材料成形装备及自动化材料成形装备及自动化

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,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,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,2015-2016,学年第二学期,EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,2,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）,EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,3,第一章,绪,论,1.1,课程简介,1.2,材料的分类及其成形装备概述,1.3,装备在材料成形加工中的作用,1.4,工业自动化的含义,1.5,本课程的目标及主要内容,EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,4,1.1,课程简介,本课程是我校机械大类平台课程下，材料成型及控制工程专业的四门核心课之一,(1),材料成形理论基础,(2),材料成形工艺,(3),材料成形装备及自动化,(4),模具,CAD/CAM,讲课时数,:48,、实验时数,:6,教材,材料成形装备及自动化,樊自田主编，机械工业出版社,EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,5,1.,主讲教师（分四个课堂）,吕书林,、叶春生、,吕卫文（,7-8,班）,联系方式：,shulin317,微信：,shulinhust,EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,6,第,1,章概论（，吕书林）,第,2,章金属液态成形装备及自动化（,10,，吕书林）,第,3,章金属塑性成形装备及自动化（,10,，叶春生）,第,4,章金属连接成形装备及自动化（,10,，吕卫文）,第,5,章高分子材料成形设备及自动化（,2,，叶春生）,第,6,章快速成形装备及控制（,6,，叶春生）,第,7,章其它材料成形装备（,3,，吕书林,）,第,8,章热处理工业炉及其控制（,2,，吕书林,）,第,9,章材料成型加工中的环境保护装备（,3,，吕书林,）,实验课：,6,（上课,48,学时、实验,6,学时）,2.,本课程的主要内容及学时安排,EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,7,压力铸造装备及过程控制实验,SLS,快速成形装备及其自动控制实验,焊接机器人自动焊接过程控制实验,实验课程内容,EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,8,3.,本课程的目的、意义及重点,装备,是国民经济的基础，,工业的自动化与信息化,又是现代工业与国民经济发展的必然趋势；,材料成形装备的,进展,是材料成形工业技术发展的主要标志之一，“材料成形及控制工程”专业的大学生，,全面了解并掌握材料成形装备及自动化方面的知识,是对大学生的必然要求；,“材料成形及控制工程”专业,的知识内容，覆盖了原铸造、锻压、焊接、热处理等原各老专业，还包括塑料、陶瓷、玻璃等种类材料的成形及过程控制的内容；,本课程以讲述材料成形装备的,结构和原理为,主体,、以讲述装备的控制与自动化为,重点,；,本课程内容既涉及到了,传统材料,成形加工方法的装备及其自动化容，且包括了,高分子材料,及其它材料的成形装备与控制，还增加了材料加工成形领域的,最新研究,与应用成果，重视,环境保护,、绿色加工成形技术的装备。,EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,9,4.,本课程的基础、要求,1),本课程的基础课程：,机械零件与机械设计,、,工程制图,、,工程测试技术基础,、,工程控制基础,、,液压传动与气压传动,、,材料成形工艺,。,2),本课程的要求：,材料成形装备种类繁多,，本课程将重点或详细介绍各材料成形装备及方法中的,主要设备和新型设备,，而对其中的次要设备或较旧式设备只作简要介绍或不作介绍。,因此，通过本课程学习，要求,重点掌握,各材料成形工艺中的主要设备和新型设备的,工作原理、结构特点、应用范围、控制方法,等。,EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,10,平时成绩,2030,：到课情况、课堂作业、课外作业、听课纪律等；,考试成绩,7080,初定：,闭卷,考试,基本要求,:,不旷课、不迟到、不早退，上课笔记、按时交作业（课堂或课外）,5.,本课程的考核方式,EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,11,材 料,石器时代,物质基础,人类发展史的里程碑,铜器时代,铁器时代,衣,食,住,行,约,8000,年,5000,年前,3000,年前,1.2,材料的分类及其成形装备概述,EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,12,金属材料,金属间化合物,传统金属材料,新型金属材料,金属玻璃,金属基复合材料,钢铁,铜锌,铝镁,钛镍,最重要的工程结构材料,厂房、桥梁,、机械、工具,最重要的轻合金材料,最重要的,高温,合金材料,黑色金属,有色金属,最重要的耐磨材料,纳米晶粒金属,先进复合材料中的一个重要领域。优点：高强度、高弹性模量和低膨胀系数外、优良的韧性，抗冲击，抗热振，对表面缺陷没有树脂基复合材料敏感，耐热性高，横向力学性能好，不燃烧，不吸潮，导电和导热性好，耐辐射，以及高真空环境稳定等,新型材料或称先进材料，是指那些新近开发或正在开发的具有优异性能和特殊用途的材料。它是发展高新技术的重要物质基础。,1.,材料的分类,EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,13,1.,材料的分类,金属材料,：钢铁、铜合金、铝合金、镁合金等,有机高分子材料：,塑料、树脂、橡胶等。,无机非金属材料：,几乎包括除金属材料、高分子材料以外的所有材料，主要有：陶瓷、玻璃、胶凝材料（水泥、石灰和石膏等）、混凝土、耐火材料、天然矿物材料等。