金屬材料和塑料在產(chǎn)品中的應(yīng)用課件

產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)材料與工藝調(diào)研系別：機(jī)械工程系班級(jí)：工業(yè)設(shè)計(jì)102班姓名：湯轉(zhuǎn)學(xué)號(hào)：2一.金屬材料在產(chǎn)品中的應(yīng)用（沖壓成型在產(chǎn)品中的應(yīng)用）1.金屬材料的概述2.金屬材料的成型方法3.沖壓成型產(chǎn)品舉例4.沖壓成型產(chǎn)品設(shè)計(jì)要點(diǎn)5.沖壓產(chǎn)品分析二.塑料在日常生活中的應(yīng)用1.塑料的概述2.塑料主要的成型方法3.塑料成型方法在產(chǎn)品中的應(yīng)用（圖片舉例）4.塑料水杯分析5.

塑瓶產(chǎn)品在乳飲料包裝中的應(yīng)用---PET瓶一.金屬材料在產(chǎn)品中的應(yīng)用----沖壓成型在產(chǎn)品中的使用分析一.金屬材料成型----概述

材料成型加工行業(yè)是制造業(yè)的重要組成部分，材料成型加工技術(shù)是汽車、電力、石化、造船及機(jī)械等支柱產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)制造技術(shù)，新一代材料加工技術(shù)也是先進(jìn)制造技術(shù)的重要技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界75%的鋼材經(jīng)塑性成形，45%的金屬結(jié)構(gòu)用連接得以成型。汽車結(jié)構(gòu)中65%以上由鋼材、鋁合金、鑄鐵等材料通過以上幾種加工方法成型。

在現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,可運(yùn)用的材料豐富多彩。其中,金屬以其自身的特質(zhì)在工藝制作材料中占有很大的比重。不同的金屬經(jīng)過不同的冶煉、熔鑄、捶打、焊接等工序,可以制作各種富有現(xiàn)代感的產(chǎn)品。金屬材料在體現(xiàn)設(shè)計(jì)效果上起著不可忽視的作用。

金屬材料是現(xiàn)代工業(yè)的支柱，金屬材料的工藝性能優(yōu)異，能夠按照設(shè)計(jì)師的構(gòu)思實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多種造型。廣泛應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中，是設(shè)計(jì)師快速實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)構(gòu)思的重要途徑。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，肯定會(huì)有越來越多的處理工藝被發(fā)明出來，這些都會(huì)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的發(fā)展做出重要影響。三.沖壓成型產(chǎn)品舉例

沖壓即能制造尺寸很小的儀表零件，又能夠制造像汽車大梁、壓力容器一類的大型零件。尺寸和形狀精度即可滿足一般要求，也可制造精度在微米級(jí)、形狀復(fù)雜的零件。沖壓在汽車（車身、底盤、油箱、散熱器片等）、機(jī)械、家用電器、日用品（水壺、鋁鍋、廚具等）、電機(jī)、儀表（支架、擋板、殼體等）、航空航天、兵器制造中具有十分重要的地位。在罐裝食品、飲品的封裝等方面應(yīng)用廣泛。藝術(shù)造型上，常做標(biāo)牌、鎖具、燈具、筆、服裝上的裝飾品等。以殼體類零件居多,沖壓產(chǎn)品尺寸精確，表面光潔度好，一般沖壓后不再或很少進(jìn)行機(jī)械加工.---------沖壓殼體沖壓（拉伸）件沖壓烤漆飾品沖壓飾品形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱，盡可能采用圓形或矩形，受力均勻

產(chǎn)品表面均由上下模具切、拉、擠而成，故產(chǎn)品形狀設(shè)計(jì)應(yīng)簡(jiǎn)單，符合模具的一端（型腔）或兩端（通模）是開放式的特點(diǎn)，應(yīng)能制造。為保證模具強(qiáng)度和壽命，盡量避免長槽或長懸臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

形成產(chǎn)品表面的沖壓深度不能過長，過長時(shí)是分幾次壓成的，產(chǎn)品的拉、擠成型表面不應(yīng)設(shè)計(jì)過長。（如：氧氣瓶）在型腔內(nèi)可設(shè)計(jì)復(fù)合型腔特點(diǎn)的形貌（孔窩、凸臺(tái)）以及通孔等。如：汽車車身既充分利用沖壓件有薄、勻、輕、強(qiáng)的特點(diǎn)，又要滿足沖壓產(chǎn)品需要較強(qiáng)剛度的要求

