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(yè)生產(chǎn)自動化與智能化的含義､金屬液態(tài)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(shè)備及自動化､高分子材料成型設(shè)備及自動化､增材制造裝備及系統(tǒng)､陶瓷和玻璃等其他重要的材料成形裝備､工業(yè)爐及其控制､材料加工中的環(huán)境保護(hù)裝備｡
本書是在普通高等教育“十一五” 規(guī)劃教材《材料成形裝備及自動化》的基礎(chǔ)上修訂而成的, 可供高等院校材料成形及控制工程專業(yè)本科生､材料加工工程專業(yè)研究生使用, 也可供機(jī)械大類和材料大類專業(yè)學(xué)生及從事相關(guān)專業(yè)生產(chǎn)與科學(xué)研究工作的工程技術(shù)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(guī)劃教材, 編者認(rèn)為它是較能體現(xiàn)“材料成型及控制工程” 專業(yè)主要知識特點(diǎn)的課程教材, 知識內(nèi)容寬泛, 在主體介紹金屬材料成形(液態(tài)成形､塑性成形､焊接成形)裝備及自動化特點(diǎn)的同時(shí), 還介紹了非金屬材料成形(陶瓷､玻璃等) 裝備及控制系統(tǒng),以及現(xiàn)代材料成形裝備新發(fā)展(增材制造､半固態(tài)成形､綠色材料成形), 符合當(dāng)今對大學(xué)生寬知識面､多適應(yīng)性的時(shí)代要求｡
經(jīng)過十多年的技術(shù)進(jìn)步, 材料成形裝備及自動化又有了新的發(fā)展, 智能化被確定為更高的發(fā)展目標(biāo), 綠色材料及綠色成形制造技術(shù)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(jìn)､完善及發(fā)展, 以適應(yīng)時(shí)代的快速進(jìn)步｡
編者在十多年的教學(xué)實(shí)踐積累與裝備知識更新的基礎(chǔ)上, 修改完善了本書的知識內(nèi)容,更正了第1 版中的錯誤, 統(tǒng)一了章節(jié)編寫結(jié)構(gòu), 增加了裝備智能化的知識介紹, 使書中的章節(jié)結(jié)構(gòu)更加合理, 知識層次更加分明, 更加與時(shí)俱進(jìn)｡
本書(第2 版) 由華中科技大學(xué)樊自田教授擔(dān)任主編, 六位華中科技大學(xué)教授(副教授)､一位武漢工程大學(xué)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(xué)陳柏金教授; 第4 章, 華中科技大學(xué)周龍?jiān)绺苯淌? 第5 章, 華中科技大學(xué)葉春生副教授; 第6 章, 華中科技大學(xué)莫健華教授; 第7 章, 華中科技大學(xué)蔣文明副教授; 第8 章, 華中科技大學(xué)呂書林副教授; 第9 章, 武漢工程大學(xué)吳和保教授｡全書由樊自田教授最終審定｡
由于涉及的內(nèi)容繁多, 加之編者水平有限, 書中難免有不當(dāng)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(yè)生產(chǎn)自動化與智能化的含義 6
1. 3. 1 工業(yè)生產(chǎn)過程 6
1. 3. 2 工業(yè)生產(chǎn)自動化內(nèi)容 7
1. 3. 3 工業(yè)生產(chǎn)智能化內(nèi)容 8
1. 4 本課程的知識基礎(chǔ)及教學(xué)目標(biāo) 11
思考題 11
第2 章 金屬液態(tài)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(tǒng) 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(tǒng)的自動檢測/監(jiān)測 32
2. 4 造型設(shè)備及自動化生產(chǎn)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(shí)臺 48
2. 4. 3 造型生產(chǎn)線 49
2. 5 制芯設(shè)備及自動控制系統(tǒng) 52
2. 5. 1 熱芯盒射芯機(jī) 53
2. 5. 2 冷芯盒射芯機(jī) 55
2. 5. 3 殼芯機(jī) 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(chǎn)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(chǎn)線 81
2. 9 半固態(tài)鑄造成形裝備及生產(chǎn)線 84
2. 9. 1 半固態(tài)漿料的制備裝備 84
2. 9. 2 半固態(tài)鑄造成形裝備 85
2. 9. 3 半固態(tài)鑄造的其他裝備 86
2. 9. 4 半固態(tài)鑄造生產(chǎn)線及自動化 87
2. 10 典型鑄造工業(yè)機(jī)器人及無人工廠 89
2. 10. 1 典型鑄造工業(yè)機(jī)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(xiàn)代工業(yè)中的
地位 95
3. 1. 2 金屬塑性成形裝備的發(fā)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(jī) 97
3. 2. 1 曲柄壓力機(jī)工作原理及組成 98
3. 2. 2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的工作特性 99
3. 2. 3 通用曲柄壓力機(jī) 103
3. 3 液壓機(jī) 112
3. 3. 1 液壓機(jī)的組成與工作原理 112
3. 3. 2 液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu) 116
3. 3. 3 液壓系統(tǒng) 122
3. 4 螺旋壓力機(jī) 125
3. 4. 1 工作原理 125
3. 4. 2 力能特性 126
3. 4. 3 基本參數(shù)與特點(diǎn) 127
3. 4. 4 摩擦螺旋壓力機(jī) 129
3. 4. 5 液壓螺旋壓力機(jī) 130
3. 4. 6 離合器式螺旋壓力機(jī) 131
3. 4. 7 電動螺旋壓力機(jī) 132
3. 5 伺服壓力機(jī) 133
3. 5. 1 伺服壓力機(jī)工作原理 133
3. 5. 2 伺服壓力機(jī)傳動結(jié)構(gòu) 134
3. 5. 3 伺服壓力機(jī)特點(diǎn) 137
3. 5. 4 伺服壓力機(jī)控制系統(tǒng) 138
3. 6 其他塑性成形裝備 140
3. 6. 1 數(shù)控電液鍛錘 140
3. 6. 2 數(shù)控板料折彎機(jī) 142
3. 6. 3 數(shù)控轉(zhuǎn)塔壓力機(jī) 147
3. 6. 4 精沖壓力機(jī) 152
3. 6. 5 多工位壓力機(jī) 156
