材料成型设备复习总结

1、【绪论】成形：以模具为基本工具使制件 获得所需的尺寸和形状。有两种含义：（1）成形（Forming）:毛坯（一般指固 态金属或非金属）在外界压力的作用下， 借助于模具通过材料的塑性变形来获得 模具所给予的形状、尺寸和性能的制品， 这种工艺过程称为；（2）成型（Moulding）:它是指液态 或半固态的原材料（金属或非金属）在外 界压力（或自身重力）作用下，通过流动填 充模型（或模具）的型腔来获得与型腔的 形状和尺寸相一致的制品，这种工艺过 程称为。二者共同点：都是借助于外界的压 力的作用，通过模具来实现生产，故统 称为"成形”。我国成形设备的发展概况和现状： 数控化、精密化、高速化、

2、多功能、节 能、节材、环保。【曲柄压力机】曲柄压力机的工作原理电动机1通过V带把运动传给大带 轮3,再经过小齿轮4、大齿轮5传给曲 柄7,通过连杆9转换为滑块10的往复 直线运动。离合器6的作用：可使机器在开动 后间歇性工作。制动器8的作用：可在离合器分开 后对从动部分进行刹车以及对滑块进行 制动。大飞轮的作用：此处简图中大齿轮 5 相当于飞轮的作用，以达到有效利用能 量的目的。曲柄压力机的组成： 工作机构、 传动系统、操作机构、能源部分、支承 部分、辅助系统曲柄压力机的分类：按床身结构分类：开式；闭式。按 工艺用途分类：通用曲柄压力机；拉深 压力机；板冲高速压力机；热模锻压力 机；冷挤压机等

3、。 按滑块数量分类：单 动压力机；双动压力机。按压力机连杆 数量分类：单点压力机；双点压力机； 四点压力机。按传动系统所在位置分类： 上传动压力机；下传动压力机。开式与闭式压力机开式压力机：床身呈C形，机身的 前面和左、右面敞开，便于模具安装调 整和成形操作，但机身刚度 （特别是角刚 度）较差，受力变形后影响制件精度和降 低模具寿命，适用于小型压力机，常用 在1000KN以下。1KN= 1000N = 100Kg 力=0.1t 力优点：操作空间三面敞开，工作台 面不受导轨间距的限制，安装、调整模 具有较大的操作空间，与自动送料机构 的连接也很方便。缺点：C形床身，受力 变形时产生垂直位移和角位

4、移，加剧模 具磨损和影响冲压件质量。闭式压力机：机身为框架结构，前 后敞开，两侧封闭，在前后两面进行模 具安装和成形操作，机身受力变形后产 生的垂直变形可以用模具闭合高度调节 量消除。对制件精度和模具运行精度不 产生影响，适用于中大型曲柄压力机。优点：仅产生垂直变形，刚度好， 广泛应用于中大型压力机中。缺点：整 体床身，加工运输困难，设备安装后需 要预紧以避免错移。单动与双动压力机单动压力机：在工作机构中有一个 滑块。双动压力机：在工作机构中有两 个滑块，分内、外滑块，两套机构分别 驱动。双动压力机适合于大型制件的拉 深及拉深件压边，多用于汽车车身制造。曲柄压力机型号表示J（） 口（） 位为类

5、代号，以汉语拼音首起字 母代替，如J表示机械压力机、Y表示液 压机。位为变形设计代号，以英文字 母表示次要参数在基本型号上所作的改 进，依次以A、B、C表示。位为压力 机组别，以数字表示，如 2组为开式曲 柄压力机，3组为闭式曲柄压力机。 位 为压力机型别，以数字表示，如1型为固定台式，2型为活动台式。位为分格 符，以横线表示。位为设备工作能力， 以数字表示，如160表示压力机标称压 力为160 x 10kN=1600kN。位为改进设 计代号，以英文字母表示，对设备的结 构和性能所作的改进，依次以A、B、C表示。注意：若是标准型号则、位无 内容，例如，J31 315表示闭式单点机 械压力机标准

