模具材料与热处理-课题七.ppt

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1、LOGO“十二五十二五”职业教育国家规划教材职业教育国家规划教材经全国职业教育教材审定委员会审定经全国职业教育教材审定委员会审定大连理工大学出版社大连理工大学出版社(第四版)模具材料与热处理新世纪高职高专教材编审委员会组编主编吴元徽赵利群主审雷勇涛课题七模具加工件材料课题七模具加工件材料任务一任务一 选择常用冲压材料选择常用冲压材料 任务二任务二 选择常用塑料选择常用塑料 如图如图7-1所示为汽车闪光器及固定支架，试选择该闪所示为汽车闪光器及固定支架，试选择该闪光器外壳及固定支架的材料。光器外壳及固定支架的材料。图图7-1 汽车闪光器及固定支架汽车闪光器及固定支架 任务一选择常用冲压材料 闪光

2、器外壳闪光器外壳:是闪光器电子部件的壳体，起着固定和保护闪是闪光器电子部件的壳体，起着固定和保护闪光器电子部件的作用。固定支架光器电子部件的作用。固定支架:是闪光器产品借以安装在汽车是闪光器产品借以安装在汽车上使用的固定支撑件。由于用途不同，工艺要求不同，应该选上使用的固定支撑件。由于用途不同，工艺要求不同，应该选择不同的材料。择不同的材料。一般来说，产品设计和工艺人员遇到下列情况时，都会涉及加工件材料选一般来说，产品设计和工艺人员遇到下列情况时，都会涉及加工件材料选用问题。用问题。(1)设计新产品设计新产品时，根据产品的技术经济指标，对零部件的作用、受力情况时，根据产品的技术经济指标，对零部

3、件的作用、受力情况和工作条件以及工艺要求选用材料。和工作条件以及工艺要求选用材料。(2)改进产品或仿制产品改进产品或仿制产品时，在原产品和仿制品的基础上提出改进方案，根时，在原产品和仿制品的基础上提出改进方案，根据改制和仿制的要求选用合适的材料。据改制和仿制的要求选用合适的材料。(3)进口产品国产化进口产品国产化时，对样品进行技术分析和性能试验，选用性能与之相时，对样品进行技术分析和性能试验，选用性能与之相当的新材料。当的新材料。(4)改变工艺流程改变工艺流程时，选择代用材料。在生产过程中，采用新材料、新工艺、时，选择代用材料。在生产过程中，采用新材料、新工艺、新技术和节能降耗都涉及材料的变更

4、问题。新技术和节能降耗都涉及材料的变更问题。(5)原材料供需发生问题原材料供需发生问题时，为确保生产的顺利进行，需要进行临时或长期时，为确保生产的顺利进行，需要进行临时或长期材料变更。材料变更。因此，合理选用材料是保证产品使用性、工艺性、经济性的基础。因此，合理选用材料是保证产品使用性、工艺性、经济性的基础。任务一选择常用冲压材料 钢中有钢中有60%70%是板材，其中大部分是经过冲压制成是板材，其中大部分是经过冲压制成的成品。的成品。冲压件冲压件：汽车的车身、底盘、油箱、散热器片以及锅：汽车的车身、底盘、油箱、散热器片以及锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁心硅钢片等都是炉的汽包、容器的壳体

5、、电机、电器的铁心硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。冲压可加工各种类生活器皿等产品中，也有大量冲压件。冲压可加工各种类型的产品，小到钟表的秒针，大到汽车的纵梁、覆盖件；型的产品，小到钟表的秒针，大到汽车的纵梁、覆盖件；冲切厚度已达冲切厚度已达20mm以上，加工尺寸幅度大，适应性强。随以上，加工尺寸幅度大，适应性强。随着冲压技术的快速发展及应用行业要求的不断提高，人们着冲压技术的快速发展及应用行业要求的不断提高，人们越来越关注冲压材料。越来越关注冲压材料。任务一选择常用冲压材料 一、常

6、用冲压材料的化学成分和力学性能一、常用冲压材料的化学成分和力学性能 1、常用冲压材料、常用冲压材料板料、带料及块料，型材及管材。板料、带料及块料，型材及管材。材料类别材料类别：黑色金属黑色金属、有色金属有色金属和和非金属非金属三大类。三大类。任务一选择常用冲压材料 1、常用冲压材料、常用冲压材料（1）黑色金属黑色金属：普通碳素钢钢板普通碳素钢钢板 如如Q195，Q235钢钢板等。钢钢板等。优质碳素结构钢钢板优质碳素结构钢钢板 常用牌号有常用牌号有08，08F，10，20钢钢板钢钢板 低合金结构钢钢板低合金结构钢钢板 常用的如常用的如Q345(16Mn)，Q295(09Mn2)钢钢钢钢 电工硅钢