3. 6. 6 板料漸進(jìn)成形機(jī) 160
3. 7 塑性加工柔性系統(tǒng)及其數(shù)字化工廠 163
3. 7. 1 板材加工柔性系統(tǒng) 164
3. 7. 2 數(shù)字化工廠 168
思考題 170
第4 章 金屬焊接成形設(shè)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(shè)備的發(fā)展趨勢 171
4. 2 電弧焊設(shè)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(shè)備 175
4. 2. 3 熔化極氬弧焊設(shè)備 180
4. 2. 4 CO2 氣體保護(hù)電弧焊設(shè)備 185
4. 2. 5 鎢極氬弧焊設(shè)備 188
4. 2. 6 等離子弧焊設(shè)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(jī)的基本結(jié)構(gòu) 199
4. 3. 3 點(diǎn)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(shè)備 216
4. 4. 1 概述 216
4. 4. 2 激光器的結(jié)構(gòu) 218
4. 4. 3 固體激光焊接機(jī) 218
4. 4. 4 氣體激光焊接機(jī) 224
4. 5 焊接機(jī)器人 229
4. 5. 1 概述 229
4. 5. 2 點(diǎn)焊機(jī)器人 230
4. 5. 3 弧焊機(jī)器人 234
4. 5. 4 焊接機(jī)器人的應(yīng)用 237
思考題 239
第5 章 高分子材料成型設(shè)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(shè)備的
特點(diǎn) 242
5. 2 塑料注射機(jī) 244
5. 2. 1 塑料注射機(jī)的基本原理 244
5. 2. 2 注射部分主要性能參數(shù) 246
5. 2. 3 合模力性能參數(shù) 251
5. 2. 4 注射工藝控制流程 254
5. 2. 5 注射機(jī)的電氣控制系統(tǒng) 257
5. 3 其他高分子材料成型設(shè)備 263
5. 3. 1 橡膠成型設(shè)備及自動化 263
5. 3. 2 壓制成型設(shè)備及自動化 267
5. 3. 3 壓延成型設(shè)備及自動化 270
5. 3. 4 板材成型設(shè)備及自動化 270
5. 3. 5 成型裝備的發(fā)展趨勢 271
思考題 272
第6 章 增材制造裝備及系統(tǒng) 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(fā)展 274
6. 1. 4 典型應(yīng)用 278
6. 2 三維模型與數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)處理 293
6. 3 液態(tài)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(tǒng) 298
6. 3. 4 光固化成形工藝 300
6. 3. 5 典型應(yīng)用 307
6. 4 粉末選擇性激光燒結(jié)(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(tǒng) 310
6. 4. 4 SLM 成形系統(tǒng) 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(shù)工作原理 314
6. 5. 3 工業(yè)級設(shè)備及控制系統(tǒng) 315
6. 5. 4 典型應(yīng)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(tǒng) 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(tǒng) 327
6. 7. 4 LOM 成形設(shè)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(shù)裝備概述 332
7. 1. 2 陶瓷原料生產(chǎn)加工裝備 333
7. 1. 3 成形機(jī)械裝備 338
7. 1. 4 施釉與裝飾機(jī)械裝備 346
7. 2 玻璃成形裝備 348
7. 2. 1 玻璃制品生產(chǎn)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(jié)及氣體保護(hù)裝備 360
思考題 363
第8 章 工業(yè)爐及其控制 364
8. 1 工業(yè)爐 364
8. 1. 1 熱能的產(chǎn)生與熱交換概述 364
8. 1. 2 工業(yè)爐的種類及特點(diǎn) 365
8. 1. 3 工業(yè)爐的基本要求及其主要
組成 365
8. 2 熱處理工業(yè)爐 366
8. 2. 1 熱處理工藝概述 366
8. 2. 2 連續(xù)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(chǎn)線 381
8. 3. 1 鹽浴爐及其熱處理生產(chǎn)線 381
8. 3. 2 可控氣氛推桿爐生產(chǎn)線 384
8. 3. 3 鋼板彈簧熱處理生產(chǎn)線 385
8. 4 其他工業(yè)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(tǒng) 394
8. 5. 1 常用的測溫方法 394
8. 5. 2 溫度檢測系統(tǒng)組成 395
8. 5. 3 爐溫自動控制系統(tǒng)舉例 395
思考題 398
第9 章 材料成形加工中的環(huán)境保護(hù)
裝備 399
9. 1 環(huán)境保護(hù)的意義及國家的環(huán)境
保護(hù)法 399
9. 1. 1 可持續(xù)發(fā)展與綠色制造 399
9. 1. 2 國家的環(huán)境保護(hù)法簡介 399
9. 1. 3 材料加工中的環(huán)保設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)備 407
9. 5. 1 污水的排放標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備 409
9. 5. 4 壓鑄鋁合金鑄件清洗污水處理
設(shè)備 410
9. 6 舊砂再生回用設(shè)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(shè)備的結(jié)構(gòu)原理及使用
特點(diǎn) 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(tǒng) 414
9. 6. 6 典型的舊砂濕法再生系統(tǒng) 415
9. 6. 7 典型的舊砂熱法再生系統(tǒng) 417
思考題 418
參考文獻(xiàn) 419
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