塑料制品和五金产品是现代工业生产与日常生活中不可或缺的两大类产品。它们的制造工艺虽然分属高分子材料成型和金属材料加工两大领域,但都依赖于精密的工程技术和高效的生产流程。了解这两类产品的主要生产工艺,有助于我们更好地认识现代制造业的脉络。
一、 塑料制品的主要生产工艺
塑料制品的生产核心在于将塑料原料(颗粒或粉末)通过加热、加压等方式,塑造成特定形状并固化。其主流工艺包括:
- 注射成型:这是产量最大、应用最广的塑料加工方法。将熔融的塑料高压注射到闭合的金属模具型腔中,经冷却固化后开模取出产品。适用于形状复杂、尺寸精确、需大批量生产的零件,如外壳、齿轮、日用品等。
- 挤出成型:将熔融塑料在压力下连续通过特定形状的机头口模,经冷却定型成为具有恒定截面的连续型材,如管材、棒材、板材、薄膜、电线电缆护套等。此工艺效率高,适合长尺寸产品的连续生产。
- 吹塑成型:主要用于制造中空制品。先将塑料制成型坯,然后将型坯置于模具中,向其中吹入压缩空气,使其膨胀紧贴模腔壁,冷却后即得产品。常见产品有瓶子、容器、油箱等。
- 压延成型:将加热塑化的塑料通过一系列相向旋转的辊筒间隙,使其受到挤压和延展,成为薄膜、片材或涂层在人造革、墙纸等基材上。主要用于PVC等材料的加工。
- 模压成型(压缩模塑):将预热后的塑料原料放入加热的模具型腔中,合模加压使其流动充满型腔,同时发生化学反应固化成型。多用于热固性塑料(如酚醛树脂)及部分结构复杂的热塑性塑料制品。
- 滚塑(旋转成型):将粉末状塑料装入闭合模具中,模具沿两垂直轴不断旋转并加热,塑料熔融均匀涂布于模腔内壁,冷却后定型。适用于大型、复杂、中空及小批量产品,如大型水箱、玩具、路锥等。
二、 五金产品的主要制造工艺
“五金”泛指以金属材料(如钢、铁、铜、铝及合金)制成的零件或产品。其制造工艺围绕对金属材料的成形、切削、连接和表面处理展开。
- 铸造:将熔融金属浇注入预制好的铸型空腔中,待其冷却凝固后获得一定形状和性能的金属毛坯或零件。这是制造复杂形状金属件最经济的方法,分为砂型铸造、压力铸造、熔模铸造等。
- 塑性成型(压力加工):利用金属的塑性,在外力作用下使其发生塑性变形,获得所需形状、尺寸和性能的工件。主要包括:
- 锻造:在锻锤或压力机冲击/压力下成型,能改善金属内部组织,强度高。用于制造重要受力件,如轴、齿轮坯。
- 冲压:通过模具对板材施加压力,使其分离或塑性变形,获得冲压件。高效、一致性好,广泛应用于汽车壳体、电器零件、日用五金等。
- 轧制、挤压、拉拔:主要用于生产型材、板材、管材、线材等原材料或半成品。
- 切削加工(机械加工):利用机床和刀具从金属毛坯上切除多余材料,以获得精确的几何形状、尺寸和表面质量。是最常见的精加工方法,包括车、铣、钻、刨、磨、镗等。
- 连接工艺:将多个金属零件组合成完整产品的工艺,主要包括焊接、铆接、螺纹连接和粘接。焊接是通过加热或加压使连接处达到原子间结合,是永久性连接的主要方式。
- 粉末冶金:将金属粉末或与非金属粉末的混合物作为原料,经过压制成型和烧结,制造金属材料、复合材料及各种类型制品的工艺。特别适合生产多孔、高熔点、特殊合金的复杂小零件,如含油轴承、齿轮等。
- 表面处理:为改善五金产品的外观、耐腐蚀性、耐磨性或其他表面特性而进行的处理,如电镀、喷涂(喷漆、喷塑)、阳极氧化、发黑、抛光等。
三、 工艺交汇与选择
尽管分属不同材料体系,但两类产品的制造流程都高度依赖模具(注塑模、冲压模、压铸模等),模具的设计与制造是产品质量和成本控制的关键。在实际生产中,一件成品往往需要多种工艺组合完成,例如一个金属外壳可能先经冲压成型,再进行切削钻孔,最后进行表面喷涂。工艺的选择取决于材料特性、产品设计(形状、尺寸、精度)、生产批量、成本预算及性能要求等多方面因素的综合考量。
总而言之,塑料制品工艺的核心是“塑形与固化”,而五金产品工艺的核心是“成形与改性”。两者共同构成了现代离散制造业的基石,不断推动着产品创新与产业升级。