,复合材料：,“,由,两个或两个以上独立,的,物理相,，包括粘结材料（基体）和粒料、纤维或片状材料所组成的一种固体产物,”,。复合材料的组成分为两大部分：基体与增强材料。,材料还可以根据其性能特征、用途、状态等分类。如下表：,EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,14,结构材料,材料的分类,功能材料,特种材料,力学性能,（建筑、机器等）,物理、化学性能（防腐、导电、导磁、导热）,装饰、货币,1.,材料的分类,EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,15,传统金属加工技术,先进金属加工技术,机械冷加工,机械热加工,铸造,焊接,锻造,切削加工,材料加工工程,机械制造工程,快速成形技术,喷射成形技术,快速凝固技术,激光加工技术,精确铸造,精密锻造,激光焊接,计算机集成制造,数控加工技术,微细加工技术,特点：专业分工不明确,金属成形方法,金属液态成形,金属塑性成形,金属连接成形,2.,材料的成形方法分类及装备概述,EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,16,常见的金属材料热加工成形的主要装备,A,、铸造成形,1,）重力作用下的铸造,砂型铸造,：,各类造型机、制芯机、铸型输送机及辅助装备、落砂机、,砂处理设备、清理设备等,EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,17,常见的金属材料热加工成形的主要装备,A,、铸造成形,1,）重力作用下的铸造,金属型铸造,：,金属型铸造机,熔模铸造,：,压蜡机、结壳生产线、焙烧炉等,消失模铸造,：,模样成形机、振动紧实台、热干砂冷却系统、真空系统等,射蜡制模,蜡模组装,挂涂料,脱蜡,烧结,浇注,脱壳、清理,EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,18,常见的金属材料热加工成形的主要装备,2,）外力作用下的铸造,离心铸造,：,离心铸造机,压力铸造,：,冷,(,热,),室压铸机,EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,19,常见的金属材料热加工成形的主要装备,2,）外力作用下的铸造,低压铸造,：,低压铸造机,挤压铸造,：,挤压铸造机,铸造的本质特点：,液 态,金属成形,装备特点：,必须有,模、型,EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,20,轧制：各类轧机,挤压：各类压力机,拉拔：各类拉拔（或拉力）机,自由锻：各类锻锤,模锻：各类锻锤或压力机,板料冲压：各类压力机,锻造的本质特点：,金属,塑 性,成形,装备特点：,必须有,外 力,B.,塑性成形,EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,21,C.,焊接成形,1,）熔焊：,电弧焊：各类弧焊机,电渣焊：电渣焊机,电子束焊：电子束焊机,激光焊：激光焊机,等离子弧焊：等离子弧焊机,2,）压焊：,电阻焊：电阻点,(,缝,),焊机,摩擦焊：摩擦焊机,3,）钎焊：,钎焊设备,焊接的本质特点：,液 态,金属,局部,成形,装备特点：,必须有,局部高温源,EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,22,D.,高分子材料成形设备,主要有：,挤出机、注射机,。,挤出成形过程：加料,在螺杆中熔融塑化,机头口模挤出,定型,冷却,牵引,切割,挤出机,注射机,E.,粉末材料的成形设备,制粉设备、成型设备、烧结设备,等。,EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,23,F.,快速成形（,3D,打印）设备,1),立体平版印刷机,(,光固化成形机，最早的快速成形设备,),2),分层实体制造,(,以表面涂覆热熔胶的纸、塑料薄膜为原料,),EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,24,3),选择性激光烧结,4),熔丝沉积制造,5),粉末材料选择性粘结,快速成形的本质特点：,增 长,成形,装备特点：,必须有,机电一体化,EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,25,社会的进步,:,可归结为,人类不断创造,工具以延伸自身的能力；从原始人类的工具到今天各种现代化工具、精密加工装备等，都是在,延伸人的体力与能力。,1,）大大提高了生产率、降低了工人的劳动强度,；,以自动化压铸机为例，每小时可压铸,60-180,次，最高可达,500,次,2,）提高了产品质量与精度，降低了原材料消耗,；,自动化生产可避免人力生产中的人为因素，保障产品质量与精度，大大降低原材料的消耗,法国,70,年代投产的,650MN,大型模锻压机,我国的,8,万吨压机,(,图纸,),1.3,装备在材料成形加工中的作用,EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,26,3,）缩短了产品设计至实际投产时间,；,快速成形技术及装备的出现，使得新产品的设计、评价、修改、制造等过程形成了一个整体的闭环系统，大大缩短了新产品的研制时间和用。,4,）减少制品的库存,；,实现生产管理自动化，可及时、准确地处理大量数据，对器件、设备、人力、技术资料进行组织、协调，大大减少生产制品的库存量。,5,）改善操作环境，实现安全和清洁生产,。,除尘设备、降噪设备的使用，生产废料（废渣、废气、废水等）再生回用（或无害处理），大大减少了生产资源浪费和对环境的污染，实现绿色可持续发展。,EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,27,1.,工业自动化的定义及组成,1),工业自动化,是指：,将多台设备（或多个工序）组合成有机的联合体，用各种控制装置和执行机构进行控制，协调各台设备（或各工序）的动作，校正误差、检验质量，使生产全过程按照人们的要求自动实现，并尽量减少人为的操作与干预。,1.4,工业自动化的含义,EAMP,材料成形装备及自动化,华中科技大学材料学院,28,2),工业自动化系统一般由如下部分组成,自动化生