7、电工硅钢片和电工纯铁片和电工纯铁 如如DW470-50(冷轧无取向硅冷轧无取向硅钢片钢片),DQ133-30（冷轧有取向硅钢片）（冷轧有取向硅钢片）,DR510-50（热轧硅（热轧硅钢片）钢片）,DT1（1号电工纯铁）号电工纯铁），DT2（2号电工纯铁）号电工纯铁）不锈钢钢板不锈钢钢板 如如1Cr18Ni9Ti，1Cr13钢钢板等钢钢板等任务一选择常用冲压材料 一、常用冲压材料的化学成分和力学性能一、常用冲压材料的化学成分和力学性能（2）有色金属有色金属：包括紫铜板、黄铜板、锡磷青铜板、包括紫铜板、黄铜板、锡磷青铜板、铍青铜板、铝板、钛合金板、镁锰合金板等。铍青铜板、铝板、钛合金板、镁锰合金板

8、等。（3）非金属非金属：包括纸胶板、布胶板、皮革、塑料板、包括纸胶板、布胶板、皮革、塑料板、橡胶板、纤维板、云母板等。主要用于轻工业和建材业相橡胶板、纤维板、云母板等。主要用于轻工业和建材业相应的产品中。应的产品中。任务一选择常用冲压材料 1、常用冲压材料、常用冲压材料一、常用冲压材料的化学成分和力学性能一、常用冲压材料的化学成分和力学性能（1）黑色金属的化学成分和力学性能钢号钢号化学成分化学成分(质量分数质量分数)/%CSiMnPSNiCrCuAl08Al0.080.030.350.450.0200.030.010.030.150.020.0708F0.050.110.030.250.500

9、.0400.040.250.100.25080.050.120.170.370.350.650.0350.040.250.100.25100.070.140.170.370.350.650.0350.040.250.150.25150.120.190.170.370.350.650.0400.040.250.250.25200.170.240.170.370.350.650.0400.040.250.250.25表表 优质碳素结构钢的化学成分优质碳素结构钢的化学成分(GB/T5213-2001和和GB/T710-1991)2、化学成分和力学性能、化学成分和力学性能任务一选择常用冲压材料 一、常

10、用冲压材料的化学成分和力学性能一、常用冲压材料的化学成分和力学性能 在上述钢号中用量最大的是在上述钢号中用量最大的是0808钢，其有沸腾钢与镇静钢钢，其有沸腾钢与镇静钢之分。之分。08F08F沸腾钢钢板价格低廉，表面质量好，但偏析比较沸腾钢钢板价格低廉，表面质量好，但偏析比较严重，且有严重，且有“应变时效应变时效”倾向，对于冲压性能要求高，外观倾向，对于冲压性能要求高，外观要求严格的工件不适合；要求严格的工件不适合；08Al08Al镇静钢钢板价格较高，但性能镇静钢钢板价格较高，但性能均匀，均匀，“应变时效应变时效”倾向小，适用于汽车、拖拉机覆盖件的倾向小，适用于汽车、拖拉机覆盖件的拉深。拉深。

11、任务一选择常用冲压材料 一、常用冲压材料的化学成分和力学性能一、常用冲压材料的化学成分和力学性能 化学成分对冲压性能的影响化学成分对冲压性能的影响 表 08钢主要化学成分对冲压性能的影响 元素名称对冲压性能的影响C增加Fe3C的数量，提高钢板的抗拉强度和屈服强度，降低塑性，使冲压性能恶化，特别是当Fe3C出现于晶界时，对冲压性能的不利影响更大Si溶于铁素体中，强化铁素体作用大，增加强度，降低塑性，含硅量越低越好，深冲压钢板不能用硅脱氧Mn直接影响不大，锰和硫形成MnS夹杂物，其数量和形态对冲压性能有影响P显著增加强度和脆性，并有偏析倾向，易于形成带状组织，这些都对冲压性能不利S形成硫化物，其数

12、量、形状和分布对冲压性能有很大影响，数量多、且呈细长条状分布的硫化物对冲压性能不利Al是镇静钢的最终脱氧剂，可与氮形成氮化铝，显著降低钢板的“应变时效”倾向，容易得到“饼形”铁素体晶粒，改善冲压性能。钢中铝的最佳含量为wAl=(0.030.05)%任务一选择常用冲压材料 金属组织对冲压性能的影响 表 优质碳素结构钢铁素体晶粒度的标准与拉深级别 钢板钢板状态状态钢号及拉深级别钢号及拉深级别ZF，HFFZS08Al05F，8F，10F08b，15F，20F，08，10,15,2005F，08F，10F，15F，20F，08b，08，10，15，20冷轧冷轧6，7，8或或“饼饼形形”6，7，8，9或

13、或“饼形饼形”6，7，86，7，8，95，6，7，,8，9任务一选择常用冲压材料 注：任务一选择常用冲压材料(1)08Al镇静钢按其冲压性能分为三级：ZF-拉深最复杂工件；HF-拉深很复杂工件；F-拉深复杂工件。(2)其他深冲薄钢板(包括热轧板)按冲压性能分级为：Z-最拉深件；S-深拉深件；P-普通拉深件。杯突试验(Erichsen test)评价金属薄板成形性的试验方法,又称埃里克森试验Erichsen test)或埃氏杯突试验.试验时，用球头凸模把周边被凹模与试验时，用球头凸模把周边被凹模与压边圈压住的金属薄板顶入凹模，形成半压边圈压住的金属薄板顶入凹模，形成半球鼓包直至鼓包顶部出现裂纹为