6、型，标称压力3150kN;JB23 63表示次要参数作了第二次改进的开 式双柱可倾曲柄压力机，标称压力为 630kN。滑块位移与曲柄转角的关系式中，S为滑块行程，a为曲柄转角, R为曲柄半径，L为连杆长度。滑块速度与曲柄转角的关系式中，v为滑块速度（向下为正） 3为曲柄角速度（逆时针方向为正）滑块加速度与曲柄转角的关系式中，a为滑块加速度（向下为正）曲柄压力机滑块位移、速度、加 速度曲线分析（一）理想状态下曲柄滑块受力以节点B为受力分析对象，可得：通常，故, ；-又结论：，式中， 为连杆作用力； 为导轨 作用力； 为工件变形力； 为连杆长度 系数；为曲柄转角。曲柄滑块机构典型机构：曲轴式；偏心

7、齿轮式装模高度调节方式：装模高度调节 方式；调节连杆长度；调节滑块高度； 调节工作台高度。过载保护装置：压塌块式；液压式离合器与制动器离合器：刚性离合器；摩擦式离合 器。刚性离合器作用：依靠刚性结合零 件使主动部件和从动部件产生连接和分 离两种状态，实现曲柄机构的工作或停 止。刚性离合器分类：转键式；滑销式； 滚柱式；牙嵌式。制动器：摩擦式；有盘式；带式。 制动器的作用：吸收从动部分的动能， 让滑块及时停止在相应位置上。带式制动器分类：偏心带式；凸轮带式；气动 带式。摩擦离合器：依靠摩擦力矩来传 递扭矩。摩擦离合器分类：1干式离合器； 湿式离合器。2圆盘式离合器；浮动式离 合器。曲柄压力机电力

8、拖动特性举例：如J31 315压力机，若按冲 压直径100mm，厚度23mm的Q235钢 板，工件变形力为 3150kN，工件变形功 为22800J，冲裁时间0.2s,按冲压时机 械效率为0.25，则所需功率为：不用飞轮：用飞轮:曲柄压力机工作周期内能量消耗消耗功的类型：Ai为工件变形功； A2为拉深垫工作功；A3为摩擦消耗 功；A4为压力机受力消耗的弹性变形 功；A5为空程向下和空程向上需要的 能量；A6为单次行程时滑块停顿，带 动系统空转消耗的能量；（连续行程时无 此项）；A7为单次行程时离合器制动器 所消耗的能量（连续行程时无此项）。A=Ai +A2+ +A7Ai工件变形功计算：通用曲柄

9、压力机在设计时考虑到压 力机主要是用于冲裁，故A1的计算依据是以厚板冲裁的工作负荷图为依据。一般冲头进入板厚 0.45板厚ho,板 料分离断裂。即考虑冲裁工作负荷图为近似略鼓三 角形，故：标称压力；一一板料厚度经验公式：快速压机：慢速压机：压力机做功校核举例做功校核步骤：第一步：计算出设 备做功能力和工件变形功；第二步：比 较和，若 则满足要求。例：某一冷挤压工序，其工艺力和 工艺行程分别为 F=160kN和s=5mm,试 选择设备。（只能在通用曲柄压力机 J23-16、J23-40、J23-63 中选择。）解：1）根据工艺计算力图，可选 J23-16设备，因为此时工艺计算力图完 全落在压力机

10、许用负荷图安全区内。2 ）做工校核。对 J23-16压力机 sg=5mm, Fg=160kN,压力机做工能力有= 255J而此时工件变形功选择J23-16压力机做工不够，设备 过载。若改选J23-40压力机则有故J23-40压力机为所选压力机。冷挤压机按工作机构分：曲柄式，肘杆式， 拉力肘杆式；按传动系统位置分： 上传 动，下传动；按机身放置方向分：立式， 卧式。机械式压力机J 8 为组别：8为挤压机；为型别： 7为曲轴式，8为肘杆式，9为其余类型； 为标称压力。液压式压力机Y 为组别：6为挤压机；为型别： 1为通用挤压机，2为管材、棒材挤压机， 3为型材挤压机；为标称压力。【液压机】液压机的

