【部编】材料成型设备复习总结

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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：

2、 数控化、精密化、高速化、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

3、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

4、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

5、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 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

6、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， J31315 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

7、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；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

8、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

9、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=A1+A2+A7 A1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

10、 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

11、； 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

12、 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

13、-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、 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

14、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。 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 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

15、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 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。

16、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，、 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