材料成形設(shè)備及自動化

前言

　　1998年，教育部進行了高等院校學(xué)科專業(yè)調(diào)整，原鑄造、鍛壓、焊接、熱處理四個專業(yè)合并為“材料成形及控制工程”專業(yè)（有的學(xué)校將焊接專業(yè)列為目錄外專業(yè)）。由于各院校原有的專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)定位、辦學(xué)歷史及辦學(xué)水平存在較大差異，因此在新專業(yè)的培養(yǎng)計劃安排上也不盡相同?！　≡?002年度材料成形及控制工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會工作會議上，委員們認真分析了我國各類院校中的材料成形及控制工程專業(yè)的情況，參考了幾十所院校的專業(yè)現(xiàn)狀，經(jīng)綜合分析，歸納出比較典型的三類培養(yǎng)計劃，即“機械工程及自動化專業(yè)（計劃一）”、“材料成形及控制工程專業(yè)——分專業(yè)方向培養(yǎng)計劃（計劃二）”、“材料成形及控制工程專業(yè)——不分專業(yè)方向培養(yǎng)計劃（計劃三）”。　　針對新專業(yè)特點，各校在教材建設(shè)方面進行了一定的研究和摸索。普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材建設(shè)期間編寫了幾本教材，填補了一定的空白。但這些教材還不能完全適應(yīng)專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，仍有部分院校只能使用專業(yè)目錄調(diào)整前的老教材，而且要幾本教材同時使用。專業(yè)教材建設(shè)仍需進一步研究和探索。為此，高等教育出版社于2004.年12月成立了材料成形及控制工程專業(yè)系列教材編委會，研究編寫適用于該專業(yè)發(fā)展的新教材。經(jīng)編委會深入討論和研究，第一期產(chǎn)生7個選題，并于2005年6月落實教材編寫大綱，進入編寫階段。該系列教材現(xiàn)已列入“十一五”國家級教材規(guī)劃。新教材不同于專業(yè)目錄調(diào)整前的“小方向”教材，主要針對培養(yǎng)計劃二類專業(yè)，兼顧培養(yǎng)計劃三類專業(yè)。在教材編寫中，對目前使用的各類教材進行了研究，同時補充了近年出現(xiàn)的新理論、新知識，充分反映了學(xué)科的最新進展及作者的教學(xué)體會。

內(nèi)容概要

　　全書分為四篇（共25章），著重介紹材料成形工藝中涉及的四大類設(shè)備，即金屬液態(tài)成形設(shè)備、金屬塑性成形設(shè)備、金屬焊接成形設(shè)備及塑料成形設(shè)備。在各大類中，以典型的材料成形工藝為主線，介紹各種設(shè)備及其相應(yīng)的自動控制技術(shù)的應(yīng)用?！　　恫牧铣尚卧O(shè)備及自動化》可作為普通高等學(xué)校材料成形及控制工程專業(yè)以及相關(guān)專業(yè)本科生教材，也可以供研究生或有關(guān)工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)、參考。