11、工作原理：帕斯卡原理 工作时：工作缸上腔通高压液，推 动活塞、活动横梁及固定其上的上模向 下运动。回程时：工作缸下腔通高压液，推 动活塞带着活动横梁向上运动，返回其 初始位置。顶件时：顶出缸下腔通高压液，顶 出活塞上升将工件顶起，然后向顶出缸 上腔通入高压液体，使其回程复位。Y 类代号（液压机）；同一型号产 品的变型顺序号；组型（系列）；通 用特性代号；主参数；产品的重大 改进顺序号。YA32-315的含义是：液压机，第一 种变型，一般用途四柱式，标称压力 3150kN。液压缸三种结构：柱塞式，活塞式，差动柱塞式。液压缸损坏情况：（1）圆筒筒壁；（2） 法兰部分；（3）缸底；（4）气蚀。损坏原

12、因分析：设计原因、加工制 造原因、安装使用原因、其他原因冲裁缓冲器作用：材料断裂瞬间变形抗力急剧 减小，液压机内的弹性能突然释放，产 生冲击振动，损坏模具和设备，设置冲 裁缓冲器可减缓弹性能释放，降低振动。 Y32-315通用四柱液压机（1）电动机起动；（2 ）活动横梁快速下 降；（3）活动横梁减速下行；（4）加压；（5） 保压；（6）卸压回程；（7）顶出缸顶出；（8） 顶出缸回程；（9）浮动压边；（10）停止。【塑料挤出机】挤出生产过程：塑料从料斗加入 料筒，随螺杆转动向前移动，受料筒加 热、螺杆剪切和压缩，粉状或粒状塑化 为粘流态，通过分流板和口模，成为截 面与口模近似的高温连续体，经定型

13、、 冷却、为玻璃态，得到等截面制品。挤出机组包括：主机（挤出机卜 辅机，控制系统主机（三个部分）：（1）挤压系统；（2） 传动系统；（3）加热冷却系统。挤出机料筒三个职能区 固体输送区：物料由旋转的螺杆 作用，通过料筒内壁和螺杆表面的摩擦 作用，向前输送并逐步被压实，但仍处 于固体状态。 熔融区：物料被进一步被压缩， 在料筒外部加热和螺杆剪切、摩擦热的 作用下，物料开始熔融。 均化区：熔体均匀塑化，并使其 定量、定压、定温地从机头挤出。三种物料状态加料区（固体输送区）的固态；过渡区（熔融区）的高弹态；挤出区（均化区）的粘流态。熔体输送理论熔体输送理论假设：均化段已塑化 熔融的熔体是等温牛顿流体

14、，在流动过 程中其粘度、密度均不变；在螺槽内作 层流流动，熔体是不可压缩的；螺距不 变，螺槽为矩形等深螺槽，螺槽的曲率可以忽略；因螺槽宽度比深度大得多， 故可认为速度分布沿整个螺槽不变。假 定螺杆不动，料筒作反向相对移动。熔体在螺槽中有以下 4种流动（1）正流：熔料沿螺槽向机头方向的 流动，料筒表面作用到熔体上的力而产 生的流动。其流率用 Qz表示。（2）逆流：也叫压力流，与正流反向， 它是由机头、分流板、过滤网等对熔体 的反压力引起，流率用 Qp表示。将正流 和逆流相迭加，就得到熔体在螺槽中的 净流。（3）横流：与螺纹方向垂直。螺纹侧 面、螺槽侧面、料筒内壁所挡，形成环流。影响不大，一般不计

15、。其流率用Qr表示。（4）漏流：由机头、分流板、过滤网 等对熔体的反压力引起，通过螺棱与料 筒形成的间隙沿螺杆轴线向料斗方向的 流动。流率用 Ql表示，影响较小。挤出机的流率（挤出量）为：Q = Qz Qp Q挤出机综合工作点式中， 为正流流率系数； 为逆流 流率系数； 为漏流流率系数； 为沿螺 杆均化段长度上的压力差（Pa）。螺杆特性线族对特定螺杆，、和 均为常数，当 挤出稳定后，温度、转速不变，则 和 也不变，则 和为线性关系（螺杆特性 线AB线）。若螺杆直径不变，螺杆转速 n3> n2> ni,可以画出系列平行线，称为螺螺杆特性线的意义：表示螺杆均化段熔料流率和压力 的关系；

