材料成型控制工程基础 第四章教学文稿
【优】第四章塑性成形及工艺控制优选版
料在热状态下经受压力加工时塑性变形的难易程度。 可锻性一般用金属的塑性和变形抗力来衡量。 影响可锻性的因素：金属的成分、组织和加工条件
变形因素：力学性能参量＼冶金因素
设备确定坯料加热规范安排切边
在同一锻模上（见下页图）
冲孔、修整、热处理和检验等。
在同一锻模上（见下页图）
2）特点：书101页
➢设计锻模及模膛：分型面选择 录像及动画: 塑性变形过程示意和多晶体塑性变形.
冲压用设备: 剪床和冲床；
冲录压像定 ：义锤及上特模点锻1）、:见平书模锻11机膛3页上分模锻类、压：力制机上坯模锻模膛和模锻模膛（对于形状复杂、要
第四章塑性成形及工艺控制
基本介绍
➢压力加工简要介绍:
压力加工是指在不破坏金属自身完整性的条件下,利用外力作 用使金属产生塑性变形,从而获得具有一定形状、尺寸和机械 性能的毛坯或零件的加工方法。其主要依靠金属具有的塑性 变形能力对金属进行加工，又称为塑性加工。
➢特点及应用：见书87页。
➢录像及动画: 塑性变形过程示意和多晶体塑性变形.
分类: 自由锻造和模型锻造
求高的锻件，还可分为预锻模膛和终锻膛）
在压同力一 加锻工模是上指2（在）见不下破模页坏膛图金）属的自身布完置整性：的条制件坯下,利模用膛外力和作用模使锻金属模产生膛塑可性变单形,独从而，获得也具可有一布定形置状、尺寸和机械性能的毛坯或
零件的加工方法。 3）动画：拉拔和冷变形加工硬化
轧制和挤压
轧制和挤压
轧制和挤压
轧制和挤压
➢拉拔： 1）定义：书100页 2）特点：书101页 3）动画：拉拔和冷变形加工硬化
材料成型设备控制基础课件：绪论-
2、通過介面電路和執行器件控制鍛壓過程參數，使生產過程能按事先 編制的程式和輸入的數據自動進行，從而得到符合要求的工件。
3、按照預先選定的目標函數(例如生產率最高、材料最省或功率消耗最 少等)，對過程參數進行優化，使系統在最佳狀態下運行。
（3）逆變電源
逆變電源的組成
AC
DC
AC
DC
逆變電源的組成如圖所示，它具有許多優點，如抗干擾性強、功率消 耗小、體積小等，是目前科研人員普遍研究的電源，通過調節大功率 開關元件開關的占空比，可達到調節焊接電流If的目的。
CPU
D/A 轉換
量程極性 匹配電路
脈寬 調節器
驅動 電路
大功率 開關元件
2、不含觸發電路。 由CPU經並行介面的某些位直 接輸出觸發信號，經過由數字 電路組成的觸發信號分配電路， 分時觸發三個可控矽，並用定 時器進行定時。
（a）含觸發電路
（b）不含觸發電路 可控矽電源觸發電路
（2）電晶體電源
電
模擬式電晶體電源的組成
模擬式電晶體電源的微機控制
電晶體組工作線上性放大區，其焊接電流If可由模擬量Ug控制，該 模擬量可直接有微機通過D/A轉換介面輸出 。
常用的微機有單板機、單片機、可編程序控制器、個人 電腦等 。
微機控制弧焊電源
國外早有商品出售，如：ESAB公司的LAK500型微機控 制電源日本松下公司的PULSE MEMOR ZX系列電源，大 阪變壓器公司的AUTO 380超高頻逆變電源等。
國內已開發出多種產品，微機已由低檔的Z—80.6520等8 位機到MCS—51系列單片機，進而發展到MCS—96系列 16位單片機，焊接電源的微機控制最基本的是實現其調節 特性，即對焊接電源外特性的調節。焊接電晶體電源、逆 變電源。電源類型很多，從理論上講每種電源均可實現微 機控制。
毕业设计-材料成型及控制工程
第1章前言冲压是通过模具对板材施加压力或拉力，使板材塑性成形，有时对板材施加剪切力而使板材分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的一种零件加工方法。
由于冲压加工经常在材料冷状态下进行，因此也称冷冲压。
冲压加工的原材料一般为板材或带材，故也称板材冲压。
根据通用的分类的方法，冲压工艺可以分成分离工序和成形工序两大类。
分离是按一定轮廓线将工件与板料分开。
分离工序分为冲裁、切断、切边和剖切。
成形是在不破坏板料的条件下，通过塑性变形获得所要求的形状和尺寸精度。
成形工序分为弯曲、卷圆、拉深、缩口和校形等。
在普通冲裁中，材料都是从模具刃口处产生裂纹而剪切分离的。
