材料成形装备及自动化 材料成形装备及自动化(2)
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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）
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
.其它材料成形装备
华中科技大学材料学院
7
（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 原料精选
硬质料 粉碎分选
料仓 配料 球磨机粉磨与混合 泥浆的过筛、除铁、贮存处理
.其它材料成形装备
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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
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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）；
.其它材料成形装备
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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
.其它材料成形装备
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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。
华中科技大学材料学院
6
（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 Βιβλιοθήκη Baidu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、
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
.其它材料成形装备
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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。
.其它材料成形装备
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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）
.其它材料成形装备
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2)滚压成形机
.其它材料成形装备
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
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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)
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）
球磨机筒体
球磨机料口
球磨机磨球
.其它材料成形装备
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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）
.其它材料成形装备
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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；
.其它材料成形装备
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（3）陶瓷制品的传统生产方法
.其它材料成形装备
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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
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7.1.3 成形机械装备
.其它材料成形装备
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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。
3）通用装备（各行业都可用的装备，如皮带运 输机、压力机等）
.其它材料成形装备
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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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Equipment and Automation of Materials Process
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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）
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
.其它材料成形装备
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7
（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 原料精选
硬质料 粉碎分选
料仓 配料 球磨机粉磨与混合 泥浆的过筛、除铁、贮存处理
.其它材料成形装备
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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
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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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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
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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。
华中科技大学材料学院
6
（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 Βιβλιοθήκη Baidu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、
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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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
.其它材料成形装备
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
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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)
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
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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）
球磨机筒体
球磨机料口
球磨机磨球
.其它材料成形装备
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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）
.其它材料成形装备
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4
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；
.其它材料成形装备
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5
（3）陶瓷制品的传统生产方法
.其它材料成形装备
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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
15
7.1.3 成形机械装备
.其它材料成形装备
华中科技大学材料学院
16
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。
3）通用装备（各行业都可用的装备，如皮带运 输机、压力机等）
.其它材料成形装备
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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
.其它材料成形装备
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10
球磨机内衬板
1) 球磨机的结构