16、当转速不变时，机头压力升 高，则挤出量降低；螺杆特性线斜率 与螺槽深度的立方和螺旋角正弦的平方 成正比，并与螺杆均化段长度成反比； 深螺槽的螺杆特性线较陡，压力变化 对挤出量的影响较大。口模特性线口模特性线反映熔体 在机头中的流动规律。假定熔体为牛顿流体, 则通过口模的流率 与在 口模产生的压力降之间的 关系为：r制件顶L出制件落下检测发讯作循环图注射成型机式中，为通过口模 的体积流率；为口模阻 力系数，为物料通过口模所产生的压力降，可用机头压力 代替； 为机头处 物料的粘度。在稳定操作状态下，、近似常量。 上式称为机头口模的流动方程。 流率 正 比于压力降，反比于物料的粘度。可用机头压力代替

17、，则上式可以 写成：可以得到一条通过坐标原点的直线0D,其斜率为。不同直线代表不同口模（口模阻力系数k3>k2>ki）,这些直线 称为口模特性线。对给定口模来讲，压 力越高，流过口模的流量越大。挤出机综合工作点挤出机的螺杆和口模必须协调、连 续、稳定地工作，才可以获得稳定形状 的制品，因此螺杆的流率、压力与口模 的流率、压力应相等。反映在挤出机工 作图中就是螺杆特性线与口模特性线的 交点，称为挤出机的综合工作点。螺杆的分段普通螺杆一般分为加料段、压缩段、 均化段。挤出机辅机辅机的作用：使从机头连续挤出并 已获得初步形状和尺寸的高温熔体冷却， 并在一定的装置中定型，再通过进一步 冷却

18、，使之由高弹态最后转变为室温下 的玻璃态，达到一定的表面质量，成为 符合要求的制品或半成品。辅机基本部分组成：冷却定型（吹胀） 装置t冷却装置t牵引装置t切割装置 t卷取（堆放）装置。【塑料注射成型机】试合模合模丿发讯高压低速锁紧注射座前进注射开模冷却塑化退回一）:保压卜注射座动作选择塑料注射成型过程 示塑料机械，Z表示注射机。分流梭（spreader）作用：迫使流过的熔融料分散成薄 层而加强传热效果， 借以提高塑化能力。形状特点：分流梭形似鱼雷，故又 称鱼雷体。分流梭的表面与加热料筒内壁形成 均匀分布的薄浅流道，分流梭上有数根 翅翼（亦称肋）与加热料筒的内径采用 H7 /h6配合，料筒的部分

19、热量通过翅翼传 给分流梭。所以，当塑料进入加热室时， 就形成了一个较浮的塑料层，同时受到 加热料筒和分流梭两方面的加热，从而 提高了塑化能力。顶出装置1机械顶出2液压顶出3气动顶出注射量注射量定义：也称公称注射量。它 是指对空注射的条件下，注射螺杆或柱 塞作一次最大注射行程时，注射装置所 能达到的最大注射量。注射量表示法：国标ZBG95003 1987规定注射量有两种表示方法：一种 是以聚苯乙烯为标准，用注射出熔料的 质量（单位为g）表示；另一种是用注射出 熔料的容积（单位为cm3）表示。注射速率：指将公称注射量的熔 料在注射时间内注射出去，在单位时间 内所能达到的体积流率。注射速度：指螺杆或

20、柱塞的移动速 度。注射时间：是指螺杆（或柱塞）射出一 次注射量所需要的时间。【压铸机】压铸机的分类（1）热压室压铸机：指金属熔炼和保 温与压射装置连为一体的压铸机。（2）卧式冷压室压铸机：指金属熔炼 部分与压射装置分开单独设置，压射冲 头水平方向运动，锁模装置呈水平分布 的压铸机。（3）立式冷压室压铸机：指金属熔炼 部分与压射装置分开单独设置，压射冲 头垂直方向运动，锁模装置呈水平分布 的压铸机。（4）全立式冷压室压铸机：指金属熔 炼部分与压射装置分开单独设置，压射 冲头垂直方向运动，锁模装置呈垂直分 布的压铸机。其中按压射冲头运动方向 的不同还可分为上压式和下压式两种。上压式为压射冲头由下往