14、止。球鼓包直至鼓包顶部出现裂纹为止。如图所示，试验用如图所示，试验用20mm20mm的硬钢球或的硬钢球或半球凸模半球凸模4 4，将金属板料，将金属板料2 2压入内径压入内径27mm27mm、圆角半径圆角半径0 075mm75mm的凹模的凹模1 1，板料边缘在凹，板料边缘在凹模和压边圈模和压边圈3 3之间压紧。试验时，金属板料之间压紧。试验时，金属板料被凸模顶成半球鼓包。取鼓包顶部产生颈被凸模顶成半球鼓包。取鼓包顶部产生颈缩或有裂纹出现时的凸模压入深度作为试缩或有裂纹出现时的凸模压入深度作为试验指标，称为杯突值或验指标，称为杯突值或I IE E值或值或E Er r值，以值，以mmmm为单位。为单

15、位。杯突值越大，说明材料的杯突值越大，说明材料的胀形成形性胀形成形性能能越好。越好。一、常用冲压材料的化学成分和力学性能一、常用冲压材料的化学成分和力学性能（2 2）有色金属的组织和力学性能铝、镁、钛等有色金属）有色金属的组织和力学性能铝、镁、钛等有色金属通常称为轻金属，其相应的铝合金、镁合金、钛合金则称为通常称为轻金属，其相应的铝合金、镁合金、钛合金则称为轻合金材料。轻合金材料。任务一选择常用冲压材料 铝合金铝合金铝合金导热性好，易于成型，铝合金导热性好，易于成型，具有较好的强度，价格低廉。具有较好的强度，价格低廉。其中变形铝合金需要经过不同其中变形铝合金需要经过不同的压力加工方式生产成材，

16、其的压力加工方式生产成材，其质量轻、比强度高，是机械工质量轻、比强度高，是机械工业和航空工业中重要的结构材业和航空工业中重要的结构材料。变形铝合金可分为不可热料。变形铝合金可分为不可热处理强化型铝合金和可热处理处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。强化型铝合金。镁合金镁合金镁合金是最轻质的金属结镁合金是最轻质的金属结构材料，具有密度小、比构材料，具有密度小、比强度高、比刚度高、阻尼强度高、比刚度高、阻尼性好、电磁屏性好、电磁屏 蔽特性优蔽特性优越、价格低廉、抗振性好越、价格低廉、抗振性好等特点，是减轻机械装备等特点，是减轻机械装备质量，提高机械装备各项质量，提高机械装备各项性能的理想结构材料

17、。工性能的理想结构材料。工业中应用的镁合金为变形业中应用的镁合金为变形镁合金和铸造镁合金两大镁合金和铸造镁合金两大类。类。钛合金钛合金钛合金耐蚀性好、耐热性钛合金耐蚀性好、耐热性高，比刚度、比强度高。高，比刚度、比强度高。在所有的金属材料之中，在所有的金属材料之中，只有最高强度钢的比强度只有最高强度钢的比强度高于钛合金。传统钛合金高于钛合金。传统钛合金的屈服强度大多在的屈服强度大多在8008001200 MPa1200 MPa之间，其中亚稳之间，其中亚稳-钛合金强度最高。对于钛合金强度最高。对于一些特殊的应用，可以通一些特殊的应用，可以通过三种措施提高钛合金的过三种措施提高钛合金的强度强度:合

18、金化、加工工艺和合金化、加工工艺和复合材料技术。复合材料技术。表表 各种类型冲压件对材料的力学性能要求各种类型冲压件对材料的力学性能要求 冲压件类型b/MPa不大于伸长率/%硬度HRB平板件的冲裁 650 15 8496冲裁极大的圆角(r2t)做90平行于轧制方向的弯曲 500 414 7585浅拉深和成型以圆角半径(r0.5t)做180垂直于轧制方向的弯曲或做90平行于轧制方向的弯曲 420 1327 6474深拉深成型以圆角半径(r0.5t)做任何方向的180弯曲深拉深成型 370 2436 5264 330 3345 4852一、常用冲压材料的化学成分和力学性能一、常用冲压材料的化学成分

19、和力学性能 任务一选择常用冲压材料 3.新型冲压材料新型冲压材料新型冲压板材包括高强度钢板、耐腐蚀钢板、涂层板及新型冲压板材包括高强度钢板、耐腐蚀钢板、涂层板及复合板材。复合板材。(1)高强度钢板高强度钢板是指对普通钢板加以强化处理而得到的钢板。通常采用是指对普通钢板加以强化处理而得到的钢板。通常采用金属强化，原理有：固溶强化、析出强化、细晶强化、组织金属强化，原理有：固溶强化、析出强化、细晶强化、组织强化强化(相变强化及复合组织强化相变强化及复合组织强化)、时效强化及加工强化等。、时效强化及加工强化等。其中，前其中，前5种是通过添加合金成分和热处理工艺来控制板材种是通过添加合金成分和热处理工

