材料成形装备及自动化 材料成形装备及自动化(2)
河南科技大学 成形装备及自动化 陈学文
第二章 金属塑性成形装备及自动化 1.概述 2.液压成形设备 3.精冲压力机 4.多工位压力机 5.数控冲 35.常规机械压力机相比，伺服压力机有哪些优势？
压设备 6.伺服压力机 7.塑性成形自动化技术
① 高生产率。② 高精度。③ 低噪音。④ 高柔性。⑤ 节能。
第三章 高分子材料成形设备及自动化 1.概述 2.塑料注塑机 3.注塑机专业伺服液压系统
动和双动冲压液压机 3、按照液压机本体结构分为单臂式、三梁双柱式、三梁四柱式、框架式 4、按
立体光刻成形，利用光能的化学和热作用可使液态树脂材料产生变化的原理，对液态树脂进行有选 传动介质分为以水（乳化液）和油为介质的两大类 5、按用途又分为通用型液压机、橡皮囊液压机、
择地固化，就可以在不接触的情况下制造所需的三维实体原型。利用这种光固化的技术进行逐层成 汽车纵梁液压机、液压板料折弯机、液压剪板机等。
和其它自动机。（4）锤（C）：分蒸汽—空气自由锻锤、蒸汽—空气模锻锤、空气锤、落锤、对击式模 37.伺服折弯机同步控制系统有哪三种？并做简要说明
锻锤和气动液压模锻锤等。（5）锻机（D）：分平锻机、热模锻压力机、辊锻横轧机、辗环机、径向 （1）扭轴同步系统：一个两端固定在左右机架内侧的较粗刚性扭轴和一个与上滑块相联接的小滑动
锻造机和其它 锻机等。（6）剪切机（Q）：分手动剪切机、板料手动剪切机、板料曲线剪切机、联合 块组成，结构简单。滑块运动的下死点（即行程终点）控制采用的是机械挡块结构（即螺母挡块）。
冲剪机、 型材棒料剪断机和其它剪切机等。（7）弯曲校正机（W）：分板料弯曲机、型材弯曲机、校 对于小吨位折弯机较实用，其同步精度的保持性较好。具有一定的抗偏载能力。（2）机液伺服滑阀
42.注塑机电气控制系统
材料加工工程博士研究生培养方案
材料加工工程博士研究生培养方案（学科、专业代码：080503，授工学学位）一、培养目标1．具有良好的科研道德，严谨、求实、创新、进取的科学态度和作风以及独立从事本学科科学研究的能力；2．具有坚实、宽广的基础理论和系统、深入的专门知识；3．在本学科或专门技术上做出创造性的成果。
二、本学科设置如下研究方向1．现代模具技术2．精密塑性成形技术3．液态及半固金属精密成形技术4．先进连接与电子封装技术5．材料加工装备及自动化6．新材料制备与成形技术三、学习年限本学科、专业博士生的学习年限一般为3-5年。
硕博连读、直攻博研究生的学习年限一般为4-6年。
四、学分要求已获硕士学位博士生总学分要求≥29学分。
硕博连读、直攻博研究生总学分要求≥53学分。
以同等学力报考博士生按硕博连读、直攻博研究生的要求培养，符合课程免修规定的，可申请免修。
五、课程设置及学分分配注：课程名称后标注▲为国际化课程。
六、本学科对博士研究生培养提出的具体要求1．博士研究生的培养实行导师负责制，组成以博士生导师为组长的博士研究生指导小组，负责博士研究生的培养和考核工作。
2．对跨一级学科课程的限定（1）跨一级学科课程指本一级学科外的研究生课程，且必须跟班听课并同堂参加考试。
（2）所选的跨一级学科课程不得与硕士期间所修的课程相同。
3．论文选题报告，通过开题得1学分。
选题报告应包括的内容为：（1）课题的来源、意义；（2）课题的国内外研究概况及发展趋势；（3）课题的研究内容和技术方案；（4）理论与实践方面预计的创造性成果；（5）预期成果；（6）主要参考文献。
4．论文中期报告博士生撰写博士学位论文前，要向博士生指导小组或有关学者、专家报告研究工作成果，听取质疑与商讨改进意见，待创造性研究成果获得认同后，方可撰写论文。
5．博士研究生申请论文答辩和资格审查博士论文资格审查由指导教师或博士生指导小组负责进行。
博士研究生申请论文答辩的基本条件：（1）修完所规定的课程学分；（2）完成论文选题报告；（3）完成论文中期报告；（4）完成毕业论文的撰写；（5）通过博士生论文的盲审（6）发表学术论文的具体规定如下：应以第一作者在国内外重要学术刊物上公开发表3篇与学位论文内容相关的学术文章（至少含1篇B类SCI文章）。
