2022年材料成型设备复习总结 .pdf

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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、多功能、节能

2、、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。按滑块数量

3、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。1KN1000N 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移，加剧模具磨损和影响冲压件质量。闭

4、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 （）（）位为类代号，以汉语拼音首起字母代替， 如 J表示机械压力机、Y表示液

5、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 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型， 标称压力 3150kN； JB2363 表示次要参数作了第二

6、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， 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），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

7、；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；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 5 页湿式离

8、合器。 2.圆盘式离合器； 浮动式离合器。曲柄压力机电力拖动特性举例 ：如 J31315 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：A1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

9、）。A=A1+A2+A7A1工件变形功计算：通用曲柄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 h0，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； 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J23-1

10、6设备，因为此时工艺计算力图完全落在压力机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

11、压机，3 为型材挤压机；为标称压力。【液压机】液压机的工作原理：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

12、）法兰部分；（3）缸底；（4）气蚀。损坏原因分析：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

13、面与口模近似的高温连续体，经定型、冷却、为玻璃态，得到等截面制品。挤出机组包括：主机 (挤出机 )、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

14、论假设：均化段已塑化熔融的熔体是等温牛顿流体，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，螺槽的曲率精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 5 页试合模发讯合模高压低速锁紧注射座前进注射保压冷却开模制件顶出塑化退回退回塑化固定塑化制件落下检测发讯注射座动作选择注射成型机工作循环图可以忽略；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

15、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。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：QQzQpQL 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，、

16、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n3n2n1，可以画出系列平行线，称为螺杆特性线族。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；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：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，

17、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， 则上式可以写成：可以得到一条通过坐标原点的直线OD，其斜率为。不同直线代表不同口模 (口模阻力系数k3k2k1)，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。

18、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，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 )装置冷却装置牵引装置切割装置卷取 (堆放 )装置。【塑料注射成型机】塑料注射成型过程注射机的组成：注射装置，合模装置，液压传动系统，电器控制系统。注射机的分类1.立式注射成型机；2卧式注射成型机； 3角式注射成型机注射机的型号规格主要有注射量、合模力、注射量与合模力综合表示法。1注射量表示法用注射机的注射容量(单位 cm3)表示注射机的规格，以标准螺杆注射时

19、的80理论注射量表示。如：如 XS ZY 125，125 表示注射机的注射容量为125cm3，XS ZY中 X 表示成型、 S表示塑料、 Z 表示注射、 Y表示预塑式。2合模力表示法以注射机的最大合模力来表示注射机的规格。可直接反映注射制件的最大投影面积。但是，合模力表示法并不直接反映注射制件体积大小，如 LY180 ， LY为利源机械有限公司的缩写， 180 指注射机的合模力为18010kN。3注射量与合模力表示法注射量 (单位 cm3)与合模力 (单位 kN)表示法是国际上通行的规格表示法。这种表示法是用合模力作为分母，注射量作为分子表示注射机的规格(注射量合模力 )。如 SZ 6350，

20、 其中 63 表示注射容量为 63cm3，合模力为5010kN， S表A B D3D2D1k3K2K1n3n2n1C p O Q Qcpc精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 5 页示塑料机械， 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H7h6 配合，料筒的部分热量通过翅翼传给分流梭。 所以，当塑料进入加热室时，

21、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 ZBG950031987 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 ：指螺杆或柱塞的移动速度。注射时间 ：是指螺杆 (或柱塞 )射出

22、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J 1

23、 1 13 B 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1300kN；结构性能改进设计代号。“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1100kN；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

24、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

25、。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；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

26、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 ：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。

27、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重新积累动能，打击后所积累的动能精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - -

28、- -第 4 页，共 5 页完全释放。每次打击的能量是固定的，工作特性与锤相近，这是惯性螺旋压力机的基本工作特征。螺旋压力机的分类和参数表示螺旋压力机分两类：惯性螺旋压力机摩擦压力机、电动螺旋压力机、液压螺旋压力机、复合传动螺旋压力机 高能螺旋压力机螺旋压力机用文字和数字表示型号，用公称压力表示规格。例如：J53400表示 4MN 双盘摩擦压力机。对击锤对击锤的主要特点是没有固定的砧座，上下锤头通过联动构件相互联动。上锤头在气缸上腔气体的压力作用下加速运动的同时，由于联动构件的带动，下锤头向上作加速运动，使两个锤头对击。回程时，气体进入气缸下腔，推动上锤头上升，而下锤头则靠自重下落。空气锤工作循环(1)空行程； (2)悬空； (3)压紧； (4)打击精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 5 页