在產(chǎn)品上靈活設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋、肋、起伏或翻邊（如：盆、鍋等）等以提高其剛性。并且這些在制造時(shí)可一次成型，是其他方法難以做到的。4對(duì)拉伸件，盡量設(shè)計(jì)成回轉(zhuǎn)體，尤其是柱形最好

一般不設(shè)計(jì)成空間曲面如汽車覆蓋件；工件結(jié)構(gòu)特別復(fù)雜需多次沖才能壓完成時(shí)，可以分解沖壓后焊接，降低模具費(fèi)用和加工周期5注意最小拐角、折彎等與板厚有關(guān)的設(shè)計(jì)（查手冊(cè)）。如：小支撐板等四.沖壓產(chǎn)品的設(shè)計(jì)特點(diǎn)五.產(chǎn)品分析之一------啤酒蓋子分析瓶蓋是包裝不可或缺的重要組成部分,而應(yīng)用于啤酒飲料等產(chǎn)品的瓶蓋對(duì)氣密性要求極高但同時(shí)，由于與液態(tài)產(chǎn)品接觸，也面臨著一系列的問題。下面對(duì)啤酒蓋子進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。金屬材料：涂印過的平板鐵皮性能：成型工藝簡(jiǎn)單，成本低，具有極好的密封性

成型方法：沖壓成型利用沖模在壓力機(jī)上使板料分離、變形，板料沖壓的坯一般為2mm，蓋子的沖壓成型分為兩步分離和變形，先從板料上沖下落料，然后再進(jìn)行彎曲變形。分離工序

使坯料的一部分與另一部分相互分離的工序，如落料、沖孔、切斷、修整等。變形工序

使坯料的一部分相對(duì)于另一部分產(chǎn)生位移而不破裂的工序。如拉深、彎曲、翻轉(zhuǎn)、成型等。的有機(jī)溶劑殘留，合理評(píng)估普通皇冠蓋的切口生銹問題和防銹皇冠蓋的食品安全風(fēng)險(xiǎn)，趨利避害，避免引起食品安全事件。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步以及人們飲食文化的持續(xù)多元化，食品安全日益成為備受關(guān)注的熱門話題之一——“三聚氰胺奶粉”、“瘦肉精火腿”、“臺(tái)灣塑化劑”等等，每一次食品安全事件無不沖擊著行業(yè)的生存與發(fā)展和牽引著消費(fèi)者的飲食傾向與選擇神經(jīng)。那么作為啤酒和可樂等飲料包裝行業(yè)近年來新開發(fā)的一種新產(chǎn)品，防銹皇冠蓋的食品安全現(xiàn)狀和前景如何呢？我們又應(yīng)該如何控制和完善其安全性呢？綜上所述，小小皇冠蓋其中涉及到的食品安全管控也是大有文章的。作為皇冠蓋生產(chǎn)廠家，只有從客戶和消費(fèi)者的切身需求出發(fā)，以包裝的食品安全為己任，才能從根本上解決瓶蓋食品安全，保障包裝食品的安全。零件缺陷及形成原因：

2.模具設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)

如圖2所示，該模具分成上模和下模兩部分組成，上模由模裝柄1、上模板3、固定板4、卸料板7、組合凸模8等組成.其中上模板3與固定板4由螺釘2固定，卸料板7、橡皮墊6則由螺釘5固定在固定板4上，組合凸模8固定在上模板3上，與卸料板7成間隙配合，當(dāng)橡皮墊6被壓縮時(shí)，卸料板可隨螺釘5沿組合凸模上下移動(dòng)，整個(gè)上模由模裝柄裝在沖床上;下模由復(fù)合凹模10,下模板11、內(nèi)推芯12、內(nèi)推芯固定板13和橡皮墊15等組成，內(nèi)推芯12與下模的下模板11成間隙配合，間隙只限于內(nèi)推芯12可在下模板11間上下移動(dòng)，內(nèi)推芯12固定在內(nèi)推芯固定板13上，當(dāng)上模的組合凸模下壓時(shí)，內(nèi)推芯12隨內(nèi)推芯固定板13一起壓縮橡皮墊15下移.1.模柄2.螺釘3.上模板4.固定板

