射出成型新技术

射出成形新技術

工研院機械所精密成形設備部

王珉玟博士，鍾享年一、前言

在全球經濟不景氣的影響下，國內外射出機設備廠與成形廠的營運多少都受到牽連。然而在射出成形相關技術之研發上，不但不受景氣的影響，反而有長足的進展。因成形品輕薄短小及精密需求以及對綠色環保、高速成形等多重需求下，技術上也呈現多元而並行發展。本文介紹近來較熱門且具有展望性的射出成形相關技術，提供國內業界及研發單位在射出相關領域上研發參考。

二、新技術發展

射出機技術發展與成形品產品特性需求有緊密的關連性（圖一），而產品需求通常是技術發展的輸入，就如大家熟習的薄件品成形需高速射出機，微量製品需微量射出機，省能源需全電射出機一般。技術發展方面，微量成形需求已從微量成形機到完整的微量成形系統;Fanuc以線性馬達驅動，射速達2000mm/sec的全電氣式射出機，是電氣式的另一突破；MuCell製程從K’98展出後就是一熱門話題; 在以知識經濟為核心的網路e世代，智慧化與網路化是一必然的趨勢;另水輔助射出、順形冷卻及雙合金料管融入鑄造製程，都是與射出成形關連深且極負前景的幾項射出新技術。

1.微量射出成形

隨著科技之進步，產品更不斷往輕薄短小方向發展，因而衍生出次世代產業需求之微系統技術。微機電系統未來在光電通訊、影相傳輸、生化醫療、資訊儲存，與精密機械等應用領域將扮演重要角色，預估2002年全世界可創造出400億美元的產值，其中300億集中於通訊及汽車領域，其主要產品包括加速器、Rotary Transducer、溫度壓力感測器、噴墨頭、硬碟讀取頭、平面顯示器、及Laser Display Technology、小齒輪、小齒輪箱、微小開關、鏡頭、光纖相關零件等，這些微細組件中與高分子相關之成形，有賴精密微量射出成形，才能達到低價量產之實值產業價值。

考慮塑料滯留時間長會造成塑料劣解及一模多穴易造成充填不均等問題，微量成形一般以小於10噸之射出機來成形。由於微量成形的需求市場大幅成長，在過去2~3年內，全世界已有15家以上射出機廠商相繼投入微量成形機之開發，並持續在此領域研究；如

Battenfeld、Arburg、Boy、Nissei、Sodic、Sumitomo、Murray、Sesame、Butler等，在成形技術上目前國外已可成形0.0003g，尺寸公差±0.013mm，CpK>1.3（100,000零件小於6個瑕疵件）之設備及能力。

微量成形機在Battenfeld推出整合生產系統Microsystem（圖二）後，對微量成形不再只是單純”微量射出成形機”，而是完整的成形系統，包括潔淨室、線上檢測、成品後處理等單元。由於小型螺桿加工不易且微成形要求塑化品質高，微量射出成形機射出單元有使用預塑式架構（圖三）替代傳統In-Line螺桿方式，再藉由直徑小的柱塞精密控制射出行程達到精密成形效果。

2.超高速射出成形

超高速射出成形利用塑料剪切稀薄的特性，以超高速度充填塑料，避免塑料未充填完畢即固化，造成短射等現象。射出機性能要求不但速度要高且加減速度要快（應答性高），國外油壓驅動高速機射速可達2000mm/sec且加速時間在0.01秒以下，國內機械所與震雄公司開發之伺服閥閉回路控制射出機，射速達600mm/sec以上且加速時間僅0.01秒，是速度與應答兼顧的例子。電氣式一般以伺服馬達驅動傳動螺桿來作動，侷限於機械磨耗，電氣式射出機速度主要都在600mm/sec以下。日本Fanuc最近推出以四個線性馬達來驅動，使射出速度可達2000mm/sec而應答僅需0.017秒的超高速全電氣式射出機(圖四)，可以說是電氣式的一個大突破，也將電氣式射出機帶入超高速的領域。

3.MuCell微發泡射出成形

MuCell製程最早在1984年由麻省理工學院機械系Nam Suh教授所發展出來，在1993年MIT授權美國Trexel公司將技術商品化。MuCell製程利用N2或CO2具有低超臨界壓力與溫度的本質（表一），以超臨界狀態注入料管中（圖五），藉由擴散性佳的超臨界流體擴散效應及螺桿混鍊，超臨界流體與熔融塑料混合成均勻單相體，混體在射出過程中因瞬間高壓降導致超臨界流體在模內成核而長成均勻微細氣泡，塑料經模具冷卻固化將氣泡包於塑料內，達到微發泡的效果(圖六)。超臨界流體並非流體亦非氣體，其物理性質介於二者之間，其黏度遠低於熔膠，與熔膠混合後可大幅降低熔膠之黏度（可達50%），熔膠黏度低所需射出壓力也可以降低（可達30%）相對所需鎖模力也可降低（可達40%），黏度低易於充填，成形溫度可以降低（可達100℃），低成形溫度除可避免塑料過熱劣化外，冷卻所需時間較少，可提高產能。另氣泡成長造成的壓力可以提供作為保壓功能，因此射出可以不需螺桿做保壓動作，氣泡壓力也可以補償不同塑料的收縮率，同一模具可以成形不同之塑料。與傳統物理發泡、化學發泡及一般超臨界流體輔助成形相比，MuCell成形品具有氣孔微小（工業使用可達20～50μm）、密度高（108~109cells/cm3）泡孔細小、表面質感好、泡孔密度高、比密

度可控制於0.05~0.95之間、耐衝擊、韌性高、高耐疲勞特性、產品壽命長、高熱穩定性、低熱傳導及低介電常數等特色。MuCell製程除可以省料輕量及降低成形所需週期外，最重要的優點是利用成品品質佳，可以以較低價位之塑料取代較貴之塑料，大幅降低材料費用。

表一.CO2及N2超臨界溫度與壓力

MuCell製程目前已有超過9家世界知名射出機廠，經由Trexel授權製造MuCell射出成形機在市面上販售，實際應用於汽車組件、OA組件、連接器、IC Tray等之生產。超臨界流體於射出成形之應用才起步不久，未來樂觀的預估將可能有1/3塑膠成品使用超臨界流體輔助射出。除了MuCell製程，日本也有相關以超臨界流體輔助射出製程之開發。在國內，工研院化工所已投入MuCell押出成形技術研發多年，業者可以觀察相關技術及應用發展，選擇適合技術來源，適時投入。

4.智慧成形系統

成形參數的設定一直是現場成形人員的一大挑戰，一套電腦輔助自動線上成形參數設定及線上監測正是成形人員所期待。瑞士Kistler的Autoflow是以模穴內壓為回饋信號的類神經網路成形控制系統，以一個”好成品”的模穴內壓記錄為基準，自動來切換射出程序中V-P 切換的時機。Mold-flow 之MPX結合電腦輔助分析及專家系統提供架模試模、成形窗口及生產監控三項功能。）美國康乃爾大學CIMP實驗室提出一套多重回饋控制的整合成形系統(Integrated Molding System, IMS)（圖七﹞，其主要功能包括：

由快速模流分析自動產生成形機之最佳初始設定。

監測模具開度，自動微調保壓壓力與時間以確保最佳產品品質。

與Autoflow或MPX相較，IMS不需在模具內安裝感測器，製程參數最佳化速度較快，也不需使用者將主觀的產品品質判斷意見提供給系統，因此較適於整合在量產設備上，提供便利的調模功能與第一線的品質監控，特別適用於光碟片、導光板、生醫檢測基板等大投影面積薄殼件的量產控制。

5.水輔助射出(Water-Assist Molding)

