本書共9 章, 介紹了成形裝備在材料成形加工中的作用及工業生產自動化與智能化的含義､金屬液態成形裝備及自動化､金屬塑性成形裝備及自動化､金屬焊接成形設備及自動化､高分子材料成型設備及自動化､增材制造裝備及系統､陶瓷和玻璃等其他重要的材料成形裝備､工業爐及其控制､材料加工中的環境保護裝備｡
本書是在普通高等教育“十一五” 規劃教材《材料成形裝備及自動化》的基礎上修訂而成的, 可供高等院校材料成形及控制工程專業本科生､材料加工工程專業研究生使用, 也可供機械大類和材料大類專業學生及從事相關專業生產與科學研究工作的工程技術人員參考｡
第2版前言
本書的第1 版于2006 年出版, 至今已有十余年, 2006 年被選定為普通高等教育“十一五” 國家級規劃教材, 編者認為它是較能體現“材料成型及控制工程” 專業主要知識特點的課程教材, 知識內容寬泛, 在主體介紹金屬材料成形(液態成形､塑性成形､焊接成形)裝備及自動化特點的同時, 還介紹了非金屬材料成形(陶瓷､玻璃等) 裝備及控制系統,以及現代材料成形裝備新發展(增材制造､半固態成形､綠色材料成形), 符合當今對大學生寬知識面､多適應性的時代要求｡
經過十多年的技術進步, 材料成形裝備及自動化又有了新的發展, 智能化被確定為更高的發展目標, 綠色材料及綠色成形制造技術更受重視, “快速成形” 演變成為“增材制造”或“3D 打印”｡因此, 本書的修訂必須有所改進､完善及發展, 以適應時代的快速進步｡
編者在十多年的教學實踐積累與裝備知識更新的基礎上, 修改完善了本書的知識內容,更正了第1 版中的錯誤, 統一了章節編寫結構, 增加了裝備智能化的知識介紹, 使書中的章節結構更加合理, 知識層次更加分明, 更加與時俱進｡
本書(第2 版) 由華中科技大學樊自田教授擔任主編, 六位華中科技大學教授(副教授)､一位武漢工程大學教授參加了編寫工作｡具體的編寫分工為: 第1 ~ 2 章, 樊自田教授; 第3 章, 華中科技大學陳柏金教授; 第4 章, 華中科技大學周龍早副教授; 第5 章, 華中科技大學葉春生副教授; 第6 章, 華中科技大學莫健華教授; 第7 章, 華中科技大學蔣文明副教授; 第8 章, 華中科技大學呂書林副教授; 第9 章, 武漢工程大學吳和保教授｡全書由樊自田教授最終審定｡
由于涉及的內容繁多, 加之編者水平有限, 書中難免有不當之處, 敬請讀者批評指正｡
編 者
目錄
第2 版前言
第1 版前言
第1 章 緒論 1
1. 1 材料的分類及其成形裝備概述 1
1. 1. 1 材料的分類 1
1. 1. 2 材料的成形方法及裝備概述 2
1. 2 成形裝備在材料成形加工中的作用 5
1. 3 工業生產自動化與智能化的含義 6
1. 3. 1 工業生產過程 6
1. 3. 2 工業生產自動化內容 7
1. 3. 3 工業生產智能化內容 8
1. 4 本課程的知識基礎及教學目標 11
思考題 11
第2 章 金屬液態成形裝備及自動化 12
2. 1 概述 12
2. 2 金屬熔化及澆注裝備 13
2. 2. 1 沖天爐熔化 14
2. 2. 2 電爐熔化 18
2. 2. 3 自動澆注裝備 19
2. 3 砂處理裝備及自動檢測系統 24
2. 3. 1 砂處理裝備概述 24
2. 3. 2 舊砂處理裝備 24
2. 3. 3 混砂裝備 26
2. 3. 4 砂處理系統的自動檢測/監測 32
2. 4 造型設備及自動化生產線 33
2. 4. 1 黏土砂用造型裝備 33
2. 4. 2 樹脂砂(水玻璃砂) 振動
緊實臺 48
2. 4. 3 造型生產線 49
2. 5 制芯設備及自動控制系統 52
2. 5. 1 熱芯盒射芯機 53
2. 5. 2 冷芯盒射芯機 55
2. 5. 3 殼芯機 57
2. 6 鑄件落砂與清理裝備及自動化 59
2. 6. 1 鑄件落砂 59
2. 6. 2 鑄件清理 61
2. 7 特種鑄造裝備及自動化 65
2. 7. 1 壓力鑄造裝備及自動化 65
2. 7. 2 低壓鑄造裝備及自動化 76
2. 8 消失模精密鑄造裝備及生產線 79
2. 8. 1 泡沫塑料模樣的成形裝備 79
2. 8. 2 造型裝備及生產線 81
2. 9 半固態鑄造成形裝備及生產線 84
2. 9. 1 半固態漿料的制備裝備 84
2. 9. 2 半固態鑄造成形裝備 85
2. 9. 3 半固態鑄造的其他裝備 86
2. 9. 4 半固態鑄造生產線及自動化 87
2. 10 典型鑄造工業機器人及無人工廠 89