冲裁得到的工件剪切面上有塌角、断裂带和毛刺，并带有明显的锥度，断面粗糙度Ra值为12.5~6.3um，尺寸精度在IT11级以下。
而精密冲裁是使材料呈纯剪切的形式进行冲裁。
它是在普通冲裁的基础上，通过改进模具来提高制件的精度，改善断面质量，尺寸精度可达IT6~IT9级，断面粗糙度Ra值为1.6~0.4um，断面垂直度可达89 30’或更佳，最小光亮面大于80%以上。
自1932年德国人发明了精密冲裁工艺以来，由于其具有高效、精密、节能、少废料等特点，已广泛应用于仪器仪表、汽车、军工、航空等领域。
1.1冷冲压模具在工业生产中的地位目前，工业生产中普遍采用模具成形工艺方法，以提高产品的生产率和质量。
一般压力机加工，一台普通压力机设备每分钟可以生产零件几件到几十件，高速压力机的生产率已经到每分钟数百件甚至上千件。
据不完全统计，飞机、汽车、拖拉机、电视、仪器、仪表等产品，有60﹪左右的零件是用模具加工出来的；而自行车、手表、洗衣机、电冰箱及电风扇等轻工产品，有90﹪左右的零件是用模具加工出来的；至于日用五金、餐具等物品的大批量生产基本上完全靠模具来进行。
现而易见，模具作为一种专用的工艺装备，在生产中的决定性作用和重要地位逐渐为人们所共识。
1.2冲压工艺的发展现状近几年，冲压成形工艺有很多新的发展，特别是精密冲裁、精密成形、精密剪切、复合材料成形、超塑性成形、软模成形以及电磁成形等工艺日新月异，冲压件的成形精度日趋精确，生产率也有极大的提高，正在把冲压加工提高到高品质的、新的发展水平。
材料工程基础第四章答辩PPT课件
合金铸造性能是选择铸造金属材料，确定铸件的铸 造工艺方案及进行铸件结构设计的依据。
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1、合金的充型能力——流动性
（1）充型能力的概念: 液态金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓 清晰的成型件的能力。
充型能力不足 浇不足 冷 隔 夹 砂 气 孔 夹 渣
工艺过程较复杂，一些工艺过程难 控制
液态成形零件内部组织的均匀性、 致密性一般较差
液态成形零件易出现缩孔、缩松、 气孔、砂眼、夹渣、夹砂、裂纹等 缺陷，产品质量不够稳定
铸件内部晶粒粗大，组织不均匀， 且常伴有缺陷，其力学性能比同类 材料的塑性成形低
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二、液态成形合金性能（※）
液态合金的工艺性能表征为液态合金的 铸造性能
生产效率高，产品质量稳定； 成本高，生产准备时间较长；
适用于中、小型铸件的批量生产
按紧砂原理，机器造型分振压 造型、微振压实造型、高压造型、 抛砂造型
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砂型铸造造型材料的要求
强度——干强度和湿强度
透气性——排气用
耐火度——与液态金属接触时，不软化，不粘砂
退让性——防止铸造应力
溃散性——便于清理
将型壳浇口向上,浸在85~90ºC的热水中，熔模熔化 后从浇口溢出，浮在水面，得到中空型壳。送入加热 炉（800~950ºC）中焙烧。出炉后趁热浇注。
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特点
铸件精度高，表面质量好； 铸造合金种类不受限制，更适用于高熔点、难加工的高
合金钢铸造； 形状复杂程度不限，生产批量不限； 工艺过程复杂，原材料价格高，铸件成本高。
• 冷裂的特征：裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属光泽或 氧化色。
• 预防措施：①减少铸件内应力；②降低合金的脆性；③控制 铸钢中磷的含量。
材料概论(周达飞)(二版) 第4章
第四章 材 料 成 型
• 4.3.1塑料注塑成型
• 成型前准备：原料的预处理、料筒、模具清理、脱模剂 使用、嵌件预热及安置。 • 注射成型：包括加料、塑化、注射、冷却固化和脱模等 几个工序。充模、保压、凝封、冷却。成型周期（注射 周期）。注塑成型过程中最为重要、最为关键的就是物 料的塑化。 • 制品后处理：退火处理、调湿处理 • 影响质量因素：除原料、设备的影响因素外，包括温度 （料温、模温）、注射压力与注射速度。
