需大于撑模力量的1.17倍以上。

至此已初步决定夹模单元的规格，并大致确定机种吨数，接着必须再进行下列步骤，以确认哪一个射出单元的螺杆直径比较符合所需。

5、射得饱: 由成品重量及模穴数判定所需“射出量”并选择合适的“螺杆直径”。

计算成品重量需考虑模穴数（一模几穴）；

为了稳定性起见，射出量需为成品重量的1.35倍以上，亦即成品重量需为射出量的75％以内。

6、射得好 ：由塑料判定“螺杆压缩比”及“射出压力”等条件。

有些工程塑料需要较高的射出压力及合适的螺杆压缩比设计，才有较好的成型效果，因此为了使成品射得更好，在选择螺杆时亦需考虑射压的需求及压缩比的问题。

一般而言，直径较小的螺杆可提供较高的射出压力。

7、射得快 ：及“射出速度”的确认。

有些成品需要高射出率速射出才能稳定成型，如超薄类成品，在此情况下，可能需要确认机器的射出率及射速是否足够，是否需搭配蓄压器、闭回路控制等装置。一般而言，在相同条件下，可提供较高射压的螺杆通常射速较低，相反的，可提供较低射压的螺杆通常射速较高。因此，选择螺杆直径时，射出量、射出压力及射出率（射出速度），需交叉考量及取舍。

此外，也可以采用多回路设计，以同步复合动作缩短成型时间。

有一些特殊问题可能也必须再加以考虑：

大小配的问题：

在某些特殊状况下，客户的模具或产品可能模具体积小但所需射量大，或模具体积大但所需射量小，在这种况下，厂家所预先设定的标准规格可能无法符合客户需求，而必须进行所谓“大小配”，亦即“大壁小射”或“小壁大射”。所谓“大壁小射”指以原先标准的夹模单元搭配较小的射出螺杆，反之，“小壁大射”即是以原先标准的夹模单元搭配较大的射出螺杆。当然，在搭配上也可能夹模与射出相差好几级。

快速机或高速机的观念：

在实际运用中，越来越多的客户会要求购买所谓“高速机”或“快速机”。一般而言，其目的除了产品本身的需求外，其他大多是要缩短成型周期、提高单位时间的产量，进而降低生产成本，提高竞争力。通常，要达到上述目的，有几种做法：

射出速度加快：将电机马达及泵浦加大，或加蓄压器（最好加闭回路控制）；

加料速度加快：将电机马达及泵浦加大，或加料油压马达改小，使螺杆转速加快；

多回路系统：采用双回路或三回路设计，以同步进行复合动作，缩短成型时间；

增加模具水路，提升模具的冷却效率。

第三篇：塑料注射成形工艺 教案

《模具工程技术基础》电子教案[7]

[课题编号] 1-3②

[课题名称] 塑料注射成形工艺 [教材版本] 任建伟主编、中等职业教育国家规划教材—模具工程技术基础，北京：高等教育出版社，2002。

[教学目标与要求]

一、知识目标

1、掌握注射成形工艺的原理及工艺过程；

2、掌握注射成形设备的类型和结构组成；

3、了解注射机的技术参数；

4、了解注射成形的工艺条件。

二、能力目标

1、根据塑料的特性及注射成形工艺的原理分析注射成形的工艺条件；

2、能分析卧式注射机的结构组成、技术参数及其工作过程。[教学重点]

1、注射成形工艺的原理及工艺过程；

2、注射成形设备的类型和结构组成。

[分析学生] 学生对注射成形工艺及其设备缺乏感性认识，对注射机的技术参数及注射成形的工艺条件较难理解。

[教学思路设计] 参观现场，或借助动画手段演示注射成形工艺的原理及工艺过程，通过直观教学激发学生的学习兴趣，灵活运用讲解、讨论等教学法。

[教学资源] 相关实物、动画、图片等。[教学安排] 3课时 教学策略：参观现场，或借助动画手段进行演示，创设教学情景，启发学生认真观察，积极思考与讨论。

[教学过程] ※复习：

1、根据塑料性能，塑料可分为哪些类型？它们之间的区别是什么？

2、塑料的成形工艺性能指标有哪些？它们对塑料件的质量各有什么影响？ ※导入新课：展示注射成形的制品或演示注射成形工艺动画，引出什么是注射成形工艺。新课内容：

一、塑料注射成形工艺

注射成形又称注射模塑或注塑，主要用于热塑性塑料的成形，也用于少量热固性塑料的成形。

1、普通注射成形工艺

是在热塑性塑料通用注射机上进行的注射成形工艺。（1）原理：

※结合动画演示和图片进行讲解：

如图1-38所示：将塑料加入注射机的料筒内加热塑化成呈粘流态的熔体，然后借助螺杆（或柱塞）的推力，使熔体以较高的压力和速度经喷嘴和模具浇注系统充满闭合的模具型腔，再经一定时间的冷却使塑料硬化定型后，即可开启模具，取出制品。

（2）普通注射成形的工艺过程：

※引导学生再次观察注射成形工艺过程，再得出以下结论：

合模→加料塑化→注射→保压→制件冷却→开模→制件顶出。（2）特种注射成形工艺 ※简要介绍：

为了满足某些场合的特殊需要，在通用注射成形工艺的基础上进行适当改进，形成了许多特种注射成形工艺。

①热固性塑料注射成形工艺：需要使用专用的热固性塑料注射机。其原理是将塑料加入注射机料筒内加热到90℃左右，使塑料产生物理变化和缓慢的化学变化而塑化成呈稠胶状的物料；然后由螺杆或柱塞以120－200 MPa的压力将此物料注射入温度为170－180C°的模具型腔内，在模具的继续加热下，塑料产生快速的化学变化而逐渐固化；经过一定时间使塑件固化定型后即可开模取出塑件。

②热流道注射成形工艺：是利用热流道模成形塑件的一种注射成形工艺方法，它与普通注射成形工艺的区别是在注射成形过程中模具浇注系统内的熔料不会凝固，也不随塑件起模。

③气体辅助注射成形工艺：简称气辅注射成形，其原理如图1－39所示：先将一定量的熔融塑料注射入模具型腔，然后通过流道向模腔内输入惰性压缩气体（N2）；借助气体压力将熔料继续推进并将注入型腔的熔料吹胀，直至熔料贴满模具型腔的壁面，在塑件内部形成中空的气道。气辅注射成形的优点是：塑件的表面质量较高；能够避免塑件厚薄不均造成的缩痕和翘曲变形，如图1-40a所示；能代替加强肋提高塑件的刚度，如图1-40b所示；能减轻塑件质量，降低塑件成本。

④注射吹塑成形工艺：注射吹塑是用于生产中空塑件的注射成形工艺，图1－41是模芯作回转运动的注射吹塑成形原理：先将熔料注入坯模形成管坯，然后在管坯冷却凝固前打开模具，转动模芯使管坯移至吹塑模腔，合上模具完成吹塑成形。