書籍目錄

緒論0.1 材料成形設(shè)備分類及特點0.2 材料成形設(shè)備發(fā)展趨勢0.3 本課程的內(nèi)容及教學(xué)要求參考文獻第一篇 金屬液態(tài)成形設(shè)備及自動化第1章 概論1.1 液態(tài)成形設(shè)備與工藝關(guān)系1.1.1 砂型鑄造工藝及設(shè)備1.1.2 離心鑄造工藝及設(shè)備1.1.3 連續(xù)鑄造工藝及設(shè)備1.1.4 壓力鑄造工藝及設(shè)備1.1.5 低壓鑄造工藝及設(shè)備1.1.6 噴射成形工藝及設(shè)備1.1.7 真空實型鑄造工藝及設(shè)備1.2 液態(tài)成形設(shè)備的分類1.2.1 型砂芯砂混制設(shè)備1.2.2 造型設(shè)備1.2.3 熔煉澆注設(shè)備1.2.4 落砂清理設(shè)備1.3 液態(tài)成形設(shè)備的發(fā)展趨勢1.3.1 造型設(shè)備1.3.2 砂處理設(shè)備1.3.3 清理設(shè)備思考題第2章 熔煉設(shè)備及控制2.1 配料設(shè)備2.1.1 金屬爐料稱量設(shè)備2.1.2 非金屬爐料稱量設(shè)備2.2 加料設(shè)備2.2.1 單軌式加料機2.2.2 爬式加料機2.3 料位檢測及爐后控制2.3.1 爐氣差壓式料位器2.3.2 機械式料位器2.3.3 穿透式料位器2.4 澆注機械2.4.1 傾轉(zhuǎn)式澆注機2.4.2 氣壓式澆注機2.4.3 底注式澆注機2.4.4 電磁式澆注機2.4.5 澆注過程機械控制的關(guān)鍵問題思考題第3章 砂處理設(shè)備及控制3.1 混砂機3.1.1 碾輪式混砂機3.1.2 轉(zhuǎn)子式混砂機3.1.3 擺輪式混砂機3.1.4 連續(xù)式混砂機3.2 松砂機3.2.1 梳式松砂機3.2.2 雙輪式松砂機3.3 篩砂機3.3.1 滾筒破碎篩砂機3.3.2 振動篩砂機3.3.3 振動電機篩3.4 輔助裝置3.4.1 料斗3.4.2 料斗閘門3.4.3 給料器3.5 定量器3.5.1 柵格式定量器3.5.2 杠桿式稱量斗3.5.3 電子稱量斗思考題第4章 造型設(shè)備及控制4.1 震擊及震壓造型機4.1.1 震壓機構(gòu)4.1.2 壓頭4.1.3 起模機構(gòu)4.2 氣動微震壓實造型機4.3 射芯機及殼芯機4.3.1 Z8612B熱芯盒射芯機4.3.2 K87殼芯機4.4 垂直分型無箱射壓造型機4.5 高壓造型機4.5.1 多觸頭高壓造型機的結(jié)構(gòu)4.5.2 高壓造型機高壓壓實機構(gòu)4.5.3 高壓造型機多觸頭壓頭機構(gòu)4.5.4 高壓造型機加砂機構(gòu)4.5.5 高壓造型機模板更換裝置4.6 氣沖造型機4.6.1 氣沖緊實機理4.6.2 氣沖造型緊實度分布及其他工藝特性4.6.3 氣沖造型中影響緊實度分布的因素思考題第5章 落砂與清理設(shè)備及控制5.1 落砂設(shè)備5.1.1 振動落砂機5.1.2 滾筒落砂機5.2 清理設(shè)備5.2.1 拋丸器5.2.2 拋丸清理設(shè)備5.2.3 噴丸清理設(shè)備5.2.4 清理滾筒思考題第6章 現(xiàn)代液態(tài)成形設(shè)備及控制6.1 離心澆注機6.1.1 立式離心鑄造機6.1.2 臥式離心鑄造機6.2 連鑄機6.2.1 澆注設(shè)備6.2.2 結(jié)晶器及振動裝置6.2.3 二次冷卻裝置6.2.4 拉坯矯直機6.3 壓鑄機6.3.1 熱室壓鑄機6.3.2 熱室壓鑄機6.3.3 壓鑄機的基本結(jié)構(gòu)6.4 低壓鑄造設(shè)備6.5 噴射成形設(shè)備6.6 真空實型鑄造設(shè)備6.7 快速成形設(shè)備6.7.1 紫外激光器6.7.2 激光束掃描裝置6.7.3 樹脂容器系統(tǒng)6.7.4 數(shù)控系統(tǒng)和控制軟件6.7.5 后固化裝置思考題參考文獻第二篇 金屬塑性成形設(shè)備及自動化第7章 概論7.1 塑性成形設(shè)備與工藝關(guān)系7.2 塑性成形設(shè)備的分類及特點7.2.1 塑性成形設(shè)備的分類方式7.2.2 壓力機的全周期載荷譜設(shè)計的基本思想7.2.3 塑性成形設(shè)備的驅(qū)動與傳動方式7.3 塑性成形設(shè)備的發(fā)展趨勢7.3.1 塑性成形設(shè)備的數(shù)控化7.3.2 高效精密成形設(shè)備7.3.3 塑性成形的柔性加工系統(tǒng)7.3.4 塑性成形設(shè)備的大型化思考題第8章 通用機械壓力機8.1 概述8.1.1 通用機械壓力機的工作原理8.1.2 機械壓力機的特點8.1.3 機械壓力機的主要性能參數(shù)8.2 曲柄滑塊機構(gòu)8.2.1 曲柄滑塊機構(gòu)的運動和受力分析8.2.2 曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計計算8.3 傳動系統(tǒng)8.3.1 傳動系統(tǒng)關(guān)鍵零部件的放置方式8.3.2 