20、艺来控制板材性质的。高强度钢板的高强度有两方面涵义：其一，屈服强性质的。高强度钢板的高强度有两方面涵义：其一，屈服强度、抗拉强度高。用于汽车零件的高强度钢板，其度、抗拉强度高。用于汽车零件的高强度钢板，其抗拉强度抗拉强度可以达到可以达到600800MPa，而相应的普通冷轧软钢板的抗拉强，而相应的普通冷轧软钢板的抗拉强度只有度只有300MPa；其二，高强度钢板的应用，能减轻冲压件；其二，高强度钢板的应用，能减轻冲压件的重量，节省能源和降低冲压产品成本。的重量，节省能源和降低冲压产品成本。任务一选择常用冲压材料 一、常用冲压材料的化学成分和力学性能一、常用冲压材料的化学成分和力学性能(2)耐腐蚀钢

21、板耐腐蚀钢板开发新耐腐蚀钢板的主要目的是增强普通钢板冲压件的开发新耐腐蚀钢板的主要目的是增强普通钢板冲压件的抗腐蚀能力。它有两类：一类是加入新元素的耐腐蚀钢板，抗腐蚀能力。它有两类：一类是加入新元素的耐腐蚀钢板，如耐大气腐蚀钢板等。我国研制的耐大气腐蚀钢板中，有如耐大气腐蚀钢板等。我国研制的耐大气腐蚀钢板中，有10CuPCrNi(冷轧冷轧)和和9CuPCrNi(热轧热轧)，其耐蚀性是普通碳素，其耐蚀性是普通碳素钢板的钢板的35倍；第二类是在表面涂或镀一层防腐材料，也为倍；第二类是在表面涂或镀一层防腐材料，也为涂层板的一种。涂层板的一种。任务一选择常用冲压材料 一、常用冲压材料的化学成分和力学性

22、能一、常用冲压材料的化学成分和力学性能(3)涂层板涂层板在耐腐蚀钢板中，镀覆金属层的钢板属于一种涂层板。在耐腐蚀钢板中，镀覆金属层的钢板属于一种涂层板。因为传统的镀锡板、镀锌板等已不能适应汽车工业、电器工因为传统的镀锡板、镀锌板等已不能适应汽车工业、电器工业、农用机械及建筑工业的需要，因此业、农用机械及建筑工业的需要，因此些新品种的镀层钢些新品种的镀层钢板不断被开发出来。在涂层板中，各种涂覆有机膜层的板材板不断被开发出来。在涂层板中，各种涂覆有机膜层的板材具有更好的防腐蚀、防表面损伤的性能，因此正被大量用作具有更好的防腐蚀、防表面损伤的性能，因此正被大量用作各类结构件。各类结构件。(4)复合板

23、材复合板材涂覆塑料的钢板是涂覆塑料的钢板是种复合板；不同金属板叠合在一起种复合板；不同金属板叠合在一起(如冷轧叠合等如冷轧叠合等)也是一种复合板，或叫叠合复合板。这类复也是一种复合板，或叫叠合复合板。这类复合板材破裂时的变形比单体材料破裂时的变形要大，其基本合板材破裂时的变形比单体材料破裂时的变形要大，其基本材料特性值材料特性值(比如比如n值值)变大变大任务一选择常用冲压材料 一、常用冲压材料的化学成分和力学性能一、常用冲压材料的化学成分和力学性能 冲压材料选择的合理与否，直接影响到冲压产品的性冲压材料选择的合理与否，直接影响到冲压产品的性能、质量和制造成本，还决定冲压工艺过程及继续加工的能、

24、质量和制造成本，还决定冲压工艺过程及继续加工的复杂程度。所以合理选材是十分重要的。复杂程度。所以合理选材是十分重要的。任务一选择常用冲压材料 二、冲压材料的合理选择二、冲压材料的合理选择 通常在选择冲压材料时应遵循以下原则通常在选择冲压材料时应遵循以下原则:(1)所选材料首先应满足工件的所选材料首先应满足工件的使用性能使用性能要求要求;(2)所选材料要有较好的所选材料要有较好的工艺性能工艺性能;(3)所选材料要有较好的所选材料要有较好的经济性经济性。1.1.选择冲压材料应遵循的原则选择冲压材料应遵循的原则选择冲压材料应遵循的原则选择冲压材料应遵循的原则任务一选择常用冲压材料 二、冲压材料的合理

25、选择二、冲压材料的合理选择 2.2.满足工件的使用性能要求满足工件的使用性能要求满足工件的使用性能要求满足工件的使用性能要求举例：举例：汽车驾驶室汽车驾驶室-车厢车厢-车架车架汽车驾驶室汽车驾驶室：是覆盖件，外形复杂，成型复杂，但受是覆盖件，外形复杂，成型复杂，但受力不大，采用模具成型工艺，材料的成型性能就成了主要力不大，采用模具成型工艺，材料的成型性能就成了主要矛盾，因此要求材料具有成型性、张紧刚性、延伸性、抗矛盾，因此要求材料具有成型性、张紧刚性、延伸性、抗凹性、耐蚀性和焊接性等。凹性、耐蚀性和焊接性等。一般选用一般选用：拉延性能优良的拉延性能优良的低碳冷轧钢钢板、超低碳低碳冷轧钢钢板、超