材料成形设备考试试题及答案
衢州学院2015—2016学年第1学期
《材料成型工艺及设备》课程期末考试试题答案(A) 专业、班级：机械设计制造及自动化3班姓名：学号：
三、简述题（每题5分三小题共15分）根据下面题意写出答案
题目一：简述曲柄压力机中飞轮的特点及其作用。
特点：半径大，质量大，中间薄，边缘厚
作用：储存和释放能量，带动曲柄转动使得整个曲柄连杆滑块进行运动
题目二：写出不小于3种液压机典型的结构形式。
1）梁柱组合式：典型的形式。
常见的有三梁四柱结构，由上横梁、下横梁、活动横梁，四个立柱与12个内外螺母组成一个框架。
2）单臂式：主要用于小型液压机，机架整体为铸钢结构或者钢板焊接结构，结构简单，刚性较差有时笨重。
3）双柱下拉式：两根立柱以及上下横梁组成一个可动封闭框架。
中心低稳定性好，抗偏心载荷性能好。
4）框架式：整个框架可整体焊接或者整体铸钢。
刚性好、导向精度高、疲劳能力较强。
题目三：卧式冷压室压铸机与立式冷压室压铸机相比，卧式冷压室压铸机的优缺点。
卧式与立式冷压室压铸机相比，其压室结构简单，故障少，维修方便，易于实现自动化；金属液流程短，压力和热量损失少，铸件致密性好。
但卧式冷压室压铸机压室内德金属液会与空气接触，产生氧化表面较大，而且氧化渣等杂质会进入模腔，影响压铸件质量。
四、补图题（每题5分四小题共20分）补全下列各题中的图
题目一：
题目二：请在空白处填写部件的名称。
题目三：请在空白处填写部件的名称。
1合模装置2注射装置3液压传动系统4电器控制系统题目四：请在空白处填写部件的名称。
专升本《材料成型装备及自动化》_试卷_答案
专升本《材料成型装备及自动化》一、（共44题,共150分）1. 材料通常是指可以用来制造有用的构件、器件或其他物品的( )。
（2分）A.物质B.材料C.构件D.器件.标准答案：A2. 金属塑性成形的设备有( )。
（2分）A.压力机B.弧焊机C.挤压铸造机D.车床.标准答案：A3. 气流紧实型砂的特点是，铸型沿高度方向的紧实度( )。
（2分）A.上高下低B.上低下高C.相同D.无规律.标准答案：B4. 按所用铸型不同，铸造成形又可分为：( )铸造、金属型铸造等。
（2分）A.砂型B.木型C.模锻D.拉拔.标准答案：A5. 压力铸造通常采用( )型模具。
（2分）A.砂型B.金属型C.陶瓷型D.壳型.标准答案：B6. 基本的焊接方法包括：熔焊、压焊和钎焊，常见的( )属于熔焊。
（2分）A.摩擦焊B.扩散焊C.炉钎焊D.电弧焊.标准答案：D7. 为了实现板料的自动冲压生产，必需要采用( )装置。
（2分）A.曲柄压力机B.磨擦压力机C.自动送料D.人工给料.标准答案：C8. 高分子材料主要包括塑料、( )和合成纤维。
（2分）A.木料B.石料C.橡胶D.水泥.标准答案：C9. 粉末冶金工艺的基本工序，主要包括：( )、加工成形、性能测试等。
（2分）A.称量B.混合C.压制D.粉末准备.标准答案：D10. 对于振动较大的锻压设备，为了减少工作时对地基的影响，常需要采用( )。
（2分）A.消声器 B.隔振装置 C.隔离方式 D.封闭方式.标准答案：B11. 材料成形装备的作用。
（5分）标准答案：1）大大提高了生产率、降低了工人的劳动强度；2）提高了产品质量与精度，降低了原材料消耗；3）缩短了产品设计至实际投产时间；4）减少制品的库存；5）改善操作环境，实现安全和清洁生产。
12. 简述自动浇注机的基本功能及常用形式。
（5分）标准答案：自动浇注机的基本功能包括浇注时的定位与同步、浇注流量控制、浇注速度控制、金属液补充及保温、安全保护等。
材料成形装备及自动化材料成形装备及自动化
3
3 D打印
可以生产高精度和高质量的成品件，而 且能够减少废品，节省原材料和人工成 本。
机器人工艺流程控制技术
为了消除人为因素的干扰，采用机器人 进行工艺流程控制。
材料成形装备及自动化的挑战和发展 方向
1 成本
大规模升级装备需要巨大资金支持。
2 技术创新
要不断发掘新材料，新工艺，新技术，实现创新。
材料成形装备及自动化材 料成形装备及自动化
