造型材料与工艺

1、产品造型设计材料与工艺调研一、金属材料的调研二、塑料产品的调研系别：机械工程系班级：工设102班姓名：杜国梅学号：201006084217一、金属材料在生产中的应用实例一、金属材料在生产中的应用实例金属材料在我们的日常生活中处处可见，它们整天围绕着我们，作为生活的一部分我们彼此影响，那么我们留心过这些我们经常使用到的它们吗？不妨一起来看看金属材料产品是怎样制造出来成为我们生活的一份子的吧！金属材料成形概述1.1 我国已是制造大国，仅次于美、德、日，居世界第4位，但与工业发达国家相比，仍有很大差距，表现在：（1）制造业的劳动生产率低，不到美国的5%；（2）技术含量低，以CAD为例，仍停留在绘图功

2、能上;(3)重要关键产品基本上没有自主创新开发能力。 材料成型加工行业是制造业的重要组成部分，材料成型加工技术是汽车、电力、石化、造船及机械等支柱产业的基础制造技术，新一代材料加工技术也是先进制造技术的重要内容。金属液态成形、塑性成形及连接成形等材料加工技术是国民经济可持续发展的主体技术。据统计，全世界75%的钢材经塑性加工成形，45%的金属结构用连接得以成形。汽车结构中65%以上仍由钢材、铝合金、铸铁等材料通过以上几种加工方法成形。 但是我国的材料成形加工技术与工业发达国家相比仍有很大差距。重大工程的关键铸锻件如长江三峡水轮机的第一个叶轮仍从国外进口；航空工业发动机及其他重要动力机械的核心成

3、形制造技术尚有待突破。因此，要加强和重视材料成形加工制造技术的发展。 高速发展的工业设计技术要求加工制造的产品精密化、轻量化、集成化；国际竞争更加激烈的市场要求产品性能高、成本低、周期短日益恶化的环境要求材料加工原料与能源消耗低、污染少。为了生产高精度、高质量、高效率的产品，材料正由单一的传统型向复合型、多功能型发展；材料成型加工制造技术逐渐综合化、多样化、柔性化、多学科化。因此，必须十分重视材料加工成形技术的进步。金属材料成金属材料成成形的种类成形的种类液态成形液态成形工艺基础工艺基础塑性成形工艺塑性成形工艺连接成形连接成形焊接焊接胶接胶接砂型铸造砂型铸造特种制造特种制造熔模铸造熔模铸造金属

4、型铸造金属型铸造压力铸造压力铸造低压铸造低压铸造消失模铸造消失模铸造自由锻自由锻模锻模锻板料冲压板料冲压挤压挤压轧制轧制拉拔拉拔机械连接机械连接熔焊熔焊压焊压焊钎焊钎焊 连接技术及其工艺性连接技术及其工艺性 连接分为机械连接、冶金学的连接、化学的连接三种。 机械连接：用螺纹连接、配合连接或者用铆钉、铆 接、铰链、卷边等方法把连接件固定起来。 冶金学的连接：熔化金属进行接合，即焊接。 化学的接合：是最近急速发展起来的，是用粘合剂 粘接。（一）机械连接： 机械连接分为可拆卸连接和永久性连接两种。可拆卸连接有螺栓与螺母连接，双头螺柱连接，螺钉连接，销连接等。永久性连接有铆钉连接，压扩、卷边，咬缝等接

5、合方法 通过铆钉和加压，使两部分分离的金属形体形成不可拆连接的连接方法。铆钉必须是塑、韧性好，强度高的材料，如铝及其合金（最常用）、铜等。使用时应计算铆钉所承受的剪切力，使其不超过许用值。铆接的特点：接头处可见明显的铆钉头突起，不适合需要连接后表面平滑的接头处可见明显的铆钉头突起，不适合需要连接后表面平滑的外形。接头处是紧密压合，密气和密水性能不好，不适合密闭外形。接头处是紧密压合，密气和密水性能不好，不适合密闭容器的连接。容器的连接。举例举例.日用品日用品: 铝锅把和锅体的连接；工业铝锅把和锅体的连接；工业: 桥梁行架桥梁行架 发射塔发射塔:可拆连接形式：（能使两个相互连接的物体转动一定角度