26、低碳冷轧钢钢板冷轧钢钢板。近几年，成型性优异、强度更高的。近几年，成型性优异、强度更高的含磷冷轧含磷冷轧钢钢板钢钢板、冷轧双相钢钢板、烘烤硬化冷轧钢钢板、超低碳冷轧双相钢钢板、烘烤硬化冷轧钢钢板、超低碳高强度冷轧钢钢板高强度冷轧钢钢板以及其他种类钢板如涂层板、拼焊钢板以及其他种类钢板如涂层板、拼焊钢板和和TRIP钢板等。钢板等。汽车车厢汽车车厢：形状不太复杂，大都采用辊轧成型工艺，：形状不太复杂，大都采用辊轧成型工艺，对材料的成型性、刚性、耐蚀性和焊接性都有一定的要求。对材料的成型性、刚性、耐蚀性和焊接性都有一定的要求。一般选用：一般选用：成型性能和焊接性较好的高强度钢板。通成型性能和焊接性较

27、好的高强度钢板。通常，采用常，采用强度级别为强度级别为300600 MPa的高强度钢板和超细晶的高强度钢板和超细晶粒钢板。粒钢板。车架：车架：重要的承载件，大都采用模具成型工艺，要求重要的承载件，大都采用模具成型工艺，要求材料有较高的强度和较好的塑性以及疲劳耐久性、碰撞能材料有较高的强度和较好的塑性以及疲劳耐久性、碰撞能量吸收能力和焊接性等。量吸收能力和焊接性等。一般选用：一般选用：成型性能较好的成型性能较好的高强度钢板、超细晶粒钢高强度钢板、超细晶粒钢板板(强度级别为强度级别为300 610 MPa)和超高强度钢板和超高强度钢板(强度级别为强度级别为6101000 MPa)。任务一选择常用冲

28、压材料 二、冲压材料的合理选择二、冲压材料的合理选择 3.满足工件的工艺性能要求满足工件的工艺性能要求冲压主要是按工艺分类，可分为冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序分离工序和和成型工序成型工序两大类。两大类。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋轧、矫正是几种主要的冲压工艺。弯曲、剪切、拉深、胀形、旋轧、矫正是几种主要的冲压工艺。(1)分离工序分离工序 分离工序一般包括剪裁、落料、冲孔、切边和整修等，主要分离工序一般包括剪裁、落料、冲孔、切边和整修等，主要以冲裁件为主，冲裁件的材料主要以满足使用要

29、求为前提，对材以冲裁件为主，冲裁件的材料主要以满足使用要求为前提，对材料没有特别的要求。只是在抗拉强度大于料没有特别的要求。只是在抗拉强度大于600 MPa时要考虑模具时要考虑模具的强度。的强度。(2)成型工序成型工序 成型工序主要以弯曲件、拉延件、成型件和冷挤压件为主成型工序主要以弯曲件、拉延件、成型件和冷挤压件为主任务一选择常用冲压材料 二、冲压材料的合理选择二、冲压材料的合理选择 弯曲件对材料的要求弯曲件对材料的要求弯曲件的材料主要以满足使用要求为前提，工艺对材料一弯曲件的材料主要以满足使用要求为前提，工艺对材料一般有两个要求。材料抗拉强度小于般有两个要求。材料抗拉强度小于600MPa时

30、，可以垂直于轧制时，可以垂直于轧制方向作方向作180度弯曲或平行于轧制方向作度弯曲或平行于轧制方向作90度弯曲；抗拉强度大度弯曲；抗拉强度大于于600MPa时，应尽可能采用垂直于轧制方向的压弯方式，避时，应尽可能采用垂直于轧制方向的压弯方式，避免出现开裂现象。免出现开裂现象。拉延件对材料的要求拉延件对材料的要求拉延件对材料的工艺性要求较高。一般汽车上使用的拉延拉延件对材料的工艺性要求较高。一般汽车上使用的拉延件都是料厚在件都是料厚在3.0mm以下的冷轧钢板，要求材料不仅要有良好以下的冷轧钢板，要求材料不仅要有良好的成形性能，同时要有良好的抗凹能力、足够的结构刚度及优的成形性能，同时要有良好的抗

31、凹能力、足够的结构刚度及优良的表面形貌。良的表面形貌。任务一选择常用冲压材料 二、冲压材料的合理选择二、冲压材料的合理选择 汽车上使用的成型件大都以拉延成型、弯曲成型和翻边成汽车上使用的成型件大都以拉延成型、弯曲成型和翻边成型等复合工艺为主。料厚为型等复合工艺为主。料厚为0.69.0mm，有冷轧钢板和热轧钢，有冷轧钢板和热轧钢板，要求材料具有以下性能：板，要求材料具有以下性能：适宜的屈服强度适宜的屈服强度，低的屈服强度可以保证工件成型后的弹，低的屈服强度可以保证工件成型后的弹性回复小和工件形状稳定；但对于汽车梁类工件需要采用高屈性回复小和工件形状稳定；但对于汽车梁类工件需要采用高屈服强度的材料