本文探讨材料成形装备及自动化，包括背景和概述、装备的类型和应用、自 动化的优势和趋势、市场需求和前景、技术案例、挑战和发展。
背景和概述
产业规模
全球材料成形装备市场价值约为430亿美元。
应用领域
主要用于机械、汽车、航空航天等行业的或制造、修理零部件。
主要材料
2018年，全球金属成形市场规模为311亿美元， 高分子预计2020年将达到1060亿美元。
预计使用逐渐扩大，尤其是航空、汽车等制造业， 以及半导体制造和医疗器械制造。
亚洲太平洋地区将占据市场份额的最大部分，其 次是北美和欧洲。
相关技术和创新案例
1
增材制造技术
2
是生产包括复杂形状在内的三维物品的
一种新型技术。通过多次层积形成部件，
自动化材料成形装备的优势和发展趋势
生产效率
自动化提高了生产效率和工作效 率，减少了人为操作的漏洞和错 误。
减少人工成本
自动化生产，不再需要大量的人 工操作，减少了人工成本。
数字化技术
数字化技术有助于提高生产质量、 减少损失以及实现生产商业智能 化和数据化。
材料成形装备及自动化的市场需求和前景
市场规模 应用领域 地区分布
《液压传动》课程大纲
《液压传动》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：液压传动英文名称：Hydraulic Transmission二、课程编码及性质课程编码：0800021课程性质：必修课三、学时与学分总学时：24学分：1.5四、先修课程流体力学、机械原理与机械设计、机械制图、工程控制基础等五、授课对象本课程面向材料成型及控制工程专业学生开设。
六、课程教学目的本课程是本专业的学科基础课，课程的主要目标包括：1、系统掌握液压传动的基本原理和结构组成，了解各主要元件（动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件）的结构特征及液压传动基本控制回路的作用，为专业核心课程《材料成形装备及自动化》等的学习奠定基础；2、了解常见的液压驱动的材料成型及控制工程专业（行业）设备、实验仪器的工作原理及结构，具备调控常用设备及仪器参数，进行测控和维护的能力；3、掌握材料成型及控制工程专业（行业）装备的液压系统传动特点，掌握复杂工程设备的液压系统的设计方法；4、具备进行材料成型及控制工程专业（行业）复杂设备的液压驱动及控制系统设计的能力。
表1 课程目标对毕业要求的支撑关系七、教学重点与难点：（1）对液体压力的形成、液压传动原理（帕斯卡原理）及组成的理解；（2）液压泵的工作原理及其工作的三个必要条件，液压泵的性能参数；（3）齿轮泵的工作原理、困油现象及消除措施，齿轮泵的特点及提高效率齿轮泵工作效率的方法；叶片泵的种类、工作原理及特点；柱塞泵的种类、工作原理及特点；（4）液压泵与液压马达在结构及性能上的区别；常用液压缸的结构组成、特征及其参数计算；（5）常用液压控制阀（压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀）的种类与作用、工作原理及特点，表示符号；（6）电液比例阀的原理、特点及种类；逻辑阀的组成、种类及特点；电液数字阀和电液伺服阀的种类、特点；（7）液压基本回路（压力控制回路、速度控制回路、方向控制回路、多缸工作控制回路）的工作原理，各工作阀的作用，典型回路的工作压力、运动速度等主要参数计算。
粉末冶金设备
课程简介
雾化法——通过高压雾化介质，如气体或水强
烈冲击液流，或通过离心力使之破碎、冷却凝固
来实现的。
EAMP
材料成形装备及自动化
一. 粉末制备设备
课程简介
蒸发凝聚法——是一种制备超微金属粉末的重要方法
，采用不同的能量输入方式，使金属气化，然后再在冷
凝壁上沉积从而获得金属粉末。由于粉末的粒度很小，
EAMP
材料成形装备及自动化
三、烧结设备
2.热压烧结（Hot-press） 热压是指将无团聚的粉体在一定压力和温度下进行烧结 。它的优点是对于未掺杂的纳米粉体，通过应力有助于 烧结，可制备较高致密度的纳米材料，并且晶粒无明显 长大。而且在热压条件下纳米粉体的烧结能力大动化
三、烧结设备
真空感应炉是利用感应加热对被加热物品进行保护性
