成形设备及自动化课程项目资料
塑性成形装备及自动化课程教学大纲
工业机器人与塑性装备自动化生产线 4
现场教学
2
教学 作业及 基 本 考查 方式 要求 要求 方式
课堂 授课
课堂 授课
课堂 授课 课堂 授课 课堂 授课
课堂 授课
课堂 授课 课堂 授课 课堂 授课 实践 活动
*考核方式 (Grading)
*教材或参考资料 (Textbooks & Other
课程性质 (Course Type)
授课对象 （Audience）
授课语言 (Language of Instruction)
*开课院系 （School） 先修课程 （Prerequisite） 授课教师 （Instructor）
*课程简介 （Description）
*课程简介 （Description）
the teaching mainline, and the course is given by lecture, discussion and experiments
based on the comprehensive application of theoretical mechanics, mechanics of
《塑性成形装备及自动化》课程教学大纲
课程基本信息（Course Information）
课程代码 （Course Code）
*课程名称 （Course Name）
*学时
MT479
（Credit
32
Hours）
（中文）塑性成形装备及自动化
*学分 2
（Credits）
（英文）Metal Forming Equipment and Automatization
过授课、讨论、实验和课外实践等各个教学环节，运用现代教学手段和方法，使
第二篇 金属塑性成形设备及自动化
F=1876kN F=156kN
压力过载 电机过载
当h=100mm时
7.3 塑性成形设备的发展趋势
数控化 高效精密化
集成化
大型化
第八章 通用机械压力机
8.1.1 通用机械压力机的工作原理 机械压力机俗称曲柄压力机
工作原理： 通过曲柄连杆机构将电动机的旋转运 动转化为滑块的往复直线运动。
动 齿轮处于机身主墙板之间的润滑油箱内为闭式传动
通过装模高度调节机构将滑块调至
最高点——最大装模高度
最低点——最小装模高度
二者差值——装模高度调节量
必须保证：
最大装模高度 > 模具闭合高度 > 最小装模 高度
对小模具，必要时可加装垫板
8.2 曲柄滑块机构
平锻机
热模锻 压力机
图2-18 曲柄滑块机构的运动简图
8.2.1 曲柄滑块机构的运动和受力分析 1. 曲柄滑块机构的运动分析 1） 滑块位移与曲柄转角的 关系 设曲柄半径为 R，连杆 长度为 L，滑块速度 v向下 为正，s 为 B点距下止点的 距离，有：
8.2.2 曲柄滑块机构的设计计算
1. 曲轴（主轴）
曲柄轴 偏心轴 曲拐轴 偏心齿轮和心轴
曲轴、连杆
曲柄轴 特点：曲轴双端支承，受力好；滑块行程较大
，行程不可调。大型曲轴锻造困难，受弯、扭
作用，制造要求高。
适用范围：主要用于较大行程的中小型压力 机上。
图2-13 JC23-63压力机的曲柄滑块机构结构图 图2-12 JC23-63压力机
第二篇 金属塑性成形设备及自动化
张婧婧 zhangjj@
第七章 概论
塑性成形：利用固态材料的塑性，使坯料在专用 设备的外力、能量的作用下，以及相应模具的 约束下，产生永久变形以获得所需的工件形状 和性能的一种压力加工方法。
成型机培训资料
安全事故应急处理方法
事故报告
发生安全事故后，操作人员应立即报告上级领导和相关部门，并保护好事故现场 。
应急处理
操作人员应按照公司规定的应急处理程序，迅速采取正确的措施进行救援和处理 ，如止血、固定、心肺复苏等。同时，应配合相关部门进行调查和分析，找出事 故原因并提出改进措施。
归档
将保养记录整理成档案，存放在成型机旁边或相关档案室内，方 便查阅。
定期回顾
定期回顾设备保养记录，分析设备运行状况和故障原因，为今后 的维护保养工作提供参考和依据。
04
成型机安全规范
安全操作规程
操作前检查
操作前应检查机器是否正常，安全装置是否灵敏可靠，确保机器周围没有杂物和人员。
定期检查成型机油液的质量和油位，如发现异常应及时更换或
添加。
部件更换
02
当机器出现故障或损坏时，应及时更换相应的部件，确保机器