32、来保证工件有较高的安全预警性能。服强度的材料来保证工件有较高的安全预警性能。较好的伸长率较好的伸长率(一般大于一般大于20%)满足顺利成型的需要。满足顺利成型的需要。低的屈强比低的屈强比(一般小于一般小于0.75)，有利于冲压成型，减少材料，有利于冲压成型，减少材料起皱趋势，提高极限变形程度。起皱趋势，提高极限变形程度。任务一选择常用冲压材料 二、冲压材料的合理选择二、冲压材料的合理选择（3）焊接工艺对冲压材料的要求）焊接工艺对冲压材料的要求 金属材料的焊接性主要决定于化学成分，也决定于焊接金属材料的焊接性主要决定于化学成分，也决定于焊接工艺条件及结构的刚性。不同的焊接工艺对材料的性能及焊工艺

33、条件及结构的刚性。不同的焊接工艺对材料的性能及焊接工艺有不同的要求。因此，对于需要进行焊接加工的冲压接工艺有不同的要求。因此，对于需要进行焊接加工的冲压件选材时，应考虑材料的焊接性。件选材时，应考虑材料的焊接性。（4）机械加工工艺对冲压材料性能的要求）机械加工工艺对冲压材料性能的要求 冲压件中有少部分工件在冲压成型以后还需要进行机械冲压件中有少部分工件在冲压成型以后还需要进行机械加工，如传动轴上的储油筒座、底盘用的制动盘以及发动机加工，如传动轴上的储油筒座、底盘用的制动盘以及发动机上用的一些部件等，因此对这些工件选材时应考虑机械加工上用的一些部件等，因此对这些工件选材时应考虑机械加工对材料的要

34、求对材料的要求任务一选择常用冲压材料 二、冲压材料的合理选择二、冲压材料的合理选择（5）涂装工艺对冲压材料的要求）涂装工艺对冲压材料的要求 涂装质量直接影响到产品的外观质量和产品档次的涂装质量直接影响到产品的外观质量和产品档次的提升，涂装质量除了涂装材料本身的影响外，钢板的涂提升，涂装质量除了涂装材料本身的影响外，钢板的涂装性能也是涂装工艺不可忽视的因素。一般来说，影响装性能也是涂装工艺不可忽视的因素。一般来说，影响钢板涂装性能的主要因素有钢板表面状态、钢板清洁度钢板涂装性能的主要因素有钢板表面状态、钢板清洁度和钢板表面粗糙度。和钢板表面粗糙度。任务一选择常用冲压材料 二、冲压材料的合理选择二

35、、冲压材料的合理选择 4.选择冲压材料的注意事项选择冲压材料的注意事项充分重视废料及余料的作用充分重视废料及余料的作用:冲压生产中的废料通常分为冲压生产中的废料通常分为两部分，即由产品结构造成的，两部分，即由产品结构造成的，称为称为结构废料结构废料;由工艺排样造成的由工艺排样造成的称为称为工艺废料工艺废料。产品结构废料应。产品结构废料应在产品设计时尽量考虑对废料的在产品设计时尽量考虑对废料的利用。如利用。如右右图图所示的单相电度表所示的单相电度表电磁冲片，其冲下的废料仍可作电磁冲片，其冲下的废料仍可作为冲制垫片，从而降低了成本。为冲制垫片，从而降低了成本。单相电度表电磁冲片排样单相电度表电磁冲

36、片排样 1电磁冲片电磁冲片 2冲制垫片冲制垫片 3废料废料任务一选择常用冲压材料 二、冲压材料的合理选择二、冲压材料的合理选择 例：在工艺排样时，应尽量考虑无废料及少废料排样，例：在工艺排样时，应尽量考虑无废料及少废料排样，如图如图(a)所示为电度表线圈焊片无废料排样形式，图所示为电度表线圈焊片无废料排样形式，图(b)所示所示为少废料排样形式。为少废料排样形式。电度表线圈焊片排样形式电度表线圈焊片排样形式 1条料条料;2落料工件落料工件;3废料废料任务一选择常用冲压材料 二、冲压材料的合理选择二、冲压材料的合理选择 如图如图7-6所示为塑料件水壶盖，厚度为所示为塑料件水壶盖，厚度为1mm，工件

37、，工件精度为精度为7级。级。请选择水壶盖的材料。请选择水壶盖的材料。图图7-6 水壶盖水壶盖 任务二选择常用塑料 水壶盖的材料，除了要满足成型工艺性能要求外，水壶盖的材料，除了要满足成型工艺性能要求外，因为是饮水的器具，必须首先考虑使用的安全性，在常温因为是饮水的器具，必须首先考虑使用的安全性，在常温至至100的温度下是无毒的，还不能有挥发性的气味。水的温度下是无毒的，还不能有挥发性的气味。水壶盖的塑料有着色的要求，而且有表面光泽的需要，手感壶盖的塑料有着色的要求，而且有表面光泽的需要，手感也要较好。在详细了解使用条件及材料性能的要求后，就也要较好。在详细了解使用条件及材料性能的要求后，就可以

38、根据材料的性能要求进行选材。可以根据材料的性能要求进行选材。任务二选择常用塑料 一、塑料的分类一、塑料的分类 1.按使用特性分类按使用特性分类(1)通用塑料通用塑料通用塑料广泛应用于日常生活用品、包装材料以及一些通用塑料广泛应用于日常生活用品、包装材料以及一些小型的机械零件，其产量约占世界塑料总产量的小型的机械零件，其产量约占世界塑料总产量的80。通用。通用塑料主要有聚乙烯塑料主要有聚乙烯(PE)、聚丙烯、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯、聚苯乙烯(PS)、聚氯、聚氯乙烯乙烯(PVC)、酚醛塑料和氨基塑料六大类。、酚醛塑料和氨基塑料六大类。任务二选择常用塑料(2)工程塑料工程塑料工程塑料是指可用作工程