烧结的炉子，可分为工频、中频、高频等类型，可 以归属于真空烧结炉的子类。 真空感应烧结炉是在真空或保护气氛条件下，利用 中频感应加热的原理使硬质合金刀头及各种金属粉 末压制体实现烧结的成套设备，是为硬质合金、金 属镝、陶瓷材料的工业生产而设计的。
机械制粉
物理制粉
化学制粉
EAMP
材料成形装备及自动化
一. 粉末制备设备
课程简介
粉末的制备
机械制粉
物理制粉
化学制粉
机械研磨
气流研磨
液体雾化
蒸发凝聚
气相沉积
还原化合
电化学法
EAMP
材料成形装备及自动化
一. 粉末制备设备
课程简介
机械制粉
——利用动能来破坏材料的内结合力，使材料分裂
产生新的界面。 能够提供动能的方法可以设计出许多种，例如有锤捣、 研磨、辊轧、等，其中除研磨外，其他几种粉碎方法主要 是用于物料破碎及粗粉制备的。
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。
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（1） 球磨机
球磨机：硬质材料的粉磨和混合 特 点：效率高、物料细（40~60um） 种 类：瓷瓶球磨机、中心转动球磨机、震动球磨
机等
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球磨机内衬板
1) 球磨机的结构
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第七章 其它材料成形装备
7.1 陶瓷成形装备 7.2 玻璃成形装备 7.3 粉末材料成形装备
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3
7.1 陶瓷成形装备
人面鱼纹彩陶盆
新石器时代·仰韶文化(约5000年前) 高16.5厘米，口径39.5厘米。 20世纪50年代陕西省西安市半坡村出土，现藏中国历史博物馆。
球磨机的初始球石级配为：大球30%，中球40%，小球30%，实际 中主要取决于被磨物料的粒度，也要适当考虑球磨机的直径和转速。
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（2） 压滤机
头板
横梁
滤板
尾板
液压缸
厢式压滤机过滤脱水结构原理
1－滤板 2－滤布 3－滤腔 （形成滤饼） 4－阴阳螺栓
全自动快开式压滤机（三次开板）
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2)滚压成形机
1-主电动机 2-凸轮轴 3-主轴离合器凸轮 4-滚头升降凸轮 5-滚头架 6-滚头电机 7-滚头轴 8-滚头 9-模座 10-主轴 11-摩擦离合器 12-联轴器 13-蜗杆轴 14-蜗杆
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7.1.3 成形机械装备
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7.1.3 成形机械装备
现代陶瓷的成形方法可分为四类：塑性成形法、 注浆成形法、粉料压力成形法（干压法）和特种成 形法。
塑性成形法在日用陶瓷工业、电瓷工业中广泛 采用，常用的塑性成形设备中又包括滚压成形机、 旋坯机、挤坯机等。
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3) 球磨机物料装填量
在湿磨过程中，球石的装填量达到球磨机净体积的55% 时，能达到最佳状态，可以用经验公式估算球磨机中球体的
重量： Gπ2 dr L2%51000
G: 球石装填量(kg)；r：球磨机筒体半径(cm)；d：球石比重(g/cm3) L：球磨机长度(cm)
注浆成形用 泥浆的制备
贮浆罐存泥 浆供浆
用喷雾干燥 法制备成形
粉料
粉料仓供给 粉料
压滤、练泥、 陈腐、贮存
塑性泥料供塑性 成形用泥
注浆 成形
粉料压力 成形
塑性 成形
特种 成形
修坯与干燥
素烧
施釉彩印
一次烧成
分选、施釉、彩印、釉烧
制品加工、分选、分级、质检 产品