流體輔助射出與氣體輔助射出製程類似，在射出過程中塑料充填後，以流體注入模穴中之熔膠，使成形品形成中空的技術，達到減料之效果。流體輔助射出與氣體輔助射出技術同

時於1970年代初期發展出來的技術，由於最早使用熱流體或低沸點流體為輔助介質，射出後成品易有氣孔等缺陷。現在德國IKV以水為介質而建立水輔助射出新技術，如圖八所示在熔膠充填後，液壓泵將水以高壓的方式注進熔膠中，使成形品成中空狀，待成品固化後，再利用空氣壓縮使水從模穴中回收到蓄水桶。由於水壓高，與高溫熔膠接觸時不易汽化且熔膠與水接觸時冷卻產生固化層，不會像氣輔使用滲透性高的惰性氣體而造成成品內表層粗糙且有孔洞。由圖九可看出水輔成形品之內殘留表層（Residual Wall）比氣輔薄且均勻。此外水輔之特點是熔膠除由外側模具冷卻外，內側由低溫的水直接冷卻，可大幅的降低成形所需時間。

6.順形冷卻(Conformal Cooling)

射出成形週期中，冷卻時間約佔70%。在”秒秒”必爭的高速成形（High Cycle Molding）需求下，射出機要求應答快、高速度、高塑化率、及複合同動外，模具也需有穩定而快速冷卻能力。所謂順形冷卻是冷卻水道隨著成形品外型變化而同時變化，使成形品各點之冷卻速率相當，縮小冷卻時間差異，提高生產率。然成形品具有各式外型，傳統鑽孔技術無法加工如圓弧等非直線冷卻水道，順形冷卻模具需採用快速成形(Rapid Prototyping)以疊加（Deposition）方式成形。新趨勢使用多材質快速成形，在模具疊加過程中，冷卻水道附近以低熱慣量且熱傳導快速的材質疊加於模具基材而成（如圖十），形成異材模具，更加提升冷卻效率。

7.融入鑄造（Interfusion Casting）雙合金料管製程

塑料在料管中經由螺桿熔融、輸送、混鍊及計量後射出到模穴中。塑料（含添加劑等）、螺桿及料管間，由於相互接觸加上塑料熔融產生腐蝕性氣體會對螺桿與料管產生如圖十一所示不同之磨耗與腐蝕。雙合金料管及螺桿是避免磨耗及提高組件壽命的方法之一。大部分雙合金料管採用離心鑄造製程，將定量雙合金粉裝於料管中然後真空封管，再將料管置於高於2000℉之加熱爐中加熱1小時以上，最後將料管移出以高速旋轉，利用離心力使合金均勻披覆於料管內表。由於長時於高溫下且高速旋轉，固化後之合金高硬度碳化物容易分佈於料管基材表面，而基材中之鐵成分易滲出至合金層，造成耐磨耗及耐腐蝕能力降低。美國IDM公司專利之融入鑄造法（圖十二），使用感應加熱方式，在數秒間熔融合金粉後即快速冷卻，不會有合金中碳化物外甩及鐵從基材滲出問題。另融入鑄造之合金粉使用特有微小碳化鎢顆粒與其他成分形成球狀元件，在短的感應加熱熔融下，原顆粒能保持球狀，與一般離心鑄造使用不規則狀碳化鎢顆粒相較，耐磨耗性較好。由IDM應用實例發現融入鑄造料管比一般離心鑄造3倍以上之壽命。

三．國內技術發展

上一次台北橡塑膠機械大展中，可以明顯看出國內射出機廠在技術發展朝電氣化、高速

化及微量化的趨勢。兩年來，工研院機械所持續帶動電氣式射出機之大型化、小型化、高速化及潔淨室等研發，業界先驅經記、震雄及兩年前首度加入的台中精機也並沒有停下研發的腳步，新投入之廠家包括富強鑫、琮偉、天崗、慶優、群基等，電氣式射出機的競爭力將可大幅提昇;高速射出機研發上，工研院機械所與震雄共同開發之機台，在射速及應答性上的性能可以與國外主要廠商相較;微量成形相關技術前瞻性較高，先期研發工作主要在學校（如台大機械系）及工研院，研究項目包括微成形機、微模具設計、微模具加工、動態模具冷卻及微成形等。

四.結語

展望射出成形技術發展，不可諱言台灣本土技術在成長，但是歐美大廠與大陸廠家以技術合作、共同投資等方式，間接將技術移轉到大陸廠商，提升大陸射出機之等級，也縮短了與台灣廠商間的差距。大陸越來越強的競爭力是不可忽視的，國內廠商唯有在管理上，提高效率、降低營運成本;在研發上，加快步伐，才能維持優勢。然國內廠商大多屬中小企業，所能擔負的研發經費與人力有限，唯有善用研究單位與政府經濟部資源，主動爭取像主導性新產品（工業局）、民間科專（技術處）、或中小企業創新研發（技術處）等計畫或參與法人科專案，才能在研發上發揮槓桿效應。

射出成型工艺

射出成型工艺 Document number【980KGB-6898YT-769T8CB-246UT-18GG08】

射出成型工艺 图1 塑胶射出流程 注塑过程中的关键步骤： 1. 塑化计量 1）塑化 达到组分均匀、密度均匀、黏度均匀、温度分布均匀。 2）计量 保证将塑化好的熔体定温、定压、定量射出。 3）塑化效果和能力 柱塞式射出机、螺杆式射出机（普通螺杆塑化、动力熔融）。其中螺杆式射出机的塑化能力强于柱塞式射出机。 2.射出充模 1）流动充模 射出过程中注塑压力和速度的变化。 射出压力与熔体温度、熔体流速的关系。 射出压力与熔体充模特性（充模流动形式和充模速度）的关系。 2）保压补缩 保证将塑化好的熔体定温、定压、定量射出。 保压力、保压时间和模腔压力之间的关系会影响制件的密度、收缩及表面缺陷。

射出成形加工考虑要点 1.模具成形温度 模温过低：熔体流动性差，制件上产生较 大应力、熔接痕，表面质量差。 模温过高：冷却时间、收缩率、翘曲变形 均增大。 模温影响射出的成型性、成型效率、制品 品质。尤其对流动性、尺寸安定性、表面光泽 及内应力有绝对影响. 2. 塑料温度 若低于黏流温度：不利于塑化，熔料黏度 大，成型困难，易出现熔接痕，表面无光泽或 缺料。 若高于热分解温度：引起热降解，导致之间物理和力学性能变差。 3. 螺杆回转速度 当进料时，螺杆回转并在背压作用下向后退，其回转速度将主要影响螺杆对物料的塑化能力，此外对料温也会产生影响。 螺杆转速达到一定数值后，综合塑化效果下降。 4.背压设定 与螺杆转速一起影响螺杆对物料的塑化效果，要综合考虑背压力和螺杆转速的设定。 背压大而螺杆转速小时会发生逆流。 背压过小会使空气进入螺杆前端。 5.射出成形压力 若射出压力过小：模腔压力不足，熔体难以充满模腔。 若射出压力过大：涨模、溢料，压力波动 较大，生产难于稳定控制，制件应力增大。 射出压力确定原则：根据条件，射出压力 尽量高，有助于提高充模速度、熔接痕强度， 防止缺料，使收缩率减小；但同时要注意避免 喷射流动。 6. 射出成形速度 若射出速度过小：制件表层冷却 快，易发生缺料、分层和熔接痕 若射出速度过高：维持熔体温 度，减小熔体黏度，制件比较密实均 匀容易产生喷射，在排气不良时会使 制件灼伤或热降解 同时应当注意要改变聚合物黏度 时应根据聚合物黏度对温度敏感性和 对剪切速率敏感性两个因素确定注射温度和注射速度。 6.保压力和保压时间图2. 螺杆转速与塑化效果的关系 图4. 注嘴结构 图3. 背压油缸结构