39、结构材料的塑料，力学性能优工程塑料是指可用作工程结构材料的塑料，力学性能优良，能在较广温度范围内承受机械应力和较为苛刻的化学及良，能在较广温度范围内承受机械应力和较为苛刻的化学及物理环境中使用。工程塑料与通用塑料相比，产量小，价格物理环境中使用。工程塑料与通用塑料相比，产量小，价格较高，但具有优异的力学性能、电性能、化学性能、耐磨性、较高，但具有优异的力学性能、电性能、化学性能、耐磨性、耐热性、耐腐蚀性、自润滑性及尺寸稳定性，即具有某些金耐热性、耐腐蚀性、自润滑性及尺寸稳定性，即具有某些金属的性能，因而可代替一些金属材料用于制造结构零部件和属的性能，因而可代替一些金属材料用于制造结构零部件和传

40、动件等，故在机械制造、轻工、电子、日用品、宇航、导传动件等，故在机械制造、轻工、电子、日用品、宇航、导弹、原子能等工业领域得到广泛应用。弹、原子能等工业领域得到广泛应用。任务二选择常用塑料 一、塑料的分类一、塑料的分类(3 3)特种塑料特种塑料 增强塑料增强塑料泡沫塑料泡沫塑料特种塑料轴承特种塑料轴承任务二选择常用塑料 一、塑料的分类一、塑料的分类 特种塑料板材特种塑料板材任务二选择常用塑料 一、塑料的分类一、塑料的分类 玻璃纤维增强塑料管玻璃纤维增强塑料管任务二选择常用塑料 一、塑料的分类一、塑料的分类 泡沫塑料机械泡沫塑料机械任务二选择常用塑料 一、塑料的分类一、塑料的分类 泡沫塑料泡沫塑

41、料任务二选择常用塑料 一、塑料的分类一、塑料的分类 2.按理化特性分类按理化特性分类(1)热固性塑料热固性塑料热固性塑料是指初次可加热到一定的温度后变软成型，热固性塑料是指初次可加热到一定的温度后变软成型，一旦固化定型后不可再软化的塑料。一旦固化定型后不可再软化的塑料。加热前，分子链是线型或支链型结构，加热初期具有可加热前，分子链是线型或支链型结构，加热初期具有可熔性和可塑性，但加热到一定温度后，分子的链与链之间产熔性和可塑性，但加热到一定温度后，分子的链与链之间产生了化学反应，分子链逐渐变成网状型结构生了化学反应，分子链逐渐变成网状型结构(称之为称之为交联反交联反应应)，成为既不熔化又不溶解

42、的物质，再次加热不能塑化成，成为既不熔化又不溶解的物质，再次加热不能塑化成型。因此，热固性塑料不能反复成型和回收再利用。型。因此，热固性塑料不能反复成型和回收再利用。任务二选择常用塑料 一、塑料的分类一、塑料的分类(2)热塑性塑料热塑性塑料热塑性塑料是指在一定温度范围内能反复加热和冷却热塑性塑料是指在一定温度范围内能反复加热和冷却硬化的塑料。硬化的塑料。这类塑料分子链呈线型或支链型，因而受热后会软化这类塑料分子链呈线型或支链型，因而受热后会软化或熔融，成为可流动的黏稠液体，从而可在模具型腔内成或熔融，成为可流动的黏稠液体，从而可在模具型腔内成型加工成一定形状的塑件，冷却后固化成型。在成型过程型

43、加工成一定形状的塑件，冷却后固化成型。在成型过程中只有物理变化而无化学变化，因此热塑性塑料可以反复中只有物理变化而无化学变化，因此热塑性塑料可以反复回收使用。回收使用。任务二选择常用塑料 一、塑料的分类一、塑料的分类 热塑性塑料可分为：结晶型、非结晶型热塑性塑料可分为：结晶型、非结晶型结晶型塑料分子链排列整齐、稳定、紧密，其具有较高结晶型塑料分子链排列整齐、稳定、紧密，其具有较高的强度、硬度、刚度，较耐热、耐化学腐蚀，不透明，的强度、硬度、刚度，较耐热、耐化学腐蚀，不透明，但与链运动有关的弹性、伸长率和冲击强度不是很高但与链运动有关的弹性、伸长率和冲击强度不是很高.常用结晶型塑料有聚乙烯常用结

44、晶型塑料有聚乙烯(PE)、聚丙烯、聚丙烯(PP)和聚酰胺和聚酰胺(尼尼龙龙PA)等等;非结晶型塑料分子链排列则杂乱无章，相关性能与结晶非结晶型塑料分子链排列则杂乱无章，相关性能与结晶型塑料正好相反。型塑料正好相反。常用非结晶型塑料有聚苯乙烯常用非结晶型塑料有聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯、聚氯乙烯(PVC)和和丙烯腈丙烯腈-丁二烯丁二烯-苯乙烯共聚物苯乙烯共聚物(ABS)等。等。任务二选择常用塑料 一、塑料的分类一、塑料的分类 3.按加工方法分类按加工方法分类 根据成型方法，可将塑料分为膜压、层压、注射、根据成型方法，可将塑料分为膜压、层压、注射、挤出、吹塑、浇铸和反应注射塑料等多种类型挤出、吹塑

