《模具概論》第2章課件

1、第2章 模具的成形設(shè)備及工藝基礎(chǔ) 沖壓成形設(shè)備及工藝2.1塑料成型設(shè)備及工藝2.2模鍛成形設(shè)備及工藝 2.3壓鑄成形設(shè)備及工藝 2.4粉末冶金成形設(shè)備及工藝簡介 2.5【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1理解各種常用的模具成形設(shè)備的特點(diǎn)2掌握各種成形設(shè)備的加工特點(diǎn)3掌握各種成形設(shè)備的分類和組成4了解各種典型成形設(shè)備的工作原理5了解各種成形設(shè)備的選用原則6掌握各種典型模具的計(jì)算方法7掌握各種典型成形設(shè)備的成形過程8掌握各種典型的成形工藝 2.1.1 沖壓概念及其發(fā)展趨勢(shì) 2.1.2 沖壓設(shè)備的分類、組成及典型設(shè)備工作原理 2.1.3 沖壓工藝 2.1 沖壓成形設(shè)備及工藝 1沖壓概念及特點(diǎn) 沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（

2、主要是壓力機(jī)）上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓件或沖件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對(duì)材料進(jìn)行冷變形加工，而且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，屬于材料成形工程技術(shù)。 2.1.1 沖壓概念及其發(fā)展趨勢(shì) 沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無法實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓的三要素，它們之間的相互關(guān)系，如

3、圖2-1所示。圖2-1 沖壓三要素之間的關(guān)系 沖壓與其他加工方法相比較，具有以下一些特點(diǎn)。 （1）在壓力機(jī)簡單沖擊下，能夠獲得其他的加工方法難以加工或無法加工的形狀復(fù)雜的制件。 （2）加工的制件尺寸穩(wěn)定、互換性好。 （3）材料的利用率高、廢料少，且加工后的制件強(qiáng)度高、剛度好、重量輕。 （4）操作簡單，生產(chǎn)過程易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，生產(chǎn)效率高。 （5）在大批量生產(chǎn)的條件下，沖壓制件成本較低。 但由于模具制造周期長、費(fèi)用高，因此，沖壓加工在小批量生產(chǎn)中受到一定限制。 2沖壓發(fā)展趨勢(shì) 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進(jìn)了沖壓技術(shù)的不斷革

4、新和發(fā)展。其發(fā)展趨勢(shì)如下。 （1）新理論和新工藝。 （2）新材料。 （3）自動(dòng)化。 （4）標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化。 2.1.2 沖壓設(shè)備的分類、組成及典型設(shè)備工作原理 沖壓是利用壓力機(jī)和沖模對(duì)材料施加壓力，使其分離或產(chǎn)生塑性變形，以獲得一定形狀和尺寸的制品的一種少無切削加工工藝。通常該加工方法在常溫下進(jìn)行，主要用于金屬板料成形加工，故又稱冷沖壓或板料成形。沖壓成形在較大批量生產(chǎn)條件下，雖然設(shè)備和模具資金投入大，生產(chǎn)要求高，但與其他加工方法（如鍛造、鑄造、焊接、機(jī)械切削加工等）相比較，具有很多優(yōu)點(diǎn)。 沖壓成型設(shè)備的類型很多，以適應(yīng)不同的沖壓工藝要求，在我國鍛壓機(jī)械的8大類中，它就占了一半以上。沖壓設(shè)備的

5、分類如下。 （1）按驅(qū)動(dòng)滑塊的動(dòng)力種類可分為：機(jī)械的、液壓的、氣動(dòng)的。 （2）按滑塊的數(shù)量可分為：單動(dòng)的、雙動(dòng)的、三動(dòng)的。1沖壓設(shè)備的分類 （3）按滑塊驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可分為：曲柄式、肘桿式、摩擦式。 （4）按連桿數(shù)目可分為：單連桿、雙連桿、四連桿。 （5）按機(jī)身結(jié)構(gòu)可分為：開式圖2-3（a）、閉式圖2-3（b）；單拉、雙拉；可傾、不可傾。 （6）開式壓力機(jī)又可分為單柱圖2-3（c）和雙柱壓力機(jī)圖2-3（a）。 （7）開式壓力機(jī)按照工作臺(tái)結(jié)構(gòu)可分為：傾斜式、固定式和升降臺(tái)式圖2-3（d）。 （a）開式雙柱可傾壓力機(jī) （b）閉式壓力機(jī) （c）單柱固定臺(tái)式壓力機(jī) （d）升降臺(tái)壓力機(jī) 圖2-3 壓力機(jī)類型

6、我國鍛壓機(jī)械的分類和代號(hào)，見表2-1。 表2-1 鍛壓機(jī)械分類代號(hào) 序 號(hào)類 別 名 稱漢語簡稱及拼音拼 音 代 號(hào)1機(jī)械壓力機(jī)機(jī)jiJ2液壓機(jī)液yeY3自動(dòng)鍛壓機(jī)自ziZ4錘錘chuiC5鍛機(jī)鍛duanD6剪切機(jī)切qieQ7彎曲校正機(jī)彎wanW8其他他taT2沖壓設(shè)備的代號(hào) 按照鍛壓機(jī)械型號(hào)編制方法（JB/GQ200384）的規(guī)定，曲柄壓力機(jī)的型號(hào)用漢語拼音字母、英文字母和數(shù)字表示。型號(hào)表示方法說明如下。 第一個(gè)字母為類代號(hào)，用漢語拼音字母表示。 第二個(gè)字母代表同一型號(hào)產(chǎn)品的變型順序號(hào)。 第三、第四個(gè)數(shù)字分別為組、型代號(hào)。前面一個(gè)數(shù)字代表“組”，后一個(gè)數(shù)字代表“型”。 最后一個(gè)字母代表產(chǎn)品的

7、重大改進(jìn)順序號(hào)，凡型號(hào)已確定的鍛壓機(jī)械，若結(jié)構(gòu)和性能上與原產(chǎn)品有顯著不同，則稱為改進(jìn)，用字母A、B、C等表示。 有些鍛壓設(shè)備緊接組、型代號(hào)后面還有一個(gè)字母，代表設(shè)備的通用特性，例如J21G20中的“G”代表“高速”；J92K250中的“K”代表“數(shù)控”。 例如：型號(hào)為JB2363A鍛壓機(jī)械的代號(hào)說明。 J類代號(hào)，機(jī)械壓力機(jī)； B同一型號(hào)產(chǎn)品的變型順序號(hào)，第二種變型； 2組代號(hào)； 3型代號(hào)； 63主參數(shù)，公稱壓力為630kN； A產(chǎn)品重大改進(jìn)順序號(hào)，第一次改進(jìn)號(hào)。通用曲柄壓力機(jī)型號(hào)見表2-2。 表2-2 通用曲柄壓力機(jī)型號(hào) 注：從表11至39組、型代號(hào)，凡未列出的序號(hào)均留作待發(fā)展的組、型代號(hào)使用

8、。 實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)用最廣泛的是曲柄壓力機(jī)、雙動(dòng)拉深壓力機(jī)、螺旋壓力機(jī)和液壓機(jī)等。 （1）曲柄壓力機(jī)的組成。曲柄壓力機(jī)一般由工作機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)、能源系統(tǒng)和支承部件組成，此外還有各種輔助系統(tǒng)和附屬裝置，如潤滑系統(tǒng)、頂件裝置、保護(hù)裝置、滑塊平衡裝置、安全裝置等。 3典型沖壓設(shè)備的組成及工作原理簡介 （2）曲柄壓力機(jī)的工作原理。盡管曲柄壓力機(jī)類型眾多，但其工作原理和基本組成是相同的。開式雙柱可傾式壓力機(jī)的運(yùn)動(dòng)原理，如圖2- 4所示。 電動(dòng)機(jī)1的能量和運(yùn)動(dòng)通過帶傳動(dòng)傳遞給中間傳動(dòng)軸4，再由齒輪5和齒輪6傳動(dòng)給曲軸9，經(jīng)連桿11帶動(dòng)滑塊12作上下直線移動(dòng)。因此，曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過連桿變?yōu)榛瑝K的往