二、注射成形设备

1、塑料注射机的类型和结构组成（1）塑料注射机的类型

①塑料注射机按用途可以分为热塑性塑料通用注射机和专用注射机（热固性塑料注射机、注射吹塑机、发泡注射机、排气注射机等）；

②按外形可以分为卧式注射机、立式注射机和直角式注射机；

③按塑料在料筒内的塑化方式可以分为柱塞式注射机和螺杆式注射机。目前，在生产中应用最为广泛的是卧式螺杆式热塑性塑料通用注射机。（2）塑料注射机的结构组成

※按图1－42为卧式注射机讲解： ①注射装置的作用是：将一定量的塑料加入料筒；将加入料筒内的塑料加热并均匀地塑化成熔体；以足够的速度和压力将一定量的塑料熔体注射进模具型腔；注射完成后保持一定时间和压力，进行补缩并防止熔体返流。

②合模装置的作用是：准确可靠地安装模具；实现模具的开、合模动作；注射时保证可靠地锁紧模具；开模时保证制件顶出起模。

③液压和电气控制系统的作用是：控制注射机的工作循环过程和成形工艺条件，使注射机按注射工艺预定的动作要求和工作要求准确有效地工作。

④机架的作用是：将上述三个部分，组合在一起，同时作为液压系统的油箱。

2、塑料注射机的技术参数（1）注射量：是指注射机进行一次注射成形所能注出的熔料的最大容积，它决定了一台注射机所能成形的塑件的最大体积。

①公称注射量：是指在对空注射条件下，注射螺杆或柱塞作一次最大注射行程时注射机所能达到的最大注射量。

②理论注射量是指注射机在理论上能够达到的最大注射量，它与注射机实际能够达到的最大注射量之间的关系可用下式表示：

Vg=αV1

式中：Vg—注射机最大注射量，cm3

V1—注射机理论注射量，cm3； α—射出系数。

射出系数α受注射成形工艺条件的影响，实际生产中常取0.7－0.9。注射机的注射量应与塑件的体积相适应，用下式校核：

V≤KVg

式中：V—塑件及浇注系统的总体积，cm3；

K—注射机最大注射量利用系数，一般取K=0.8（2）合模力：是指在注射成形时注射机合模装置对模具施加的夹紧力。注射机的合模力应大于模腔内塑料熔体压力产生的胀开模具的力，即：

F≥pqA 式中：F——合模力，kN；

pq——模腔内熔体的压力，MPa，一般取注射压力的1/3－2/3； A——所有塑件及浇注系统在模具分型面上的投影面积之和。

（3）模板尺寸和拉杆间距：模具最大外形尺寸不能超过注射机动、定模板的外形尺寸，同时必须保证模具能通过拉杆间距安装到动、定模板上，模板上还应留有足够的余地用于装夹模具。

（4）最大和最小模具厚度：模具的厚度一般应在注射机允许的最大模具厚度和最小模具厚度之间，即：

Hmin≤H≤Hmax

式中：H——模具厚度，mm；

Hmin——注射机允许的最小模具厚度，mm； Hmax——注射机允许的最大模具厚度，mm。

（5）开模行程：注射机的开模行程必须保证模具开启后能顺利取出塑件。不同结构的模具所需开模行程有一定的差异。

※案例：对图1－43模具进行开模行程核算。

①对于图1－43a中的模具，开模行程s≥Hl + H2 +（5—10 mm）②对于图1-43b中的模具，开模行程s≥H1+H2+H3+（5－10mm）

（6）顶出机构参数：注射机顶出机构的形式有：中心机械顶出、两侧机械顶出、中心液压顶出加两侧机械顶出。

（7）喷嘴头部尺寸：注射机喷嘴的头部尺寸和模具上与之接触的主浇道的口部尺寸如图1—44a所示，两者之间应相互吻合，不能出现图1－44b、c的情形，具体要求如下：

D1=D＋（0.5－1mm）R1=R＋（1－2mm）

※讨论：图1－44b、c的喷嘴头部结构为什么不好？

3、塑料注射机规格型号 目前尚无统一的标准。

旧型号的注射机：如SYS－30、XS－Z－60、XS－ZY－l25A，XS－ZY－250。其中SYS、XS－Z，XS－ZY分别表示立式注射机、卧式柱塞式注射机和卧式螺杆式注射机，主参数后的字母为改型设计序号，数字表示公称注射量。新型号的注射机：如SZL－15/30、SZ300/1400、SZG－500/1500。其中SZ、SZL、SZG分别表示卧式注射机、立式注射机和热固性塑料注射机，分数表示理论注射量／合模力。

三、注射成形的工艺条件

1、料筒和喷嘴温度

料筒温度应高于塑料的粘流温度（无定形塑料）或熔点（结晶形塑料）温度。※简要分析：料筒温度过高或过低对注塑的影响。喷嘴的温度应略低于料筒前端的温度。※简要分析：喷嘴温度过高或过低对注塑的影响。

2、注射压力与注射速度

螺杆或柱塞在注射时对单位面积的塑料熔体施加的作用力，称为注射压力。※简要分析：注射压力过高或过低对注塑的影响。螺杆或柱塞在注射时的移动速度称为注射速度。※简要分析：注射速度过高或过低对注塑的影响。

3、保压压力和保压时间 熔料充满模腔后，螺杆或柱塞必须在一定时间内继续保持对料筒内熔料的压力。保压的作用主要是补缩，即在模腔内的塑料熔体冷却收缩后能补充一部分熔料进入模腔，以提高塑件质量。

保压压力一般等于注射压力，也可以小于注射压力。※简要分析：保压压力过高或过低对注塑的影响。

保压时间与料温、模温、塑件壁厚、模具浇注系统尺寸大小等有关。当保压时间增加到使塑件尺寸趋于稳定时，对应的时间就是最佳保压时间。

4、冷却时间 是指从注射、保压结束到模具开启的这一段时间，它一般占成形周期的70%－80%。一般以塑件起模时不致引起变形为原则作为确定最短冷却时间的依据。

※简要分析：冷却时间过长或过短对注塑的影响。

5、螺杆转速与背压

※简要分析：螺杆转速过高或过低对注塑的影响。背压又称塑化压力，是指在加料塑化过程中螺杆转动后退时，料筒前端的熔料所具有的压力。一般情况下，对于结晶型塑料应取较高的螺杆转速和背压，对于热敏性塑料和熔体粘度高的塑料应取较低的螺杆转速和背压。

※简要分析：背压过高或过低对注塑的影响。

6、模具温度

注射成形熔体粘度低、流动性好的无定形塑料时，一般要求模具有较低的温度。注射成形熔体粘度高、流动性差的无定形塑料时，一般要求模具有较高的温度。注射成形结晶型塑料时，应根据塑料结晶度的要求来确定模具温度。

