第五章成形工艺与成形模设计

《塑料成型工艺与模具设计》(上册)电子教案完全版第一章：塑料成型工艺概述1.1 塑料成型的基本概念塑料的定义与特性塑料成型的定义与分类1.2 塑料成型工艺流程制品设计模具设计成型设备选择成型工艺参数设定1.3 塑料成型工艺的特点及应用不同塑料的成型特点常见塑料成型工艺的应用领域第二章：塑料材料的性质与选择2.1 塑料的基本性质物理性质化学性质电性能2.2 塑料的成型性能流动性能热性能收缩与翘曲性能2.3 塑料材料的选择塑料选材原则常见塑料材料介绍第三章：塑料成型设备3.1 塑料成型设备分类注射成型机挤出成型机压制成型机吹塑成型机3.2 主要成型设备的工作原理与结构注射成型机的工作原理与结构挤出成型机的工作原理与结构3.3 塑料成型设备的选择与使用设备选择的考虑因素设备的使用与维护第四章：塑料成型模具设计基础4.1 模具的基本结构与分类冷模具热模具4.2 模具设计的基本原则与步骤模具设计的原则模具设计的步骤4.3 模具设计中的关键因素模具尺寸与精度模具的材料与热处理模具的冷却与加热第五章：塑料成型工艺参数设定与调整5.1 成型工艺参数的定义与作用温度压力速度时间5.2 工艺参数的设定与调整方法实验法经验法计算机模拟法5.3 工艺参数的优化与控制工艺参数优化的目的与方法工艺参数的控制与调整技巧第六章：塑料注射成型工艺6.1 注射成型工艺流程注射成型工艺的基本步骤模具的加热和冷却注射成型周期6.2 注射成型参数设定与调整注射压力注射速度模具温度保压时间和冷却时间6.3 常见注射成型问题及解决方案产品变形和翘曲气泡和杂质产品尺寸不准确第七章：塑料挤出成型工艺7.1 挤出成型工艺流程挤出成型工艺的基本步骤挤出机的选择与调整挤出成型参数设定7.2 挤出成型设备与模具挤出成型设备的结构与工作原理挤出成型模具的设计要点7.3 常见挤出成型问题及解决方案产品厚度不均匀表面质量问题产品的强度和韧性不足第八章：塑料压制成型工艺8.1 压制成型工艺流程压制成型工艺的基本步骤压制成型机的选择与调整压制成型参数设定8.2 压制成型模具设计要点压制成型模具的结构与分类模具设计中的关键因素8.3 常见压制成型问题及解决方案产品开裂和变形产品尺寸不准确表面质量问题第九章：塑料吹塑成型工艺9.1 吹塑成型工艺流程吹塑成型工艺的基本步骤吹塑成型机的选择与调整吹塑成型参数设定9.2 吹塑成型设备与模具吹塑成型设备的结构与工作原理吹塑成型模具的设计要点9.3 常见吹塑成型问题及解决方案产品变形和翘曲气泡和杂质产品尺寸不准确第十章：塑料成型工艺的优化与控制10.1 成型工艺的优化方法实验法经验法计算机模拟法10.2 成型工艺的控制技巧工艺参数的实时监测工艺参数的调整技巧10.3 成型工艺的持续改进生产过程中的问题分析与解决新技术和新工艺的应用重点和难点解析重点环节1：塑料的基本性质、成型性能及选材原则解析：了解塑料的基本性质和成型性能对于选择合适的塑料材料进行成型加工至关重要。

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2、胀形的变形程度
常用胀形系数Ｋp表示
Kp
dmax d0
Ｋp和坯料切向伸长率δθ的关系：
dmax d0
d0
Kp
1
3、胀形的坯料尺寸计算
坯料直径 d0 ：
d0
dmax Kp
坯料长度Ｌ0: L0 L [1 (0.3 ~ 0.4) ] h
变形区母 线长度
修边余量，可取10~20 mm
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六、胀形模设计举例
1、工艺分析 该罩盖工件（软钢）侧壁属空心毛坯
胀形，底部属起伏成形，具有代表性。
2、工艺计算
底部压凹坑的计算 查表5-2 得极限胀形深度 [hmax/d]= 0.15~0.2 而实际相对深度
hmax/d=2/15 =0.13，可以一次成形。
压凹坑所需成形力计算：
用球头凸模对低碳钢、软铝等胀形时，可达到的极限胀形高度 h 约等于 球头直径d 的1/3。用平头凸模胀形可能达到的极限高度取决于凸模的圆角半 径，其取值范围见表5-2。
❖ 压凸包成形力： F KAt2
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三、圆柱空心毛坯的胀形
俗称凸肚，它是使材料沿径向拉伸，将空 心工序件或管状坯料向外扩张，胀出所需的凸 起曲面，如高压气瓶、球形容器、波纹管、自 行车三通接头、壶嘴、皮带轮等。
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胀形
起伏成形 圆柱形空心毛坯的凸肚成形 波纹管及平板毛坯张拉成形
一、胀形变形特点
当坯料外径与成形直径的比值 D/d＞3 时，其成形完全依赖于直 径为d 的圆周以内金属厚度的变薄实现表面积的增大而成形。
胀形的变形区及其应力应变示意图:
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➢ 胀形变形过程中，毛坯被带凸筋的压边圈压紧，外部材料无法流入， 变形被限制在凸筋或凹模圆角以内的局部区域。 ➢ 胀形变形服从材料的变形规律 ——当存在多种变形可能性时，实际的变形方式使得载荷最小。毛 坯的外径足够大，内孔较小时，拉深变形阻力和扩孔、翻边变形阻 力大于胀形变形阻力时，变形性质由胀形决定。