9、復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。 圖2-4 壓力機(jī)運(yùn)動(dòng)原理圖1電動(dòng)機(jī) 2小帶輪 3大帶輪 4中間傳動(dòng)軸 5小齒輪 6大齒輪 7離合器 8機(jī)身 9曲軸 10制動(dòng)器 11連桿 12滑塊 13上模 14下模 15墊板 16工作臺(tái) （3）曲柄壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)。曲柄壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù)反映了壓力機(jī)的性能指標(biāo)。 標(biāo)稱壓力Fg及標(biāo)稱壓力行程Sg。 滑塊行程。如圖2-5所示的S，它是指滑塊從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所經(jīng)過的距離，等于曲柄偏心量的2倍。 圖2-5 壓力機(jī)基本參數(shù) 滑塊行程次數(shù)。它是指滑塊每分鐘往復(fù)運(yùn)動(dòng)的次數(shù)。 最大裝模高度H1及裝模高度調(diào)節(jié)量H1。裝模高度是指滑塊在下止點(diǎn)時(shí)，滑塊下表面的工作臺(tái)墊板到上表面的距離。 工作臺(tái)板及

10、滑塊底面尺寸。它是指壓力機(jī)工作空間的平面尺寸。 工作臺(tái)孔尺寸。工作臺(tái)孔尺寸L1B1（左右前后）、D1（直徑），如圖2-5所示，為向下出料或安裝頂出裝置的空間。 立柱間距A和喉深C。立柱間距是指雙柱式壓力機(jī)立柱內(nèi)側(cè)面之間的距離。 模柄孔尺寸。模柄孔尺寸dl是“直徑孔深”，沖模模柄尺寸應(yīng)和模柄孔尺寸相適應(yīng)。 （1）雙動(dòng)拉深壓力機(jī)。雙動(dòng)拉深壓力機(jī)是具有雙滑塊的壓力機(jī)。圖2-6所示為上傳動(dòng)式雙動(dòng)拉深壓力機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖，它有一個(gè)外滑塊和一個(gè)內(nèi)滑塊。外滑塊用來落料或壓緊坯料的邊緣，防止起皺，內(nèi)滑塊用于拉深成形；外滑塊在機(jī)身導(dǎo)軌上作下止點(diǎn)有“停頓”的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，內(nèi)滑塊在外滑塊的內(nèi)導(dǎo)軌中作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 4其他

11、類型的沖壓設(shè)備 圖2-6 雙動(dòng)拉深壓力機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖1外滑塊 2內(nèi)滑塊 3拉深墊 （2）螺旋壓力機(jī)。螺旋壓力機(jī)的工作機(jī)構(gòu)是螺旋副滑塊機(jī)構(gòu)。螺桿的上端連接飛輪，當(dāng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)使飛輪和螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺桿便相對(duì)固定在機(jī)身橫梁中的螺母做上、下直線運(yùn)動(dòng)，連接于螺桿下端的滑塊即沿機(jī)身導(dǎo)軌作上、下直線移動(dòng)，如圖2-7所示。 圖2-7 螺旋壓力機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖1機(jī)架 2滑塊 3電動(dòng)機(jī) 4螺桿 5螺母 6帶 7摩擦盤 8飛輪 9操縱汽缸10大齒輪（飛輪） 11小齒輪 12液壓馬達(dá) （3）精沖壓力機(jī)。精密沖裁（簡稱精沖）是一種先進(jìn)的沖裁工藝，采用這種工藝可以直接獲得剪切面粗糙度Ra為3.20.8m和尺寸公差達(dá)到IT8級(jí)的零件，

12、大大提高了生產(chǎn)效率。 精沖是依靠V型齒圈壓板2、反壓頂桿4和沖裁凸模1、凹模5使板料3處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行的，如圖2-8所示。 圖2-8 齒圈壓板精沖簡圖1凸模 2齒圈壓板 3被沖壓板 4反壓頂桿 5凹模 6下模座F沖沖裁力 F齒齒圈壓力 F反向頂力 F卸卸料力 F頂頂件力 圖2-9所示為精沖壓力機(jī)的全套設(shè)備示意圖。 圖2-9 精沖壓力機(jī)全套設(shè)備示意圖1精沖件和廢料光電檢測(cè)器 2取件（或氣吹）裝置 3精沖壓力機(jī) 4廢料切刀 5光電安全柵 6墊板7模具保護(hù)裝置 8模具 9送料裝置 10帶料末端檢測(cè)器 11機(jī)械或光學(xué)的帶料檢測(cè)器12帶料校直設(shè)備 13電器設(shè)備 14液壓設(shè)備 （4）高速壓力機(jī)。高

13、速壓力機(jī)是應(yīng)大批量的沖壓生產(chǎn)需要而發(fā)展起來的。高速壓力機(jī)必須配備各種自動(dòng)送料裝置才能達(dá)到高速的目的。高速壓力機(jī)及其輔助裝置，如圖2-10所示。一般在衡量高速時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力和行程長度加以綜合考慮。圖2-10 高速壓力機(jī)及其輔助裝置1開卷機(jī) 2卷料 3校平機(jī)構(gòu) 4供料緩沖機(jī)構(gòu) 5送料機(jī)構(gòu) 6高速壓力機(jī) 7彈性支承 （5）雙動(dòng)拉深液壓機(jī)。雙動(dòng)拉深液壓機(jī)主要用于拉深件的成形，廣泛用于汽車配件、電動(dòng)機(jī)、電器行業(yè)的罩形件特別是深罩形件的成形，同時(shí)也可以用于其他的板料成形工藝，還可用于粉末冶金等需要多動(dòng)力的壓制成形。 2.1.3 沖壓工藝 1沖裁工藝 沖裁是利用模具使板料產(chǎn)生相互分離的沖壓工序

14、。沖裁工序的種類很多，常用的有剪裁、沖孔、落料、切邊、切口等。但一般來說，沖裁主要是指沖孔和落料。從工序件上沖出所需形狀的孔（沖去部分為廢料）叫沖孔，從板料上沿封閉輪廓沖出所需形狀的沖件或工序件叫落料。 （1）沖裁變形特點(diǎn)分析。沖裁工作示意圖，如圖2-11所示，凸模1與凹模3對(duì)板料2進(jìn)行沖裁，凸模在壓力機(jī)滑塊的作用下下行，對(duì)支承在凹模上的板料2進(jìn)行沖裁，使板料發(fā)生變形分離得到工件4。由于使用的壓力機(jī)運(yùn)行速度很快，所以沖裁過程瞬時(shí)便可完成。 圖2-11 沖裁變形過程示意圖1凸模 2板料 3凹模 4工件 從力學(xué)變形的角度看，沖裁過程經(jīng)歷了彈性變形階段、塑性變形階段和斷裂分離階段。 圖2-12 沖裁

15、變形過程 （2）沖裁件的排樣與搭邊。 排樣。工件在條料上的布置方法叫做沖裁件的排樣。 排樣時(shí)應(yīng)考慮下面兩個(gè)問題。 i材料利用率。力求在相同的材料面積上得到最多的工件，以提高材料利用率，材料利用率用下式計(jì)算： 式中：K材料利用率； n條料上的工件數(shù)量； a單個(gè)工件的面積（mm2）； A條料面積（mm2）。 ii生產(chǎn)批量。排樣必須考慮生產(chǎn)批量的大小，生產(chǎn)量大時(shí)可采用多排式混合排樣法，即一次可沖幾個(gè)工件。這種方法模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，當(dāng)生產(chǎn)量太小時(shí)，就不經(jīng)濟(jì)了。 常用排樣方式見表2-3。 表2-3 常用排樣方式 搭邊。排樣時(shí)工件之間及工件與條料之間留下的余料稱為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償送料的誤差，保證