6、的连接零件）连接方式：用铰链和螺钉主要用于经常开启的连接，如机床仪表箱的外盖、箱体的外盖、铁门、工艺品的外盖、家具等。 ，属于可拆连接。有过孔螺纹连接, 全螺纹孔连接 特点：特点：可拆连接、拆装方便，连接件相对位置固定，连接强度高。螺孔的设置：距离和高度应能使用工具。 形式：形式：一般用在需有相对转动或运动的两个零件之间。 特点：特点：一般可拆，连接强度大，转动效果好。应用方面：轴和轴承、固定物体和回转物体的连接、组合部件的连接等。 （二）焊接 通过加热、加压,或两者共同作用(用或不用填充材料)使两部分分离的金属形体形成原子结合的一种永久性连接方法。 一般情况，低碳钢的焊接性能较好，焊接过程中

7、不出现裂纹、气孔、夹渣等，焊后接头强度与母材相近，高碳钢，铸铁等较差。在灯饰，金属家具等产品的加工过程中，都会用到。 焊接方法的分类：将工件需要焊接的部位加热至熔化状态，一般须填充金属并形成共同的熔池，待冷却凝固后，使分离工件连接成整体。最常用有电弧焊、气焊、电子束焊、激光焊。 特点：是金属的熔化与结晶，类似于小型铸造过程，焊接时填充金属的目的是使焊接接头符合标准尺寸、外形，渗入有益元素以加强强度，熔焊的能量可以是电能、化学能和机械能。：焊接电弧是在电极与工件间的气体介质中长时间而有力的放电现象，即在局部气体介质中有大量电子流通过的导电现象。：利用焊条与工件间产生的电弧热，将工件和焊条熔化而进

8、行焊接的 特点：特点：只适合较大的焊缝，焊接表面有明显的疤痕，如要美化效果需再进行表面处理。 焊缝密气、密水性能好，机械强度，力学性能不低于母材。主要用在毛坯生产和制造各种金属结构件（如高炉炉壳、建筑构架、锅炉与受压容器、汽车车身、桥梁、矿山机械、大型转子轴、缸体等）：在压力（或同时加热）作用下，被焊的分离金属结合面处产生塑性变形（有的伴随有熔化结晶过程）而使金属连接成整体。常见的如电阻焊（点焊、缝焊、对焊）。 特点： 金属待焊部位发生塑性变形，挤碎或挤掉结合面的氧化物及其他杂质 纯净的金属紧密接触，形成原子间的引力而牢固结合。 加热的目的：增加原子的动能，以提高塑性和降低顶锻力：四个阶段，加

9、压同时加热、焊接、维持、停止。特点：焊接面积很小，牢固（两材料熔合），表面不容易看见,外观好。设备简单，经济，成本低。大部分用于焊接金属冲压件钎焊钎焊熔点低于被焊金属的钎料熔化后，填充到被焊金属结合面的空隙之中，钎料凝固而将两部分金属连接成整体。常见有：锡焊、铜焊、银焊。 特点：被焊金属不熔化，钎料熔化，依靠熔化的钎料对被焊金属的润湿性（浸 润与附着能力）和毛细作用与被焊金属形成结合，从而将分离的金属连接。热源：火、电加热。 例，锡焊 设备简单（电烙铁），工业化生产也有焊机。焊接温度不高，主要用于电子 元器件焊接，铜器焊接。原理：用比被连接金属熔点低的钎料（银、锡等），使其加热时熔化流入接头缝

10、中，使焊缝实现原子级的结合。为使焊缝结实，事先用打磨、酸洗、或钠、钾、锂、及硼化物、氟化物、硼酸等处理表面。 粘接金属材料是近几年随着化学工业的高速发展起来的一种新方法，常用合成树脂类粘接剂。粘接剂的粘接力极大，粘接方便易行，在任何位置都可以粘接，所以应用越来越多。粘接的外观质量更理想，但是在受热条件下不能使用.采用焊接技术 焊接： 通过加热、加压,或两者共同作用(用或不用填充材料)使两部分分离的金属形体形成原子结合的一种永久性连接方法。 一般情况，低碳钢的焊接性能较好，焊接过程中不出现裂纹、气 孔、夹渣等，焊后接头强度与母材相近，高碳钢，铸铁等较差。在灯饰，金属家具等产品的加工过程中，都会用