傳動級數(shù)和各級速比分配8.3.3 離合器和制動器的安放位置8.3.4 傳動系統(tǒng)的布置與傳動參數(shù)8.4 離合器與制動器8.4.1 結(jié)構(gòu)形式8.4.2 摩擦離合器的設(shè)計計算8.4.3 制動器的設(shè)計計算8.5 電動機與飛輪8.5.1 電動機功率的選擇與校核8.5.2 飛輪校核8.6 機械壓力機的計算機控制8.6.1 塑性成形設(shè)備計算機控制系統(tǒng)的特點8.6.2 塑性成形設(shè)備計算機控制系統(tǒng)的組成8.6.3 機械壓力機的計算機控制思考題第9章 液壓機9.1 概述9.1.1 液壓機基本組成及其類型9.1.2 液壓機的主要技術(shù)參數(shù)9.2 液壓機動力裝置9.2.1 泵直接傳動9.2.2 泵一蓄能器傳動方式9.3 液壓機的典型液壓系統(tǒng)9.4 液壓缸部件9.4.1 液壓缸部件的種類及液壓缸的支撐形式9.4.2 液壓缸的強度計算9.4.3 柱塞9.5 機身9.6 液壓機的計算機控制思考題第10章 螺旋壓力機10.1 概述10.1.1 螺旋壓力機的工作原理10.1.2 螺旋壓力機的發(fā)展歷史10.1.3 螺旋壓力機的優(yōu)缺點10.1.4 螺旋壓力機的主要技術(shù)參數(shù)10.1.5 螺旋壓力機的用途10.2 螺旋壓力機的結(jié)構(gòu)10.2.1 摩擦壓力機10.2.2 電動螺旋壓力機10.2.3 液壓螺旋壓力機10.2.4 離合器式螺旋壓力機10.3 螺旋壓力機的力能關(guān)系10.3.1 螺旋壓力機工作時能量的轉(zhuǎn)化10.3.2 整體飛輪的力能關(guān)系10.3.3 螺旋壓力機的能量調(diào)節(jié)10.3.4 組合式飛輪的力能關(guān)系10.4 電動螺旋壓力機的計算機控制10.4.1 電動螺旋壓力機的計算機控制的必要性10.4.2 打擊能量的計算機控制方案10.4.3 回程位置的計算機控制思考題第11章 高速壓力機11.1 高速壓力機現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢11.1.1 引言11.1.2 現(xiàn)代高速壓力機的特點11.1.3 國內(nèi)外高速壓力機的性能綜合對比分析11.2 高速壓力機的主要技術(shù)參數(shù)與典型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)11.3 高速壓力機的發(fā)展趨勢思考題，第12章 直線電動機驅(qū)動的壓力機12.1 直線電動機驅(qū)動的壓力機的特點12.2 國內(nèi)直線電動機驅(qū)動的壓力機的結(jié)構(gòu)12.2.1 臺式串行結(jié)構(gòu)12.2.2 框架式直線電動機式壓力機12.2.3 打箔用直線電動機壓力機12.3 國外直線電動機驅(qū)動的壓力機的結(jié)構(gòu)12.3.1 開式機身的直線電動機驅(qū)動的壓力機12.3.2 應(yīng)用帶有隔磁裝置的直線電動機驅(qū)動的壓力機12.4 帶有增力方式的直線電動機式壓力機的結(jié)構(gòu)思考題第13章 現(xiàn)代數(shù)控成形設(shè)備的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢13.1 概述13.2 數(shù)控機床的基本構(gòu)成13.3 現(xiàn)代數(shù)控塑性成形設(shè)備的現(xiàn)狀13.3.1 金屬板材數(shù)控漸進成形機13.3.2 數(shù)控回轉(zhuǎn)頭沖床13.3.3 數(shù)控折彎機13.3.4 數(shù)控激光切割機13.3.5 數(shù)控剪板機13.3.6 數(shù)控卷板機13.3.7 數(shù)控旋壓設(shè)備13.3.8 無模多點成形設(shè)備13.3.9 交流伺服電機和異步電動機聯(lián)合拖動機械壓力機13.3.1 0機電一體化全自動沖壓技術(shù)13.3.1 1多連桿壓力機及拉伸墊技術(shù)13.3.1 2單機聯(lián)線自動化沖壓生產(chǎn)線13.3.1 3大型多工位壓力機13.3.1 4交流伺服電機直接驅(qū)動的壓力機13.3.1 5數(shù)控框架板料沖壓液壓機13.3.1 6新型液壓機上液壓墊裝置13.3.1 7機械壓力機上氣墊裝置13.3.1 8變壓邊力控制系統(tǒng)13.3.1 9泵控缸電液技術(shù)13.4 數(shù)控塑性成形機床的發(fā)展趨勢思考題參考文獻第三篇 金屬焊接成形設(shè)備及自動化第15章 電弧焊設(shè)備及控制第16章 電阻焊設(shè)備及控制第17章 高能束焊接設(shè)備第18章 摩擦焊設(shè)備及控制第19章 焊接機器人及控制第四篇 塑料成形設(shè)備及自動化第20章 概論第21章 擠出成形設(shè)備及控制第22章 擠出形輔機第23章 注射成形設(shè)備及控制第24章 壓延成形設(shè)備及控制第25章 混煉成形設(shè)備參考文獻

