《材料成型装备及自动化》课程大纲
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
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
《3D打印技术及应用》课程大纲
《3D打印技术及应⽤》课程⼤纲《3D打印技术及应⽤》课程教学⼤纲⼀、课程名称（中英⽂）中⽂名称：3D打印技术及应⽤英⽂名称：3D Printing Technology and Application⼆、课程编码及性质课程编码：0840531课程性质：专业选修课三、学时与学分总学时：32学分：2.0四、先修课程材料加⼯⼯程、材料成型理论基础、材料成型装备及⾃动化、CAD技术基础、激光加⼯技术五、授课对象本课程⾯向材料成型及控制⼯程专业学⽣开设，也可以供材料科学与⼯程专业和电⼦封装技术专业学⽣选修。
六、课程教学⽬的（对学⽣知识、能⼒、素质培养的贡献和作⽤）本课程是本专业的专业选修课程之⼀，其教学⽬的主要包括：1、系统全⾯的掌握3D打印技术所涉及的专业知识，具备应⽤所学的专业知识分析和选择3D打印材料、3D打印技术以及与其他传统⼯艺结合，解决复杂零件的快速制造问题的能⼒；2、掌握各种3D打印技术的⼯作原理、所需材料及打印零件的特点等，具备操作、调控⼏种主流3D打印设备，并进⾏维护的能⼒；3、理解不同种3D打印技术的共性特点以及相互间的个性区别，掌握各种3D打印材料的性能特点及其所适⽤的3D打印技术，熟悉不同种3D打印技术及其材料和⼯艺的应⽤范围；4、了解3D打印的发展趋势及其前沿技术，具备主导或者参与研发新型3D打印系统、材料或其⼯艺的基础和能⼒。
表1 课程⽬标对毕业要求的⽀撑关系七、教学重点与难点：教学重点：1）当前3D打印技术的实现⽅式⽐较多，每种⽅式对应的材料、装备和⼯艺⽅法各不相同，本课程以介绍3D打印技术的实现⽅式及其装备为主体，以讲述3D打印技术⼯艺流程和应⽤为重点；2）在全⾯掌握各种3D打印技术⽅式特点及其材料特性的基础上，重点学习⼏种主流3D打印技术，如选择性激光烧结/熔化、光固化以及熔融沉积制造等的特点，所⽤材料的性能以及应⽤范围和应⽤⽅式；3）课程将主要介绍现有3D打印技术中成熟度⾼、应⽤较为⼴泛的⼏种主流装备及其⼯艺特点，以及⽬前⽐较前沿、发展前景⼤的3D打印新⼯艺；简要介绍其他⽬前应⽤较少、技术相对较为落后的3D打印装备；4）重点学习的章节内容包括：第2章“快速成形技术的信息处理”，第3章液态树脂光固化成形”，第4章“选择性激光烧结成形”，第6章“熔丝沉积成形”和第8章“快速成形材料”。
材料成型装备及自动化课程大纲
《材料成型装备及自动化》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：材料成形装备及自动化英文名称：Material Forming Equipment and Automation二、课程编码及性质课程编码：0809571课程性质：专业核心课，必修课三、学时与学分总学时：48学分：3.0四、先修课程机械原理、机械设计、工程控制基础、液压传动、材料加工工程五、授课对象本课程面向材料成型及控制工程专业学生开设，也可以供材料科学与工程专业和电子封装技术专业学生选修。
六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）本课程是本专业的核心课程之一，其教学目的主要包括：1.系统全面掌握材料成形装备及自动化方向的专业知识，具备应用这些知识分析、解决材料成型及控制工程专业中的成形装备及其自动化控制复杂问题的能力；2.掌握各种类材料成形设备的工作原理、结构特点、应用范围、控制方法等，具备操作、调控设备及仪器参数，进行测控和维护的能力；3.理解不同材料的成型特点与共性问题，掌握金属材料成形（含铸、锻、焊、高分子塑料成形、快速成形等典型工艺装备及其自动化控制系统，具备针对不同需求设计研发各类材料成型新设备的能力；4.了解材料成形装备及自动化技术的发展前沿，掌握其发展特点与动向，具备研发高端材料成型装备及控制系统的基础与能力。