快速成型工艺比较

快速成形典型工艺比较 关键词及简称 光固化成形（简称：SLA或AURO）光敏树脂为原料 熔融挤压成形（简称：FDM或MEM）ABS丝为原料 分层实体成形（简称：LOM或SSM）纸为原料 粉末烧结成形（简称：SLS或SLS）蜡粉为原料 光固化成形 光固化成形是最早出现的快速成形工艺。其原理是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态材料在一定波长(x=325nm)和强度(w=30mw)的紫外光的照射下能迅速发生光聚合反应, 分子量急剧增大, 材料也就从液态转变成固态。图1光固化工艺原理图 图1 工艺过程为：液槽中盛满液态光固化树脂，激光束在偏转镜作用下, 能在液体表面上扫描, 扫描的轨迹及激光的有无均由计算机控制, 光点扫描到的地方, 液体就固化。成型开始时，工作平台在液面下一个确定的深度，液面始终处于激光的焦平面，聚焦后的光斑在液

面上按计算机的指令逐点扫描即逐点固化。当一层扫描完成后，未被照射的地方仍是液态树脂。然后升降台带动平台下降一层高度，已成型的层面上又布满一层树脂，刮平器将粘度较大的树脂液面刮平，然后再进行下一层的扫描，新固化的一层牢固地粘在前一层上，如此重复直到整个零件制造完毕, 得到一个三维实体原型。 光固化工艺的设备做出的零件其优点是精度较高、表面效果好，零件制作完成后需要少量打磨，将层层的堆积痕迹去除。光固化工艺制作的零件打磨工作量相对其他工艺设备制作的零件的打磨量是最小的；其缺点是强度低无弹性，无法进行装配。光固化工艺设备的原材料很贵，种类不多。光固化设备的零件制作完成后，还需要在紫外光的固化箱中二次固化，用以保证零件的强度。液漕内的光敏树脂经过半年到一年的时间就要过期，所以要有大量的原型服务以保证液漕内的树脂被及时用完，否则新旧树脂混在一起会导致零件的强度下降、外形变形。如需要更换不同牌号的材料就需要将一个液漕的光敏树脂全部更换，工作量大树脂浪费很多。三十几万的紫外激光器只能用1万小时，使用一年后激光器更换需要二次投入三十几万的费用。 熔融挤压成形 熔融挤压成形工艺是利用热塑性材料的热熔性、粘结性，在计算机控制下层层堆积成型。熔融挤压成形工艺原理是材料先抽成丝状，通过送丝机构送进喷头，在喷头内被加热熔化，喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速固化，并与周围的材料粘结，层层堆积成型。图2熔融挤压工艺原理图

先进材料成型技术及理论

华中科技大学博士研究生入学考试 《先进材料成形技术与理论》考试大纲 一、《先进材料成形技术及理论》课程概述 编号：MB11001 学时数：40 学分：2.5 教学方式：讲课30、研讨6、实验参观4 二、教学目的与要求： 材料的种类繁多，其加工方法各异，近年来随同科学技术的发展，新材料、材料加工新技术不断出现。本课程将概述材料的分类及其加工方法的选择；重点介绍液态金属精密成形、金属材料塑性精确成形及金属连接成形等研究与应用领域的新技术、新理论；阐述材料加工中的共性与一体化技术。本课程作为材料加工工程专业的学位课，将使研究生对材料加工的新技术与新理论有个全面的了解，引导研究生在大材料学科领域进行思考与分析，为从事材料加工工程技术的研究与发展奠定基础。 三、课程内容： 第一章材料的分类及其加工方法概述 1.1材料的分类及加工方法概述 1.2材料加工方法的选择（不同材料）及不同加工方法的精度比较（同一种材料） 1.3材料加工中的共性（与一体化）技术 1.4材料加工技术的发展趋势 第二章液态金属精密成形理论及应用 2.1 材料液态成形的范畴及概述 2.2 消失模精密铸造原理及应用(原理、关键技术、应用实例、缺陷与防治) 2.3 Corsworth Process新技术(精密砂型铸造：锆英（砂）树脂砂型、电磁浇注、热法旧砂再生) 2.4 半固态铸造成形原理与技术（流变铸造、触变成形、注射成形） 2.5 铝、镁合金的精确成形技术（金属型铸造、压铸、反重力精密铸造、精密熔模铸造等） 2.6 特殊凝固技术（快速凝固、定向凝固、振动凝固） 2.7 金属零件的数字化铸造（铸件三维造型、工艺模拟及优化、样品铸件快速铸造、工业化生产及 其设计） 2.8 高密度粘土砂紧实机理及其成形技术（高压造型、气冲造型、静压造型） 第三章金属材料塑性精密成形工艺及理论 3.1 金属塑性成形种类与概述 3.2金属材料的超塑性及超塑成形（概念、条件、成形工艺） 3.3 复杂零件精密模锻及复杂管件的精密成形（精密模锻、复杂管件成形） 3.4 板料精密成形（精密冲裁、液压胀形、其它板料精密成型） 3.5 板料数字化成形（点（锤）渐进成形、线渐进（快速）成形、无模（面、液压缸作顶模）成形）

几种常见快速成型工艺的比较

几种快速成型方式的比较 几种常见快速成型工艺的比较 在快速领域里一直站主导地位快速成型工艺主要包括：FDM, SLA, SLS, LOM等工艺，而这几种工艺又各有千秋，下面我们在主 要看一下这几种工艺的优缺点比较： FDM(fused deposition Modeling)丝状材料选择性熔覆快速原型工艺是一种不依靠激光作为成型能源、而将各种丝材（如工程塑料、聚碳酸酯）加热熔化进而堆积成型方法，简称丝状材料选择性熔覆. 原理如下：加热喷头在计算机的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，作平面运动，热塑性丝状材料由供丝机构送至热熔喷头，并在喷头中加热和熔化成半液态，然后被挤压出来，有选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。一层截面成型完成后工作台下降一定高度，再进行下一层的熔覆，好像一层层画出截面轮廓，如此循环，最终形成三维产品零件。 这种工艺方法同样有多种材料可供选用，如工程塑料;聚碳酸酯、工程塑料PPSF: 以及ABS 与PC的混合料等。这种工艺干净，易于操作，不产生垃圾，并可安全地用于办公环境，没有产生毒气和化学污染的危险。适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。专门开发的针对医用的材料ABS-i: 因为其具有良好的化学稳定性，可采用伽码射线及其他医用方式消毒，特别适合于医用。 FDM快速原型技术的优点是： 制造系统可用于办公环境，没有毒气或化学物质的污染；1次成型、易于操作且不产生垃圾；独有的水溶性支撑技术，使得去除支撑结构简单易行，可快速构建瓶状或中空零件以及一次成型的装配结构件； 原材料以材料卷的形式提供，易于搬运和快速更换。 可选用多种材料，如各种色彩的工程塑料以及医用ABS等 快速原型技术的缺点是：成型精度相对国外先进的SLA工艺较低，最高精度、成型表面光洁度不如国外 SLA：成型速度相对较慢光敏树脂选择性固化是采用立体雕刻（Stereolithography)原理的一种工艺的简称，是最早出现的一种快速成型技术。在树脂槽中盛满液态光敏树脂，它在紫外激光束的照射下会快速固化。成型过程开始时，可升降的工作台处于液面下一个截面层厚的高度，聚焦后的激光束，在计算机的控制下，按照截面轮廓的要求，沿液面进行扫描，使被扫描区域的树脂固化，从而得到该截面轮廓的树脂薄片。然后，工作台下降一层

工程材料与材料成型技术教案

教案 （理论课） 2010～2011学年第2学期 课程名称工程材料与成形技术基础教学系机械工程系 授课班级焊接091 主讲教师晏丽琴 职称讲师

培黎工程技术学院二○一一年二月课程基本情况

系主任：年月日 目录 第一章绪论 第一节材料加工概述 一、材料加工概述 二、材料加工的基本要素和流程 第二节材料成形的一些基本问题和发展概况 一、凝固成形的基本问题和发展概况 二、塑性成形的基本问题和发展概况 三、焊接成形的基本问题和发展概况 四、表面成形的基本问题和发展概况 第三节本课程的性质和任务 绪论 学习思考问题 ·材料加工的基本要素和流程是什么？ ·材料成形存在的基本问题是什么? ·本课程的性质和基本任务是什么? 一、材料加工概述 任何机器或设备，都是由许许多多的零件装配而成的。这些零件所用材料有金属材料，也有非金属材料。零件或材料的加工方法多种多样，归纳起来有以下4类： (1)成形加工：用来改变材料的形状尺寸，或兼有改变材料的性能。主要有凝固成形、塑性成形、焊接成形、粉末压制和塑料成形等。 (2)切除加工：用于改变材料的形状尺寸，主要有车、铣、刨、钻、磨等传统的切削加工，以及直接利用电能、化学能、声能、光能进行的特殊加工，如电火花加：[、电解加工、超声加工和激光加工等。 (3)表面成形加工：用来改变零件的表面状态和(或)性能，如表面形变及淬火强化、化学热处理、表面涂(镀)层和气相沉积镀膜等。