的正常运转。
性能检测
03
定期对成型机的性能进行检测，如模高、锁模力、注射压力等
参数是否达到规定要求。
设备保养记录与归档
记录
对成型机的保养、检查、维修等工作进行详细记录，包括保养项 目、更换部件、维修人员、时间等。
正式生产
根据生产计划，连续生产并监控产品质量 。
试生产
在正式生产前进行试生产，检查产品质量 和设备运行状况。
操作过程中注意事项
注意安全
操作成型机时必须遵守安全规定，不得随 意拆卸、修理设备。
检查设备
定期检查成型机各部件是否正常，发现故 障应及时排除。
保持清洁
保持机器表面和内部的卫生，定期清理设 备灰尘和杂物。
材料成形装备及自动化 材料成形装备及自动化ppt课件
“三合一〞加热炉
将铸件落砂、 热处置、砂再生 结合在一同称之 为“三合一〞的 加热炉。
“三合一〞加热炉任务原理
TOTAL RECLAMATION 完全再生
新 NEW 砂 SAND
0.3% 14,7%
6%
80%
POURING AND COOLING
9.6.1 旧砂回用与旧砂再生
旧砂回用是指：将用过的旧砂块经破碎、去磁、 筛分、除尘、冷却等处置后反复或循环运用。
旧砂再生是指：将用过的旧砂块经破碎、并去 除废旧砂粒上包裹着的残留粘结剂膜及杂物，恢复 近于新砂的物理和化学性能替代新砂运用。
旧砂再生与旧砂回用的区别在于：旧砂再生除 了要进展旧砂回用的各工序外，还要进展再生处置。 即：旧砂再生等于“旧砂回用〞+“去除旧砂粒外表 残留粘结剂膜〞的再生处置。
2 .化学法〔多为深度处置工艺中采用〕
① 混凝法：处置含油废水、染色废水、煤气站废水 ② 中和法 ③ 氧化复原法：含酚、氰、硫废水的处置 ④ 电解法：含铬废水 ⑤ 萃取法：有机废水 ⑥ 吹脱法：含CO2、H2S、HCN废水 ⑦ 吸附法：有毒废水深度处置 ⑧ 电渗析法：运用离子交换膜含粉、氰废水
3 . 污水处置工艺流程
我国工现业有企企业业允的许噪消声费级车/dB间(A或) 作90业9场3 所96的9允9 许噪
声级 最高允许噪噪声无污染物，属于觉得公害，受生理与心思要素的影响 ② 噪声污染是暂时的，不会积累 ③ 噪声的能量最后消逝为空气的热能，传播间隔不太远 ④ 影响面广
例如，日本“非清洁工业〞的2/3至4/5已转移到 东南区和拉丁美洲；美国危害生态的工业部门的国 外投资的39%在开展中国家；原联邦德国的化学工 业投资27%在开展中国家。
成形设备及自动化课程项目指导书
《成形设备及自动化》课程项目指导书一、项目的目标本课程的项目针对压机主要部件结构方案的确定，通过该项目的实施使学生加深对成形设备结构设计基础知识的理解，并初步具备运用所学知识进行中等复杂程度成形设备主要部件结构设计，复杂物体的三维建模能力，相关标准、手册的查阅能力等，引导学生积极思考、主动学习，锻炼和提高学生的交流、沟通和表达能力以及团队合作能力，培养学生的责任感和职业道德。
二、项目的内容本项目将从以下3个方面进行选题，也可由学生根据兴趣自行选题。
（1）液压机上横梁；（2）液压机活动横梁；（3）液压机下横梁；（4）开式压力机框架；学生需分组完成下述内容：（1）结构方案确定（2）主要尺寸设计计算（3）强度刚度校核（4）零件图绘制（5）三维建模（6）项目报告及答辩用PPT三、项目的实施项目采用分组的方式进行。
3~4名同学组成1组，每组设组长1人，每组1题。
各组的项目题目将在第二次课时下发。
由组长负责组织本组同学依据项目题目及同学的实际情况进行工作分配。
学生应根据项目题目及课程的进度，按时完成资料的查阅及结构方案的设计计算。
项目的课内学时要求学生必须集中进行项目的研究讨论工作。
项目将以答辩的形式进行验收。
答辩结束后，学生需及时上交项目研究报告和PPT。
四、项目的进程安排项目题目下发后，各小组应积极开展资料搜集、查阅、整理等前期工作，完成零件图的三维建模。
项目课内学时安排如下：五、项目的要求和成绩评定项目执行期间，严格考勤。
学生必须按时参加项目研究，不准无故缺席、早退。
在项目研究中表现突出的学生将给予奖励，并记入考核成绩。
所有参加答辩的学生必须着正装，答辩时于台前站立汇报。
每位同学的三级项目成绩由小组成绩和组内成绩两部分构成。