16、沖出合格的工件；搭邊還可以使條料保持一定的剛度，便于送進(jìn)。 搭邊值要合理確定。搭邊值過大，材料利用率低；搭邊值過小，條料易被拉斷，使工件產(chǎn)生毛刺，有時(shí)還會(huì)拉入凸模和凹模的間隙中，損壞刃口。 表2 4 列出了沖裁時(shí)常用的最小搭邊值。表2-4 沖裁金屬材料的搭邊值 注：沖非金屬材料（皮革、紙板、石棉等）時(shí)，搭邊值應(yīng)乘1.52。 沖裁件的形狀。沖裁件的形狀應(yīng)簡單、對(duì)稱，便于沖裁排樣。沖裁件的內(nèi)外轉(zhuǎn)角處圓角R0.25t（t為材料厚度），圓角R過小或清角、尖角都不利于模具的制造與使用。沖裁件上過長的懸臂和凹槽都會(huì)削弱凸模強(qiáng)度及剛度，一般槽寬和槽深數(shù)值B不應(yīng)大于表2-5中所列的數(shù)值，懸臂長度l5B。 表2

17、-5 沖裁件的懸臂和凹槽部分尺寸 沖裁件的尺寸。沖裁件孔與孔之間和孔與邊緣之間的距離、凸模在自由狀態(tài)下沖的最小孔徑都不能過小，否則就會(huì)削弱模具強(qiáng)度，會(huì)使模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。凸模在自由狀態(tài)下沖孔的最小孔徑見表2-6；孔距、孔邊距可參考圖2-13；復(fù)合沖裁時(shí)凸凹模的最小壁厚可查表2-7。表2-6 普通沖模（自由凸模）沖孔的最小孔徑值 注：順裝復(fù)合模凸凹模型孔內(nèi)不積料，強(qiáng)度好，黑色金屬材料最小壁厚為1.5t，有色金屬最小壁厚為t。 表2-7倒裝復(fù)合模允許的最小壁厚值 mm 沖裁件的精度和表面粗糙度。普通沖裁能得到?jīng)_裁件的尺寸精度都在IT12IT10以下，表面粗糙度值Ra大于12.5m。工件邊緣的毛刺高度

18、在正常情況下小于0.15mm。沖孔件可比落料件尺寸精度高一級(jí)。對(duì)于精度要求高的沖裁件，可通過整修或精密沖裁方法獲得。 （4）沖裁力的計(jì)算及降低沖裁力的方法。 沖裁力的計(jì)算。計(jì)算沖裁力的目的是為合理選用壓機(jī)，設(shè)計(jì)模具以及校核模具強(qiáng)度。平刃口模具沖裁時(shí)，其沖裁力可按下式計(jì)算： 降低沖裁力的方法。第一種是加熱沖裁，只適用于厚板或零件表面質(zhì)量及公差等級(jí)要求不高的零件。第二種是階梯凸模沖裁，在多凸模沖模中，將凸模做成不同的高度，呈階梯形布置，使各凸模沖裁力的最大值不同時(shí)出現(xiàn)，以降低總的沖裁力。 影響卸料力、推件力和頂件力的因素，主要有材料力學(xué)性能、板料厚度、零件形狀、尺寸、模具間隙、搭邊大小及潤滑條件等

19、。生產(chǎn)中，一般采用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 表2-8 推件力系數(shù)、頂件力系數(shù)和卸料力系數(shù)表 沖裁工藝力的計(jì)算。沖裁工藝力包括沖裁力、推件力、頂件力和卸料力，因此，在選擇壓力機(jī)噸位時(shí)，應(yīng)根據(jù)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行沖裁工藝力的計(jì)算。 采用彈性卸料及上出料方式，總沖裁力為： 采用剛性卸料及下出料方式，總沖裁力為： 采用彈性卸料及下出料方式，總沖裁力為： （5）沖模的壓力中心與模具閉合高度。 沖模壓力中心的計(jì)算與確定。沖壓力合力的作用點(diǎn)稱為模具的壓力中心。通常利用求平行力系合力作用點(diǎn)的方法解析法或圖解法，以確定模具的壓力中心。 圖2-14 壓力中心確定的示例 圖2-14所示的連續(xù)模壓力中心為O點(diǎn)，其坐標(biāo)為X、Y，連續(xù)

20、模上作用的沖壓力P1、P2、P3、P4、P5是垂直于圖面方向的平行力系。根據(jù)理論力學(xué)定理，諸分力對(duì)某軸力矩之和等于其合力對(duì)同軸之距，則有壓力中心O點(diǎn)的坐標(biāo)通式為： 如果這里 將各圖形沖裁力之值代入式，則可得沖裁模壓力中心的坐標(biāo)X與Y之值為： 沖模封閉高度的確定。沖?？傮w結(jié)構(gòu)尺寸必須與所用設(shè)備相適應(yīng)，沖模的封閉高度系指模具在最低工作位置時(shí)，上、下模板外平面間的距離。模具的封閉高度H應(yīng)該介于壓力機(jī)的最大封閉高度Hmax(mm)及最小封閉高度Hmin(mm)之間（圖2-19），一般?。?圖2-15 模具的封閉高度 2彎曲工藝 彎曲是使材料產(chǎn)生塑性變形、形成有一定角度形狀零件的沖壓工序。用彎曲方法加工

21、的零件種類很多，如自行車車把、汽車的縱梁、橋、電器零件的支架、門窗鉸鏈、配電箱外殼等。彎曲的方法也很多，可以在壓力機(jī)上利用模具彎曲，也可在專用彎曲機(jī)上進(jìn)行折彎、滾彎或拉彎等，如圖2-16所示。各種彎曲方法盡管所用設(shè)備與工具不同，但其變形過程及特點(diǎn)卻存在著一些共同的規(guī)律。 圖2-16 彎曲加工方法 （1）彎曲工藝。 彎曲過程。彎曲V形件的變形過程，如圖2-17所示。 圖2-17 彎曲過程 彎曲變形特點(diǎn)。 i彎曲變形只發(fā)生在彎曲件的圓角附近，直線部分不產(chǎn)生塑性變形。 ii在彎曲區(qū)域內(nèi)，纖維變形沿厚度方向是不同的，即彎曲后，內(nèi)側(cè)的纖維受壓縮而縮短，外側(cè)的纖維受拉伸而伸長，在內(nèi)、外側(cè)之間存在著纖維既不

22、伸長也不縮短的中間層。 iii從彎曲件變形區(qū)域的橫截面來看，窄板（板寬B與料厚t，B2t）斷面略呈扇形，寬板（B2t）橫截面仍為矩形，如圖2-18所示。 彎曲件質(zhì)量分析。 i彎裂與最小彎曲半徑rmin。彎曲時(shí)板料外側(cè)切向受到拉伸，當(dāng)外側(cè)切向伸長變形超過材料的塑性極限時(shí)，在板料的外側(cè)將產(chǎn)生裂紋，此現(xiàn)象稱為彎裂。 ii回彈。回彈是指彎曲時(shí)彎曲件在模具中所形成的彎曲角與彎曲半徑在出模后會(huì)因彈性恢復(fù)而改變的現(xiàn)象。回彈也稱彈復(fù)或回跳，是彎曲過程中常見而又難控制的現(xiàn)象。 如圖2-19所示，彎曲回彈的大小用半徑回彈值和角度回彈值表示： iii偏移。彎曲制件在彎曲過程中沿制件的長度方向產(chǎn)生移動(dòng)時(shí)，出現(xiàn)使制件兩

23、直邊的高度不符合圖樣要求的現(xiàn)象，稱之為偏移，如圖2-20所示。 圖2-19 彎曲件的回彈 （2）彎曲件工藝性。 彎曲件的圓角半徑不宜小于最小彎曲半徑，也不宜過大。因?yàn)檫^大時(shí)，受到回彈的影響，彎曲角度與圓角半徑的精度都不易保證。 圖2-20 彎曲件的偏移 彎曲件的直邊高度h應(yīng)大于兩倍料厚。彎曲時(shí)，當(dāng)彎曲件的直邊高度h過小時(shí)，彎曲時(shí)彎矩小，則不易成形。 對(duì)階梯形坯料進(jìn)行局部彎曲時(shí)，在彎曲根部容易撕裂。這時(shí)，應(yīng)減小不彎曲部分的長度B，使其退出彎曲線之外，如圖2-21（a）所示。假如制件的長度不能減小，則應(yīng)在彎曲部分與不彎曲部分之間加工出槽，如圖2-21（b）所示。 圖2-21 彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝性 彎