整形模和前一道预成形工序所用的模 具大体相似，只是要求工作部分精度更高， 表面粗糙度更低，圆角半径和凸、凹模间 隙更小。
为了得到较好的整形效果，对于弯曲 件可以采用如图5.3所示的整形方法。这时 要取半成品的长度稍大于成品要求的长度。
整形时，工件在上下表面受到压应力 作用的同时还在长度方向因变形受到模具 凸肩的限制而产生纵向压力。
如果凹模内的鼓包高于压边面，则在 拉深成形开始之时，凹模内的鼓包平面最 先和变形坯料面相接触，使坯料产生了弯 曲变形，从而使零件在随后的拉深中出现 大皱纹，甚至会产生折叠。
④ 从考虑后续修边、冲孔等工序的方 便来确定拉深方向。
5.3.3.2 工艺补充面
工艺补充面是指为弥补覆盖件在冲压 成形过程中的工艺缺陷，在覆盖件本体部 分以外另行增添的必要的材料补充。
一般采取加大圆角和使其侧壁改为倾 斜，靠局部材料变薄，将其在拉深时同时 压出。
4．对称件一次冲压
对尺寸不大的左右对称的覆盖件，可 将左、右件合并在一起冲压成形，然后再 将其切开。
5．合理的毛坯形状和尺寸
覆盖件的毛坯形状和尺寸对其成形影 响较大。选用标准板料尺寸时，应核算并 对比其材料利用率。
5.3.3 的确定
第5章 精整成形与局部成形
5.1
精整成形
5.2
局部成形
5.3
大型覆盖零件的成形
5.1 精 整 成 形
5.1.1
校平
冲裁后制件会产生穹弯，特别是用无 压料装置的连续模冲裁所得的制件更不平 整。对于平直度要求比较高的零件需要在 冲裁工序后进行校平。
根据板料的厚度和对表面要求的不同， 校平可以分为光面模校平或齿形模校平两 种。 对于薄料质软而且表面不允许有压痕 的制件，一般应采用光面模校平，如图5.1 所示。

R的取值范围：[ 和 变化
r~Rt]
在拉深过程中每时每刻都在
变形区应力σ1和σ3分布
凸缘最外缘处
凹模入口处
当
时， Rt 0.61R0
1 3
拉深过程中的σ1max和σ3max的变化规律
max 1max
σ1max在Rt=（0.7~0.9）R0时达
到拉深过程中的最大值
5.2 拉深件质量分析及控制
注：当板料厚度t ＜ 1mm时，所有尺寸以标注尺寸代入，否则以中线尺寸代入。
（2）拉深系数的确定
1）拉深系数的概念
拉深系数m
=
拉深后的圆筒件的直径d 拉深前毛坯D（或半成品）直径dn
第一次拉深系数：
第二次拉深系数：
……
第n次拉深系数：
拉深系数与拉深变形程度的关系
第一次拉深
第二次拉深
第n次拉深
即m的大小可以间 接的反映切向变形 量的大小。
5.1.2 拉深过程中坯料应力应变状态及分布 1．应力应变状态
以带压边圈的直壁圆筒 形件的首次拉深为例。
压边圈
下标1、2、3分别代表 坯料径向、厚向、切 向的应力和应变
2．应力应变分布
1）忽略厚度方向的应力，不考虑加工硬化 2）由塑性变形条件及受力平衡条件两个方程求解两个未知数
变形区应力大小
Q
3．防止拉裂的措施
选用硬化指数大、屈强比小的材料进行拉深； 适当增大拉深凸、凹模圆角半径； 增加拉深次数； 改善润滑。
实践证明：
直壁圆筒形件的首次拉深中拉裂最易发生的 时刻在拉深的初期。
5.3 拉深工艺计算
5.3.1 直壁旋转体零件拉深工艺计算
不带凸缘的直壁圆 筒形件
带凸缘的直壁圆筒 形件