(4)热处理加工：用来改变材料或零件的性能，如退火、正火、淬火和回火等。 根据零件的形状尺寸特征、工作条件及使用要求、生产批量和制造成本等多种因素，选择零件的加工方法，以达到技术上可行、质量可靠和经济上合理。零件制成后再经过检验、装配、调试，最终得到整机产品。 二、材料加工的基本要素和流程 材料加工方法的种类虽然繁多，但通过对每种材料加工方法的过程分析表明，它们都可以用建立在少数几个基本参数基础上的统一模式来描述。该模式便于对各种加工方法进行综合分析和横向比较。 任何一种材料的加工过程，都是为了达到材料的形状尺寸或性能的变化。而为了产生这种变化，必须具备三个基本要素：材料、能量和信息（图1.2）。因而材料的加工过程，可以用相关材料流程、能量流程和信息流程来描述。 三大流程： 1.材料流程 表征加工过程特点的类型； 要改变形状尺寸和性能的材料状态； 能够用来实现这种形状尺寸和性能变化的基本过程； 2.能量流程 包括机械过程的能量流程，热过程能量：电能、化学能、机械能 3.信息流程 形状信息、性能信息

塑料成型技术

塑料成型技术数据 一、前言 在射出成形过程中，从试模到大量生产的这一段期间内，因成形不良，致使成品产生暇疵，而造成不良品或报废品的因素有很多，其中主要原因大致可归纳为以下数点： 1.成形作业过程中品管人员或作业人员疏忽。 2.成形材料使用不当。 3.射出成形机能力不足。 4.成形作业条件设定不当。 5.模具设计上制作不完备。 6.成形品设计上下不完善。 形成成形不良之原因，除上述第一项纯属品管人员或作业人员之疏忽，而造成之错失外，其余若详加分析的话则可得知实际上造成成品不良的原因，并不单纯，因为在上述诸项原因中有的不良原因之形成，并非是单独由某一种原因所产生的，而是有许多项状况之消除，常有赖于实际作业者多年的经验与直觉的判断。

二、成形品不良状况 1.充填不足(SHORT SHOT) 2.毛边(FLASH) 3.缩水(SINK MARK) 4.流痕(FLOW MARK) 5.喷痕(JETT ING) 6.银条(SILVER STREAKS) 7.表面模糊状(DULLSURFACE) 8.接合线(WELD LINE) 9.气泡(BUBLE) 10.黑条与烧焦(BLACK STREAKS) 11.裂痕与破裂(CRAGING CRACKING)) 12.变形(WARPAGE) 13.顶白(白化、挽白) 14.颤纹(CHATTER MARK) 15.表面剥离(层裂) 三、形成不良的原因 1.充填不足(SHORT SHOT) 又称为缺料、短料、未饱料……，系指成形时所射出的熔融塑料【註1】未能完全充满整个模窝【註2】而言，发生充填不足的原因大都是成形条件设定不当，成品壁厚设计太薄，模具设计制作不完备成形机本身容量不足。 2.毛边(FLASH) 又称之为溢料、毛头、过饱料……，系指熔融树脂流入分模面(P.L 面) 里，或渗入模仁【註3】之嵌合处内，致使成品产生不应有的料。形成毛边的原因，除成形机的能力不足外，大致上可以说是模具的问题比较多。 【註1】塑膠原料在料管中加溫至最宜成形的溫度時融解成流體的現象，稱之為熔融樹脂。 【註2】雄(公) 模與雌(母) 模，合模後所留下之間隙亦是將來成形後，所得之成品形狀，此一空間稱之為模窩。 【註3】一組模具之組成很少是由一塊鋼材一體加工成形的，大部份是由許多種鋼材及配件嵌合而成的，除了本體以外之配件，稱之為模仁或仁仔或CORE 配件模塊等。

几种常见快速成型工艺优缺点比较

几种常见快速成型工艺优缺点比较 FDM 丝状材料选择性熔覆（FusedDepositionModeling）快速原型工艺是一种不依靠激光作为成型能源、而将各种丝材加热溶化的成型方法，简称FDM。 丝状材料选择性熔覆的原理室，加热喷头在计算机的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，作X-Y平面运动。热塑性丝状材料（如直径为1.78mm的塑料丝）由供丝机构送至喷头，并在喷头中加热和溶化成半液态，然后被挤压出来，有选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。一层截面成型完成后工作台下降一定高度，再进行下一层的熔覆，好像一层层"画出"截面轮廓，如此循环，最终形成三维产品零件。 这种工艺方法同样有多种材料选用，如ABS塑料、浇铸用蜡、人造橡胶等。这种工艺干净，易于操作，不产生垃圾，小型系统可用于办公环境，没有产生毒气和化学污染的危险。但仍需对整个截面进行扫描涂覆，成型时间长。适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。由于甲基丙烯酸ABS（MABS）材料具有较好的化学稳定性，可采用加码射线消毒，特别适用于医用。但成型精度相对较低，不适合于制作结构过分复杂的零件。 FDM快速原型技术的优点是： 1、制造系统可用于办公环境，没有毒气或化学物质的危险。 2、工艺干净、简单、易于材作且不产生垃圾。 3、可快速构建瓶状或中空零件。 4、原材料以卷轴丝的形式提供，易于搬运和快速更换。 5、原材料费用低，一般零件均低于20美元。 6、可选用多种材料，如可染色的ABS和医用ABS、浇铸用蜡和人造橡胶。

FDM快速原型技术的缺点是： 1、精度较低，难以构建结构复杂的零件。 2、垂直方向强度小。 3、速度较慢，不适合构建大型零件。 SLA 敏树脂选择性固化是采用立体雕刻（Stereolithography）原理的一种工艺，简称SLA，也是最早出现的、技术最成熟和应用最广泛的快速原型技术。 在树脂液槽中盛满液态光敏树脂，它在紫外激光束的照射下会快速固化。成型过程开始时，可升降的工作台处于液面下一个截面层厚的高度，聚焦后的激光束，在计算机的控制下，按照截面轮廓的要求，沿液面进行扫描，使被扫描区域的树脂固化，从而得到该截面轮廓的塑料薄片。然后，工作台下降一层薄片的高度，以固化的塑料薄片就被一层新的液态树脂所覆盖，以便进行第二层激光扫描固化，新固化的一层牢固的粘结在前一层上，如此重复不已，知道整个产品成型完毕。最后升降台升出液体树脂表面，即可取出工件，进行清洗和表面光洁处理。 光敏树脂选择性固化快速原型技术适合于制作中小形工件，能直接得到塑料产品。主要用于概念模型的原型制作，或用来做装配检验和工艺规划。它还能代替腊模制作浇铸模具，以及作为金属喷涂模、环氧树脂模和其他软模的母模，使目前较为成熟的快速原型工艺。 SLA快速原型技术的优点是： 1、系统工作稳定。系统一旦开始工作，构建零件的全过程完全自动运行，无需专人看管，直到整个工艺过程结束。 2、尺寸精度较高，可确保工件的尺寸精度在0.1mm以内。 3、表面质量较好，工件的最上层表面很光滑，侧面可能有台阶不平及不同层面间的曲面不平。