※简要分析：模具温度过高或过低对注塑的影响。

7、加料量与余料 注射成形必须准确控制加料量，并保证每次注射后料筒前端留有一定的余料。余料量一般控制在10一20mm。

※简要分析：加料量过多或过少对注塑的影响。小结：

1、普通注射成形的工艺过程：合模→加料塑化→注射→保压→制件冷却→开模→制件顶出。

2、特种注射成形工艺有热固性塑料注射成形工艺、热流道注射成形工艺、气体辅助注射成形工艺、注射吹塑成形工艺。

3、在生产中应用最为广泛的是卧式螺杆式热塑性塑料通用注射机。塑料注射机一般由注射装置、合模装置、液压和电气控制系统、机架等四个部分组成。

4、塑料注射机的技术参数有：注射量、合模力、模板尺寸和拉杆间距、最大和最小模具厚度、开模行程、顶出机构参数、喷嘴头部尺寸。

5、注射成形需要合适的工艺条件，包括料筒和喷嘴温度、注射压力与注射速度、保压压力和保压时间、冷却时间、螺杆转速与背压、模具温度、加料量与余料。

课后作业：

1、塑料注射成形工艺的原理是什么？注射成形过程一般包含哪些环节？

2、塑料的特种注射成形工艺有哪些？它们与热塑性塑料普通注射成形工艺的差别是什么？

3、选用塑料注射机时应校核哪些参数？如何校核？

4、塑料注射成形的工艺条件有哪些？它们对注射成形工艺和塑件质量有何影响？

教学后记：

第四篇：特种加工电火花穿孔成形

特种加工电火花穿孔成形

姓名：杨青槐 学号：1108030145 班级：机制111 学院：机械工程学院

（一）特种加工的涵义

特种加工是区别于传统的切削加工的新型加工方法。它主要不是依靠机械能、切削力进行加工，而是用软的东西（甚至不用刀具）加工硬的工件，可以加工各种难加工材料、复杂表面和某些特殊要求的零件。像电火花加工、电化学加工、激光加工、超声加工、快速成形加工等都属于特种加工方法。

早在20世纪50年代中期，我国就已经研制出电火花穿孔、电火花表面强化等机床。到今天，我国的电火花应用技术已经相当成熟，而且也扩展到了更多的材料加工领域，像电火花穿孔成形加工、电火花切割加工等。

（二）主要用途及适用范围

高速电火花穿孔机采用电极管（黄铜管、紫铜管）作为工具电极利用电火花放电蚀除原理，在电极（空心铜管）与工作之间施加高频脉冲电源形成小脉宽，大峰值电流的放电加工，辅以高压水冷却排渣，使工件的蚀除速度大加快，特别适用于在不锈钢，淬火钢、铜、铝，硬质合金等各种导电材料上加工直径Φ0.2～Φ3.0之间的深小孔,深径比最高可达300:1,可直接在工件的斜面,曲面进入加工, 本机床主要用于电火花线切割加工的穿丝孔、化纤喷丝头、喷丝板的喷丝孔、滤板、筛板的群孔、发动机叶片、缸体的散热孔、液压、气动阀体的油路、气路孔等。也可用于蚀除折断在工件中的钻头,丝锥等,而不损坏原孔成螺纹。

（三）电火花加工的原理及特点

电火花加工基于电火花腐蚀原理，是在工具电极与工件电极相互靠近时，极间形成脉冲性火花放电，在电火花通道中产生瞬时高温，使金属局部熔化，甚至气化，从而将金属蚀除下来，其应用范围可归纳为：

１ 穿孔加工—冲模，粉末治金，挤压模，型孔零件，小孔，小异形孔，深孔。

２ 型腔加工—型腔模（锻模，压铸模，塑料模，胶木模等），型腔零件。

（四）电火花加工条件

４.１进行电火花加工必须具备三个条件：

(1)必须采用脉冲电源；

(2)必须采用自动进给调节装置，以保持工具电极与工件电极间

微小的放电间隙；

(3)火花放电必须在具有一定绝缘强度（10～107Ω •m）的液体

介质中进行。

４.２ 电火花加工特点 可以加工任何高强度、高硬度、高韧性、高脆性以及高纯度的导电材料；加工时无明显机械力，适用于低刚度工件和微细结构的加工：脉冲参数可依据需要调节，可在同一台机床上进行粗加工、半精加工和精加工；电火花加工后的表面呈现的凹坑，有利于贮油和降低噪声；生产效率低于切削加工；放电过程有部分能量消耗在工具电极上，导致电极损耗，影响成形精度。

４.３电火花加工分类

按工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同，大致可分为电火花穿孔成形加工、电火花线切割、电火花磨削和镗磨、电火花同步共轭回转加工、电火花高速小孔加工、电火花表面强化与刻字六大类，由于我所讲述的是电火花穿孔成形加工技术，对于其它的电火花加工技术就不再详细介绍。

４.４电火花穿孔成形加工主要特点和用途

(1)工具和工件间主要只有一个相对的伺服进给运动；

(2)工具为成形电极、与被加工表面有相同的截面和相应的形状；

(3)穿孔加工：加工各种冲模、挤压模、粉末冶金模、各种异形孔及微孔等；(4)型腔加工：加工各类型腔模及各种复杂的型腔零件；(5)约占电火花机床总数的30％，典型机床有D7125,D7140等电火花穿孔成形机床。

（五）电火花穿孔成形加工方法

１ 电火花穿孔加工

用电火花加工方法加工通孔称为穿孔加工。电火花穿孔加工一般应用于冲裁模具加工、粉末冶金模具加工、拉丝模具加工、螺纹加工等。用电火花加工的冲模，容易获得均匀的配合间隙和所需的落料斜度。刃口平直耐磨，可以相应地提高冲件质量和模具的使用寿命。

２ 电火花穿孔加工的四种方法 1）直接法

直接法适合于加工冲模，是指将凸模长度适当增加，先作为电极加工凹模，然后将端部损耗的部分去除直接成为凸模，直接法加工的凹模与凸模的配合间隙靠调节脉冲参数、控制火花放电间隙来保证

直接法的优点是：

(1)可以获得均匀的配合间隙、模具质量高。(2)

无须另外制作电极。

(3)

无须修配工作，生产率较高

直接法的缺点是：

(1)电极材料不能自由选择，工具电极和工件都是磁性材料，易产生磁性，电蚀下来的金属屑可能被吸附在电极放电间隙的磁场中而形成不稳定的二次放电，使加工过程很不稳定，故电火花加工性能较差。

(2)电极和冲头连在一起，尺寸较长，磨削时较困难

2）混合法

混合法是将凸模的加长部分选用与凹模不同的材料，粘结在凸模上，并与凸模一起加工，作为穿孔电极的工作部分。

混合法的特点是：

(1)可以自由选择电极材料，电加工性能好。(2)