小组成绩由以下两个方面进行评价：（1）项目研究报告，占项目成绩的40%；（2）答辩成绩，占项目成绩的60%；小组得分为组内所有同学的平均分，每位同学的得分依据其在组内的贡献，在小组平均分的基础上浮动，但最高分与最低分差值不得小于15%。
材料成型装备及自动化
一、无模铸造的基本概念无模铸型制造工艺(Patternless Casting Manufacturing，PCM)是将快速成形技术应用到传统的砂型制造工艺中。
PCM工艺也是基于快速成形技术的离散／堆积成形原理，但它是不同于传统砂型制造工艺的造型方法。
PCM工艺的基本原理如下图所示。
首先从零件CAD模型得到铸型CAD模型；由铸型CAD模型的STL文件分层，得到截面轮廓信息，再以层面信息产生控制信息；造型时，第一个喷头在每层铺好的型砂上由计算机控制精确地喷射粘结剂，第二个喷头再沿同样的路径喷射催化剂；两者发生交联反应，一层层固化型砂堆积成形。
这样在粘结剂和催化剂共同作用的地方，型砂被粘结在一起，其它地方原砂仍为颗粒态。
固化完一层后再粘接下一层，所有的层粘接完之后就得到一个空间实体。
在粘结剂没有喷射的地方仍是散砂，比较容易清除。
清理出中间未固化的散砂，就可以得到一个有一定壁厚的铸型，在砂型的表面涂敷或浸渍涂料之后就可用于浇注金属。
PCM是一种结合计算机技术对树脂砂造型工艺进行改造的技术。
它不仅能使铸造过程自动化、敏捷化,降低工人劳动强度,而且在技术上突破了传统工艺的许多障碍,使设计、制造的约束条件大大减少,具有传统铸型制造工艺无可比拟的优越性。
PCM铸型的表面质量直接影响到原型件和铸件的表面质量。
在PCM工艺中,除了因为分层产生的“台阶效应”,铸型表面还常常存在着结瘤、毛刺等缺陷,这给铸型的后处理造成了困难,并影响铸件的尺寸精度和表面质量。
为解决这个问题,主要从以下几个方面进行了研究。
1、提高扫描线的质量在PCM工艺中,扫描线的质量决定了铸型轮廓的质量。
采用离散式喷头,喷射得到的扫描线具有离散特征。
首先要减小喷嘴直径(孔径),同样的条件下,喷嘴直径小,流量就小,线宽就小,扫描线质量就越高。
为了避免喷头堵塞和提高造型效率,喷嘴直径不能太小。
其次要根据扫描速度,设置较高的振动频率和中等的占空比,这样可使喷射的液滴更细小,单元体和间隙更小。
材料成形装备及自动化 材料成形装备及自动化 吕c2e4
EAMP 材料成形装备及自动化(4) 华中科技大学材料学院
4
低 压 铸 造 工 艺 流 程 图
EAMP 材料成形装备及自动化(4) 华中科技大学材料学院
5
2.7.1 低压铸造机的类型及构造
按模具与保温炉的连接方式，可分为顶置式低压铸造机 和侧置式低压铸造机。
顶置式低压铸造机
侧置式低压铸造机
1-坩埚；2-升液管；3-金属液；4-进气管；5-密封盖；6-浇道；7-型腔；8-铸型
材料成形及控制工程专业核心课程 材料学院材料成形装备及自动化教案
材料成形装备及自动化
Equipment and Automation of Materials Process
吕书林
华中科技大学材料学院 2015-2016学年第二学期
目录
第一章 绪 论（2学时） 第二章 金属液态成形装备及自动化（10学时） 第三章 金属塑性成形装备及自动化（8学时） 第四章 金属连接成形装备及自动化（10学时） 第五章 高分子材料成形设备及自动化（2学时） 第六章 快速成形装备及控制（8学时） 第七章 其它材料成形装备（3学时） 第八章 热处理工业炉及其控制（2学时） 第九章 材料加工中的环境保护装备（3学时）
15
EAMP 材料成形装备及自动化(4) 华中科技大学材料学院
16
EAMP 材料成形装备及自动化(4) 华中科技大学材料学院
17
2.8 消失模精密铸造装备及生产线
(1)基本原理： 采用泡沫塑料模样代替普通模样紧实造型，造好铸型后
不取出模样、直接浇入金属液，在高温金属液的作用下，泡 沫塑料模样受热气化、燃烧而消失，金属液取代原来泡沫塑 料模样占据的空间位置，冷却凝固后即获得所需的铸件。
成型机培训资料
成型机培训资料成型机培训资料（1）在现代制造业中，成型机是一种非常重要的设备，它能够将各种原材料加工成所需的形状，并且具备高效、精准的特点。
因此，掌握成型机的使用方法及相关知识，对于从事制造行业的工作者来说至关重要。
本文将为大家介绍成型机的基本概念、常见类型及其应用，以及相应的培训资料。
成型机是一种利用模具对原材料进行成形的设备。