章節(jié)摘錄

　　3）焊接成形設(shè)備的控制精度，以及機械化、自動化程度也是衡量其水平的重要因素?！　∷芰吓c金屬材料相比，其性能有很大的差別，在成形工藝中特別需要考慮的是塑料的收縮性、流動性和結(jié)晶性?！　∷芰系氖湛s性是指其制品從模具中取出會發(fā)生尺寸收縮的特性，其主要影響因素是成形工藝參數(shù)（成形壓力、物料及模具溫度等）?！　∷芰系牧鲃有允侵钙湓谝欢囟扰c壓力下填充型腔的能力，它是模具設(shè)計時必須考慮的一個重要工藝參數(shù)?！　∷芰习雌浞肿咏Y(jié)構(gòu)可分為結(jié)晶型和無定形兩類，塑料的結(jié)晶與低分子物質(zhì)的結(jié)晶有很大區(qū)別，其結(jié)晶性體現(xiàn)在結(jié)晶速度慢、結(jié)晶不完全、結(jié)晶不完整?！　∷芰系钠渌に囆阅苓€包括熱敏性、水敏性、應(yīng)力敏感性、吸濕性、粒度以及各種熱性能指標(biāo)，這些對其成形工藝都會產(chǎn)生一定的影響?！　∷芰铣尚喂に囍饕〝D出成形、注射成形、壓延成形等，根據(jù)其工藝不同，其對應(yīng)的設(shè)備及控制也有不同的特點：　　1）擠出成形設(shè)備成本較低，投資少、見效快，綜合生產(chǎn)能力強，生產(chǎn)效率高?！　?）注射成形設(shè)備種類多，但設(shè)備投資大，具有生產(chǎn)效率高、易實現(xiàn)自動化操作、加工適應(yīng)性強等優(yōu)點?！　?）壓延成形設(shè)備為普通液壓機和螺旋壓力機，生產(chǎn)效率低、塑性成形精度難以控制、模具壽命短、不易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。0.2 材料成形設(shè)備發(fā)展趨勢　　材料成形技術(shù)是制造技術(shù)的重要組成部分，是航空航天、電子信息、交通運輸、石油化工、核能核電、機械裝備等產(chǎn)品的基礎(chǔ)技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計，全世界75％的鋼材要進行塑性加工、65％的鋼材要采用焊接結(jié)構(gòu)，我國鑄件產(chǎn)量已超過l400萬噸，成為世界鑄件生產(chǎn)第一大國。隨著新材料、新產(chǎn)品、新結(jié)構(gòu)的不斷應(yīng)用，對材料成形技術(shù)提出了更高的要求?！　〔牧铣尚卧O(shè)備是實現(xiàn)先進的材料成形技術(shù)和保證材料成形質(zhì)量的重要基礎(chǔ)，它是為相應(yīng)的材料成形工藝服務(wù)的，材料成形工藝的發(fā)展將大大推動成形設(shè)備的生產(chǎn)開發(fā)及更新?lián)Q代；同時，材料成形設(shè)備本身也是制造業(yè)的產(chǎn)物，它依賴于機械加工、電子元器件、自動控制、先進能源、計算機技術(shù)等基礎(chǔ)行業(yè)的進步而發(fā)展，先進的集成電路、激光技術(shù)以及數(shù)字化技術(shù)，為諸如逆變焊機、激光加工設(shè)備、數(shù)字化焊接電源等新型材料成形設(shè)備提供了強有力的技術(shù)支撐；此外，環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代社會發(fā)展策略，也將推動材料成形設(shè)備向節(jié)能、降噪、減污等綠色制造方向發(fā)展。

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