材料成型工艺

材料成型工艺复习资料 1.材料成型技术可分为：凝固（或称液态）成型技术（铸造）、塑性成型技术（锻压）、焊接（连接）成型技术、粉末冶金成型技术、非金属成型技术等。 2.铸造是将熔融金属浇注、压摄或吸入铸型腔中，待其凝固够而获得一定形状和性能的铸件工艺方法。 3.液态金属的凝固方式：逐层凝固；糊状凝固；中间凝固。 4.铸造合金从浇注到室温经历的收缩阶段：液态收缩；凝固收缩；固态收缩。 5.影响收缩的因素;化学成分、浇注温度、铸件结构与铸型条件等。 6.铸铁的熔炼设备：冲天炉、电弧炉、工频炉等，其中冲天炉应用最广。 7.机器造型按照砂型紧压方式的不同分为：振击压实造型、微振压实造型、高压造型、气冲造型、射压造型和抛砂造型。 8.常用的特种铸造方法有熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造、低压铸造、陶瓷型铸造等。 9.熔模铸造是指用易熔材料(蜡)制成模样，然后在其表面涂挂若干层耐火材料，待其硬化干燥后，将模样 熔去后面而制成形壳，再经焙烧、浇注而获得铸件的一种方法。 10.浇注位置的选择应考虑：1，重要加工面或主要工作面应出于铸型的底面或侧面。2，铸件上的大平面 结构或薄壁结构应朝下或成侧立状态。3，对于容易产生缩孔的铸件，应使厚的部分放在上部或侧面。 4，应尽量减少芯子的数量，便于芯子安放、固定、检查和排气。5，便于起模，使造型工艺简化。6，应尽量使铸件的全部或大部置于同一沙箱中，或使主要加工面与加工的基准面处于同一砂型中，以避免产生错箱、披缝和毛刺，降低铸件精度，增加清理工作量。 11.金属塑性成形是利用金属材料所具有的塑性变形能力，在外力的作用下使金属材料产生预期的塑性变 形来获得具有一定形状、尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工方法。 12.模锻是在模锻设备上利用高强度锻模使金属坯料在模膛内受压产生变形而获得所需形状、尺寸以及内 部质量的锻件的成型工艺。 13.拉拔是将金属坯料拉过拔模的模孔而变形得到的成型工艺。 14.挤压是将金属坯料在挤压模内受压被挤出模孔而变形的成型工艺。 15.轧制是将金属坯料在两个回转轧锟之间受压变形那个人形成各种产品的成型工艺。 16.金属的塑性成形性能在工程上常用金属的锻造性表示，锻造性能的好坏，常用金属的塑性和变形抗力 两个指标来衡量。 17.模锻模膛按作用分为：模锻模膛（预锻模膛、终锻模膛），制坯模膛（拔长模膛、滚压模膛、弯曲模膛、 切断模膛）。 18.板料冲压的坯料厚度一般不大于4cm，通常在常温（低于板料的再结晶温度）下冲压，称为冷冲压。 19.板料冲压的特点：1.冲压件的尺寸公差由模具保证，可获得尺寸精确、表面光洁、形式复杂的冲压件。 2.冲压件由薄板加工，材料经过塑性变形产生冷变形强化，具有质量轻、强度高和刚性好的优点。 3. 冲压生产操作简单、生产效率高、易于实现机械化和自动化。 20.冲裁变形过程：1。弹性变形过程2.塑性变形阶段3.剪裂分离阶段 21.拉深过程中的主要缺陷是起皱和拉裂。 22.常用的冷冲压模按工序组合可分为简单冲模、连续冲模和复合冲模。 23.超塑性成形指金属或合金在低的变形速率、一定的变形温度和均匀的细晶粒度条件下，其相对伸长率 A超过100%以上的变形。 24.高速高能的成形方法：1.爆炸成形2.电液成形3.电磁成形。 25.锤上模锻的结构设计：1.应有一个合理的分没面2.合理设计加工表面和加工表面3.外形应力求简单、 平直、对称（为了使金属易于充满模膛，减少工序，零件的外形应力求简单、平直、对称。避免零件截面差别过大，或具有薄壁、高筋、凸起等不良结构）4. 尽量避免深孔或多孔结构。 26.焊接热影响区：1.过热区2.正火区3.部分相变区4.再结晶区(P112)

射出成型简介

射出成型简介 1 射出成形之基本知识。 1．1 射出成形的特征以及组成。 射出成形是将溶融的成形材料以高压的方式填充到封闭的模具内，射出成形的模腔内承受的压力约400KGF/CM2，大约为400个大气压，以这样高的压力来制作产品是它的特征，这是它的优点也是它的缺点。也就是说模具必须制作得相当坚固，因而模具价格也相当昂贵，因此必须大量生产以便与高价的模具费用互相扣抵，例如每批之生产量必须10000PCS以上才合理，换句话说；射出成形的工作必须以大量生产才行。 成型过程所说几个步骤： 1．1．1关门 安全门上才开始成型。 1．1．2 锁模 将移动侧的移动板前进，使得模具关闭，模具关闭以后确实地把模具锁紧。1．1．3 射出（包括保压） 螺杆快速地往前推进，把熔融之成形材料注入模腔内填充成形，填充之后压力要必须继续保持，这个动作特别取名为“保压”。在刚充填时模具承受的压力，一般叫做射出压或者叫做“一次压”。 1．1．4 冷却（以及下个动作的可塑化工程） 模腔内之成形材料等待冷却凝固之过程叫“冷却”。在这时候射出装置也准备下次工作，这个过程叫做“可塑化过程”。放在料斗里的成形材料，流入加热的料管内加热，是依据螺杆旋转把原料变成熔融状态，螺杆像拨

取螺丝的原理一样，一面转一面后退，螺杆前端会储存熔融之成形材料，螺杆旋转时，抵抗螺杆向后退的压力称之为螺杆的“背压”。 1．1．5 打开模具 将移动侧的移动板向后退，模具跟着打开。 1．1．6 打开安全门 安全门打开，这时成形机处于待机中之状能。 1．1．7 取件 将成品取出，然后检视确认模具内未残留任何对象再关门.以上整个成形作业叫做一个CYCLE成型。 成品是由模具的形状成形出来。模具是由母模及公模块合成，公母模模仁之间留有空隙,材料在此流入压缩形成产品。成型材料要流入公母模之前的通路有主流道（SPRUE）流道（RUNNER）闸门（GATE）等。1．2 射出成形机 射出成形机以较大项目来区分，可分为两项，锁模装置和射出装置。1．2．2 锁模装置 将模具关闭不被打开,成形材料在模腔内冷却凝固后，模具才打开然后取出成品等等动作的设备装置之锁模装置。 1．2．3 将成形材料射出，填充到模腔内的设备装置称之射出装置。此两个装置组合而成为射出成形机。 下面继续说明射出成形机的能力，射出成形机之能力基本上是下述3项规定来区分。 A 锁模力