21、上压射的压铸 机；下压式为压射冲头自上而下压射的 压铸机。压铸机的型号J1113B金属型铸造设备:“压铸机”代号;列别：属冷压式压铸机；组别：属卧式压铸机；锁模力 性能改进设计代号。1300kN;结构“ J”表示“金属型铸造设备” ，J后 第一位阿拉伯数字表示压铸机所属 “列” 压铸机有两大列，分别用“ 1”和“ 2”表示，“1”表示“冷压室”，“ 2”表示“热 压室” ；J后第二位阿拉伯数字表示压铸 机所属“组”，共分9组，“1”表示“卧 式”，“5”表示“立式”；第二位以后的 数字表示锁模力的1 / 100kN ;在型号后 加有A、B、C、D字母时，表示第几次 改型设计。压铸机的工作原理1

22、 .热压室压铸机热压室压铸机压射部分与金属熔化部分连为一体并浸在金属液中。压室5置于坩埚6内，压室与模具之间用鹅颈 管相通。金属液从压室侧壁的通道a进入压室。压射前，压射冲头4处于通道a 的上方；压射时，压射冲头向下运动， 当压射冲头封住通道 a时，压室、鹅颈 通道及模腔构成密闭的系统。压射冲头 以一定的推力和速度将金属液压入模腔， 充满型腔并保压适当时间后，压射冲头 提升复位。鹅颈通道内未凝固的金属液 流回压室，坩埚内的金属液又向压室补 充待下一循环压射。2.立式冷压室压铸机锁模部分呈水平，压射部分呈垂直, 压射冲头3与反料冲头5可上下垂直运 动。压室4与金属熔炉分开设置。模具闭合后，从熔炉

23、舀取一定量金 属液倒入压室，此时反料冲头应上升堵 住浇道b,以防金属液自行流入模具模腔。 当压射冲头下降接触金属液时，反料冲 头随压射冲头往下移动，使压室与模具 浇道相通，金属液在压射冲头高压作用 下，迅速充满模腔 a成形。压铸件冷却 成形后，压射冲头上升复位，反料冲头 在专门机构推动下往上移动，切断余料e 并将其顶出压室，接着进行开模顶出压 铸件。3 .卧式冷压室压铸机压铸机压室与金属合金熔炉也是分 开设置的，压室呈水平布置，并可从锁 模中心向下偏移一定距离 （部分压铸机偏 移量可调）。压铸时，金属液 c注入压室 中；而后压射冲头向前压射，将金属液 经模具内浇道a压射入模腔b，保压冷却 成形

24、；冷却时间到开模，同时压射冲头 继续前推，将余料 e推出压室，让余料 随动模1移动，压射冲头复位，等待下 一循环。动模开模结束，顶出压铸件d,再合模进行下一循环工作。4 .全立式冷压室压铸机 J1113A型压铸机采用的三级压射 增压机构第一级压射：压力油经增压器的油 孔14进入，由于增压器活塞的背压腔11有背压，增压活塞12不能前移，压力油 经活塞中的单向阀进入压射缸的后腔， 汇集在缓冲杆周围的分油器8中，节流阀杆9只允许小流量压力油从分油器中 心孔进入，作用在压射活塞的缓冲杆端 部截面上，作用力也小，压射活塞慢速 压射，压射冲头2缓缓封闭压室1注液 口，以免金属液溢出，也可排气。第二级压射：

25、当压射冲头越过注液 口 （即缓冲杆脱开分油器 8时）,大流量压 力油进入压射缸，推动压射活塞快速前 进，实现快速压射充模。第三级压射：金属液充满模腔，压 射活塞停止前进的瞬间，增压活塞及单 向阀阀芯13前后产生压差，增压活塞因 压差而前移，单向阀阀芯在弹簧10作用 下自行关闭，实现压射增压。螺旋压力机的原理打击前，传动系统输送的能量以动 能形式暂时存放在打击部分（包括惯性飞 轮和直线运动质量），飞轮处于惯性运动 状态；打击过程中，飞轮的惯性力矩经螺 旋副转化成打击力使毛坯产生变形，对 毛坯做变形功，打击部件受到毛坯的变 形抗力阻抗，速度下降，释放动能，直 到动能全部释放停止运动。打击过程结束，惯性螺旋压力机需 要