24、曲有孔的坯料時(shí)，如果孔位于彎曲區(qū)附近，則彎曲時(shí)孔會(huì)產(chǎn)生變形。應(yīng)使孔邊到彎曲區(qū)的距離大于（12）t，如圖2-21（c）所示，或彎曲前在彎曲區(qū)內(nèi)加工一工藝孔，如圖2-21（d）所示，或先彎曲后沖孔。 彎曲件的形狀對(duì)稱，所以彎曲半徑應(yīng)左右一致，以保證彎曲時(shí)板料的平衡，防止產(chǎn)生滑動(dòng)，如圖2-21（e）所示。 （3）彎曲件的工藝計(jì)算。 彎曲力。各階段彎曲力與彎曲行程的關(guān)系如圖2-22所示。 自由彎曲力的大小與板料尺寸（b、t）有關(guān)、板料機(jī)械性能及模具結(jié)構(gòu)參數(shù)等因素有關(guān)。最大自由彎曲力P自為： 校正彎曲力為了提高彎曲件的精度，減少回彈，在彎曲終了時(shí)需對(duì)彎曲件進(jìn)行校正。校正彎曲力可按下式近似計(jì)算： 在選擇沖

25、壓設(shè)備時(shí)，除考慮彎曲模尺寸、模具閉合高度、模具結(jié)構(gòu)和動(dòng)作配合以外，還應(yīng)考慮彎曲力大小。 彎曲件毛坯尺寸的計(jì)算。 第一類是有圓角半徑 的彎曲。彎曲件的展開長度等于各直邊部分和各彎曲部分中性層長度之和，即： 各彎曲部分長度按下式計(jì)算： 第二類是無圓角半徑 或的彎曲。一般根據(jù)變形前后體積不變條件確定這類彎曲件的毛坯長度，但要考慮到彎曲處材料變薄的情況，一般按下式計(jì)算彎曲部分的長度： （4）彎曲模工作部分尺寸計(jì)算。 凸、凹模圓角半徑。如圖2-23所示，凸模圓角半徑rp應(yīng)等于彎曲件內(nèi)側(cè)的圓角半徑r，但不能小于所規(guī)定的材料允許最小彎曲半徑rmin。如果rm1，則可一次拉深成形。 拉深力和拉深功計(jì)算。常用下

26、列公式計(jì)算拉深力： P1=d1tbK1式中： P1第一次拉深時(shí)的拉深力（N）； K1修正系數(shù)。 Pn=dntbK2 式中：Pn第二次及以后各次拉深時(shí)的拉深力（N）； K2修正系數(shù)。 當(dāng)拉深行程大時(shí)，有可能使電機(jī)因超載損壞，因此，還應(yīng)對(duì)電機(jī)功率進(jìn)行驗(yàn)算。 第一次拉深的拉深功： 以后各次拉深的拉深功：式中：1、n系數(shù)； h1、hn拉深高度（mm）。 拉深所需電機(jī)功率為： 4擠壓工藝 擠壓是利用壓力機(jī)和模具對(duì)金屬坯料施加強(qiáng)大的壓力，把金屬材料從凹?？谆蛲鼓：桶寄５目p隙中強(qiáng)行擠出，得到所需工件的一種沖壓工藝。根據(jù)加工的材料溫度可將擠壓分為熱擠壓加工、冷擠壓加工和溫?zé)釘D壓加工。熱擠壓主要加工大型鋼質(zhì)零件

27、，溫?zé)釘D壓和冷擠壓主要加工中小型金屬零件。近年來溫?zé)釘D壓和冷擠壓應(yīng)用較多。根據(jù)金屬材料流動(dòng)方向和凸模的運(yùn)動(dòng)方向，擠壓也可分為正擠壓、反擠壓、復(fù)合擠壓和徑向擠壓?，F(xiàn)介紹冷擠壓工藝，表2-9列舉出它們的加工示意和特點(diǎn)等。 表2-9 冷擠壓方法及其應(yīng)用 （1）冷擠壓特點(diǎn)。擠壓加工時(shí)材料在3個(gè)方向都受到較大壓應(yīng)力，因此擠壓加工具有以下明顯的特點(diǎn)：材料的變形程度較大，可加工出形狀較復(fù)雜的零件，并能夠節(jié)約原材料；擠壓的工件材料纖維組織呈續(xù)表 流線型且組織致密，這使零件的強(qiáng)度、硬度和剛性都有一定的提高；加工的零件有良好的表面質(zhì)量，表面粗糙度值Ra為0.161.25m，尺寸精度為IT10IT7；擠壓需要較大的

28、擠壓力，對(duì)擠壓模的強(qiáng)度、剛度和硬度要求較高，尤其進(jìn)行冷擠壓時(shí)模具的開裂和磨損將成為冷擠壓工藝中的主要問題。此外，對(duì)冷擠壓的坯料一般都需要經(jīng)過軟化處理和表面潤滑處理，有些擠壓后的工件還需消除內(nèi)應(yīng)力后才能使用。 （2）冷擠壓件的變形程度。冷擠壓件的變形程度用斷面變化率A表示：式中：A0擠壓變形前毛坯的橫斷面積； A1擠壓變形后坯料的橫斷面積。 斷面變化率A越大，表示變形程度越大，同時(shí)模具承受的單位擠壓力也越大。當(dāng)模具承受的單位擠壓力超過了模具材料所能承受的單位擠壓力時(shí)，模具就可能會(huì)破裂。因此，防止模具受到過大的單位擠壓力就是要控制一次擠壓時(shí)的變形程度不能過大。一次允許擠壓的變形程度稱為許用變形程度

29、。 （3）冷擠壓件的工藝性。根據(jù)冷擠壓工藝的特點(diǎn)，冷擠壓件形狀應(yīng)對(duì)稱，斷面最好是圓形和矩形。擠壓材料應(yīng)具有良好的塑性、較低的屈服極限且冷作硬化敏感性小。目前常用的擠壓材料有：有色金屬、低碳鋼、低合金鋼、不銹鋼等。 5其他成形工藝 除了沖裁、彎曲、拉深和擠壓等基本沖壓方法外，沖壓還有翻孔、翻邊、脹形、縮口、整形和校平等成形工藝。它們是將經(jīng)過沖裁、彎曲、拉深和擠壓加工后的半成品或經(jīng)過其他加工后的坯料再進(jìn)行沖壓。從變形特點(diǎn)來看，它們的共同點(diǎn)均屬局部變形。不同點(diǎn)是：脹形和翻圓孔屬伸長類變形，常因變形區(qū)拉應(yīng)力過大而出現(xiàn)拉裂破壞；縮口和外緣翻凸邊屬壓縮類變形，常因變形區(qū)壓應(yīng)力過大而產(chǎn)生失穩(wěn)起皺；對(duì)于校平和

30、整形，由于變形量不大，一般不會(huì)產(chǎn)生拉裂或起皺，主要解決的問題是回彈。所以，在制定工藝和設(shè)計(jì)模具時(shí)，一定要根據(jù)不同的成形特點(diǎn)確定合理的工藝參數(shù)。 （1）翻孔和翻邊。翻孔是在預(yù)先制好孔的工序件上沿孔邊緣翻起豎立直邊的成形方法；翻邊是在坯料的外邊緣沿一定曲線翻起豎立直邊的成形方法。利用翻孔和翻邊可以加工各種具有良好剛度的立體零件，如自行車中接頭、汽車門外板等，還能在沖壓件上加工出與其他零件裝配的部位，如鉚釘孔、螺紋底孔和軸承座等。 圖2-31所示為幾種翻孔與翻邊零件實(shí)例。 圖2-31 翻孔與翻邊零件實(shí)例 （2）脹形。沖壓生產(chǎn)中，一般將平板坯料的局部凸起變形和空心件或管狀件沿徑向向外擴(kuò)張的成形工序統(tǒng)稱