表1课程目标对毕业要求的支撑关系七、教学重点与难点：教学重点：1）材料的种类繁多，成形方法及装备各异，本课程以介绍材料的成形装备为主体、以讲述成形装备的自动化为重点；2）在全面了解与掌握材料成形装备种类及结构特点的基础上，重点学习金属材料成形、高分子塑料成形、快速成形等装备及其自动化技术；3）课程将重点或详细介绍各种材料成形装备及方法中的主要设备和自动化程度较高的新型设备，而对次要设备或较旧式设备只作简要介绍或自学。
4）重点学习的章节内容包括：第2章“金属液态成形装备及自动化”（8学时）、第3章“金属塑性成形装备及自动化”（8学时）、第4章“金属连接成形装备及自动化”（8学时）、第6章“快速成形装备及控制”（6学时）。
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。
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。
材料成型装备及自动化授课计划
2.4.3板、带材热轧机
2.4.4板、带材冷轧机
2.5轧制机械设备的发展动向
2.5.1简化生产工序，加速发展连续化技术
2.5.2为实现节能降耗，研制开发一系列新技术、新设备
2.5.3为提高轧制精度，研制开发新型高效轧机
2
实现节能降耗，研制开发一系列板新技术
多媒体
6
第3章：金属塑性成形装备及自动化
3.5.3数控转塔冲床数控系统
3.6伺服压力机
3.6.1伺服压力机的工作原理
3.6.2伺服折弯机同步控制系统
3.7塑性成形自动化技术
3.7.1板料冲压生产线自动化
3.7.2锻压生产的柔性加工系统
2
伺服折弯机同步控制系统
多媒体9第4章：金属连成形设备及自动化4.1概述
4.2弧焊设备及自动化
4.2.1电弧静特性和弧焊电源基本特性简介
2
快速成形技术的主要参数
多媒体
16
6.5金属板材数控无模单点成形技术
第7章其它材料成形装备
7.1陶瓷成型装备
2
无模单点成形技术的结构特点
多媒体
17
7.2玻璃成形装备
7.3粉末材料成型装备
2
粉末材料成型装备分类
多媒体
18
第8章工业炉及其控制
8.1工业用炉的种类及特点
8.2热处理工业炉及其生产线
8.3热处理生产自动线
主要参考书：
1.王卫卫主编．材料成形设备．北京：机械工业出版社，2005.
2.樊自田主编．铸造设备及自动化.北京：化学工业出版社，2009.
3.蒋力培主编．焊接实用技术自动化.北京：机械工业出版社，2010.
序号
材料成形装备及自动化 材料成形装备及自动化(2)
.其它材料成形装备
华中科技大学材料学院
9
（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
.其它材料成形装备
华中科技大学材料学院
10
球磨机内衬板
1) 球磨机的结构
.其它材料成形装备
华中科技大学材料学院
2
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
.其它材料成形装备
华中科技大学材料学院
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。
.其它材料成形装备
华中科技大学材料学院
13
（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）
华中科技大学材料学院
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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
.其它材料成形装备
华中科技大学材料学院
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材料成形技术教学设计
材料成形技术教学设计1. 前言材料成形技术是《材料成型工艺学》课程的核心内容，掌握这一领域的理论和实践技能对于材料工程师的职业生涯至关重要。
本文档旨在为教师提供一份材料成形技术教学设计，以帮助学生更好地理解和掌握这一领域的知识。