材料成形工艺知识点

一．铸造成型 1.1收缩：铸造合金在液态、凝固态和固态的冷却过程中，由于温度降低而引起的体积减小的现象，称为收缩。 缩松缩孔：铸件在冷却和凝固过程中，由于合金的液态和凝固收缩，往往在铸件最后凝固的部分出现空洞。容积大而集中孔洞称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松。 影响缩孔和缩松的因素及防止措施： 因素：浇筑温度，合金的结晶范围，铸型的冷却能力越大 防止措施：用顺序凝固方法 1.1.5铸造应力怎么产生的： 铸件凝固后在冷却过程中，由于温度下降将继续收缩。有些合金还会发生固态相变而引起收缩或膨胀，这导致铸件的体积和长度发生变化，若这种变化受到阻碍，就会在铸件内产生应力，称为铸造应力。 1.2砂型铸造 剖面示意图：上型下型，明冒口，出气冒口，浇口杯，型砂，砂箱，直浇道，横浇道，暗冒口，内浇口，型腔，型芯，分型面。 工艺流程！ 1.3金属型铸造 金属型铸造又称硬模铸造，它是将金属液浇入金属型中，以获得金属铸件的一种工艺方法。（永久型铸造） 1.4熔模铸造：熔模铸造又称失蜡铸造，通常是在蜡模表面涂上数层耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的蜡模熔去而制成型壳，再经过焙烧，然后进行浇注，而获得铸件的一种方法。熔模铸造工艺（重点） 1.5压力铸造：在高压作用下，使得液态或半液态金属以较高的速度充填压铸模型腔，并在压力下成形和凝固。 1.6铸造工艺设计 1.6.2铸件结构的工艺性。 1.铸造结构形式：结构外形应方便起模，尽可能减少和简化分型面，铸件的内腔应尽量不用或少用型芯。 2.合理的铸件壁厚：铸件壁厚过小，易产生浇不到、冷隔等缺陷；壁厚过大，易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷。壁厚应均匀。 3.铸件壁的链接：连接处或者转角处应有结构圆角。，厚壁与薄壁间的链接要逐步过渡。 4.铸件应尽量避免有过大的平面 1.6.4型芯设计的作用是形成铸件的内腔、孔洞、形状复杂阻碍取模部分的外形以及铸型中有特殊要求的部分。 1.6.5浇注系统设计：浇口杯，直浇道，横浇道，内浇道。 金属型的浇筑位置一般分为三种：顶注式、底注式和侧注式。 基本要求： 1.防止浇不足缺陷 2．液态金属平稳地流入型腔 3.能把混入合金液中的熔渣挡在浇筑系统中 4能够合理地控制和调节铸件各部分的温度分布，减少或消除缩松缩孔 5.结构简单，体积小

材料成形技术及新材料

材料成形技术及新材料 ` 一、项目定义 项目名称：材料成形技术及新材料 项目所属领域：基础产业和高新技术 涉及的主要学科：材料加工工程（国家重点学科）、材料学、材料物理化学 项目主要研究方向： ●塑性精成形及模具CAD/CAE/CAM的集成 ●铸造合金新材料及其精密成形 ●汽车现代焊接成形与控制 ●纳米材料相变及组织与性能 ●功能新材料在塑性精成型中的应用 二、项目背景 1．项目建设意义 材料加工工程在先进制造技术中占有重要地位，是发展高新技术产业和传统工业更新换代的重要科学基础和共性技术。其中囊括高效、精密的加工工艺、装备和检测技术，低能耗、低成本产品的流程制造，集成、柔性、智 95

能化制造系统，是工程可持续发展与绿色制造体系的重要组成部分。 材料科学的基础研究为新材料、新技术提供理论基础，是现代国防、机械、汽车等支柱产业发展的共性基础。同时，材料科学基础研究揭示物质本质，促进成形新型材料，引导新型技术和行业，产生新的支柱产业。材料合成与加工新技术研究包含纳米结构材料和金属加工、聚合物加工、陶瓷加工、复合材料加工、快速凝固、超纯材料、近终型加工等各类合成与加工的基础研究。根据材料的服役效能来调整成份、组织、结构、进而对材料的制备工艺进行设计，将使材料在强韧性、抗摩擦、抗冲击、抗腐蚀等方面的性能大大提高，对材料科学的全面发展起关键促进作用。 吉林大学材料加工工程学科是国家重点学科，在师资队伍、人才培养、科学研究和设备条件等方面，居国内先进地位。以材料加工工程学科为核心，结合材料学、材料物理与化学，加强内涵建设、重视专业外延，强调团队精神，突出个性特色。力争跟住世界先进水平、缩小差距，在本学科群中的一些有相对优势的研究分支（金属塑性与超塑性、无模成形、变质铸造、纳米材料及应用和功能材料等）继续保持世界先进水平，对于我国在材料科学与工程领域实现教学和科研水平的跨越式发展有重要意义。 96

快速成型典型工艺简介

快速成形典型工艺简介 关键词及简称 光固化成形（简称：SLA或AURO）光敏树脂为原料 熔融挤压成形（简称：FDM或MEM）ABS丝为原料 光固化成形 光固化成形是最早出现的快速成形工艺。其原理是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态材料在一定波长(x=325nm)和强度(w=30mw)的紫外光的照射下能迅速发生光聚合反应, 分子量急剧增大, 材料也就从液态转变成固态。 图1光固化工艺原理图 工艺过程为：液槽中盛满液态光固化树脂，激光束在偏转镜作用下, 能在液体表面上扫描, 扫描的轨迹及激光的有无均由计算机控制, 光点扫描到的地方, 液体就固化。成型开始时，工作平台在液面下一个确定的深度，液面始终处于激光的焦平面，聚焦后的光斑在液面上按计算机

的指令逐点扫描即逐点固化。当一层扫描完成后，未被照射的地方仍是液态树脂。然后升降台带动平台下降一层高度，已成型的层面上又布满一层树脂，刮平器将粘度较大的树脂液面刮平，然后再进行下一层的扫描，新固化的一层牢固地粘在前一层上，如此重复直到整个零件制造完毕, 得到一个三维实体原型。 光固化工艺的设备做出的零件其优点是精度较高、表面效果好，零件制作完成打磨后，将层层的堆积痕迹去除。光固化工艺是运行费用最高，且强度低无弹性，无法进行装配。光固化工艺设备的原材料很贵，种类不多。光固化设备的零件制作完成后，还需要在紫外光的固化箱中二次固化，用以保证零件的强度。液漕内的光敏树脂经过半年到一年的时间就要过期，所以要有大量的原型服务以保证液漕内的树脂被及时用完，否则新旧树脂混在一起会导致零件的强度下降、外形变形。如需要更换不同牌号的材料就需要将一个液漕的光敏树脂全部更换，工作量大、树脂浪费很多。一年内液漕光敏树脂必须用完否则将会变质，用户需要重新投入近十万元采购光敏树脂。三十万的端面泵浦固体紫外激光器只能用1万小时，使用两年后激光器更换需要二次投入三十万的费用。振镜系统也是有易损件，再次更换需要十几万元的投入。由于设备的运行费用高，这种设备一般被大型集团或有足够资金的企业采购。 熔融挤压成形 熔融挤压成形工艺是利用热塑性材料的热熔性、粘结性，在计算机控制下层层堆积成型。熔融挤压成形工艺原理是材料先抽成丝状，通过送丝机构送进喷头，在喷头内被加热熔化，喷头沿零件截面轮廓和填充

材料成型工艺基础习题答案

材料成型工艺基础（第三版）部分课后习题答案第一章 ⑵.合金流动性决定于那些因素？合金流动性不好对铸件品质有何影响？ 答：①合金的流动性是指合金本身在液态下的流动能力。决定于合金的化学成分、结晶特性、粘度、凝固温度范围、浇注温度、浇注压力、金属型导热能力。 ②合金流动性不好铸件易产生浇不到、冷隔等缺陷，也是引起铸件气孔、夹渣、縮孔缺陷的间接原因。 ⑷.何谓合金的收縮？影响合金收縮的因素有哪些？ 答：①合金在浇注、凝固直至冷却至室温的过程中体积和尺寸縮减的现象，称为收縮。 ②影响合金收縮的因素：化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型条件。 ⑹.何谓同时凝固原则和定向凝固原则？试对下图所示铸件设计浇注系统和冒口及冷铁，使其实现定向凝固。 答：①同时凝固原则：将内浇道开在薄壁处，在远离浇道的厚壁处出放置冷铁，薄壁处因被高温金属液加热而凝固缓慢，厚壁出则因被冷铁激冷而凝固加快，从而达到同时凝固。 ②定向凝固原则：在铸件可能出现縮孔的厚大部位安放冒口，使铸件远离冒口的部位最先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝固。 第二章 ⑴ .试从石墨的存在和影响分析灰铸铁的力学性能和其他性能特征。 答：石墨在灰铸铁中以片状形式存在，易引起应力集中。石墨数量越多，形态愈粗大、分布愈不均匀，对金属基体的割裂就愈严重。灰铸铁的抗拉强度低、塑性差，但有良好的吸震性、减摩性和低的缺口敏感性，且易于铸造和切削加工。石墨化不充分易产生白

