材料成形装备及自动化C1E1

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(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
5 华中科技大学材料1学.院主讲教师(分二个课堂)
凌宏江副教授、吕书林、叶春生副教授、 吕卫文讲师(1-4班) 凌宏江副教授、吕书林、陈柏金教授、夏 卫生副教授(5-8班) 联系方式(凌):
钢铁
铜锌 铝镁 钛镍
金属基复 金属间 金属 纳米晶粒
最重要的 耐磨材料
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
合材料 化合物 玻璃 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
装备特点: 必须有 局部高温源
9 华中科技大学材料学院
D. 高分子材料成形设备 1)高分子塑料制品成形,主要有:挤出机、注射机等。 2)橡胶成形装备
E. 粉末材料的成形设备(粉末冶金 ) 制粉设备、成型设备、烧结设备等
F. 快速成形设备,主要有: 1) 立体平版印刷机(SLA---Stereo Lithography Apparatus) 2) 分层物体制造(LOM----Laminated O快bje速ct成M形an的u本fac质tu特rin点g): 3) 选择性激光烧结(SLS---Selective Laser Sintering) 4) 熔丝沉积制造(FDM----Fused Deposition增M长ode成lin形g) 5) 粉末材料选择性粘结(TDP---Three D装im备e特ns点ion:al Printing) 等
第一章 绪 论 3 华中科技大学材料学院
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
4 华中科技大学材料学院
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
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
1 华中科技大学材1料.2学院材料的分类及其成形装备概述
物质基础
材料
人类发展史的里程碑

食住行
石器时代
约8000年
ຫໍສະໝຸດ Baidu
铜器时代
5000年前
铁器时代
3000年前
2 华中科技大学材料学院
1. 材料的分类
传统金属材料
金属材料
新型金属材料
黑色金属
有色金属
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。
3)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技术的兴趣及感性认识,提高授课质量 与效果。
思 考 题 7 华中科技大学材料学院
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 。
3 华中科技大学材料学院
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:
linghj@mail.hust.edu.cn 13659812522
6 华中科技大学材2料.学本院 课程的主要内容及学时安排
第1章 概论(2,凌、吕)
第2章 金属液态成形装备及自动化 (10,凌、吕)
第3章 金属塑性成形装备及自动化 (10,叶春生、陈柏金)
第4章 金属连接成形装备及自动化 (10,吕卫文、周龙早)
线等 加工过程中工艺参数的自动检测、加工后产品的性能检测等
零件供给、产品装配与输送等
产品的后续处理、废旧料回用、设备检修维护等 原材料(工具、配件等)管理、生产调度、人事管理、企业
规划等
5 华中科技大学材料学院 3. 工业自动化内容
综上所述,工业生产过程自动化所研究的内容主要有两个方面: 1)对上述各个过程,实现不同程度自动化时的各种方法和手段 ; 2)对上述几个过程或全部过程按照一定的目标和要求联系起来 ,组成不同规模的自动线、自动化车间或自动化工厂。
3 华中科技大学2材)料工学院业自动化系统一般由如下部分组成
自动机床; 物料自动搬运系统; 自动装配机; 流水生产线; 信号检测数据采集系统; 计算机过程控制系统; 支持制造活动用来收集数据、进行规划和 做出决策的计算机控制系统。
4 华中科技大学材料学院 2. 工业生产过程
环节 设计
计算 数 微
机集 控 细
成制 加 加

工工
技技
术术
金属连 材料接加成工形工程金属塑
性成形
精精 激 确密 光 铸锻 焊 造造 接
先进金属加工技术
快喷 激

速射 光

成成 加

形形 工

技技 技

术术 术

特点:专业分工不明确
7 华中科技大学材料学院
B. 塑性成形
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
制造
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
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。
0 5. 华中科技大学材料学院 本课程的考核方式
• 平时成绩20~30%:到课情况、课堂作业、 课外作业、听课纪律等; • 考试成绩70~80%
初定:开卷考试
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)
4 华中科技大学材料学院
结构材料
力学性能 (建筑、机器等)
1. 材料的分类
材料的分类
功能材料
特种材料
物理、化学性能(防腐 、导电、导磁、导热)
装饰、货币
5 华中科技大学材料2学. 院材料的成形方法分类及装备概述
金属成形方法
传统金属加工技术
机械冷加工
机械热加工
切削加工
铸造 锻造 焊接
机械制造工程金属液 态成形
材料成形装备及自动化 C1E1
目 录 2 华中科技大学材料学院
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(2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) 总结复习(2学时)
第5章 高分子材料成形设备及自动化 (2,叶春生、陈柏金 )
第6章 快速成形装备及控制 (6,叶春生、陈柏金)
第7章 其它材料成形装备(2,凌、吕)
第8章 热处理工业炉及其控制 (2,凌、吕)
第9章 材料成型加工中的环境保护装备 (2,凌、吕)
总结复习 (2,凌、吕)
实验课: ~6
(上课48学时、实验6学时)
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。
实际上由物质流和信息流两个主要部分组成: 1)物质流是指物质的流动和处理,包括原材料、毛坯、工夹具 、模具、半成品、成品、废料、能源的流动、处理(加工)、变 换 2)信息流指信息(包括加工指令、数据、反映生产过程各种状 态的资料等)的流动和处理。
6 1.5 华中科技大学材料学院 本课程的目标及主要内容
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,保障产品的质量 与精度,大大降低原材料的消耗
我国的8万吨压机(图纸)
法国70 年代投产 的 650MN 大型模锻 压机
1 华中科技大学材料学院
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 ),可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
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 。
9 4. 华中科技大学材料学院 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。
锻造的本质特点:
金属 塑 性 成形
装备特点:
必须有 外 力
8 华中科技大学材料学院
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:电阻点焊机和电阻缝焊焊机接的本质特点:
摩擦焊:摩擦焊机
液 态 金属 局部成形
3)钎焊: 钎焊设备
1. 学习材料成形主要装备的结构原理及其自动化控制技术
2. 具体的教学目标及内容如下:
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、讲述成形装备的自动化为重点,使学生获得必 要的装备及自动方面的基本知识,了解材料成形装备及自动化技术 的发展前沿;
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,结合21世纪绿色制造成形的发展趋势重视环境保护装备 的应用,为培养新时代高素质的材料成形加工人才奠定基础;
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