2. 教学目标本课程的教学目标是：•熟悉材料成形技术的基本概念和分类；•理解材料成形技术的原理、特点和应用；•掌握材料成形技术的基本操作和实验技能；•能够通过自主学习和实践，探索和创新材料成形技术。
3. 课程大纲本课程的教学大纲如下：3.1 材料成形技术的基本概念•材料成形技术的定义和分类；•材料成形技术的历史和发展概述；•材料成形技术的应用领域和前景。
3.2 材料成形技术的原理和特点•材料成形技术的物理、化学和力学基础；•材料成形技术的优缺点和特点；•材料成形技术的品质控制和实际应用。
3.3 材料成形技术的分类和工艺流程•塑性成形技术和非塑性成形技术；•塑性成形技术的分类和特点；•铸造、焊接、制粉和表面处理等非塑性成形技术。
3.4 材料成形技术的基本操作和实验技能•塑性成形技术的基本操作和实验技能；•非塑性成形技术的基本操作和实验技能；•材料成形技术的实验设计和分析。
3.5 材料成形技术的实验教学•材料成形技术实验的设计和实施；•材料成形技术实验的数据收集和分析；•材料成形技术实验的报告和讨论。
4. 教学方法和手段本课程采用如下教学方法和手段：4.1 阅读教材和参考书学生需要阅读教材和参考书，熟悉材料成型工艺的基本知识和概念。
4.2 视频和实验演示学生可以观看相关视频和实验演示，了解材料成型技术的操作流程和实用技巧。
4.3 讨论和案例分析学生可以在课堂上进行异口同声的讨论和案例分析，探讨材料成型技术的应用和挑战。
4.4 实验报告和数据分析学生需要完成相关实验报告和数据分析，以加深自己的实践经验和理论认识。
5. 教学评估和改进本课程的教学评估和改进主要包括以下方面：5.1 课程满意度评价学生对本课程的满意度进行评价，收集反馈意见和建议。
材料成形设备控制与自动化 教学大纲
材料成形设备控制与自动化一、课程说明课程编号：080107Z10课程名称：材料成形设备控制与自动化/Control and Automation of Forming Equipment课程类别：专业教育学时/学分：32/2先修课程：高等数学、自动控制原理、电工技术、微机原理适用专业：机械电子、机械设计制造及其自动化、微电子教材、教学参考书：[1] 刘立君，材料成型设备控制基础，北京大学出版社，2008[2] 朱成华，设备控制基础，电子科技大学出版社，2013[3] 李永堂，锻压设备理论与控制，国防工业出版社，2004[4] 王敏，材料成形设备及自动化，高等教育出版社，2010[5] 钟汉如，现代机械装备控制工程，清华大学出版社，2009[6] 刘皓春，设备控制基础，北京邮电大学出版社，2006二、课程设置的目的意义本课程是一门关于制造装备控制与自动化的课程，通过教学，使学生了解材料成形装备的运行原理与特点，掌握制造装备的自动化技术基础，掌握电气控制、PLC技术与抗干扰技术，掌握典型成形制造装备控制系统设计步骤与设计原则，为学生独立设计控制系统与开发自动化装备提供基础。
三、课程的基本要求按照本专业培养方案的培养要求，参照培养方案中课程体系与培养要求的对应关系矩阵，阐述本课程所承载的知识、能力和素质培养的具体要求。
1．了解材料成形装备的运行原理与特点；2．了解液压驱动原理与技术；2. 掌握微计算机控制系统设计基础与电气控制及PLC技术；3. 掌握材料成形设备PID控制方法与技术；4. 掌握材料成形设备微型计算机控制系统的设计基础、抗干扰技术与设计方法；5. 了解典型材料成形装备的控制技术与自动化技术。
四、教学内容、重点难点及教学设计注：实践包括实验、上机等五、实践教学内容和基本要求六、考核方式及成绩评定根据课程类型、课程性质、课程内容及特点，确定适合的考核内容、考核方式及成绩评定。
考核内容重点考核学生获取知识的能力、应用所学知识分析问题和解决问题能力、实践动手能力和创新能力等；考核方式采用多种形式（笔试、口试、答辩、测验、论文等）、多个阶段（平时测试、作业测评、课外阅读、社会实践、期末考核等）、多种类型（作品、课堂实训、课堂讨论、社会调查、竞赛等）等全过程的考核；成绩评定加大过程考核及阶段性考核成绩比例（原则上七、大纲主撰人：大纲审核人：。
材料成型过程装备与控制 教学大纲