口，铸铁硬、脆，难以切削加工；石墨化过分，则形成粗大的石墨，铸铁的力学性能降低。 ⑵.影响铸铁中石墨化过程的主要因素是什么？相同化学成分的铸铁件的力学性能是否 相同？ 答：①主要因素：化学成分和冷却速度。 ②铸铁件的化学成分相同时铸铁的壁厚不同，其组织和性能也不同。在厚壁处冷却速度较慢，铸件易获得铁素体基体和粗大的石墨片，力学性能较差；而在薄壁处，冷却速度较快，铸件易获得硬而脆的白口组织或麻口组织。 ⑸.什么是孕育铸铁？它与普通灰铸铁有何区别？如何获得孕育铸铁？ 答：①经孕育处理后的灰铸铁称为孕育铸铁。 ②孕育铸铁的强度、硬度显著提高，冷却速度对其组织和性能的影响小，因此铸件上厚大截面的性能较均匀；但铸铁塑性、韧性仍然很低。 ③原理：先熔炼出相当于白口或麻口组织的低碳、硅含量的高温铁液，然后向铁液中冲入少量细状或粉末状的孕育剂，孕育剂在铁液中形成大量弥散的石墨结晶核心，使石墨化骤然增强，从而得到细化晶粒珠光体和分布均匀的细片状石墨组织。 ⑻.为什么普通灰铸铁热处理效果不如球墨铸铁好？普通灰铸铁常用的热处理方法有哪 些？其目的是什么？ 答：①普通灰铸铁组织中粗大的石墨片对基体的破坏作用不能依靠热处理来消除或改进；而球墨铸铁的热处理可以改善其金属基体，以获得所需的组织和性能，故球墨铸铁性能好。 ②普通灰铸铁常用的热处理方法：时效处理，目的是消除内应力，防止加工后变形；软化退火，目的是消除白口、降低硬度、改善切削加工性能。

材料成型与加工技术(DOC)

第一章绪论 制造业是提高国家工业生产率、经济增长、国家安全及生活质量的基础，是国家综合实力的重要标志。现如今我国制造业面临巨大挑战，因而加强材料成形加工技术与科学基础研究，大力采用先进制造技术，对国民经济的发展具有重要意义。 材料成形加工技术与科学既是制造业的重要组成部分，又是材料科学与工程的四要素之一，对国民经济的发展及国防力量的增强均有重要作用。“新一代材料精确成形加工技术”与“多学科多尺度模拟仿真”是现代两个重要学科研究前沿领域。高新技术材料的出现，将加速发展以“精确成形”及“短流程”为代表的材料加工工艺，包括：全新的成形加工方法与工艺，及传统成形加工方法的改进与工序综合。“模拟仿真”是产品计算机集成制造、敏捷制造的主要内容，是实现制造业信息化的先进方法。并行工程已成为产品及相关制造过程集成设计的系统方法，以计算机模拟仿真与虚拟现实技术为手段的虚拟制造设计将是先进制造技术的重要支撑环境。网络化、智能化是现代产品与工艺过程设计的趋势，绿色制造是现代材料加工技术的进一步发展方向。 面对市场经济、参与全球竞争，必须加强材料成形加工科学与技术的基础和应用研究。只有使用先进的材料加工技术，才能获得高质量产品的结构和性能，这些高性能的先进材料包括传统材料和新材料。发展材料成形加工技术对我国制造业以高新技术生产高附加值的优质零部件有积极作用，可扩大材料及制造范围、提高生产率、降低产品成本、增强企业国际竞争能力。 制造业在过去的几年中发生了巨大变化，而现代高科技及新材料的出现将导致材料成形加工技术的进一步发展与变革，出现全新的成形加工方法与工艺，传统加工方法不断改进并走向工艺综合，材料成形加工技术则逐渐综合化、多样化、柔性化、多科学化。

注射成型工艺过程

注射成型工艺过程—注射成型过程 各种注塑机完成注射成型的动作程序可能不完全相同,但其成型的基本过程还就是相同的。现以螺杆式注塑机为例予以说明。从料斗落入料筒中的塑料,随着螺杆的转动沿着螺杆向前输送。在这一输送过程中,物料被逐渐压实,物料中的气体由加料口排除。 在料筒外加热与螺杆剪切热的作用下,物料实现其物理状态的变化,最后呈黏流态,并建立起一定的压力。当螺杆头部的熔料压力达到能克服注射油缸活塞退回时的阻力(所谓背压)时,螺杆便开始向后退,进行所谓计量。与此同时,料筒前端与螺杆头部熔料逐渐增多,当达到所需要的注射量时(即螺杆退回到一定位置时),计量装置撞击限位开关,螺杆即停止转动与后退。至此,预塑完毕。同时,合模油缸中的压力油推动合模机构动作,移动模板使模具闭合。继而,注射座前移,注射油缸充入压力油,使油缸活塞带动螺杆按要求的压力与速度将熔料注入到模腔内。当熔料充满模腔后,螺杆仍对熔料保持一定的压力,即所谓进行保压,以防止模腔中熔料的反流,并向模腔内补充因制品冷却收缩所需要的物料。模腔中的熔料经过冷却,由黏流态回复到玻璃态,从而定型,获得一定的尺寸精度与表面粗糙度。当完全冷却定型后,模具打开,在顶出机构的作用下,将制件脱出,从而完成一个注射成型过程,参瞧下图。

图注射成型过程 1—合模注射;2—保压;3—螺杆预塑、制品顶出 按照习惯,我们把一个注射成型过程称为一个工作循环,而该循环由合模算起,为了明了起见,我们用下面工艺流程图表示。 合模→注射→保压(螺杆预塑)→冷却→开模→顶出制品→合模 注射成型过程包括加料、加热塑化、闭模、加压注射、保压、冷却定型、启模、制件取出等工序。其中,加热塑化、加压射、冷却定型就是注射过程中三个基本步骤。 ①加料。每次加料量应尽量保持一定,以保证塑化均匀一致,减少注射成型压力传递的波动。 ②塑化。塑料在进入模腔之前要达到规定的成型温度,提供足够数量

注塑成型工艺流程图

注塑成型工艺流程图 一、注塑成型的基本原理： 注塑机利用塑胶加热到一定温度后,能熔融成液体的性质,把熔融液体用高压注射到密闭的模腔内,经过冷却定型,开模后顶出得到所需的塑体产品。 二、注塑成型的四大要素: 1.塑胶模具 2.注塑机 3.塑胶原料 4.成型条件 三、塑胶模具 大部份使用二板模、三板模，也有部份带滑块的行位模。 基本结构: 1.公模（下模）公模固定板、公模辅助板、顶针板、公模板。2.母模（上模) 母模板、母模固定板、进胶圈、定位圈。3.衡温系统冷却.稳（衡）定模具温度。 四、注塑机 主要由塑化、注射装置，合模装置和传动机构组成；电气带动电机，电机带动油泵，油泵产生油压，油压带动活塞，活塞带动机械，机械产生动作； 1、依注射方式可分为： 1.卧式注塑机 2.立式注塑机 3.角式注塑机 4.多色注塑机 2、依锁模方式可分为： 1.直压式注塑机 2.曲轴式注塑机 3.直压、曲轴复合式 3、依加料方式可分为：

1.柱塞式注塑机 2.单程螺杆注塑机 3.往复式螺杆注塑机4、注塑机四大系统： 1.射出系统 a.多段化、搅拌性及耐腐蚀性。 b.射速、射出、保压、背压、螺杆转速分段控制。 c.搅拌性、寿命长的螺杆装置。 d.料管互换性，自动清洗。 e.油泵之平衡、稳定性。 2.锁模系统 a.高速度、高钢性。 b.自动调模、换模装置。 c.自动润滑系统。 d.平衡、稳定性。 3.油压系统 a.全电子式回馈控制。 b.动作平顺、高稳定性、封闭性。 c.快速、节能性。 d.液压油冷却，自滤系统。 4.电控系统 a.多段化、具记忆、扩充性之微电脑控制。 b.闭环式电路、回路。 c.SSR(比例、积分、微分)温度控制。