2. 10. 1 典型鑄造工業機器人 89
2. 10. 2 鑄造無人工廠簡介 91
思考題 93
第3 章 金屬塑性成形裝備及自動化 95
3. 1 概述 95
3. 1. 1 金屬塑性成形裝備在現代工業中的
地位 95
3. 1. 2 金屬塑性成形裝備的發展趨勢 95
3. 1. 3 金屬塑性成形裝備的分類 97
3. 2 曲柄壓力機 97
3. 2. 1 曲柄壓力機工作原理及組成 98
3. 2. 2 曲柄滑塊機構的工作特性 99
3. 2. 3 通用曲柄壓力機 103
3. 3 液壓機 112
3. 3. 1 液壓機的組成與工作原理 112
3. 3. 2 液壓機本體結構 116
3. 3. 3 液壓系統 122
3. 4 螺旋壓力機 125
3. 4. 1 工作原理 125
3. 4. 2 力能特性 126
3. 4. 3 基本參數與特點 127
3. 4. 4 摩擦螺旋壓力機 129
3. 4. 5 液壓螺旋壓力機 130
3. 4. 6 離合器式螺旋壓力機 131
3. 4. 7 電動螺旋壓力機 132
3. 5 伺服壓力機 133
3. 5. 1 伺服壓力機工作原理 133
3. 5. 2 伺服壓力機傳動結構 134
3. 5. 3 伺服壓力機特點 137
3. 5. 4 伺服壓力機控制系統 138
3. 6 其他塑性成形裝備 140
3. 6. 1 數控電液鍛錘 140
3. 6. 2 數控板料折彎機 142
3. 6. 3 數控轉塔壓力機 147
3. 6. 4 精沖壓力機 152
3. 6. 5 多工位壓力機 156
3. 6. 6 板料漸進成形機 160
3. 7 塑性加工柔性系統及其數字化工廠 163
3. 7. 1 板材加工柔性系統 164
3. 7. 2 數字化工廠 168
思考題 170
第4 章 金屬焊接成形設備及
自動化 171
4. 1 概述 171
4. 1. 1 焊接的定義及其分類 171
4. 1. 2 金屬焊接成形設備的發展趨勢 171
4. 2 電弧焊設備及自動化 172
4. 2. 1 電弧靜特性和弧焊電源基本
特性 172
4. 2. 2 埋弧焊設備 175
4. 2. 3 熔化極氬弧焊設備 180
4. 2. 4 CO2 氣體保護電弧焊設備 185
4. 2. 5 鎢極氬弧焊設備 188
4. 2. 6 等離子弧焊設備 193
4. 3 電阻焊裝備及自動化 198
4. 3. 1 概述 198
4. 3. 2 電阻焊機的基本結構 199
4. 3. 3 點焊裝備 206
4. 3. 4 縫焊裝備 209
4. 3. 5 對焊裝備 212
4. 4 激光焊接設備 216
4. 4. 1 概述 216
4. 4. 2 激光器的結構 218
4. 4. 3 固體激光焊接機 218
4. 4. 4 氣體激光焊接機 224
4. 5 焊接機器人 229
4. 5. 1 概述 229
4. 5. 2 點焊機器人 230
4. 5. 3 弧焊機器人 234
4. 5. 4 焊接機器人的應用 237
思考題 239
第5 章 高分子材料成型設備及
自動化 241
5. 1 概述 241
5. 1. 1 高分子材料的加工性能 241
5. 1. 2 高分子材料成型方法分類 242
5. 1. 3 高分子材料加工成型設備的
特點 242
5. 2 塑料注射機 244
5. 2. 1 塑料注射機的基本原理 244
5. 2. 2 注射部分主要性能參數 246
5. 2. 3 合模力性能參數 251
5. 2. 4 注射工藝控制流程 254
5. 2. 5 注射機的電氣控制系統 257
5. 3 其他高分子材料成型設備 263
5. 3. 1 橡膠成型設備及自動化 263
5. 3. 2 壓制成型設備及自動化 267
5. 3. 3 壓延成型設備及自動化 270
5. 3. 4 板材成型設備及自動化 270
5. 3. 5 成型裝備的發展趨勢 271
思考題 272
第6 章 增材制造裝備及系統 273
6. 1 概論 273
6. 1. 1 引言 273
6. 1. 2 增材制造基本原理 273
6. 1. 3 分類及發展 274
6. 1. 4 典型應用 278
6. 2 三維模型與數據處理 279
6. 2. 1 概述 279
6. 2. 2 正向工程三維建模 281
6. 2. 3 逆向工程三維建模 282
6. 2. 4 數據處理 293
6. 3 液態樹脂光固化成形裝備 297
6. 3. 1 概述 297
6. 3. 2 光固化成形原理 297