5.螺釘6.橡皮墊7.卸料板8.凸模

9.帶料10.凹模11.下模板12.內(nèi)推芯

13.固定板14.緊固螺釘

15.橡皮墊產(chǎn)品分析之三

---------可口可樂金屬易拉罐包裝

2005年底可口可樂公司計(jì)劃推出新的鋁制“LoveCoke”等高線瓶。這種等高線狀，擠壓的鋁制瓶是由美國俄亥俄州揚(yáng)斯敦的Exal公司在美國，法國制成。瓶蓋是用皇冠瓶蓋，油墨用UV防涂改油墨，圖形由英國的設(shè)菲爾德設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)。

下面是我在網(wǎng)上搜集的有關(guān)可口可樂金屬易拉罐的包裝加工工藝，加入了我自己對(duì)可口可樂加工工藝的理解，我相信經(jīng)過這些學(xué)習(xí)會(huì)更好的理解產(chǎn)品造型、選材和加工過程，對(duì)我們玩具專業(yè)有很大的幫助。1.成型方法：易拉罐生產(chǎn)廠需要從其它廠家購進(jìn)鋼板或鋁板,然后通過一系列的拉伸沖壓成型。罐身從印刷工序出來然后進(jìn)行清漆油墨烘烤罐內(nèi)部清洗等處理工藝生產(chǎn)出產(chǎn)品來。是需要特定的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)線的！易拉罐由罐身和罐蓋兩部分組成,行內(nèi)稱兩片罐。2.下面是罐子的制作工程:1)生由薄鋁帶,(厚0.27MM~0.33MM,寬1.6M~2.2M,一卷重約3T)由沖床沖成圓杯2)沖后的杯由拉伸機(jī)拉成罐子的形狀3)拉伸后的罐子經(jīng)清洗,烘干,外表印刷并烘干,內(nèi)壁噴涂并烘干,罐口縮頸返邊,漏光檢測(cè)后就是成形的易拉罐(沒有蓋子)4）罐蓋也是用鋁帶用沖床一次沖成形的，經(jīng)過噴涂烘干和檢測(cè)后即完工制作過程中不需要熱處理。3.性能：

易拉罐的圓形設(shè)計(jì)，是因?yàn)槠渲醒b的液體是負(fù)壓液體，圓形可以保證壓力均勻，防止爆裂。蓋子與罐子是分開的，蓋子是指頂蓋，頂蓋事先裝好了拉環(huán)，并不是從那個(gè)小口灌進(jìn)可樂才裝拉環(huán)的。可樂剛剛做出來的時(shí)候是-10攝氏度，在這個(gè)溫度下，二氧化碳可以大量溶于水中。把冰可樂裝入罐子，然后用機(jī)器封上蓋子?；貜?fù)常溫后，罐中液體就是負(fù)壓的了，因?yàn)槌叵露趸己茈y溶于水，氣體會(huì)釋放出來，氣體加強(qiáng)了罐中的氣壓，在高氣壓下，氣體有被壓入水中溶解，最后達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。

碳酸類飲料，都有較高的氣壓?，F(xiàn)在可口可樂都用鋼制易拉罐了當(dāng)初用鋁做易拉罐知識(shí)因?yàn)榻饘僦袖X的密度小，同樣重量下。強(qiáng)度相對(duì)較高，不易被氧化。價(jià)格比較便宜，并且鋼制的易拉罐利于回收再利用保護(hù)環(huán)境，可循環(huán)利用，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)利益和社會(huì)利益的雙贏。4.產(chǎn)品缺陷及原因：由于鋁屬于氫前的較活潑金屬，跟碳酸反應(yīng)，所以內(nèi)層做了特殊處理，但跟弱酸性的飲料多少會(huì)有反應(yīng)。會(huì)產(chǎn)生鋁離子，影響人的智力發(fā)育。可口可樂是酸性飲料，之前普遍采用鋁罐包裝，現(xiàn)在杭州中萃普遍使用了鋼制易拉罐。因此為了避免腐蝕，無論是鋼質(zhì)或鋁質(zhì)飲料罐都會(huì)有一層涂層，這層涂層可以保護(hù)鋼質(zhì)或鋁質(zhì)罐體不被可口可樂的酸性腐蝕?！痹诳蓸飞a(chǎn)流程中，機(jī)器會(huì)對(duì)每一罐走入流通環(huán)節(jié)的可樂進(jìn)行檢測(cè)，如分量不達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，將被沖出生產(chǎn)線外。有些可樂之所以分量不足，原因可能有兩個(gè)，飲料通過制罐過程中存在肉眼看不見的‘砂眼’漏液，或者是由于一罐飲料的漏液，對(duì)其他罐體腐蝕后出現(xiàn)外漏現(xiàn)象?！?/p>