材料成型过程装备与控制一、课程说明课程编号：060206Z10课程名称（中/英文）：材料成型过程装备与控制/Equipment and Control of Material Forming Process课程类别：选修课（自然科学类）学时/学分：32/2先修课程：工程制图、工程力学、机械设计基础、塑性加工技术适用专业：材料类专业本科生教材、教学参考书：1.周家林材料成型设备，冶金工业出版社.20102.齐克敏丁桦等.材料成形工艺学.北京：冶金工业出版社.20043.何光鉴，有色金属塑性加工设备，科学技术文献出版社重庆分社，19854.邹家祥，轧钢机械，冶金工业出版社，19965.盛春磊, 刘静安, 朱英. 我国铝及铝合金轧制设备现状与发展趋向. 铝加工，20056.丁修堃，轧制过程自动化，冶金工业出版社.2009二、课程设置的目的意义《材料成形过程装备及控制》是材料科学与工程专业学生选修的一门专业课程。
主要讲述塑性加工装备与控制的课程，是面向金属塑性成形工程应用的课程。
对于提高金属塑性成形设备与控制的认识，对实际生产中金属塑性成形工艺的设计和规划具有重要作用和意义。
它是金属材料成型与控制工程、机械制造及自动化类各专业的重要的专业技术课，对提高学生的实际工作能力很有帮助。
通过本课程的学习，使学生在掌握金属压力加工工艺装备及控制的基础上，能够将针对具体的金属塑性加工过程进行装备的选型、装备部件的设计、产品的质量控制，并将加工工艺设计与塑性加工设备的选型紧密结合起来，为正确进行工艺设计、设备选型两者结合起来打下坚实的基础。
该课程的内容主要涉及到金属材料成型加工方法包括铸造、挤压、轧制、拉拔、锻压、冲压等的装备及其控制的内容，是一本知识面广、内容新的课程。
希望学生通过学习该课程的学习，初步掌握金属的成形过程装备及控制。
三、课程的基本要求按照本专业培养方案的培养要求，参照培养方案中课程体系与培养要求的对应关系矩阵，阐述本课程所承载的知识、能力和素质培养的具体要求。
材料成形装备及自动化C1E1
管理
表1-2 生产过程中的三大环节及八个主要过程
主要过程 设计过程 生产准备过程 工艺准备过程 加工过程 检验试验过程 装配过程 辅助生产过程 生产管理过程
功能作用
产品设计CAD/CAM、工装模具设计、专用加工设备设计等
原材料准备、采购及外协加工委托计划等
工艺图纸准备、加工设备选择、工装模具制造等 冷加工（切削加工）、热加工（铸、锻、焊等）、各类生产
2 1.4 华中科技大学材料学院 工业自动化的含义
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 。
必须有 机电一体化
0 华中科技大学材1料.学3院装备在材料成形加工中的作用
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
7 华中科技大学材料学院 实验课程内容
• 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
8 华中科技大学材料3学.院本课程的目的、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。
材料成型及控制工程专业1-7学期课程安排
课程名称 Proe三维设计 工程传热学 机械设计 流体力学 机械制造技术基础
课程名称 消失模与V法铸造 材料成型过程数值模拟 塑料模具设计 Proe模具设计 青铜文化与艺术铸造 金属学及热处理（二） 工程测试基础 材料成型理论基础 液压与气压传动 材料连接成型综合实验 固态金属塑性成型综合实验 塑料注射成型综合实验 液态金属成型综合实验 生产实习
51/40 3/2.5 1W 2W 4 1 2
第三学期
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
大二（上）
学时 学分 48 64 32 40 48 56 24 56 32 40 4 3 48 3 4 2 2.5 3 3.5 1.5 3.5 2 2.5 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