31、為脹形，常見的脹形有起伏成形（如壓制加強(qiáng)筋、凸包、凹坑、花紋圖案及標(biāo)記等）和管脹形（如壺嘴、皮帶輪、波紋管、各種接頭等），如圖2-32所示，幾種脹形件實(shí)例。 圖2-32 脹形件圖 （3）縮口。縮口是將圓筒形拉深件或圓管的口部直徑縮小的一種變形工藝，圓管經(jīng)過縮口后，外部直徑減小，管壁厚度增加，軸向尺寸增大。零件縮口前后情況，如圖2-33所示。在縮口中變形區(qū)材料主要受到切向的壓縮變形，易在變形區(qū)口部失穩(wěn)起皺和在筒壁受壓力失穩(wěn)變形。 圖2-33 零件縮口前后情況（t1t） （4）整形與校平。整形一般安排在拉深、彎曲或其他成形工序之后，用整形的方法可以提高拉深件或彎曲件的尺寸和形狀精度，減小圓角半徑，

32、如圖2-34所示。 圖2-34 零件整形 校平是提高沖裁后工件平面度的一種工序，如圖2-35所示。通過校平與整形模使零件產(chǎn)生局部的塑性變形，從而得到合格的零件。 圖2-35 零件校平1上模板 2工件 3下模板 1塑料的組成 塑料是由多組分組成的，其主要成分是樹脂，另外，根據(jù)不同的樹脂或者制品的不同要求，加入不同的添加劑，從而獲得不同性能的塑料配件。 （1）樹脂。合成樹脂是塑料的主要成分，它在塑料中起粘結(jié)作用，也叫粘料。 2.2 塑料成型設(shè)備及工藝 （ 2）填料。填料在塑料中主要起增強(qiáng)作用，有時(shí)還可以使塑料具有樹脂所沒有的性能。 （3）增塑劑。增塑劑是為改善塑料的性能、提高柔軟性而加入塑料中的一

33、種低揮發(fā)性物質(zhì)。 （4）穩(wěn)定劑。穩(wěn)定劑能阻緩材料變質(zhì)。常用的穩(wěn)定劑有二鹽基性亞磷酸鉛、三鹽基性硫酸鉛、硬脂酸鋇等。 （5）著色劑。著色劑是為了使塑料附上色彩，起著美觀和裝飾的作用。 （6）潤滑劑。潤滑劑的作用是為了降低塑料內(nèi)部分子之間的相互摩擦或者減少和避免對(duì)模具的磨損。常用的潤滑劑有醇類、脂類、石蠟、硬脂酸以及金屬皂類。潤滑劑分為兩類：內(nèi)潤滑劑和外潤滑劑。 2塑料的分類 塑料的種類很多，按其受熱后所表現(xiàn)的性能不同，可分為熱固性塑料和熱塑性塑料兩大類。 （1）熱固性塑料。是指在初受熱時(shí)變軟，可以塑制成一定形狀，但加熱到一定時(shí)間后或加入固化劑后就硬化定型、再加熱則不熔融也不溶解、形成體型（網(wǎng)狀）

34、結(jié)構(gòu)物質(zhì)的塑料。例如，酚醛塑料、環(huán)氧塑料、氨基塑料等。 （2）熱塑性塑料。是指在特定溫度范圍內(nèi)能反復(fù)加熱和冷卻硬化的塑料。這類樹脂在成形過程中只發(fā)生物理變化而沒有化學(xué)變化，所以，受熱后可多次成型，其廢料可回收和重新利用。常用的熱塑性塑料有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS、有機(jī)玻璃、尼龍等。 2.2.1 常用塑料模具成型設(shè)備 對(duì)塑料進(jìn)行模塑成型所用的設(shè)備稱塑料模塑成形設(shè)備。按成形工藝方法不同，可分為塑料注射機(jī)、液壓機(jī)、擠出機(jī)、吹塑機(jī)等。本書主要介紹塑料注射機(jī)（又稱注塑機(jī)）和塑料擠出機(jī)（又稱擠出機(jī)）。 1注塑機(jī)的分類 注塑機(jī)類型的劃分有不同的方法，采用以結(jié)構(gòu)的特征來區(qū)別，分為柱塞式（如圖2-36

35、所示）和螺桿式（如圖2-37所示）兩類。最大注射量在60g以上的注塑機(jī)多數(shù)為移動(dòng)螺桿式。 圖2-36 臥式柱塞注塑機(jī) 圖2-37 臥式螺桿注塑機(jī) 2注塑機(jī)的型號(hào)和主要技術(shù)參數(shù) （1）注射機(jī)規(guī)格型號(hào)。目前主要有注射量、合模力、注射量與合模力同時(shí)表示3種。我國允許采用注射量、注射量與合模力兩種同時(shí)表示方法。 注射量表示法。例如XS-ZY-500注射機(jī)，各符號(hào)的意義如下： XS類別代號(hào)（XS為塑料成型機(jī)）； Z組別代號(hào)（Z為注射）； Y預(yù)塑方式（y為螺桿預(yù)塑）； 500主參數(shù)（注射容量為500cm3）。 合模力與注射量表示法。例如SZ-63/50注射機(jī)，各符號(hào)的意義如下： S類別代號(hào)（S為塑料機(jī)械類

36、）； Z組別代號(hào)（Z為注射）； 63/50主參數(shù)（注射容量為63cm3，合模力為5010kN）。 （2）注塑機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)。 公稱注射量。公稱注射量是指在對(duì)空注射的條件下，注射螺桿或柱塞作一次最大注射行程時(shí)，注射裝置所能達(dá)到的最大注射量。 注射量有兩種表示法，一種是以加工聚苯乙烯塑料為標(biāo)準(zhǔn)，用注射出熔料的重量（單位為g）表示；另一種是用注射出熔料的容積（單位為cm3）表示。我國注塑機(jī)規(guī)格系列標(biāo)準(zhǔn)采用前一種表示法。 注射壓力。為了克服熔料經(jīng)噴嘴、澆注系統(tǒng)流道和型腔時(shí)所遇到的一系列流動(dòng)阻力，螺桿或柱塞在注射時(shí)，必須對(duì)熔料施加足夠的壓力，此壓力稱為注射壓力。 注射速率、注射時(shí)間與注射速度。注射時(shí)，

37、為了使熔料及時(shí)地充滿模腔，除了必須有足夠的注射壓力外，還必須使熔料有一定的流動(dòng)速度。描述這一參數(shù)的量稱為注射速率，也可用注射時(shí)間或注射速度表示。 塑化能力。塑化能力是指單位時(shí)間內(nèi)塑化裝置所能塑化的物料量。 鎖模力（又稱合模力）。指注塑機(jī)的合模裝置對(duì)模具所能施加的最大夾緊力。 合模裝置的基本尺寸。合模裝置的基本尺寸包括模板尺寸、拉桿間距、模板間最大距、移動(dòng)模板的行程、模具最大和最小厚度等。這些參數(shù)制約了注塑機(jī)所用模具的尺寸范圍和動(dòng)作范圍。 3注塑機(jī)的組成 注塑機(jī)主要由注射系統(tǒng)、鎖模系統(tǒng)、模具3部分組成。 （1）注射系統(tǒng)。注射系統(tǒng)是注射機(jī)的主要部分，其作用是使塑料均勻地塑化并達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)，在很高的

38、壓力和較快的速度下，通過螺桿或柱塞的推擠注射入模。注射系統(tǒng)包括：加料裝置、料筒、螺桿及噴嘴等部件。 噴嘴。噴嘴是連接料筒和模具的橋梁。其主要作用是注射時(shí)引導(dǎo)塑料從料筒進(jìn)入模具，并具有一定射程。所以，噴嘴的內(nèi)徑一般都是自進(jìn)口逐漸向出口收斂，以便與模具緊密接觸，如圖2-38所示。 圖2-38 噴嘴 （2）鎖模系統(tǒng)。最常見的鎖模機(jī)構(gòu)是具有曲臂的機(jī)械與液壓力相結(jié)合的裝置，如圖2-39所示，它具有簡單而可靠的特點(diǎn)，故應(yīng)用較廣泛。 （3）模具。利用本身特定形狀，使塑料成型為具有一定形狀和尺寸的制品的工具稱為模具。模具的作用在于：在塑料的成型加工過程中賦予塑料以形狀，給予強(qiáng)度和性能，完成成型設(shè)備所不能完成的