冷却 橡胶原料 炼胶（塑炼、混炼） 滤胶 压出 定型 半制品
第四章 材 料 成 型
• 4.4.3橡胶压出成型
• 成型前准备：橡胶塑炼、橡胶混炼、回炼、滤胶。 • 压出成型：胶条送至压出机，胶条受螺杆挤压通 过机头口模而成型。 • 压出成型的影响因素：胶料组成和性能、压出机 结构、压出温度、压出速度、压出物的冷却。
金属材料
黑色与有色金属
注：本表中只列出树脂基复合材料成型方法。
第四章 材 料 成 型
• 4.1.2加工方法 • 加工，通常指材料成型后的加工（后加工），主 要有机械加工、修饰和装配三个环节组成。
• 表4－2列出主要的加工方法。
第四章 材 料 成 型
表 4－2 材料主要加工方法 加工方法 机械加工 修 饰 装 配 采用手段 车、铣、钻、锯、刨等 锉、磨、抛光、涂饰、印刷、表面金属化等 焊接、粘接、机械连接等
配制 高分子材料 胶乳 浸渍 模型 干燥、硫化 胶乳制品
• 图4－5 玩具气球生产工艺流程简图
第四章 材 料 成 型
• 图4－5 玩具气球生产工艺流程简图
干 燥、硫 化
烘道
脱模
材料成形装备及自动化C2E4
低
计算机控制的低压铸造生产过程示意图
低
低压铸造计算机控制原理图
EAMP 材料成形装备及自动化(4)
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4) 低压铸造举例：
发动机缸体低压铸造机系统
EAMP 材料成形装备及自动化(4)
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EAMP 材料成形装备及自动化(4)
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EAMP 材料成形装备及自动化(4)
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2.8 消失模精密铸造装备及生产线
1) 顶置式低压铸造机
特点： • 结构简单，制造容易，
操作方便；但生产效率 较低，因保温炉上只能 放置一付模具，操作均 在炉上进行，故一个周 期内，保温炉一半时间 空闲。 • 其次，下模受保温炉炉 盖的热辐射影响，冷却 缓慢，使铸件凝固时间 延长；且下模不能设置 顶杆装置，给模具设计 增加不便。此外，保温 炉的密封、保养和合金 处理均不方便。
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(2) 气流搅拌法制浆装置
熔炼炉 升降系统
输液泵
旋转系统
热电偶、转杆和送粉管 预热炉 处理炉
振动台
EAMP 材料成形装备及自动化(4)
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2.9.3 成 形 装 备
瑞士 BÜHLER 公司推出的触变压铸设备
EAMP 材料成形装备及自动化(4)
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半固态铸锻技术
EAMP 材料成形装备及自动化(4)
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3) 低压铸造计算机控制原理
计算机控制系统采 用实时控制，对整个 生产工艺过程进行闭 环控制。为了便于编 制程序和简化起见， 采用块程序结构形式， 即每一块程序完成一 个特定的功能。程序 之间的联系有跳转、 调用和建立公用参数 区三种方式。
该系统的主控制程 序包括引导工作程序、 开关量状态检测程序 和中断服务程序等。
第四章第九讲材料科学与工程基础(顾宜
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2020/11/29
第四章第九讲材料科学与工程基础 (顾宜
• 4-7 复合材料的性能(properties of composites)
• 4-7-1 复合材料的复合效应(principle of combined action ）
• 1. 复合材料各组元（相）相互作用