无须另外制作电极。

(3)无须修配工作，生产率较高。

3）修配凸模法

凸模和工具电极分别制造，在凸模上留有一定的修配余量，按电火花加 工好的凹模型孔修配凸模，达到所要求的凸、凹模配合间隙。优点：

（1）可以自由选择电极材料，电加工性能好。（2）修配工作多，配合间隙不均匀。

4）二次电极法

利用一次电极制造出二次电极，再分别用一次和二次电极加工出凹模和凸模，并保证凸、凹模的配合间隙。

（六）工具电极

（1）电极材料选择 凸模一般选优质高碳钢T8A、T10A或铬钢Cr12、GCr15，硬质合金等。凸、凹模不要选同种钢材型号，否则电火花加工时更不易稳定。

（2）电极设计

1尺寸精度不低于IT7级；

2表面粗糙度Ra值不大于1.25；

3各表面的平行度误差在100㎜长度上不大于0.01㎜。

（3）电极的制造 冲模电极的制造，一般先经普通机械加工，然后成形磨削。一些不易磨削加工的材料，可在机械加工后，由钳工精修。现在，直接用电火花线切割方法加工冲模电极已获得广泛应用。

（七）电火花型腔加工

电火花加工型腔比加工凹模型孔困难。型腔加工属于盲孔加工，主要特点（缺点）：金属蚀除量大，工作液循环困难，电蚀产物排除难；加工面积大，加工过程中电规准调节范围大；型腔复杂，电极损耗不均匀，影响加工精度。优点：加工质量好、表面粗糙度值小、减少切削加工和手工劳动。

一 电火花型腔加工方法

1）单工具电极直接成型法

单工具电极直接成型法是指采用同一个工具电极完成模具型腔的粗、中及精加工。

对普通的电火花机床，在加工过程中先用无损耗或低损耗电规准进行粗加工，然后采用平动头使工具电极做圆周平移运动，按照粗、中、精的顺序逐级改变电规准，进行侧面平动修整加工。在加工过程中，借助平动头逐渐加大工具电极的偏心量，可以补偿前后两个加工电规准之间放电间隙的差值，这样就可完成整个型腔的加工。

2）多电极更换法

多电极更换法是指根据一个型腔在粗、中、精加工中放电间隙各不相同的特点，采用几个不同尺寸的工具电极完成一个型腔的粗、中、精加工。在加工时首先用粗加工电极蚀除大量金属，然后更换电极进行中、精加工；对于加工精度高的型腔，往往需要较多的电极来精修型腔

3）分解电极加工法

分解电极加工法是根据型腔的几何形状，把电极分解成主型腔电极和副型腔电极，分别制造。先用主型腔电极加工出主型腔，后用副型腔电极加工尖角、窄缝等部位的副型腔。此方法的优点是能根据主、副型腔不同的加工条件，选择不同的加工规准，有利于提高加工速度和改善加工表面质量，同时还可简化电极制造，便于电极修整。缺点是主型腔和副型腔间的精确定位较难解决。

二 工具电极

（1）电极材料选择 为提高型腔模的加工精度，在电极方面，首先是寻找耐蚀性高的电极材料，常用的电极为纯铜和石墨；

（2）电极设计 加工型腔模时的工具电极尺寸，一方面与模具的大小、形状、复杂程度有关，而且与电极材料、加工电流、深度、余量及间隙等因素有关；

（八）结论

电火花穿孔成形加工方法是基于电腐蚀的原理上研究设计的，它能加工形状较复杂、材料较硬的的工件。采用穿孔成形加工方法，其表面粗糙值可控制在。对于不同的加工材料，电极所选用的材料也是各不相同的，在加工过程中，在电极会消耗部分能量，这样会导致电极的损耗。实际电火花加工过程中，还有许多因素要控制，如电极周围的磁场能、热能等，由于这些干扰因素的存在，直接导致了工件的加工精度要求。

程序设计“杨”的右半边去掉两撇的部分，具体代码如下。

B200000BB200000GxL1 B1000000B1000000B1400000GyL3 BB1000000B1000000GySR1 BB300000B30000GyL1 B72000BB72000GxL2 B100000B100000B100000GyL1 B158000BB158000GxL2 BB300000B300000GxL1

姓名： 学号： 班级：

第五篇：塑性成形工艺及模具设计课程教案

精编资料

自由锻工艺过程设计方法.2,模具形状对金属塑性变形和流动的影响.3,课堂进行一简单锻件的自由锻工艺过程设计.六,所需学时2学时第八次讲课...工艺

《塑性成形工艺及模具设计》课程教案之二《锻造工艺学》辅导教案

关 小 军

材料科学与工程学院 材料加工工程系

第一次讲课

一、讲授内容

第一章

绪论

一、锻造工艺学及其性质

二、锻造生产的特点及其在国民经济中的作用

三、我国锻造生产的历史，现状及发展趋势

四、锻造生产方法的分类及工艺流程

五、课程的任务。

第二章

锻造用原材料及下料方法 第一节

锻造用钢锭及型材

一、钢锭及其冶炼.二、钢锭的结构

三、钢锭的内部缺陷

四、型材及其常见缺陷

第二节

下料方法

一、剪切法

二、锯切法

三、砂轮片切割法

四、折断法

五、气割法

六、其它下料方法

二、难点

1、钢锭和型材的缺陷产生原因及其危害。

2、各种下料方法的原理。

三、基本概念

偏析、夹杂、缩孔、疏松、溅疤、划痕、折迭、粗晶环

四、思考题

1、试阐述镇静钢锭的结构及其主要缺陷的产生部位。

2、钢锭常见缺陷有哪些？它们产生的原因和危害性是什么？

3、常见的型材缺陷有哪些？它们产生的原因和危害性是什么？

4、锻造用型材常采用哪些方法下料？各自有何特点？

5、铸锭作为锻造坯料时如何下料？

五、要求重点掌握的知识点

1、钢锭结构及其常见内部缺陷。

2、型材及其常见缺陷。

3、常用下料方法及其选择原则。

六、所需学时

2小时

第二次讲课

一、讲授内容

第三章

锻造的热规范 第—节

金属的锻前加热

一、加热的目的二、加热方法

第二节

金属加热时产生的缺陷及防止措施

一、氧化

二、脱碳

三、过热

四、过烧

五、裂纹

第三节

锻造温度范围的确定

一、始锻温度的确定

二、终锻温度的确定

第四节

金属的加热规范

一、加热规范制定的原则及方法

二、钢锭的加热规范

三、中、小型钢坯的加热规范

二、难点

1、氧化和脱碳的共性和异性。

2、过热和过烧的相关性及其区别

3、加热过程温度应力、组织应力和残余应力的产生机理及其应力分析。

4、始锻温度和终锻温度正确选择的必要性。

5、加热速度的影响因素及其影响规律。

三、基本概念

加热规范、氧化、脱碳、过热、过烧、过热温度、过烧温度、始锻温度、终锻温度、锻造温度范围、金属加热规范、最大可能的加热温度、允许的加热温度、温度头、均热保温、最小保温时间、最大保温时间