课程名称 思想道德修养与法律基础 军事理论 大学生心理健康教育 大学英语I（一） 大学英语自主学习 大学体育（一） 大学计算机基础 微积分I（一） 机械制图Ⅱ（一） 金工实习 军事训练 形势与政策
课程名称 中国近现代史纲要 大学英语I（二） 大学英语自主学习 大学体育（二） 微积分I（二） 大学物理I（一） 物理实验Ⅱ（一） C语言程序设计 机械制图Ⅱ（二） 形势与政策
10 复变函数与积分变换 11 12 形势与政策 电路理论
第五学期
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
大三（上）
学时 学分 32 32 32 32 32 2 2 2 2 2 2.5 2 2 2.5 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
第六学期
大三（下）
学时 32 40 40 32 32 40 40 48 32 8 8 8 8 3W
第一学期
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
华中科技大学：材料成形装备及其自动化 教学大纲
材料成形装备及其自动化教学大纲<前言>装备是整个工业和国民经济的基础，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。
材料成形装备及其自动化的进展是材料成形工业技术发展的主要标志，当代“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。
经过数十年的发展，原铸造、压锻、焊焊、热处理等各老专业自成体系，相对较为独立。
各原专业又分成形工艺、成形材料、成形装备等研究方向，且以讲授金属材料的热加工成形内容为主，专业学习的知识面较窄。
新的“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；其中的“成形装备及自动化”课程方面也包含了原来的《铸造机械化》、《锻压设备》、《焊接设备及自动化》、《热处理工业炉》、《塑料成形机械》、《陶瓷工业机械设备》、《玻璃加工机械》等课程内容。
现有的课程教材都无法满足新专业的教学内容的要求，必须建设和新编适于材料成形及控制工程专业的《材料成形设备及自动化》课程教材，以满足专业合并改造后的教学及人材培养要求。
近年来，我国各工科高校都在探索专业课程体系改革的思路，基本的想法是在机械大类（含机械、材料、交通、能源等学科）的课程体系之上，建立“材料成形及控制工程”专业的课程新体系，“材料成形理论基础”、“材料成形工艺”、“材料成形装备及自动化”、“模具CAD/CAM”等已被许多高校列入专业核心课程。
本课程作为“材料成形及控制工程”专业的核心专业课程之一，将为培养新时代“材料成形及控制工程”专业的高级人材做出贡献。
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。
其内容，既涉及到了传统材料成形加工方法（铸造、锻压、焊接、热处理）的装备及其自动化的内容，且包括了高分子材料（塑料、橡胶等）及其它材料（陶瓷材料、玻璃等）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“材料的快速成形装备控制”、“半固态金属成形装备”等现代先进材料成型加工技术的内容介绍，是一本知识面广、内容新的教科书；鉴于21世纪对环境保护、绿色加工成形技术的重视与发展，本教材将“材料成形加工中的环境保护装备”加以介绍，符合材料成形加工及制造行业绿色可持续发展的时代要求。
材料成型装备及自动化
1.材料分类：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料等种类。
2.金属材料包括钢铁、铜合金、铝合金、镁合金等。
高分子材料包括塑料、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。
3.复合材料是指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。