6. 3. 3 光固化成形系統 298
6. 3. 4 光固化成形工藝 300
6. 3. 5 典型應用 307
6. 4 粉末選擇性激光燒結(SLS) / 熔融
成形(SLM) 裝備 308
6. 4. 1 概述 308
6. 4. 2 工作原理 309
6. 4. 3 SLS 成形系統 310
6. 4. 4 SLM 成形系統 311
6. 4. 5 成形工藝 311
6. 5 熔絲沉積成形裝備 313
6. 5. 1 概述 313
6. 5. 2 FDM 成形技術工作原理 314
6. 5. 3 工業級設備及控制系統 315
6. 5. 4 典型應用 316
6. 6 微滴噴射成形裝備 317
6. 6. 1 概述 317
6. 6. 2 3D 打印工作原理 319
6. 6. 3 3D 打印成形系統 321
6. 7 薄材疊層成形裝備 325
6. 7. 1 概述 325
6. 7. 2 工作原理 326
6. 7. 3 控制系統 327
6. 7. 4 LOM 成形設備 330
思考題 331
第7 章 其他重要的材料成形裝備 332
7. 1 陶瓷成形裝備 332
7. 1. 1 陶瓷技術裝備概述 332
7. 1. 2 陶瓷原料生產加工裝備 333
7. 1. 3 成形機械裝備 338
7. 1. 4 施釉與裝飾機械裝備 346
7. 2 玻璃成形裝備 348
7. 2. 1 玻璃制品生產的工藝過程 348
7. 2. 2 玻璃成形的主要裝備 349
7. 2. 3 玻璃制品的冷加工裝備 353
7. 3 粉末材料成形裝備 356
7. 3. 1 粉末冶金加工工藝過程簡介 356
7. 3. 2 粉末材料注射成形裝備 358
7. 3. 3 粉末材料擠壓成形裝備 359
7. 3. 4 燒結及氣體保護裝備 360
思考題 363
第8 章 工業爐及其控制 364
8. 1 工業爐 364
8. 1. 1 熱能的產生與熱交換概述 364
8. 1. 2 工業爐的種類及特點 365
8. 1. 3 工業爐的基本要求及其主要
組成 365
8. 2 熱處理工業爐 366
8. 2. 1 熱處理工藝概述 366
8. 2. 2 連續淬火熱處理爐 367
8. 2. 3 可控氣氛熱處理爐 369
8. 2. 4 真空熱處理爐 376
8. 3 熱處理自動生產線 381
8. 3. 1 鹽浴爐及其熱處理生產線 381
8. 3. 2 可控氣氛推桿爐生產線 384
8. 3. 3 鋼板彈簧熱處理生產線 385
8. 4 其他工業用爐 389
8. 4. 1 多用途箱式電阻爐 389
8. 4. 2 室式鍛造加熱爐 390
8. 4. 3 干燥爐 392
8. 5 爐溫檢測及控制系統 394
8. 5. 1 常用的測溫方法 394
8. 5. 2 溫度檢測系統組成 395
8. 5. 3 爐溫自動控制系統舉例 395
思考題 398
第9 章 材料成形加工中的環境保護
裝備 399
9. 1 環境保護的意義及國家的環境
保護法 399
9. 1. 1 可持續發展與綠色制造 399
9. 1. 2 國家的環境保護法簡介 399
9. 1. 3 材料加工中的環保設備概述 400
9. 2 除塵裝備 401
9. 2. 1 粉塵的危害及其最高容許濃度 401
9. 2. 2 除塵設備 401
9. 3 噪聲及振動控制裝備 403
9. 3. 1 噪聲的危害及其允許等級 403
9. 3. 2 噪聲控制 403
9. 3. 3 壓力加工設備的隔振裝置 404
9. 4 廢氣凈化裝備 405
9. 4. 1 廢氣的最高容許濃度及其凈化
方法 405
9. 4. 2 沖天爐噴淋式煙氣凈化裝置 406
9. 4. 3 消失模鑄造(EPC) 廢氣凈化
裝置 406
9. 5 污水處理設備 407
9. 5. 1 污水的排放標準及處理方法 407
9. 5. 2 污水處理工藝流程 408
9. 5. 3 水玻璃砂污水處理設備 409
9. 5. 4 壓鑄鋁合金鑄件清洗污水處理
設備 410
9. 6 舊砂再生回用設備 411
9. 6. 1 舊砂回用與舊砂再生 411
9. 6. 2 舊砂再生的方法及選擇 411
9. 6. 3 典型再生設備的結構原理及使用
特點 412
9. 6. 4 再生砂的后處理 413
9. 6. 5 典型的舊砂干法再生系統 414
9. 6. 6 典型的舊砂濕法再生系統 415
9. 6. 7 典型的舊砂熱法再生系統 417
思考題 418
參考文獻 419
新書資訊