四、思考题

1、试说明锻前加热的目的和方法。

2、氧化和脱碳有哪些共性和异性？

3、氧化和脱碳可产生哪些危害？如何防止？

4、过烧和过热有哪些危害? 如何防止？

5、导致裂纹产生的内应力有几种？清阐述它们相应的应力状态。

6、通常圆柱形坯料产生加热裂纹的危险位置在何处？原因何在？如何防止？

7、锻造温度范围的确定原则和基本方法是什么？

8、怎样确定碳钢的始锻和终锻温度？它们受到哪些因素的影响？

9、为什么要制定合理的加热规范？加热规范包括哪些内容？其核心问题是什么？

10、两种不同概念的加热速度实质上反映了什么因素的影响？

11、选择加热速度的原则是什么？提高加热速度的措施有哪些？

12、均热保温的目的是什么？

13、冷锭和热锭的加热规范各有什么特点？为什么？、五、要求重点掌握的知识点

1、锻前加热的目的和方法。

2、加热金属的常见缺陷及其危害。

3、金属加热过程中缺陷的产生原因和防止措施。

4、加热规范的内容、制定原则和方法。

六、所需学时

2学时

第三次讲课

一、讲授内容

第三章

锻造的热规范 第五节

少无氧化加热

一、快速加热

二、介质保护加热

三、少无氧化火焰加热

第六节

金属的锻后冷却

一、锻后冷却常见缺陷产生的原因和防止措施

二、锻件的冷却方法

三、锻件的冷却规范

第七节

锻件的热处理

一、中、小锻件热处理

二、大型锻件热处理

二、难点

1、少无氧化火焰加热法的工作原理。

2、冷却过程温度应力、组织应力和残余应力的产生机理及其应力分析。

3、冷却速度的影响因素及其影响规律。

三、基本概念

冷却规范、白点、网状碳化物

四、思考题

1、少无氧化加热主要有哪几种方法？其中火焰加热法的基本工作原理是什么？

2、金属断后冷却常见缺陷有哪些？各自产生原因是什么？

3、为什么硬钢锻后冷却易产生表面纵向裂纹？

4、金属锻后冷却规范一般包括哪些内容？

5、锻件热处理的目的是什么？

6、中小锻件通常采用哪些热处理？各自作用是什么？

7、通常大锻件采用哪些热处理？各自作用是什么？

五、要求重点掌握的知识点

1、少无氧化加热方法及其工作原理。

2、金属锻后冷却常见缺陷及其危害。

3、金属锻后冷却中缺陷的产生原因和防止措施。

4、冷却规范的内容、制定原则和方法。

5、常用的锻件热处理方法。

六、所需学时

2学时

第四次讲课

一、讲授内容

第四章

自由锻主要工序分析 第—节

概述

一、影响金属塑性变形流动的几个基本因素

二、局部加载时沿加载方向的应力分布规律

三、金属塑性变形的不均匀性

四、塑性变形时金属的流动方向

第二节

镦粗

一、镦粗工序的主要质量问题和变形流动特点

二、镦粗时的注意事项

第三节

拔长

—、矩形截面坯料的拔长

二、圆截面坯料的拔长

三、空心件拔长

二、难点

1．金属塑性变形的基本规律和影响因素。2．在几种变形工序中金属流动规律的分析。

3．镦粗时金属流动特点及其缺陷产生机理（包括圆截面和矩形截面坯料）。4．拔长时金属流动特点及其缺陷产生机理（包括矩形截面、圆截面和空心截面坯料）。

三、基本概念

镦粗、拔长、镦粗比、锻造比、进料比（相对送进量）、相对压缩程度

四、思考题

1、导致金属塑性变形不均匀性的原因是什么？

2、镦粗和拔长各有哪些用途？

3、镦粗工序主要存在哪些质量问题？试分析它们产生的原因及其预防措施。

4、拔长工序主要存在哪些质量问题？试分析它们产生的原因及其预防措施。

5、为什么采用平砧小压缩量拔长圆截面坯料时效率低且质量差？应怎样解决？

6、空心件拔长时孔内壁和端面裂纹产生的原因是什么？应采取哪些措施加以解决？

五、要求重点掌握的知识点

1、金属塑性变形所遵循的基本规律和影响因素。

2、镦粗、拔长工序的金属受力分析。

2、镦粗、拔长工序的金属变形和流动特点。

3、镦粗、拔长时常见金属缺陷、产生机理及其预防措施。

六、所需学时

3学时

第五次讲课

一、讲授内容

第四章

自由锻主要工序分析

第四节

冲孔

一、冲孔的受力变形分析

二、冲孔的质量分析

第五节

扩孔

一、冲子

二、芯轴

三、辗压

第六节 弯曲

第七节 其它工序（补充内容）

一、错移

二、扭转

二、难点

1、冲孔时受力、变形和缺陷产生原因的分析。

2、扩孔时受力、变形和缺陷产生原因的分析。

3、弯曲时受力、变形和缺陷产生原因的分析。

三、基本概念

冲孔、走样、扩孔、弯曲

四、思考题

1、试阐述开式冲孔时金属变形和流动特点并画出相应的应力、应变图。

2、冲孔时易出现哪些质量问题？应采取什么措施解决？

3、试阐述冲子扩孔时金属变形和流动特点并画出相应的应力、应变图。

4、芯轴扩孔时金属主要沿切向流动的原因是什么？此时锻件尺寸变化特点是什么？应怎样防止壁厚不均？

5、辗压扩孔的工艺特点是什么？生产时易产生哪些质量缺陷？怎样防止？

6、弯曲时坯料易产生哪些缺陷？它们产生的原因是什么？

五、要求重点掌握的知识点

1、冲孔、扩孔、弯曲工序的应力、应变分析。

2、冲孔、扩孔、弯曲工序的金属变形和流动特点。

3、冲孔、扩孔、弯曲工序中常见的加工缺陷种类、产生原因及其预防措施。

六、所需学时

2学时

第六次讲课

一、讲授内容

第五章 自由锻工艺

第—节 自由锻件的分类

第二节 自由锻件变形方案的确定 第三节 自由锻工艺过程的制定

一、锻件图的制定

二、确定坯料的重量和尺寸

三、确定变形工艺和锻造比

四、确定锻造设备吨位

第四节

大型锻件锻造的特点（自学）—、钢锭冶金质量对锻件的影响

二、大型钢锭的加热特点

三、热锻变形对金属组织和性能的影响

四、大锻件变形工艺分析

二、难点

自由锻件变形方案的确定

三、基本概念

机械加工余量、锻造余块、试样余块、锻件工称尺寸、锻造比

四、思考题

1、自由锻工艺的特点及其主要用途是什么？不同材料自由锻面临的主要问题是什么？为什么？