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第四章第九讲材料科学与工程基础 (顾宜
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第四章第九讲材料科学与工程基础 (顾宜
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第四章第九讲材料科学与工程基础 (顾宜
（2）横向载荷弹性行为（Elastic Behaviortransverse loading)
条件： σ c= σ m= σ f = σ εc= εm Vm +Vf εf Vm +Vf =1
这就是“残余应力”。
• 残余应力来源：
•① 增强相与基体相CTE不匹配
•② 相与相之间的弹性系数不匹配，相内的应力分布不均
•③ 成型过程中，由高温-室温由化学和物理变化引起的各组元体积
• 收缩的不同，如：基体固化、聚集态转变、晶相转变等
•④ 层合板中，铺层方向不同带来的层间残余应力（层合板的翘曲
）
P•P⑤T文档演模流板 变过程中，组元间的塑性变形差异→第流四章变第九残讲材余(顾料宜科应学与力工程基础
• 纳米复合材料是指分散相尺度至少有一维小于102nm 量级的复合材料。由于其纳米量子尺寸效应，大的比表 面积及强的界面相互作用，使纳米复合材料的性能远优 于相同组份常规复合材料的物理力学性能。纳米复合材 料是获得高性能复合材料的重要途径之一。
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第四章第九讲材料科学与工程基础 (顾宜
材料成型及控制工程开设课程
材料成型及控制工程开设课程简介材料成型及控制工程是一门在工程领域中广泛应用的课程，主要涵盖了材料成型技术和工艺的基本原理、控制方法和相关工程应用。
该课程旨在培养学生对材料成型及控制工程的理解和应用能力，为学生提供掌握和运用材料成型技术和工艺的能力。
课程目标本课程的目标是帮助学生：1.理解材料成型技术和相关工艺的基本原理和机制；2.掌握常见材料成型技术的设计和操作方法；3.学会选择合适的材料成型工艺以及相关设备和工具；4.熟悉材料成型过程中的参数控制和质量检测方法；5.培养动手能力、实践能力和解决问题的能力。
课程内容第一章：材料成型基础1.材料成型概述：介绍材料成型的基本概念和主要分类；2.材料变形机理：探讨材料在成型过程中的变形机制和规律；3.材料性能与成型：介绍材料性能对成型过程的影响；4.材料成型原理：深入了解材料成型的基本原理和工艺选择的基本原则。
第二章：塑性成型1.压力成形：包括锻造、挤压、压力机械等常见的压力成形技术；2.热成型：介绍热挤压、热轧、热冲压等热成型技术；3.拉伸成形：详细讨论拉伸成形的原理和应用；4.管材成型：涵盖管材的挤出、轧制和折弯等成型工艺。
第三章：热处理与表面处理1.材料热处理：包括退火、淬火、回火等常用热处理工艺；2.表面处理技术：介绍常见的表面处理方法，如电镀、喷涂、氮化等。
第四章：非金属材料成型1.塑料成型：讲解塑料注塑、挤出、吹塑等塑料成型技术；2.橡胶成型：介绍橡胶压延、压缩、发泡等橡胶成型工艺；3.复合材料成型：深入探讨复合材料的制备和成型方法。
第五章：数字化制造及控制技术1.数字化制造：介绍数字化制造的基本概念和技术；2.控制技术：讲解材料成型过程中的控制方法和系统。
第六章：工作实践1.实验操作：进行实验室实践，学习材料成型工艺；2.设计项目：通过小组合作，设计和实施一个材料成型项目。
教学方法本课程采用以下教学方法：1.讲授：通过课堂讲授掌握材料成型及控制工程的基本理论知识；2.实验实践：通过实验室操作，学生亲自参与材料成型工艺的实践；3.课程设计：通过小组合作，完成一个材料成型项目的设计和实施；4.讨论与交流：鼓励学生积极参与讨论和交流，共同提高学习效果。
材料成型技术基础 讲稿
材料成型技术基础讲稿第一章铸造概述铸造——将液态金属浇注到铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得一定形状的毛坯或零件的方法。
铸造生产的特点：优点——零件的形状复杂；工艺灵活；成本较低。
缺点——机械性能较低；精度低；效率低；劳动条件差。