根据不同的成形方式和结构，成型机可以分为多种类型，如注塑成型机、压力机、铸造机等等。
其中，注塑成型机是广泛应用于各个领域的一种成型设备，它通过对熔化的塑料进行高压注射，将其注入到模具中进行冷却成型，最终得到所需的产品。
注塑成型机的基本工作原理是：首先将固态塑料通过加热将其熔化，然后将熔化后的塑料注入模具中，待塑料冷却后，即可得到成型产品。
注塑成型机具有操作简单、生产效率高的特点，可广泛应用于塑料制品的生产，如塑料制品、电子产品外壳、汽车零部件等等。
在注塑成型机的培训资料中，应包括对成型机结构和原理的介绍，操作流程的讲解，以及常见故障的处理方法等。
除了注塑成型机，压力机也是常见的一种成型设备。
它主要通过施加压力将金属材料加工成所需的形状。
压力机的种类较多，包括冲床、剪板机、液压机等等。
在压力机的培训资料中，应包括对压力机工作原理和结构的介绍，常见的应用领域和注意事项等内容。
铸造机是一种利用熔化金属或其他材料进行铸造的设备。
它通过熔炉将金属加热到熔点，然后借助模具将熔融金属倒入，并在冷却固化后脱模得到成型产品。
铸造机种类繁多，如压铸机、重力铸造机、连续铸造机等。
在相应的培训资料中，应包括铸造机的工作原理和结构介绍，铸造工艺和操作流程的讲解，以及常见问题的处理方法等。
综上所述，成型机在制造业中扮演着重要的角色，了解和掌握成型机的使用方法和相关知识对于提高生产效率、保证产品质量具有重要意义。
通过系统的培训资料，工作者可以更好地理解成型机的工作原理，掌握操作技巧，提高工作效率。
每个类型的成型机都有其独特的特点和应用领域，对于不同的工作者来说，选择适合自己的培训资料将会有助于提高专业技能。
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刚度校核
• 最大挠度为中点
f0
pl3 48EJ
1
6
D
l
2
4
D
l
3
Qal2 8EJ
1
4 3
a l
2
4
d
l
2
K GF
Qa
pl 4
m，h 2 360 2 1.5m m
m
m
2020/10/9
法兰支撑法兰固定
• 液压缸以法兰支撑并安装在横梁内，当 横梁取45号钢时，g 可取130MPa，
• 算的Ap'' 法13兰0M面P积a,得A1' 0.13m2，A2' 0.04m2
法兰内径D1' 1130mm，D2' 614mm
法兰外径 D1" 2
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最大弯矩计算
M max
P (l
22
D ) Qa
11.5 106 N
m
式中 P—液压缸公称压力
D—缸法兰的环形接触面平均直径
l—立柱宽边中心距
Q—侧缸公称压力
P—中间缸公称压力
a 各段剪力 3
Q1
P
2
Q
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a2
a3
Q2
1 (P
22
Q)
a1
a2
Q3
1P
2
中心截面强度
材料选取Q235，许用应力 200MPa,S 35MPa 过渡圆角半径R=30mm，为减轻应力集中 横梁截面高度与柱套高度比值为1 上横梁高度H=3~3.5d, 取H=1350mm
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上横梁二维设计图
主视图
俯视图
上横梁三维建模
三维剖开图
立柱的强度校核
由工作压力，与拉杆面积，立柱面积和预紧力之间的关系，
横梁上。
• 液压缸安装的一般方式如下。 • ①清洗零件。 • ②保证整个活塞杆进退直线度，防止刚性干涉。 • ③要正确安装各处的密封装置。 • ④螺纹连接件拧紧时应使用专用扳手， 扭力矩应符合标准要。 • ⑤活塞与活塞杆、配后，须设法测量其 同轴度和在全长上的直线度是否超
差。
• ⑥装配完毕后活啤组件移动时应元阻滞 感和阻力大小不匀等草草象。 • ⑦油压机液压缸向主机安装时，进出油口接头之间必须加上密封圈并紧固
F支 0.1105m2，可取外边长48cm，内边长33cm
2020/10/9
上横梁的强度和刚度校核
• 由于上横梁的刚度远大于立柱刚度，因此可将上横梁简 化为简支梁，支点间距离为宽边立柱中心距。工作缸压 力简化为作用于法兰半圆环中心上的两个集中力。