2、试述自由锻件的分类及其采用的基本工序。

3、自由锻工艺过程的制定包括哪些内容？

4、锻造比对锻件组织和力学性能有哪些影响？其选择与锻件大小有何关系？

5、确定自由锻设备吨位有几种方法？为什么水压机锻造所依据的变形力能参数不同？

五、要求重点掌握的知识点

1、常见自由锻件的分类。

2、自由锻件变形方案的选择原则和实际应用。

3、考虑机械加工余量、锻造公差、锻造余块、试样余块等影响所绘制的锻件图。

4、坯料重量的计算方法。

5、变形工艺特别是工序顺序、工序尺寸、锻造比等的确定。

6、设备吨位的计算公式。

六、所需学时 1学时

第七次讲课与课堂练习

一、讲授内容

第五章 第三节

五、自由锻工艺过程制定举例 第六章

模锻成形工序分析

第一节 概述

二、难点

1、如何掌握自由锻工艺过程设计方法

3、所选择的自由锻过程中各工序尺寸的确定。

三、思考题

模具形状对金属变形和流动的主要影响表现在哪些方面？

五、要求重点掌握的知识点

1、自由锻工艺过程设计方法。

2、模具形状对金属塑性变形和流动的影响。

3、课堂进行一简单锻件的自由锻工艺过程设计。

六、所需学时

2学时

第八次讲课

一、讲授内容

第六章 模锻成形工序分析 第二节

开式模锻

一、开式模锻各阶段的应力应变分析

二、开式模锻时影响金属成形的主要因素 第三节

闭式模锻

一、闭式模锻的变形过程分析

二、坯料体积和模膛体积变化对锻件尺寸的影响

三、打击能量和模压力对成形质量的影响

四、各类锻压设备闭式模锻的特点

二、难点

1、开式模锻的应力应变分析。

2、闭式模锻的变形过程分析。

三、基本概念

开式模锻、闭式模锻、飞边槽

四、思考题

1、试分析开式模锻三变形阶段的应力应变状态及其成形特点。

2、开式模锻时影响金属成形主要有哪些因素？

3、飞边槽由几部分组成？它们各自的作用是什么？

4、桥口阻力与哪些因素有关？怎样依据模膛充满的难易程度或设备类型来确定桥口尺寸？

5、闭式模锻的优点是什么？它的正常生产条件及其用途是怎样的？

6、试述闭式模锻三变形阶段的变形情况。

7、闭式模锻模壁受力情况与锻件尺寸关系有何关系？

8、闭式模锻时坯料和体积的变化反映在锻件的哪些尺寸上？影响它们变化的因素有哪些？

五、要求重点掌握的知识点

1、开式模锻各阶段的应力应变图及其分析。

2、模膛尺寸和形状对金属成形的影响。

3、飞边槽的作用、类型及其选择。

4、终锻前坯料尺寸和形状对金属成形的影响。

5、坯料自身性质不均对金属成形的影响。

6、设备工作速度对金属成形的影响。

7、闭式模锻的变形过程分析。

8、坯料体积、模膛体积、打击能量和模压力变化对闭式模锻成形质量的影响。

六、所需学时

2学时

第九次讲课

一、讲授内容

第六章

模锻成形工序分析 第四节 挤压

一、挤压的应力应变分析

二、挤压时筒内金属的变形流动

三、关于“死区”的应力应变分析

四、挤压时常见缺陷的分析

五、径向挤压 第五节

顶镦

一、顶镦

二、电热镦粗

三、在带有导向的模具中镦粗

二、难点

1、挤压的应力应变分析

2、挤压筒内金属的变形流动特点、规律及其影响因素。

3、关于“死区”的应力应变分析及其对成形质量的不良影响。

4、常见挤压缺陷及其预防措施。

5、径向挤压的变形分析及其张力计算。

6、两种顶镦情况模具设计原则。

三、基本概念

挤压、正挤压、反挤压、挤压比、径向挤压、张模力、顶镦

四、思考题

1、试进行挤压过程的应力-应变分析并阐明轴向应力突变的原因。

2、平底凹模正挤压时金属在挤压筒内的流动主要有哪三种情形？为什么？

3、平底凹模正挤压时Α区最小主应力σ3的数值受到哪三种因素的影响？它们的影响规律是怎样的？

4、试讨论在各种不同的具体条件下平底凹模内正挤时所出现的金属变形和流动情况。

5、“死区”产生的原因是什么？一般“死区”存在哪两种变形情况？

6、“死区”容易产生哪些缺陷？怎样防止？

7、挤压时常存在哪些缺陷？可采取什么措施防止？

8、径向挤压变形过程的主要特征是什么？张模力与何因素有关？

9、挤压缩孔产生的原因是什么？挤压制品裂纹的产生与哪些因素有关？

五、要求重点掌握的知识点

1、挤压的应力应变分析

2、挤压筒内金属的变形流动特点、规律及其影响因素。

3、“死区”产生原因、应力应变分析及其对成形质量的不良影响。

4、常见挤压缺陷的形成原因及其预防措施。

5、径向挤压的用途、变形分析及其张模力计算。

6、顶镦用途及其模具设计原则。

六、所需学时

2学时

第十次讲课

一、讲授内容

第七章 模锻工艺

第一节 常用模锻设备及其工艺特点（自学）

一、模锻锤

二、热模锻压力机

三、螺旋压力机

四、平锻机

第二节 模锻工艺及模锻件分类

一、长轴类锻件

二、短轴类(圆饼类)锻件

三、顶镦类锻件

四、复合类型锻件

第三节 模锻件图设计

一、锤上模锻锻件图设计

二、热模锻压力机上模锻件图设计特点

三、螺旋压力机上模锻件图设计特点

四、平锻机上模锻件图设计特点

二、难点

1、鉴于《塑性成形设备》课程的讲授在本课程之后，因此，“常用模锻设备及其工艺特点”的知识理解较为困难，建议作为一般了解的知识由学生自学。

2、不同模锻设备上模锻件图的设计特点比较。

3、分模面和冲孔连皮的确定。

4、顶镦的三规则。

三、基本概念

分模面、锻件形状复杂系数、模锻斜度、冲孔连皮

四、思考题

1、简述各类模锻件所采用的主要变形工布。

2、模锻件的冷、热锻件图的作用各是什么？其锻件图设计内容与自由锻件相比有何不同？

3、锤上模锻选择分模位置的最基本原则是什么？

4、为什么模锻件的正偏差大于负偏差？它的机械加工余量和公差怎样选择和确定？

5、模锻斜度和圆角半径的作用是什么？为什么它们应选择合适值？