39、工件，使它成為有用的型材。 圖2-39 曲臂鎖模機(jī)構(gòu)工作示意圖 2擠出機(jī) （1）擠出機(jī)的分類：擠出機(jī)根據(jù)擠出機(jī)中螺桿所處的空間位置，可分為臥式擠出機(jī)和立式擠出機(jī)；根據(jù)擠出機(jī)中是否有螺桿存在，分為螺桿式擠出機(jī)和柱塞式擠出機(jī)；根據(jù)螺桿數(shù)目的多少，分為單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)及多螺桿擠出機(jī)；根據(jù)擠出機(jī)在加工過程中是否排氣，又可分為排氣式擠出機(jī)和非排氣式擠出機(jī)。 在我國最通用的擠出機(jī)為臥式單螺桿非排氣式擠出機(jī)，如圖2-40所示。 圖2-40 臥式單螺桿非排氣式擠出機(jī)結(jié)構(gòu)示意1傳動(dòng)裝置 2料斗 3傳動(dòng)電動(dòng)機(jī) 4排氣裝置 5料筒加熱器 6料筒 7螺桿 8冷卻裝置 9底座 （2）擠出機(jī)的型號(hào)及主要技術(shù)參數(shù)

40、。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 127831991，塑料及橡膠成形機(jī)械的型號(hào)需按照類別、組別和型別統(tǒng)一編制，具體表達(dá)形式為： 前三項(xiàng)是基本代號(hào)，輔助代號(hào)為產(chǎn)品代號(hào)，用漢語拼音字母表示。其中，類別代號(hào)用S表示塑料，組別代號(hào)用J表示擠出機(jī)。規(guī)格參數(shù)用數(shù)字表示，單螺桿擠出機(jī)的規(guī)格參數(shù)用螺桿直徑長徑比來表示。 SJF-6530擠出機(jī)，各符號(hào)的意義如下： S類別代號(hào)（塑料）； J組別代號(hào)（擠出機(jī)）； F品種代號(hào)（發(fā)泡型）； 6530規(guī)格參數(shù)（螺桿直徑65mm，長徑比為30:1）。 擠出機(jī)的主要參數(shù)主要有螺桿直徑、螺桿專屬、螺桿的長徑比（指螺桿的有效長度與直徑之間的比值）、電動(dòng)機(jī)功率等。表2-12為部分國產(chǎn)擠出機(jī)

41、的主要參數(shù)。 表2-12 部分國產(chǎn)擠出機(jī)的主要參數(shù) （3）擠出機(jī)的組成：塑料擠出機(jī)的主機(jī)是擠塑機(jī)，它由擠壓系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和加熱冷卻系統(tǒng)組成。 擠壓系統(tǒng)：擠壓系統(tǒng)包括螺桿、機(jī)筒、料斗、機(jī)頭和模具，塑料通過擠壓系統(tǒng)而塑化成均勻的熔體，并在這一過程中所建立壓力下，被螺桿連續(xù)的擠出機(jī)頭。 傳動(dòng)系統(tǒng)：傳動(dòng)系統(tǒng)的作用是驅(qū)動(dòng)螺桿，供給螺桿在擠出過程中所需要的力矩和轉(zhuǎn)速，通常由電動(dòng)機(jī)、減速器和軸承等組成。 加熱冷卻裝置：加熱與冷卻是塑料擠出過程能夠進(jìn)行的必要條件。 2.2.2 塑料成型工藝 1塑料的工藝性能 塑料的工藝性能體現(xiàn)了塑料的成型特性，包括流動(dòng)性、收縮性、結(jié)晶性、吸水性、固化速度、比容和壓縮比、揮發(fā)物

42、含量等。這里主要介紹塑料的流動(dòng)性、收縮性、固化速度和揮發(fā)物含量。 （1）流動(dòng)性。塑料在一定的溫度與壓力下充滿模具型腔的能力稱為流動(dòng)性。 （2）收縮性。塑料自模具中取出冷卻到室溫后發(fā)生尺寸收縮的特性稱為收縮性，其大小用收縮率來表示。 （3）固化速度。固化速度是指從熔融狀態(tài)的塑料變?yōu)楣虘B(tài)制件時(shí)的速度。 （4）揮發(fā)物含量。塑料中的揮發(fā)物包括水、氯、氨、空氣、甲醛等低分子物質(zhì)。 2塑件的成型過程 （1）注射模塑成型過程。注射模塑成型過程包括加熱預(yù)塑、合模、注射、保壓、冷卻定形、開模、推出制件等主要工序?，F(xiàn)以螺桿式注射機(jī)的注射模塑為例予以闡述，如圖2-41所示。 圖2-41 塑件成型過程1模具 2噴嘴

43、3加熱裝置 4螺桿 5料筒 6料斗 7螺桿傳動(dòng)裝置 8注射液壓缸 9行程開關(guān) （2）壓縮模塑件成型過程。壓塑模塑件成型過程包括加料、閉模、固化、脫模等主要工序，如圖2-42所示。 圖2-42 壓縮模塑件成型過程1、5凸模固定板 2上凸模 3凹模 4下凸模 6墊板 （3）壓注模塑成型過程。壓注模塑成型過程與壓縮模塑成型過程基本相同。如圖2-43所示 。圖2-43 壓注模塑件成型過程1柱塞 2加料腔 3上模板 4凹模 5型芯 6型芯固定板 7墊板 3塑件工藝性 塑件常用注射、壓縮、壓注等方法成型，其結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求都應(yīng)滿足成型工藝性的要求。 （1）形狀。塑件的形狀應(yīng)盡量簡單，結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡量避免與起模方

44、向垂直的側(cè)壁凹槽或側(cè)孔，以簡化模具結(jié)構(gòu)。 （2）壁厚。塑件的壁厚應(yīng)大小適宜而且均勻。 壁厚不合理結(jié)構(gòu)，如圖2-44（a）所示，合理結(jié)構(gòu)，如圖2-44（b）所示。 圖2-44 壁厚的均勻性 （3）圓角。塑件結(jié)構(gòu)上無特殊要求時(shí)，轉(zhuǎn)角應(yīng)盡可能以半徑為0.51mm的圓角過渡，以避免出現(xiàn)清角（但在模具分型面處、型芯與型腔結(jié)合處或塑件使用性能上要求清角過渡時(shí)除外）。 （4）加強(qiáng)肋。加強(qiáng)肋能在不增加塑件壁厚的條件下提高塑件的剛度和強(qiáng)度，沿著料流方向的加強(qiáng)肋還能減小熔料的充模阻力。設(shè)置加強(qiáng)肋時(shí)，應(yīng)盡量減少或避免塑料的局部集中，否則容易產(chǎn)生縮孔或氣泡。形式較差，如圖2-45（a）所示；形式較好，如圖2-45（b

45、）所示。 圖2-45 加強(qiáng)肋的形式 （5）孔。塑件上各種形狀的孔應(yīng)盡可能開設(shè)在不減弱塑件機(jī)械強(qiáng)度的部位，其形狀也應(yīng)力求不使模具制造工藝復(fù)雜化?？着c孔之間、孔與邊緣之間應(yīng)有足夠的壁厚。小直徑孔的深度不宜過深，一般為孔徑的35倍。 （6）起模斜度。為了便于起模，避免擦傷和拉毛，塑件上平行于起模方向的表面一般都應(yīng)具有合理的起模斜度，如圖2-46所示。 圖2-46 起模斜度 （7）嵌件。塑件中鑲嵌的金屬或其他材料制作的零件稱為嵌件，如圖2-47所示。嵌件除應(yīng)保證能與塑件可靠連接外，還應(yīng)便于嵌件在模具內(nèi)固定，并能防止漏料或產(chǎn)生飛邊。嵌件周圍的塑料層應(yīng)有足夠的厚度，以防止因嵌件和塑料的收縮不同而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)