材料成型工艺

问答题 1、吊车大钩可用铸造、锻造、切割加工等方法制造，哪一种方法制得的吊钩承载能力大？为什么？ 2、什么是合金的流动性及充形能力，决定充形能力的主要因数是什么？ 3、铸造应力产生的主要原因是什么？有何危害？消除铸造应力的方法有哪些？ 4．试讨论什么是合金的流动性及充形能力？ 5. 分别写出砂形铸造,熔模铸造的工艺流程图并分析各自的应用范围. 6.液态金属的凝固特点有那些，其和铸件的结构之间有何相联关系？ 7.什么是合金的流动性及充形能力，提高充形能力的因素有那些？ 8.熔模铸造、压力铸造与砂形铸造比较各有何特点？他们各有何应用局限性？ 9.金属材料固态塑性成形和金属材料液态成形方法相比有何特点，二者各有何适用范围？ 10. 缩孔与缩松对铸件质量有何影响？为何缩孔比缩松较容易防止？ 11. 什么是定向凝固原则？什么是同时凝固原则？各需采用什么措施来实现？上述两种凝固原则各适用于哪种场合？ 12. 手工造型、机器造型各有哪些优缺点？适用条件是什么？ 13.从铁-渗碳体相图分析，什么合金成分具有较好的流动性?为什么? 14. 铸件的缩孔和缩松是怎么形成的？可采用什么措施防止? 15. 什么是顺序凝固方式和同时凝固方式?各适用于什么金属？其铸件结构有何特点? 16. 何谓冒口，其主要作用是什么？何谓激冷物，其主要作用是什么？ 17. 何谓铸造？它有何特点？ 18. 既然提高浇注温度可提高液态合金的充型能力，但为什么又要防止浇注温度过高？ 19．金属材料的固态塑性成形为何不象液态成形那样有广泛的适应性？ 20..冷变形和热变形各有何特点？它们的应用范围如何？ 21. 提高金属材料可锻性最常用且行之有效的办法是什么？为何选择？ 22. 金属板料塑性成形过程中是否会出现加工硬化现象？为什么？ 23. 纤维组织是怎样形成的？它的存在有何利弊？ 24．许多重要的工件为什么要在锻造过程中安排有镦粗工序？ 25. 模锻时，如何合理确定分模面的位置？ 26. 模锻与自由锻有何区别？

材料成型新技术——连续定向凝固技术 - 副本

材料成型新技术报告 学生姓名：学号： 学院：材料学院 班级：成型093 题目：连续定向凝固技术 2012 年 11月

连续定向凝固技术 绪论 金属的凝固，从传热学的角度是液态金属转变为固态的过程；从物理化学、金属学的观点就是结晶，即：形核和生长。形核过程对金属材料晶粒的大小起着至关重要的作用；晶体生长关系到凝固后微观组织的形态，由于组成金属材料的晶体形态与金属材料的性质有关，如何控制晶体生长已成为控制金属材料性能的重要手段。凝固组织的控制包括两方面的内容：(l)凝固组织形态的选择(2)控制凝固组织的尺寸、间距。 材料的使用性能是由其组织形态来决定的。因此，包括调整成分在内，人们通过控制材料的制备过程以获得理想的组织从而使材料具有所希望的使用性能，控制凝固过程己成为提高传统材料的性能和开发新材料的重要途径。定向凝固技术由于能得到一些具有特殊取向的组织和优异性能的材料，因而自它诞生以来得到了迅速的发展。同时，由于定向凝固技术的出现，也为凝固理论的研究和发展提供了实验基础，因为在定向凝固过程中温度梯度和凝固速率这两个重要的凝固参数能够独立变化，从而可以分别研究它们对凝固过程的影响。此外，定向凝固组织非常规则，便于准确测量其形态和尺度特征。 定向凝固技术是控制晶体生长、研究晶体生长行为最有效的方法，实现定向凝固的总原则为金属熔体中的热量严格的按单一方向导出，使金属或合金按柱状晶或单晶的方式生长。金属熔体在凝固过程中，为了达到单一方向生长为柱状晶的目的，除满足上述总原则外，还必须满足以下两个条件：一是凝固过程中固液界面保持为平面，在界面前沿保持足够高的温度梯度，并且使此温度梯度与柱状晶生长速度的比值足够大；二是未凝固的液体有足够的过热度，避免型壁形核，防止型壁上形成的晶体脱落形成等轴晶的核心。 定向凝固的发展历程 定向凝固过程的理论研究的出现是在1953年，那是Charlmers及其他的同事们在

快速成型技术及其发展综述

计算机集成制造技术与系统——读书报告 题目名称： 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导老师

快速成型技术及其发展 摘要：快速成型技术兴起于20世纪80年代，是现代工业发展不可或缺的一个重要环节。本文介绍了快速成型技术的产生、技术原理、工艺特点、设备特点等方面，同时简述快速成型技术在国内的发展历程。 关键词：快速成型烧结固化叠加发展服务 1 快速成形技术的产生 快速原型（Rapid Prototyping，RP）技术，又称快速成形技术，是当今世界上飞速发展的制造技术之一。快速成形技术最早产生于二十世纪70年代末到80年代初，美国3M公司的阿伦赫伯特于1978年、日本的小玉秀男于1980年、美国UVP公司的查尔斯胡尔1982年和日本的丸谷洋二1983年，在不同的地点各自独立地提出了RP的概念，即用分层制造产生三维实体的思想。查尔斯胡尔在UVP的继续支持下，完成了一个能自动建造零件的称之为Stereolithography Apparatus (SLA)的完整系统SLA-1，1986年该系统获得专利，这是RP发展的一个里程碑。同年，查尔斯胡尔和UVP的股东们一起建立了3D System公司。与此同时，其它的成形原理及相应的成形系统也相继开发成功。1984年米歇尔法伊杰提出了薄材叠层（Laminated Object Manufacturing，以下简称LOM）的方法，并于1985年组建Helisys 公司，1992年推出第一台商业成形系统LOM-1015。1986年，美国Texas大学的研究生戴考德提出了选择性激光烧结(Selective Laser Sintering，简称SLS)的思想，稍后组建了DTM 公司，于1992年开发了基于SLS的商业成形系统Sinterstation。斯科特科瑞普在1988年提出了熔融成形(Fused Deposition Modeling，简称FDM)的思想，1992年开发了第一台商业机型3D-Modeler。 自从80年代中期SLA光成形技术发展以来到90年代后期，出现了几十种不同的RP技术，但是SLA、SLS和FDM几种技术，目前仍然是RP技术的主流，最近几年LJP（立体喷墨打印）技术发展迅速，以色列、美国、日本等国的RP设备公司都力推此类技术设备。 2基本原理 快速成形技术是在计算机控制下，基于离散、堆积的原理采用不同方法堆积材料，最终完成零件的成形与制造的技术。 1、从成形角度看，零件可视为“点”或“面”的叠加。从CAD电子模型中离散得到“点”或“面”的几何信息，再与成形工艺参数信息结合，控制材料有规律、精确地由点到面，由面到体地堆积零件。 2、从制造角度看，它根据CAD造型生成零件三维几何信息，控制多维系统，通过激光束或其他方法将材料逐层堆积而形成原型或零件。 3快速成型技术特点 RP技术与传统制造方法（即机械加工）有着本质的区别，它采用逐渐增加材料的方法（如凝固、焊接、胶结、烧结、聚合等）来形成所需的部件外型，由于RP技术在制造产品的过程中不会产生废弃物造成环境的污染，（传统机械加工的冷却液等是污染环境的），因此在当代讲究生态环境的今天，这也是一项绿色制造技术。 RP技术集成了CAD、CAM、激光技术、数控技术、化工、材料工程等多项技术，解决了传统加工制造中的许多难题。 RP技术的基本工作原理是离散与堆积，在使用该技术时，首先设计者借助三维CAD或者