6、锤上模锻时有几种形式的冲孔连皮？为什么要选择厚度合适的冲孔连皮？

7、试比较各类模锻设备上模锻件图设计特点。

五、要求重点掌握的知识点

1、模锻工艺和模锻件的分类原则及其主要类别。

2、模锻件图设计的主要内容和方法。

3、各类模锻设备上模锻件图设计特点，特别是分模面、机械加工和锻造公差、模锻斜度等的选择原则。

4、冲孔连皮的作用、类型及其选择。

5、顶镦三规则的正确应用。

六、所需学时

3学时

第十一次讲课

一、讲授内容

第七章 模锻工艺

第四节 模锻工艺过程制定的内容和模锻工艺方案选择

一、模锻工艺过程制定的内容

二、模锻工艺方案选择 第五节 模锻变形工步的确定

一、长轴类锻件制坯工步选择

二、难点

1、计算毛坯的设计、简化和计算毛坯图绘制。

2、金属流动繁重系数及其在制坯工步选择中的作用。

三、基本概念

模锻工艺过程、计算毛坯图、金属流动繁重系数

四、思考题

1、模锻工艺过程主要有哪些工序组成？它的制定包括哪些内容且较自由锻工艺过程相比有什么变化？

2、模锻工艺方案选择主要涉及哪些方面？基本原则是什么？

3、试述计算毛坯图的内容及其在制坯工步中的作用。

4、长轴类锻件通常采用的主要制坯工步有哪些？如何确定？

5、金属流动繁重系数是如何反映制坯工作量的大小？它在制坯工步选择中有何作用？

五、要求重点掌握的知识点

1、模锻工艺过程与自由锻工艺过程的异同点。

2、计算毛坯的有关计算及其相应图的绘制。

3、复杂计算毛坯的简化。

4、应用金属流动繁重系数选择长轴类锻件的制坯工步。

六、所需学时：

2学时

第十二次讲课

一、讲授内容

第七章 模锻工艺

第五节 模锻变形工步的确定

二、短轴类锻件制坯工步选择

三、顶镦类锻件变形工步确定

二、难点

1、短轴类锻件的制坯工步选择原则。

2、确定粗大部分杆类锻件变形工步的有关计算和原则。

3、在聚集工步设计时有关注意事项。

三、基本概念

成形镦粗（预成性）、滚压、局部镦粗（聚集）、顶镦规则

四、思考题

1、短轴类锻件通常采用的主要制坯工步有哪些？经坯料镦粗后的制坯尺寸确定原则是什么？

2、在热模锻压力机上可采用何种短轴类锻件制坯工步？原因何在？

3、顶镦类锻件通常采用的主要制坯工步有哪些？

4、试比较分别在凸模内或凹模内聚集的优缺点。

5、为什么要确定冲孔芯料的合理厚度？正确的设计原则是什么？

6、试比较在透孔和不透孔锻件中分别采用平冲头和尖冲头进行冲孔成形的优缺点。

五、要求重点掌握的知识点

1、短轴类锻件主要制坯工步。

2、短轴类锻件坯料镦粗后的制坯尺寸确定原则。

3、在热模锻压力机上和螺旋压力机上短轴类锻件制坯工步的特点。

4、顶镦类锻件主要制坯工步。

5、不同模式聚集工步的特点。

6、冲孔芯料的设计原则、冲孔成形工步以及冲头的选择。

7、几种不同情况的管类锻件局部顶镦变形。

六、所需学时：

2学时

第十三次讲课

一、讲授内容

第七章 模锻工艺

第六节 坯料尺寸的确定

一、长轴类锻件

二、短轴类锻件

三、顶镦类锻件

第七节 设备吨位的确定

一、模锻锤吨位的确定

二、热模锻压力机吨位的确定

三、螺旋压力机吨位的确定

四、平锻机吨位的确定

二、难点

1、不同类型锻件的坯料制定方法。

2、顶镦类锻件计算毛坯图及坯料直径确定原则。

三、思考题

1、试比较模锻坯料尺寸与自由锻坯料尺寸确定的异同点。

2、试阐述长轴类模锻件坯料尺寸确定的一般步骤。

3、试阐述短轴类模锻件坯料尺寸确定的一般步骤。

4、试阐述顶镦类锻件的坯料选择原则及其机理。

5、带孔锻件坯料直径确定的原则是什么？

6、模锻设备吨位有哪几种方法？

四、要求重点掌握的知识点

1、长轴类、短轴类和顶镦类模锻件坯料尺寸确定的一般步骤。

2、顶镦类锻件计算毛坯图。

3、带孔锻件坯料直径确定原则。

4、各类模锻设备吨位计算公式的正确使用。

五、所需学时：

2学时

第十四次讲课

一、讲授内容

第八章 锻模设计

第—节 锤用锻模

一、模锻模膛设计

二、制坯模膛设计

三、锻模结构设计

二、难点

1、预锻模膛、终锻模膛的结构及其设计。

2、终锻时锻件缺陷产生原因的分析。

三、基本概念

终锻模膛、预锻模膛、钳口、折迭

四、思考题

1、锻模设计包括哪些内容？常用的模锻工步有哪些？

2、终锻模膛设计包括哪些主要内容？

3、热锻件图与锻件图有何差异？绘制时应注意哪些问题？

4、试述飞边槽的组成及其常见结构型式。

5、试述钳口的作用及其常见结构型式。

6、预锻模膛的采用原因及其作用什么？它所引起的不利影响是什么？

7、终锻时产生折迭和充不满的原因分别是什么？应采取什么措施加以抑制？

8、为什么锤上模锻高肋件时要采用预锻？设计该模膛的主要出发点是什么？通常在设计中应采取哪些方法？

9、什么情况下终锻和预锻模膛的设计基本相同？此时两者之间还存在哪些差异？

五、要求重点掌握的知识点

1、锻模设计的内容和常用的模锻工步。

2、终锻模膛和预锻模膛设计的内容和方法。

3、热锻件图绘制。

4、飞边槽和钳口的选择。

5、终锻时锻件缺陷产生的原因和防止措施。

6、采用预锻模膛的必要性及其设计原则。

六、所需学时：

2学时

第十五次讲课

一、讲授内容

第八章 锻模设计

第—节 锤用锻模

二、制坯模膛设计

三、锻模结构设计

二、难点

1、滚压模膛的设计原则和公式。

2、拔长模膛的设计原则和公式。

3、模膛的布排要点。

4、平衡锁扣及其对应的模膛中心位置确定。

5、错移力的平衡和导向。

三、基本概念

滚压工步、成形工步、锁扣、锻模中心、模膛中心、模块中心、错移力

四、思考题

1、制坯工步主要采用哪几种模膛？这些模膛的作用是什么？

2、滚压模膛有几种结构形式？它们的设计原则如何？

3、拔长模膛有几种分类原则？其设计内容及其相应方法是什么？

4、弯曲模膛和成形模膛的设计要点分别是什么？