46、力使塑件開裂。 （8）花紋、標(biāo)記和文字。塑件上的花紋、標(biāo)記、文字應(yīng)保證易于成型和起模，并且便于模具制造。 （9）螺紋。塑件上外螺紋的直徑不宜小于4mm，內(nèi)螺紋的直徑不宜小于2mm，螺紋精度不高于IT8。 圖2-47 嵌件 （10）尺寸精度。塑料收縮率的波動(dòng)，成型工藝條件的變化，模具成型零件的制造精度、裝配精度及磨損等都會(huì)影響塑件的精度。塑件的精度一般低于金屬件切削加工的精度。塑件精度劃分為18級(jí)，其中1級(jí)最高，8級(jí)最低。12級(jí)為精密技術(shù)級(jí)，只有在特殊條件下采用；78級(jí)的精度太低，一般也不用；常用的是36級(jí)。 2.2.3 擠出成形工藝 擠出成形工藝適用于所有熱塑性塑料，也可用于部分熱固性塑料的成

47、形。例如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、尼龍、ABS、聚碳酸酯、聚砜、聚甲醛等熱塑性材料；還有酚醛、脲醛等熱固性塑料。它主要用于生產(chǎn)管材、棒材、板材、片材、薄膜、電線電纜的涂層制件和異型材等連續(xù)的型材，還可以用于塑料的著色造粒、共混、中空制件型坯生產(chǎn)等，如圖2-48所示。擠出成形在塑料成形加工工業(yè)中占有很重要的地位。 圖2-48 擠出成形的塑料制件 1擠出成形原理及特點(diǎn) （1）擠出成形原理：熱塑性塑料的擠出成形原理（以管材的擠出為例），如圖2-49所示。首先將粒狀或粉狀的熱塑性塑料加入料斗中，在旋轉(zhuǎn)的擠出機(jī)螺桿的作用下，加熱的塑料通過沿螺桿的螺旋槽向前方輸送。在此過程中，塑料不斷地接受外加熱和螺桿與

48、物料之間、物料與物料之間及物料與料筒之間的剪切摩擦熱，逐漸熔融呈粘流態(tài)，然后在擠壓系統(tǒng)的作用下，塑料熔體通過具有一定形狀的擠出模具（機(jī)頭）口模以及一系列輔助裝置（定形、冷卻、牽引、切割等裝置），從而獲得截面形狀一定的塑料型材。 圖2-49 擠出成形原理1擠出機(jī)料筒 2機(jī)頭 3定徑裝置 4冷卻裝置 5牽引裝置 6切割裝置 （2）擠出成形特點(diǎn)如下。 塑件的幾何形狀簡單，橫截面形狀不變，模具結(jié)構(gòu)簡單，制造、維修方便。 連續(xù)成形，產(chǎn)量大，生產(chǎn)率高，成本低，經(jīng)濟(jì)效益顯著。 塑件內(nèi)部組織均衡緊密，尺寸比較穩(wěn)定、準(zhǔn)確。 適應(yīng)性強(qiáng)，除氟塑料外，所有的熱塑性塑料都可采用擠出成形，部分熱固性塑料也可采用擠出成形。

49、 2擠出成形工藝過程 熱塑性塑料擠出成形的工藝過程可分為塑化、成形和定形3個(gè)階段。 （1）塑化：塑料原料在擠出機(jī)的機(jī)筒溫度和螺桿的旋轉(zhuǎn)壓實(shí)及混合作用下，由粉狀或粒狀變成粘流態(tài)物質(zhì)（常稱干法塑化）或固體塑料，在機(jī)外溶解于有機(jī)溶劑中而成為粘流態(tài)物質(zhì)（常稱濕法塑化），然后加入到擠出機(jī)的料筒中。生產(chǎn)中，通常采用干法塑化方式。 （2）成形：黏流態(tài)塑料熔體在擠出機(jī)螺桿螺旋力的推擠作用下，通過具有一定形狀的口模即可得到截面與口模形狀一致的連續(xù)型材。 （3）定形：通過適當(dāng)?shù)奶幚矸椒ǎㄈ缍◤教幚?、冷卻處理等）使已擠出的塑料連續(xù)型材固化為塑料制件。 3擠出成形的工藝條件 擠出成形的工藝參數(shù)主要包括溫度、壓力、擠出

50、速度和牽引速度等。 （1）溫度：溫度是擠出過程順利進(jìn)行的重要條件之一。擠出成形溫度指塑料熔體的溫度。該溫度在很大程度上取決于料筒和螺桿的溫度。在實(shí)際生產(chǎn)中，為了檢測(cè)方便，經(jīng)常用料筒溫度近似表示成形溫度。 在制件擠出成形的過程中，加料段的溫度不宜過高，而壓縮段和均化段的溫度可適當(dāng)取高一些。 （2）壓力：在擠出成形的過程中，由于料流的阻力、螺桿槽深度的變化及過濾板、過濾網(wǎng)和口模等產(chǎn)生阻礙，沿料筒軸線方向的塑料內(nèi)部建立起了一定的壓力。這種壓力的建立是塑料得以成形制件的重要條件之一。 （3）擠出速度：擠出速度是指單位時(shí)間內(nèi)擠出機(jī)頭和口模中基礎(chǔ)的塑化好的物料量或制件的長度。擠出速度的大小表征擠出機(jī)生產(chǎn)率

51、的高低。 （4）牽引速度：擠出成形主要用于生產(chǎn)連續(xù)型材，所以必須設(shè)置牽引裝置。從機(jī)頭和口模中擠出的制件在牽引力的作用下產(chǎn)生拉伸取向。拉伸取向越高，制件沿取向方向的拉伸強(qiáng)度也越大，冷卻后長度收縮也越大。通常，牽引速度要與擠出速度相適應(yīng)。牽引速度與擠出速度的比值稱為牽引比，其值必須大于或等于1。 2.3 模鍛成形設(shè)備及工藝 在鍛壓生產(chǎn)中，將金屬毛坯加熱到一定溫度后放在模膛內(nèi)，利用鍛錘壓力使其發(fā)生塑性變形，充滿模膛后形成與模膛相仿的制品零件，這種鍛造方法稱為模型鍛造，簡稱模鍛。 模鍛是成批或大批量生產(chǎn)鍛件的鍛造方法。其特點(diǎn)是在鍛壓設(shè)備動(dòng)力作用下，坯料在鍛模模膛內(nèi)被壓塑性流動(dòng)成形，得到比自由鍛件質(zhì)量更

52、高的鍛件。經(jīng)模鍛的工件，可獲得良好的纖維組織，并且可以保證IT7IT9級(jí)精度等級(jí)，有利于實(shí)現(xiàn)專業(yè)化和機(jī)械化生產(chǎn)。 模鍛生產(chǎn)優(yōu)缺點(diǎn)如下。 1.優(yōu)點(diǎn) （1）可以鍛造形狀較復(fù)雜的鍛件，尺寸精度較高，表面粗糙度較低。 （2）鍛件的機(jī)械加工余量較小，材料利用率較高。 （3）可使流線分布更為合理，這樣可進(jìn)一步提高零件的使用壽命。 （4）操作簡便，勞動(dòng)強(qiáng)度較小。 （5）生產(chǎn)率較高、鍛件成本低。 2缺點(diǎn) （1）設(shè)備投資大、模具成本高。 （2）生產(chǎn)準(zhǔn)備周期、尤其是鍛模的制造周期都較長，只適合大批量生產(chǎn)。 （3）工藝靈活性不如自由鍛。2.3.1 模鍛成形設(shè)備的分類、組成及工作原理 1模鍛成形設(shè)備的分類 模鍛生產(chǎn)中

53、使用的鍛壓設(shè)備按其工作特性可以分為5大類：模鍛錘類、螺旋壓力機(jī)類、曲柄壓力機(jī)類、軋鍛壓力機(jī)類和液壓機(jī)類。表2-13為模鍛設(shè)備分類及用途特點(diǎn)。表2-13 模鍛設(shè)備分類及用途特點(diǎn) 續(xù)表 2典型模鍛成形設(shè)備的組成及工作原理 蒸汽空氣模鍛錘。利用壓力為（79）105Pa的蒸汽或壓力為（68）105Pa的壓縮空氣為動(dòng)力的鍛錘稱為蒸汽空氣錘，它是目前普通鍛造車間常用的鍛造設(shè)備。蒸汽空氣自由鍛錘按用途不同分為自由鍛錘和模鍛錘兩種；根據(jù)機(jī)架形式，可分為單柱式、拱式和橋式3種，如圖2-50所示。 （a）單柱式自由鍛錘 （b）拱式自由鍛錘 （c）橋式自由鍛錘 （d）模鍛錘圖2-50蒸汽空氣錘分類示意圖 由于模鍛工