45、、浇铸和反应注射塑料等多种类型。任务二选择常用塑料 一、塑料的分类一、塑料的分类 塑料模具典型的选材程序塑料模具典型的选材程序1.零部件的构思零部件的构思零部件的构思是指进行初步的功能设计，即零部件的零部件的构思是指进行初步的功能设计，即零部件的形状及其功能元件的形状，并考虑选择基本加工方法。形状及其功能元件的形状，并考虑选择基本加工方法。2.选材选材塑料性能主要包括塑料性能主要包括相对密度相对密度、色泽与透明度、色泽与透明度、硬度、硬度、机械性能机械性能3.初步分析设计初步分析设计初步分析设计是指利用工程设计性能计算壁厚和工件初步分析设计是指利用工程设计性能计算壁厚和工件的其他尺寸，并根据塑

46、料的特点进行制品设计和模具设计的其他尺寸，并根据塑料的特点进行制品设计和模具设计任务二选择常用塑料 二、塑料一般选材二、塑料一般选材 二、塑料一般选材二、塑料一般选材 2.选材选材 相对密度相对密度：塑料基体的相对密度一般为塑料基体的相对密度一般为0.9l(聚丙烯聚丙烯)2.2(聚四氟乙烯聚四氟乙烯)。但若制成泡沫塑料，则相对密度就会。但若制成泡沫塑料，则相对密度就会减小到减小到0.04或更低；填充无机材料或金属等材料能使相对或更低；填充无机材料或金属等材料能使相对密度达到密度达到3左右。左右。色泽与透明度色泽与透明度：可在很广的范围内着色，有些非结晶可在很广的范围内着色，有些非结晶型的树脂是

47、透明的，所以适于在光学制品上和装饰上应用。型的树脂是透明的，所以适于在光学制品上和装饰上应用。硬度硬度：塑料的硬度比一般金属低得多，但在许多方面，塑料的硬度比一般金属低得多，但在许多方面，塑料的耐磨损性还是令人满意的，例如热固性的三聚氰胺塑料的耐磨损性还是令人满意的，例如热固性的三聚氰胺甲醛树脂和酚醛树脂层压板可用做桌面，前者的棉纤维增甲醛树脂和酚醛树脂层压板可用做桌面，前者的棉纤维增强塑料可用做轴承滚珠等。强塑料可用做轴承滚珠等。任务二选择常用塑料 二、塑料一般选材二、塑料一般选材 机械性能机械性能：塑料受热膨胀时线膨胀系数比金属大很塑料受热膨胀时线膨胀系数比金属大很多；一般塑料的刚度比金属

48、低一个数量级；塑料的力学多；一般塑料的刚度比金属低一个数量级；塑料的力学性能在长时间受热下会明显下降；一般塑料在常温下和性能在长时间受热下会明显下降；一般塑料在常温下和低于其屈服强度的应力下长期受力，会出现永久变形；低于其屈服强度的应力下长期受力，会出现永久变形；塑料对缺口损坏很敏感；塑料的力学性能通常比金属低塑料对缺口损坏很敏感；塑料的力学性能通常比金属低得多，但有的复合材料的比强度和比模量高于金属；一得多，但有的复合材料的比强度和比模量高于金属；一般增强塑料力学性能是各向异性的；有些塑料会吸湿，般增强塑料力学性能是各向异性的；有些塑料会吸湿，并引起尺寸和性能变化；有些塑料是可燃的。并引起尺

49、寸和性能变化；有些塑料是可燃的。任务二选择常用塑料 二、塑料一般选材二、塑料一般选材 4.试制样品试制样品 试制样品即在部件实际使用条件下或模拟零部件的使试制样品即在部件实际使用条件下或模拟零部件的使用条件下进行试验。用条件下进行试验。5.重新设计和重新试验重新设计和重新试验 当性能不能满足使用要求时，要重新筛选材料或重新当性能不能满足使用要求时，要重新筛选材料或重新设计并试验。设计并试验。6.根据试制样品的试验情况和加工零部件的成本，确定根据试制样品的试验情况和加工零部件的成本，确定最终设计和选材最终设计和选材。7.确定材料的技术规格和检验方法确定材料的技术规格和检验方法任务二选择常用塑料 思考题：思考题：1常用冲压材料有哪些?2 何时会涉及加工件材料选用问题?冲压工艺对材料有何基本要求?3 影响冲压性能的主要因素有哪些?说明化学元素C对冲压性能的影响。4 简述选择冲压材料应遵循的原则。5 根据理化特性可以把塑料分为哪两种类型并举例？6 在塑料产品选材时，考虑那些主要性能？课题七模具加工材料LOGO“十二五十二五”职业教育国家规划教材职业教育国家规划教材经全国职业教育教材审定委员会审定经全国职业教育教材审定委员会审定大连理工大学出版社大连理工大学出版社Your company slogan in here