4.常见的金属材料热加工成形方法：1）铸造成型：（1）重力作用下的铸造成形：砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、消失模铸造；（2）外力作用下的铸造成形：离心铸造、压力铸造、低压铸造、挤压铸造。
2）塑性成形：轧制塑性成形、挤压塑性成形、拉拔塑性成形、自由锻成形、模锻成形、板料冲压成形。
3）焊接成形：电弧焊、电渣焊、电子束焊、等离子弧焊、电阻焊、摩擦焊、钎焊。
5.装备在材料成形加工中的作用：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。
铸造1.铸造可分为“砂型铸造”和“特种铸造”。
2.铸铁合金广泛采用冲天炉熔化，铸钢常用电弧炉或感应电炉熔炼，铝合金常用电阻炉或油、气炉熔化等。
3.砂处理设备的分类：1）新砂的处理、贮存、输运系统2）旧砂的回用和再生系统3）辅料的贮存和输运系统4）型砂的混制和输运系统5）型砂质量控制系统4.旧砂处理装备：夹杂物分离设备、旧沙冷却装备等。
对于化学粘结剂砂还包括旧砂再生设备。
5.混砂装备：按混砂装置可分为碾轮式、转子式、摆轮式、叶片式、逆流式等。
原理:1）碾轮式混砂机：适用于小零件。
传动系统带动混砂机主轴以一定转速转动时，安装在主轴十字头两侧的碾轮随之旋转，由于与砂层接触，碾轮又绕自身水平轴自转，在转动过程中将砂层压实。
安装在十字轴另两侧的刮板则将压实的砂层翻起、松散。
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材料成型装备及自动化》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：材料成形装备及自动化英文名称：Material Forming Equipment and Automation二、课程编码及性质课程编码：0809571课程性质：专业核心课，必修课三、学时与学分总学时：48学分： 3.0四、先修课程机械原理、机械设计、工程控制基础、液压传动、材料加工工程五、授课对象本课程面向材料成型及控制工程专业学生开设，也可以供材料科学与工程专业和电子封装技术专业学生选修。
六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）本课程是本专业的核心课程之一，其教学目的主要包括：1. 系统全面掌握材料成形装备及自动化方向的专业知识，具备应用这些知识分析、解决材料成型及控制工程专业中的成形装备及其自动化控制复杂问题的能力；2. 掌握各种类材料成形设备的工作原理、结构特点、应用范围、控制方法等，具备操作、调控设备及仪器参数，进行测控和维护的能力；3. 理解不同材料的成型特点与共性问题，掌握金属材料成形（含铸、锻、焊）、高分子塑料成形、快速成形等典型工艺装备及其自动化控制系统，具备针对不同需求设计研发各类材料成型新设备的能力；4•了解材料成形装备及自动化技术的发展前沿，掌握其发展特点与动向，具备研发高端材料成型装备及控制系统的基础与能力。
表1课程目标对毕业要求的支撑关系七、教学重点与难点：教学重点：1）材料的种类繁多，成形方法及装备各异，本课程以介绍材料的成形装备为主体、以讲述成形装备的自动化为重点；2）在全面了解与掌握材料成形装备种类及结构特点的基础上，重点学习金属材料成形、高分子塑料成形、快速成形等装备及其自动化技术；3）课程将重点或详细介绍各种材料成形装备及方法中的主要设备和自动化程度较高的新型设备，而对次要设备或较旧式设备只作简要介绍或自学。
4）重点学习的章节内容包括：第2章“金属液态成形装备及自动化” （8学时）、第3章“金属塑性成形装备及自动化” （8学时）、第4章“金属连接成形装备及自动化” （8学时）、第6章“快速成形装备及控制” （6学时）。
教学难点：1）装备及自动化课程是实践性极强的课程之一，本课程将密切结合学生的生产实习、课程设置、实验课等实践环节，培养学生对材料成形加工设备与自动化系统的认识及设计能力，提高授课质量与效果。