11、到。 冰箱的连接设计举例冰箱的连接设计举例 冰箱的主要连接：冰箱的主要连接： 门与箱体的连接 把手与门的连接 背面的钢板与箱体的连接 内部的塑料腔体与外壳的连接 冰箱连接中常用的方法：冰箱连接中常用的方法： 点焊 铰链连接 螺纹连接 铆接 配合连接（轴连接） 粘结冰箱的连接设计举例真空成形铸造成形发泡成形压注成形压制成形吹塑成形挤出成形注射成形调研内容二 根据生活中使用的塑料产品分析其成形方法及其结构设计的特点与合理性一、对生活中使用的塑料盆、桶的调研 通过查资料了解塑料的基本特点、类别缺陷等基础知识1.塑料的特性（1）易成形、成本低（2）有一定的强度、质量轻（3）耐蚀性稳定（4）透明性好、着

12、色性强（5）绝缘性强、耐磨性高（6）减震消声（7）透光保温2.塑料的缺陷（1）耐热性差（2）易变性（3）有“老化”现象3.塑料的类别及其特性 塑料是以合成树脂为主要原料，适量加入填充剂、润滑剂、增塑剂、稳定剂、固剂阻燃剂、着色剂等添加剂，在一定温度和压力下塑制成形的一种高分子材料。塑料的品种繁多，性质和用途也各不相同，一般按照热行为和应用对其进行分类按热行为分类热塑性塑料热固性塑料按塑料的应用分类（1）通用塑料（2）工程塑料（3）特种塑料（4）增强塑料二、生活用塑料盆和桶的一般成形方法分析注射成形注射成形2、注射成形是一个循环过程，完成注射过程一般 有预塑、注射、冷却定型三个阶段注射加工工艺过

13、程简图预塑阶段 注射机的螺杆旋转，将加料斗中的塑料沿螺旋槽向前方输送，在注射料筒中加热，塑料在高温和剪切力的作用下均匀塑化达到粘流态或塑化态。已经塑化的塑料向螺杆前段聚集，当料筒前端的塑料聚集达到一定的压力时，使得螺杆边转动边后退，料筒前端的塑料熔体逐渐增多达到一定量是，螺杆停止转动和后退，准备注射。与此同时锁模机构后退开模，并利用注射机顶出机构是塑料脱模，取出前一次注射的塑件注射阶段 注射机合模机构将模具闭合后，注射料筒中料经过加热达到良好塑化状态流体，有注射液压缸推动螺杆，经过注射头将熔融的塑料压入已经闭合的模具的型腔中使之成形冷却定形阶段 塑料充满型腔后，需要保压一段时间，是塑件在型腔中

14、得到冷却硬化和定形，压力撤销后，螺杆转动开始下一件的预塑，同时锁模机构后退开模，整个过程周期性重复进行 产品结构设计的特点及合理性产品结构设计的特点及合理性1.形状 塑料制品的形状易于成形，即在开模取出塑件时应尽量避免采用复杂的分型与侧面抽芯，因此，塑料制品的内外表面形状要尽可能地避免出现侧凹部分，否则会使模具结构复杂、制造周期长，同时还会在塑件上留下毛边，增加塑件的整修工作量，影响塑件的外观2.壁厚塑料制品的壁厚不仅与产品的强度和刚性有关，还与产品的质量、大小、尺寸稳定性、绝缘、隔热、退出方式、成形方法成型材料以及产品的成本有关。应使其壁厚尽量均匀化，避免突然巨变3.脱模斜度由于塑件冷却时的收缩，塑料会紧包在模具型芯或凸模上，为使塑件顺利脱模并防止脱模是檫伤或檫毛塑件，塑件内外表面应具有合理的斜度我们发现我们使用的盆子和桶就具备这一点4.圆角塑料制品设计要避免有尖锐的边角，通常在制品的棱边、棱角、加强肋、支撑底、底面、平角等处设计成圆角。圆角设