54、藝需要，立柱與砧座的相對(duì)位置可通過橫向調(diào)節(jié)楔來進(jìn)行錘身的左右微調(diào)。為保證機(jī)架中心精度要求，立柱直接用8個(gè)向斜置1012的螺栓與砧座連接。鍛造時(shí)，由于沖擊力的作用，使立柱與砧座產(chǎn)生的間隙可通過螺栓下的彈簧所產(chǎn)生的側(cè)向分力將立柱壓緊在砧座的配合面上，從而防止左右立柱卡住錘頭。 蒸汽空氣模鍛錘的組成。 模鍛錘是在蒸汽空氣自由鍛錘的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的。由于多模膛鍛造，常承受較大的偏心載荷和打擊力，所以為滿足模鍛工藝的要求，模鍛錘必須有足夠的剛性。如圖2-51所示，蒸汽空氣模鍛錘由汽缸（帶打滑閥和節(jié)氣閥）、落下部分（活塞、錘桿、錘頭和上模塊）、立柱、導(dǎo)軌、砧座和操縱機(jī)構(gòu)等部分組成。 圖2-51 蒸汽空氣模

55、鍛錘1砧座 2模座 3下模 4彈簧 5上模 6錘頭 7錘桿 8汽缸 9保險(xiǎn)缸 10拉桿11杠桿 12曲桿 13立柱 14導(dǎo)軌 15腳踏板 （2）蒸汽空氣模鍛錘工作原理。各種不同用途和結(jié)構(gòu)形式的蒸汽空氣錘，其工作原理都相似。 如圖2-52所示，當(dāng)蒸汽或壓縮空氣充入進(jìn)氣管1經(jīng)節(jié)氣閥2、滑閥3的外周和下氣道4時(shí)，進(jìn)入氣缸5的下部，在活塞下部環(huán)形底面上產(chǎn)生向下作用力，使落下部分向上運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，汽缸上部的蒸汽（或壓縮空氣）從上氣道4進(jìn)入滑閥內(nèi)腔，經(jīng)排氣管10排入大氣。 圖2-52 蒸汽空氣模鍛錘工作原理1進(jìn)氣管 2節(jié)氣閥 3滑閥 4上、下氣道 5汽缸 6活塞錘頭 7錘桿 8錘頭 9上砧 10上錘頭 11

56、排氣管 2.3.2 模鍛的工藝 鍛造工藝過程主要指在鍛造過程中鍛造不同材料的始鍛溫度、終鍛溫度、鍛造方法和鍛件的退火處理等。 1鍛造溫度 對(duì)于一般的碳素工具鋼和低合金工具鋼，在加熱溫度上沒有特殊的要求，與一般的結(jié)構(gòu)鋼鍛造并無大的差異，主要是自由鍛造。 碳素工具鋼和低合金工具鋼的鍛造溫度見表2-14。高鉻鋼和高速鋼的鍛造溫度見表2-15。 表2-14 碳素工具鋼、低合金工具鋼的鍛造溫度 表2-15 高鉻鋼、高速鋼的鍛造溫度 2鍛造方法 碳素工具鋼和低合金工具鋼的鍛造方法與高鉻鋼、高速鋼的鍛造方法基本相同，均采用多次鐓粗、拔長的方法達(dá)到所要求的形狀和尺寸。對(duì)于高速鋼和高鉻鋼，經(jīng)鍛造可以達(dá)到改善碳化

57、物分布的不均勻性，從而提高零件的工藝性和使用壽命。有的零件在鍛造時(shí)，還要求具有一定的纖維方向，以提高某一方向的強(qiáng)度。目前，在鍛造時(shí)一般采用以下方法。 （1）縱向鍛造法。此法是沿著坯料的軸向鐓粗、拔長。其優(yōu)點(diǎn)是操作方便，流線方向容易掌握，縱向鐓粗、拔長能有效地改善碳化物的分布狀況。但鐓粗、拔長次數(shù)多容易使兩端開裂。對(duì)于縱向鐓粗、拔長的工藝，如圖2-53所示。鍛坯按圖2-54進(jìn)行反復(fù)鐓粗、拔長多次，最后按鍛件圖的要求成形。 圖2-53 縱向鐓粗拔長工藝 （2）橫向鍛造法。此方法就是變向的鐓拔。其中（包括十字、雙十字鐓拔）橫向十字鐓粗拔長是將鍛坯順著軸線方向鐓粗后，再沿著軸線的垂直方向進(jìn)行十字形的反

58、復(fù)鐓拔的一種鍛造方法。橫向鐓粗拔長工藝，如圖2-54所示。 圖2-54 橫向鐓粗拔長工藝 （3）綜合鍛造法?？v向（順向）鐓拔雖能有效地改善碳化物分布狀況，但鍛件中心較易開裂，而橫向鍛造雖不易使鍛件開裂，但對(duì)改善碳化物分布的效果較差。因此，將每一次鍛造中均包括縱向鐓拔和橫向鐓拔（一或十字）的鍛造方法，稱為綜合鍛造法。因?yàn)榇朔ūＡ袅藱M向十字鐓拔坯料中心不容易開裂和縱向鐓拔能改善碳化物分布的優(yōu)點(diǎn)，所以廣泛地應(yīng)用于模具零件的鍛造。 3鍛件的退火 鍛造結(jié)束后，由于鍛件的終鍛溫度比較高，或者隨后的冷卻不均勻，使其得到粗大的不均勻組織，并可能產(chǎn)生極大的內(nèi)應(yīng)力，使材料的力學(xué)性能變壞；同時(shí)，也降低了冷加工性能（

59、如切削加工性、沖壓性等）。因此，對(duì)鍛件要進(jìn)行退火處理，使其組織細(xì)化、消除內(nèi)應(yīng)力，從而改善切削加工性能。 各種模具的鍛件，應(yīng)有一定的退火工藝規(guī)范，以期達(dá)到所要求的硬度和金相組織。按照鍛件鋼種的不同，一般可將其退火工藝分為3類。 第1類鍛件的退火工藝，如圖2-55所示，它適用于高鉻鋼和高速鋼，對(duì)于含鉬高速鋼裝料后，應(yīng)進(jìn)行封閉退火，即用廢鑄鐵屑、干砂進(jìn)行保護(hù)。 圖2-55 第1類鍛件的退火工藝 第2類鍛件的退火工藝，如圖2-56所示，它適用于一般低合金工具鋼。其高溫保溫時(shí)間，一般直徑或厚度100mm以下的小型鍛件及裝載量不大時(shí)，采用3h。鍛件較大及其裝載量大的采用5h。低溫保溫時(shí)間：小件、小裝載量采

60、用3h；大件、裝載量大的采用6h。 圖2-56 第2類鍛件的退火工藝 第3類鍛件退火工藝，如圖2-57所示，它適用于各類工具鋼，如T7、T7A、T8、T8A、T10、T10A和9Mn2V等。其高溫保溫時(shí)間為：小型鍛件、小裝載量采用3h；大型鍛件及重載量，采用5h。低溫保溫時(shí)間為：小型鍛件、小裝載量采用3h；大型鍛件及重裝載量采用6h。 圖2-57 第3類鍛件的退火工藝 第2類、第3類退火適用的鍛件，除特殊需要外，一般均不采用封閉保護(hù)措施。對(duì)于不宜采用上述3類退火工藝的鍛件，特別是極易脫碳的小截面鍛件，應(yīng)根據(jù)材料的不同，另制定退火工藝和采取保護(hù)措施，達(dá)到軟化組織、消除內(nèi)應(yīng)力的目的。 2.4 壓鑄