5.易拉罐的發(fā)展史

1940年，歐美開始發(fā)售用不銹鋼罐裝的啤酒，同一時(shí)期鋁罐的出現(xiàn)也成為制罐技術(shù)的飛躍。1963年，易拉罐在美國得以發(fā)明，它繼承了以往罐形的造型設(shè)計(jì)特點(diǎn)，在頂部設(shè)計(jì)了易拉環(huán)。這是一次開啟方式的革命，給人們帶來了極大的方便和享受，因而很快得到普遍應(yīng)用。到了1980年，歐美市場(chǎng)基本上全都采用了這種鋁罐作為啤酒和碳酸飲料的包裝形式。隨著設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，鋁罐趨向輕量化，從最初的60克降到1970年的21～15克左右。

皇冠和波爾是世界上較大制罐集團(tuán)，皇冠集團(tuán)擁有223家工廠，分布50個(gè)國家，在全球中每5個(gè)飲料罐就有一個(gè)來自皇冠，在北美、歐洲等地每3個(gè)食品罐就有一個(gè)來自皇冠。

金屬材料趨向鋁板材：

制造易拉罐的材料有兩種：一是鋁材，二是馬口鐵。美國用于包裝容器的鋁金屬材料消費(fèi)1998年達(dá)到199．92萬噸，比1997年增長2．24％，成為第二大消費(fèi)市場(chǎng)，由于鋼罐比鋁罐成本低約千分之七美元，在南美地區(qū)鋼罐主導(dǎo)飲料包裝市場(chǎng)，但隨著環(huán)保意識(shí)的提高。以及對(duì)資源的循環(huán)使用方面考慮，包裝材料鋁質(zhì)逐步替代鋼質(zhì)。在噴霧罐方面，過去一直是由鋼質(zhì)主導(dǎo)地位，而從2000年開始已有許多產(chǎn)品轉(zhuǎn)向鋁材，增長率達(dá)到2％～3％，隨著拉伸技術(shù)在生產(chǎn)噴霧罐方面的應(yīng)用，鋁質(zhì)類噴霧罐將逐步占領(lǐng)市場(chǎng)。注重回收:

鋁在包裝業(yè)中強(qiáng)勁對(duì)手來自PET材料，PET材料可以通過注塑模具制成奇異外觀，而鋁材就相對(duì)較難，但二種材料的價(jià)格上存在很大的差異，PET受石油價(jià)格影響，而鋁可通過自己的回收循環(huán)使用，降低材料成本，且受到環(huán)境組織的重視.近年來歐美及一些易拉罐消費(fèi)活躍地區(qū)，不斷提高鋁罐及鋁質(zhì)包裝材料的回收率，在回收方面開展較早的國家，已不再爭(zhēng)論廢鋁罐回收價(jià)值問題，而已變成日常的工作，而開展較晚的國家正在十分努力去做。美國是這項(xiàng)目開展較早也是回收率最高的國家。德、荷在歐洲起著領(lǐng)頭羊作用。墨西哥提倡100％回收率。

二.塑料在日常生活中的應(yīng)用2.塑料的主要成型方法1)、注射成型是采用注射成型機(jī)將粒狀塑料連續(xù)輸入到料筒中受熱熔融成黏性流動(dòng)狀態(tài)，由螺桿或柱塞推至料筒端部，通過噴嘴和澆注系統(tǒng)將熔體注入閉合的模具中，經(jīng)保壓、冷卻后固化成型，然后開模取出塑件。2)、壓縮成型是將塑料原料直接加在敞開的模具型腔內(nèi)，再將模具閉合，塑料粒料在受熱和受壓的作用下充滿閉合的模具型腔，固化成型后得到塑件。3)、壓注成型在改進(jìn)壓縮成型缺點(diǎn)，吸收注射模具經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種熱固性塑料的成型方法，又稱傳遞成型、擠膠成型。壓縮成型4)、擠出成型將熔融的塑料自模具內(nèi)以擠壓的方式往外推出，而得到與?？谙嗤瑤缀涡螤畹牧黧w，冷卻固化后，得到所要的零件。5)、中空成型（吹塑成型）是將熔融坯料放入吹塑模具內(nèi)，向坯料吹入壓縮空氣，使處于高彈態(tài)的融入塑料型坯發(fā)生膨脹變形，然后再經(jīng)冷卻定型，獲得中空容器它是制造中空件和管筒型薄膜的方法。