• 三缸液压机的上横梁的受力简图如下 最大弯矩在梁中点，如图所示：
横梁为球面连接
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二、主要尺寸设计计算
• 缸的设计计算：
• 活塞直径D=
4 P
p
415 820 31.5
• 则内径D1=D + △=830mm ， 选用材料为 ZG35
[σ]=110~150MPa ，取
130MPa
- 3P
• D外2=D1 =1090mm
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A1'
D1' 2
2
600mm
D2" 327mm取整330mm 2 2020/10/9
立柱的设计及计算
• 当公称压力小于30000KN时选用实心立柱，
材料选取45钢， =45~55MPa，去许用应 力为50MPa
p总'
nF
R
F 4π
20.75cm，取R
20.8cm
上横梁的设计及计算
材料成形设备讨论课
组内成员:魏春肖 靳晓诚 闫云浩 张鑫 指导老师：赵石岩
25MN三梁四柱铸造结构液压机上横梁设计（三缸）
基本参数: 公 称 压 力： 介 质 压 力： 最 大 行 程： 工作台尺寸： 最大开间 H： 工作速度 V：
25MN 31.5MPa 2000mm 2000× 1800mm 4000mm 50mm/s
1
2
D
l
0.37mm
K SF bJ
S---截面中性轴以上面积对中性轴的静距 b---截面中性轴出的宽度 F---梁的截面积 Q---侧缸公称压力 P---中间缸公称压力 a---侧缸中心线到支点距离
• 机架结构形式：三梁四柱式。 • 2）主工作缸位置：主工作缸为中间缸，其余两缸两侧对称布置。安装在上
对截面变化不很大的箱型体架，主要计算其
最大弯矩处，即中心截面上的强度：
max
M h max J
92.41MP
最大弯矩 M max
计算截面惯性矩 J=4.21 1014mm 4
计算截面的形心至最外点距离 h
2020/10/9
惯性矩求解
• 将上横梁简化为工字梁进行计算 • 根据公称压力与梁高及壁厚关系可得
好，以防漏油。
• ③装配好后，低压情况下进行往复运动排除缸内气体。 • ⑨在试运行前，应对相对运动部位加注润滑油脂。 • ⑩液压缸安装后与导轨卡平行，应进行调整或重新安装。
• 3）机架与立柱连接形式：双螺母式。
• 4）回程方案 • 5）导向形式与调节方案：液压机由四柱导向，液压机滑
块采用固定于机身支柱上的45°斜面导轨导向，为了提高 耐磨能力和便于维修，通常在滑块导轨面上镶有青铜垫板 。滑块比例调速。在通过一液压缸使滑块上下移动的液压 机中，滑块从下行区下降至成型区，同时根据由滑块位置 检测装置测得的位置信号控制其位置，且在成型区中，将 从用于检测滑块压制力的压力检测器获得的压力信号与按 照加工条件设定的预定能力相比较。如果没有达到设定的 能力，滑块继续下降至下死点，同时接续执行位置控制并 将滑块保持在该位置一设定时段。另一方面，当达到设定 的能力时，进行压力控制而非位置控制并将压力保持所述 设定时段。
可得下列公式：
F拉
n
拉
Z
2 3
K
e
z3ke KL K
Z3
1
F支
Z3
m 压
1
Z3 K e
Z3 K L K
KL K Z3
1
KL 0.67, Ke 0.98，K 0.5, Z3 1.5， 拉 1200
压 600，m n 4, 1
可得F拉 0.0716m2，取半径155mm
0 2
130
mm,
S2 70mm,
法 法缸兰 兰底处 厚处圆 度圆角 ，角RR缸11 底00厚.2.15度5r1~t100.2.2155.5S~832200Sm12m21，2100Rm，2mR1,2t22m610m2m0
mm m
导油柱口d长1 度2h.81m6m2，5md
项目内容及步骤
1）结构方案确定 2）主要尺寸设计计算 3）零件图 4）三维建模 5）强度刚度校核
2020/10/9
一、结构方案确定
• 液压机的结构形式： • 1）梁柱组合形式：三梁四柱式 • 2）立柱连接形式：双螺母式 • 3）液压缸：三缸/柱塞式/ZG35 • 4）立柱材料及预紧方式：45钢/实心/加热预紧 • 5）上横梁：Q235 • 6）支撑形式：法兰支撑法兰固定 • 7）中间缸与活动横梁为刚性连接，侧缸与活动