2）通过本课程学习，要求掌握各种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，具备合理选择及使用相关材料成型设备并实现自动控制实践的能力。
八、教学方法与手段：教学方法：（1）采用现代化教学方法（含PPT演示，设备照片，影像资料等），讲授各类成型装备的工作原理、结构组成及应用特点，以提高教学效果及效率；（2）采用课堂教学与学生PPT汇报、交流讨论等方式，进行课堂互动，吸引学生的注意力、激发学生的学习热情，提高学生的学习效果。
教学手段：（1）以常见的、典型（重要）材料成形装备及其控制系统为讲解对象，深入分析成形工艺及装备的性能要求、结构及控制特点，使学生具备设计（开发）满足特定材料成型及控制工程需求的设备及控制系统的能力；（2）结合本专业生产实习单位的材料成形装备及自动化生产实际，有的放矢地做好课堂教学前的设备样机（可借助图片、影像等手段）展示教学；再结合必要的实验教学与实践环节，加深学生对材料成形加工设备与自动化系统的理解与掌握，提高授课质量与效果；（3）尽量采用小班教学，要求每一位学生根据自己的兴趣，完成准备1种典型成形装备的工作原理及结构特点介绍，并能用PPT展示汇报（大班教学时采用抽签等形式确定汇报的学生）；汇报展示后，全体学生进行讨论交流，提高课堂互动频率与水平。
九、教学内容与学时安排（1）总体安排教学内容与学时的总体安排，如表2所示。
表2基本教学内容与学时安排（2）具体内容各章节的具体内容如下：第1章绪论（2学时）1.1材料成形装备概述1.2装备在材料成形加工中的作用1.3工业自动化的含义1.4本课程的知识基础及主要内容第2章金属液态成形装备及自动化（8学时）2.1概述2.2金属熔化及浇注装备2.3造型设备及自动化生产线2.4砂处理装备及自动检测系统2.5铸件清理自动化2.6压力铸造装备及自动化2.7消失模精密铸造装备及生产线2.8半固态成形装备第3章金属塑性成形装备及自动化（8学时）3.1概述3.2液压成形装备3.3精冲压力机3.4多工位压力机3.5 数控冲压装备3.6伺服成形装备3.7塑性成形自动化技术第4章金属连接成形装备及自动化（8学时）4.1概述4.2弧焊设备及自动化4.3点焊装备及自动化4.4 钎焊装备4.5 激光焊接装备4.6焊接机器人工作站第 5 章高分子材料成形设备及自动化（ 4 学时）5.1 概述5.2 塑料注射机5.3橡胶成形装备及自动化5.4其它高分子材料成形装备第 6 章快速成形装备及控制（ 6 学时）6.1快速成形原理及其方法概述6.2CAD图形与快速成形（RP系统的接口6.3快速成形技术的数据处理6.4三维实体扫描及重构系统6.5典型快速成形系统（SLS）6.6金属板材数控无模单点成形系统6.7真空注型装备6.8 快速成形装备的控制系统第7 章其它材料成形装备（ 4 学时）7.1陶瓷成形装备7.2粉末材料成形装备7.3玻璃成形装备第8 章热处理工业炉及其控制（ 4 学时）8.1热处理工业炉的种类及特点8.3连续式渗碳炉及控制8.3密封箱式多用炉及控制8.4等温退火炉及控制第9 章材料加工中的环境保护装备（ 4 学时）9.1环境保护的意义及国家的环境保护法9.2除尘装备9.3隔音、消音、减振装备9.4 污水处理装备9.5 废气净化装备9.6固体废弃物的再生利用10. 参考配套的实验课（ 6 学时，学时另计）10.1压力铸造装备及过程控制实验（实验设备：小型压铸机）10.2自动焊接机器人实验（实验设备：焊接机器人）10.3快速成形装备及自动控制实验（实验设备：SLS快速成形机）（3）各章节的课后思考题（作业）及讨论要求思考题（课后作业）：第 1 章思考题：1 、材料有哪些种类，常用的金属材料有哪几种？2、金属材料有哪些常见的成形方法，举例说明其特点。
3、举例说明，不同的材料及成形工艺的主要设备及其作用。
4、阐述工业装备在材料成形加工中的作用。
5、概述工业自动化的定义、组成及主要内容。
第 2 章思考题：1 、简述液态金属成形常用熔化装备的原理、特点及适用场合，实现熔化过程自动化控制的意义。
2、简述常用浇注装备的种类及控制原理，实现浇注自动化对提高铸件生产质量的作用。
3、比较震击、压实、射砂、气冲、静压等型（芯）砂紧实方法的工作原理、特点和应用。