4.塑料水杯分析塑料水杯常用材質(zhì)有聚丙烯，聚碳酸酯。首先，從理論上講二者都是無毒的，但是從耐老化講，PP更適合做水杯。

其次從合成方法上講，PC一般是用雙酚A型方法合成的，分子內(nèi)含有苯環(huán)，雖然PC本身耐熱性很好，但是作為高分子材料，其內(nèi)部仍然含有一些低分子物質(zhì)，這些物質(zhì)在受熱見光的情況下，會(huì)揮發(fā)分解，并且大多是致癌的。

因此通常情況下PP水杯更安全。但是為什么市面上有很多PC水杯呢？這是因?yàn)椋琍C的透明性更好，更有玻璃的質(zhì)感，所以商家為了取悅消費(fèi)者也會(huì)生產(chǎn)PC的水杯。該塑件是一日用品容器—大水杯蓋，塑件壁薄屬薄壁塑件，生產(chǎn)批量很大。要求其化學(xué)穩(wěn)定性好，熔點(diǎn)高，故選用PP，成型工藝性很好，可以注射成型。4.1生產(chǎn)工藝成形方法流程圖原料干燥塑化吹塑冷卻定型脫模

高溫處理冷卻杯體成品對(duì)于杯體加工，主要采用注塑和吹塑相結(jié)合的加工方法（注射吹塑）。工藝過程為：由注射機(jī)在高壓下將熔融塑料注入型坯模具內(nèi)形成管狀型坯，開模后型坯留在芯模上，通過機(jī)械裝置將熱型坯置于吹塑模具內(nèi)，合模后由芯模通道引入0.2-0.7MPa的壓縮空氣，使型坯吹脹達(dá)到吹塑模腔的形狀，并在空氣壓力下冷卻定型，脫模后得到制品。4.3塑料水杯合理性分析：

①大多數(shù)塑料容易制成透明或半透明制品，幾乎都可以任意著色，這是與金屬及木制品的不同之處，并著色堅(jiān)牢，不宜退色；塑料質(zhì)輕，耐震動(dòng)與沖擊，比強(qiáng)度高，比金屬輕,強(qiáng)度比木材高，可以制作成很薄很堅(jiān)硬的制品，塑料的比強(qiáng)度比金屬高，不像陶瓷、玻璃制品那么易損壞；塑料電絕緣性好、熱物理性能好。②大多數(shù)塑料在低頻低壓下具有良好的電絕緣性能，有的即使在高頻高壓下也可用作電器絕緣材料火電溶介質(zhì)材料；塑料有耐化學(xué)藥品性，多數(shù)塑料對(duì)一般濃度下的酸、堿、鹽等化學(xué)藥品具有良好的耐腐蝕性能，不像金屬那樣發(fā)生銹蝕，也不易受日光、風(fēng)雨的腐蝕，是一種優(yōu)良的防腐蝕材料；③塑料成型加工方便，能大批量生產(chǎn)。

5.塑瓶產(chǎn)品在乳飲料包裝中的應(yīng)用---PET瓶5.1PET瓶的成型方法

PET瓶的成型方法有擠出吹塑與注射吹塑工藝成型兩種方式，拉伸吹塑又有一步法與兩步法之分，在一步法成型中，型坯的成型、冷卻、加熱、拉伸與吹塑和瓶體的取出均在一臺(tái)機(jī)器上依次完成，兩步法則采用擠出或注射成型型坯，并使型坯冷卻到室溫，成為半成品，然后把型坯送入再加熱并在拉伸吹塑機(jī)器中成為瓶體。即型坯的成型、拉伸與吹塑分別在兩臺(tái)機(jī)器上完成。一步法注射吹塑PET瓶，注吹設(shè)備中需要有兩副模具即注塑型坯模和吹塑模具。而注塑型坯模主要由型坯模腔及芯棒構(gòu)成，其各部位尺寸參數(shù)選用的正確與否是瓶體能否成型的關(guān)鍵，因此很有必要將模具型坯尺寸參數(shù)結(jié)合成型工藝進(jìn)行合理選取。①注塑型坯