分类：砂型铸造——90%以上特种铸造——铸件性能较好，精度低，效率高我国铸造技术历史悠久，早在三千多年前，青铜器已有应用；二千五百年前，铸铁工具已经相当普遍。
泥型、金属型和失蜡型是我国创造的三大铸造技术。
§1-1 金属的铸造性能合金的铸造性能是表示合金铸造成型获得优质铸件的能力。
通常用流动性和收缩性来衡量。
一、合金的流动性1、流动性概念流动性——液态合金的充型能力。
流动性好的合金：易于浇注出轮廓清晰、薄而复杂的铸件；有利于非金属夹杂物和气体的上浮和排除；易于补缩及热裂纹的弥合。
合金的流动性是以螺旋形流动试样的长度来衡量。
试样越长，流动性越好。
２、影响合金流动性的因素a、合金性质方面纯金属、共晶合金流动性好。
（恒温下结晶，凝固层内表面光滑）亚、过共晶合金流动性差。
（（在一定温度范围内结晶，凝固层内表面粗糙不平））b、铸型和浇注条件提高流动性的措施：提高铸型的透气性，降低导热系数；确定合理的浇注温度； 提高金属液的压头； 浇注系统结构简单。
C 、铸件结构 铸件壁厚>最小允许壁厚二、合金的收缩1、收缩的概念 收缩是铸件中的缩孔、缩松、变形和开裂等缺陷产生的原因。
收缩的三个阶段：液态收缩形成缩孔、缩松（体收缩率） 凝固收缩固态收缩 ——产生变形和裂纹（线收缩率）2、铸件的缩孔和缩松 缩孔的形成：纯金属或共晶成分的合金易形成缩孔。
缩松的形成：结晶温度范围大的合金易形成缩松。
缩孔和缩松的防止：定向凝固——在铸件可能出现缩孔的厚大部位，通过增设冒口或冷铁等工艺措施，使铸件上远离冒口的部位先凝固，尔后是靠近冒口的部位凝固，冒口本身最后凝固。
结果——使铸件各个部分的凝固收缩均能得到液态金属的补充，而将缩孔转移到冒口之中3、铸造应力铸造内应力有热应力和机械应力，是铸件产生变形和开裂的基本原因。
(完整版)工程材料及材料成型技术基础
§1-1 材料原子(或分子)的相互作用
1、离子键 当正电性金属原子与负电性非金属
原子形成化合物时，通过外层电子的重 新分布和正、负离子间的静电作用而相 互结合，故称这种结合键为离子键。
离子晶体硬度高，强度大，脆性大。 如氯化钠，陶瓷。
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2、共价键 当两个相同的原子或性质相差不大的
原子相互接近时，它们的原子间不会有电 子转移。此时原子间借共用电子对所产生 的力而结合，这种结合方式称为共价键。
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3．陶瓷材料 ① 普通陶瓷—主要为硅、铝氧化物的硅酸盐材料. ② 特种陶瓷—高熔点的氧化物、碳化物、氮化物
等烧结材料。 ③ 金属陶瓷—用生产陶瓷的工艺来制取的金属与
碳化物或其它化合物的粉末制品。 4．复合材料 是由两种或两种以上的材料组合而成的材料。 ①按基体相种类分：聚合物基、金属基、 陶瓷基、 石墨基等。 ②按用途分：结构、功能、智能复合材料。
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本部分重点
1)工程材料的概念
– 制造工程结构和机器零件使用的材料
2)工程材料的分类
• 金属材料
钢铁材料 有色金属及其合金
• 有机高分子材料
塑料 橡胶等
• 陶瓷材料 • 复合材料
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第一章 工程材料的结构与性能
§1-1 材料原子(或分子)的相互作用
当大量原子(或分子)处于聚集状态时， 它们之间以键合方式相互作用。由于组成 不同物质的原子结构各不相同，原子间的 结合键性质和状态存在很大区别。
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绪论
一、材料的发展史
材料(metals) 是人类用来制作各种产品的物质，是 先于人类存在的，是人类生活和生产的物质基础。 反映人类社会文明的水平。
1 . 石器时代 ：古猿到原始人的漫长进化过程。原料： 燧石和石英石。 2. 新石器时代：原始社会末期开始用火烧制陶器。 3. 青铜器时代：夏(公元前2140年始)以前就开始了 4. 铁器时代：春秋战国时期(公元前770～221年)开始 大量使用铁器