4、比较碾轮式混砂机与转子式混砂机，在混砂机构和混砂原理上的不同。
5、砂处理系统的自动化应主要包括哪些内容？简要说明其工艺过程。
6、简述压铸机、低压铸造机的结构组成及工艺特点。
7、消失模铸造的主要装备有哪些，简述它们的工作原理。
8、简述新流变（半固态）铸造法的工艺原理及自动化生产线的组成与特点。
9、采用两台振动电机驱动的设备有：振动输送机、振动落砂机、振动紧实台，用图示方法分析表述它们在工作原理及振动力作用方向上的区别。
第 3 章思考题：1、举例说明液压成形装备的基本组成、工作原理及特点2、简要介绍精冲压力机的工作有原理及特点。
3、多工位压力机送料机构有哪些类型？4、简述数控转塔冲床的基本组成、工作原理及应用特点。
5、什么是伺服压力机？比较它与传统压力机在结构组成、工作原理及特点上的区别。
6分析概述多工位压力机的工作原理及使用特点。
7、板材冲裁加工、拉深成形工艺各适合用什么类型的压力机？分别简述原因。
8、分别简述伺服压力机、传统机械曲柄压力机和液压机各有哪些特点？能否将传统曲柄压力机改造成伺服压力机，如果可以改，需要改哪些部件？9、分析液压机的控制原理与特点（以图1为例）。
I?第4章思考题：1、弧焊过程的稳定性主要取决于什么的稳定性？它与哪两个特性相关？2、熔化极弧焊时，有几种送丝控制系统？各要求采用什么样的电源外特性与电弧静特性相配合?3、埋弧焊时，为什么要采用反抽引弧？而CO2 气体保护焊时，为了提高引弧成功率、减少过程飞溅及收弧时的焊丝末端去小球环节，控制系统应从哪些方面着手？4、钨极氩弧焊设备中为什么要设置引弧器？而稳弧器是对什么电源设置的？5、等离子焊是靠什么器件产生的？而由它产生了哪三种作用？6、次级整流点焊机有哪些特点？7、试述一下固体激光焊机和气体激光焊机的组成特点。
8、焊接机器人主要分哪两类？它们各主要组成部件有哪些？9、电阻点焊的简单循环程序包含哪些内容，试画出电阻点焊的简单循环程序图。
第 5 章思考题：1、简述高分子材料成形方法及成形设备特点。
2、塑料注射机由哪些部分组成？其主要性能参数为哪些？3、简述塑料注射成形的工艺过程及电气控制原理。
4、简述橡胶挤出机的结构原理及控制系统特点。
5、比较高分子材料压制成形、压延成形的区别。
第 6 章思考题：1、快速成形技术基于什么成形原理？可应用于哪些领域？2、概述采用振镜扫描方式的立体光刻成形技术的工作原理。
3、概述选择性激光烧结成形技术的工作原理。
4、概述熔丝沉积成形技术的工作原理。
5、概述薄材叠层成形技术的工作原理。
6 STL文件有几种格式？7、S TL格式文件描述的是什么结构的三维数据模型？8、概述金属板材数控渐进成形技术的工作原理。
第7 章思考题：1、概述陶瓷成形装备的种类、特点。
2、简述陶瓷件施釉、装饰的目的，其主要设备的原理与特点。
3、概述玻璃成形的工艺过程及其主要加工设备。
4、以玻璃制瓶机生产线为例，概述其工艺过程及设备特点。
5、简述粉末冶金加工工艺过程及主要设备原理。
6、比较粉末材料压力成形装备与其它压力成形机的异同。
第8 章思考题：1、简述工业炉的种类及特点，工业炉通常由哪几部分组成。
2、概述热处理工艺特点，举例说明热处理工业炉的结构原理及系统组成。
3、简述气体渗碳淬火自动线的组成原理与特点。
4、简述室式锻造加热炉的组成与特点。
5、常用的测温方法有哪几种？简述炉温自动控制系统的组成。
第9 章思考题：1、简述可持续发展与绿色制造的意义。
2、常用的除尘设备有哪几种？简述它们的优缺点。
3、简述噪声控制的原理与方法。
压力加工设备的隔振装置由哪几部分的组成？4、概述工业废气的排放标准及其净化方法。
5、概述材料成形工业污水的特点及常用的处理方法。
6、简述旧砂再生回用方法、特点及适应范围。
讨论（思考题及作业）要求：1、每章节学习结束后，学生都要按上课教师的具体要求以书面的形式做一定数量的思考题，作为平时的作业成绩（按约10%计入课程总成绩）。
2、每位学生，根据自己的兴趣，完成 1 种典型的成形装备的原理、特点及结构进行介绍，用PPT展示汇报（时间不超过10分钟），其它同学对该学生的汇报情况进行评价与交流。