重烧
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7.1.1 陶瓷技术装备概述
(1) 硅酸盐制品或材料主要包括：陶瓷、玻璃、 水泥；
(2) 以粘土为主要原料烧成的多晶、多相聚集 体制品，包括土器、陶器、瓷器等统称为 陶瓷；
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（3）陶瓷制品的传统生产方法
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本节介绍常用的滚压成形机和注浆成形机及生 产线。
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（1）滚压成形 1) 滚压成形原理
a)阴模滚压成形（外成形-杯、碗）
b)阳模滚压成形（内成形-盘）
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2)滚压成形机
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450型双头滚压成形机示意图
1－机架 2－电机 3－蜗杆轴 4－凸轮 5－滚头架 6－配重 7－滚头电机 8－滚头轴承座 9－滚头轴 10－滚头 11－模座 12－手把 13－主轴 14－主轴轴承座 15－摩擦离合器 16－支座
成干燥、 釉烧、 花、抛光、雕塑、 分检、分级、
修坯 烤花 彩绘、拼图
包装
产 品 销 售
废气、废渣、废水、噪音等工业卫生和环保处理
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（5）现代陶瓷制品工艺过程与方法
原料的钻探、开采 原料存放
软质料 原料浆的过筛、除铁、贮存处理
球磨机筒体
球磨机料口
球磨机磨球
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2) 球磨机的转速
球磨机的转速对球磨效率影响很大，如果球磨 机以临界速度或更高速度旋转，起不到粉碎的作用。 理论和实践证明，球磨机临界转速为：
V临
42 .4 D
D: 球磨机的直径 (m)
离心式
抛落式
泻落式
转速太快
转速正常（研磨+碰击） 转速太慢（研磨）
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
2009-2010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（4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（2学时）
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（4）现代陶瓷工业生产过程
燃料、水电、交通运输、土壤、压缩空气、模具、密具、供热、技术中心、管理机构
生产线
原料钻 探、开 采、制 备，商 品化供 应
成型坯料 和釉料的 制备供应。 包括粉料、 塑性料、 浆料、釉 料
成型 烧成
装饰艺术加工 产品质量检测
坯体形 素烧、 贴花、划线、印 分级、包装、
8
7.1.2 原材料制备装备
陶瓷技术装备包括原材料制备、釉料制备、成 形、烧成等专业装备；
陶瓷技术装备按其在生产过程中的主要用途可 划分为10大类（详见参考书）；
按装备的来源和使用特性，陶瓷装备又可分为 三大类：
1）行业专业装备（如滚压成形机、自动压砖机 等）；
2）行业通用装备（如球磨机、泥浆泵）；
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（3）真空练泥机
在陶瓷工业中，通常采用真空练泥机对泥料进行加工，清 除泥浆中的气泡，提高泥料组分的均匀性和致密性。
双轴式真空练泥机的结构示意图
1-电动机 2-齿轮箱 3-加料口 4-梳状挡泥板 5-上绞刀轴 6-筛板 7-真空管道 8-真空室照明灯 9-真空表 10-真空室 11-下绞刀轴 12-机头 13-机嘴