5、试述镦粗台和压扁台的作用、设计方法及其在模块上的位置。

6、试述切断模膛在模块上的位置和设计方法。

7、锻模结构设计应着重解决哪些问题？什么情况下锻模中心和模膛中心重合？

8、终锻和预锻模膛布排设计的中心任务是什么？

9、锻模中心和模膛中心不重合时会产生哪些不良后果？

10、为什么要确定带平衡锁扣模膛的中心位置？一般中心位置有几种情况？

11、错移力产生的原因是什么？应从哪两方面考虑减小它的不良影响？

12、欲减小错移力的影响模具结构设计中主要采用哪些方法？

13、模具的主要破坏形式有哪些？各自产生的原因是怎样的？

14、试比较平衡锁扣和导向锁扣的异同点。

五、要求重点掌握的知识点

1、模锻时常用的制坯工步及其确定原则。

2、制坯工步采用的模膛及其作用。

3、各种制坯模膛的结构类型、设计内容、设计原则和相关公式。

4、锻模结构设计的目的和任务。

5、终锻和预锻模膛布排设计的中心任务。

7、各种制坯模膛在模快上的位置选择。

8、锻模中心和模膛中心的重合问题。

9、平衡锁扣的类型及其在锻模结构中的作用。

10、错移力产生的原因、危害及其消除措施。

11、模具破坏的主要形式及其产生原因。

12、基于强度考虑的锻模有关尺寸设计。

13、模块尺寸设计。

六、所需学时

3学时

第十六次讲课

一、讲授内容

第八章 锻模设计

第二节 热模锻压力机用锻模

一、模膛设计特点

二、锻模结构特点

第三节 螺旋压力机用锻模

一、锻模设计特点

二、锻模结构特点

第四节平锻机用锻模（自学）

一、平锻模的固定及固定空间

二、平锻模结构设计特点

三、模膛设计

二、难点

1、热模锻压力机预锻模膛的设计要点。

2、热模锻压力机的锻模闭合高度。

3、螺旋压力机锻模设计特点。

三、基本概念

模具闭合高度、压力机最小闭合高度

四、思考题

1、热模锻压力机要采用哪些变形工步？其预锻和终端模膛设计与锤上模锻相比有哪些特点？

2、热模锻压力机的锻模结构有什么特点？

3、螺旋压力机的锻模设计与锤上模锻相比有哪些特点？其锻模模块有哪几种紧固形式？

4、螺旋压力机锻模的导向装置有几种类型？各自用途如何？

5、平锻机模具分为哪三个部分？它由几个分模面？其结构设计特点如何？

6、平锻机模具固定空间最重要的参数是什么？依据何在？

五、要求重点掌握的知识点

1、热模锻压力机采用的变形工步及其锻模设计特点。

2、热模锻压力机的锻模结构特点。

3、螺旋压力机采用的变形工步及其锻模设计特点。

4、螺旋压力机的锻模结构特点。

六、所需学时

2学时

第十七次讲课

一、讲授内容

第八章 锻模设计

第五节 自由锻锤上模锻与胎模锻锻模

一、胎模锻锻模

二、固定模模锻锻模 第六节 锻模材料

一、锤锻模用材料

二、摩擦压力机锻模用材料

三、热模锻压力机锻模用材料

四、平锻机锻模用材料 五，液压机锻模用材料 第七节 锻模设计实例

一、锻件图设计

二、计算锻件的主要参数

三、锻锤吨位的确定

四、确定飞边槽的型式和尺寸 五，终锻模膛设计

六、预锻模膛设计

七、绘制计算毛坯图

八、制坯工步选择

九、确定坯料尺寸

十、制坯模膛设计

十一、锻模结构设计

十二、连杆模锻工艺流程

二、难点

1、热锻模具材料的基本性能。

2、模膛设计时考虑实际生产经验对有关设计计算尺寸的修改和形状的简化。

三、思考题

1、胎模锻与自由镦相比有哪些优点？其锻模按用途分为哪三大类？

2、固定胎模锻在模锻时上、下模块为什么易错移？应采取哪些措施加以防止？

3、热锻模具材料应具备哪些基本性能？

4、各类锻压设备可共同采用哪两种热锻模具材料？其道理是什么？

四、要求重点掌握的知识点

1、胎模锻特点、种类及其用途。

2、固定胎模结构及其安装。

3、热锻模具材料的基本性能。

4、常用热锻模具材料及其选用原则。

5、初步了解和掌握锻模及其工艺设计的全过程。

五、所需学时

2学时

第十八次讲课

一、讲授内容

第九章 模锻的后续工序

第一节 切边、冲孔及其模具设计

一、切边和冲孔的基本方式及模具类型

二、切边模

三、冲孔模和切边冲孔复合模 四，切边力和冲孔力的计算

第二节 精压和校正的应用及模具设计

一、精压

二、校正

第三节 模锻件的表面清理

二、难点

1、切边模和冲孔模中凸凹模的作用特点。

2、切边模模具闭合高度及其与凸模高度的关系。

3、切边冲孔复合模设计。

三、基本概念

简单模、连续模、复合模、精压、切边模具闭合高度、压力机最大封闭高度、压力机最小封闭高度

四、思考题

1、试比较切边模和冲孔模中凸、凹模的作用。

2、试比较热切（冲）和冷切（冲）两种工作方式的特点。

3、切边模有哪几部分组成？它有几种类型？

4、切边凹模有哪几种刃口？它们各自用途是怎样的？

5、为什么要合理确定切边模凸、凹模之间的间隙？

6、切边模具闭合高度及其凸模高度怎样确定？

7、精压工序的目的是什么？试阐述它的分类和变形特点。

8、校正工序的目的是什么？试阐述它的分类和用途。

9、试阐述表面清理工序的目的和方法。

五、要求重点掌握的知识点

1、切边模和冲孔模的组成部分及其作用和设计方法。

2、精压工序的目的、分类和变形特点。

3、校正工序的目的、分类和确定原则。

4、表面清理工序的目的和方法。

六、所需学时

2学时

参考资料：

1、吕 炎.《锻造工艺学》.机械工业出版社, 1995年

2、张志文.《锻造工艺学》.机械工业出版社, 1983年

3、汪大年.《塑性成性原理》.机械工业出版社, 1987年

4、李培武, 杨文成.《塑性成形设备》.机械工业出版社, 1994年

5、崔忠圻.《金属学与热处理》.机械工业出版社, 1994年 所需总学时： 38学时

所授课程的重点、难点、要点、基本概念、基本要求和有关教学参考资料、辅助资料，课程进度和学时分配等等。