材料成型设备及自动化（精选6篇）
材料成型设备及自动化 第1篇
国内外复合材料自动化成型设备的发展趋势
目前，飞机复材构件的自动化成型工艺主要包括纤维缠绕、纤维带铺放和纤维丝铺放3种类型。其中，纤维缠绕技术是最早开发并广泛使用的加工技术，亦是最成熟的生产技术。所谓纤维缠绕成型工艺，就是将浸过树脂的连续纤维，按照一定规律缠绕到芯模上并层叠至所需的厚度，然后在加热或常温条件下固化、脱模，获得一定形状制品的工艺方法。自动铺带技术采用有隔离衬纸的单向预浸带，在铺带头中完成预定形状的切割、定位，加热后按照一定设计方向在压辊作用下，直接铺叠到曲率半径较大且变化较缓的模具表面。铺带机多采用龙门式结构，其核心部件是铺带头，须完成超声切割、夹紧、衬纸剥离和张力控制等功能。铺丝技术综合了自动铺带和纤维缠绕技术的优点，由铺丝头将数根预浸纱在压辊下集束成为一条由多根预浸纱组成的宽度可变的预浸带后铺放在芯模表面，经过加热软化后压实定型。铺丝技术适用于曲率半径较小的曲面产品表面制备，铺设时没有皱褶，无须作剪裁或其他处理。铺丝可以代替铺带，相对于铺带，它的成本较高、效率也低一些，但复杂的曲面表面必须用铺丝工艺完成。
在航空制造业，纤维缠绕技术主要用于雷达罩、发动机机匣、燃料储箱、飞机副油箱和过滤器等零部件的成型，现代大型喷气客机(如波音747等)上众多的高压气瓶都是用玻璃纤维复合材料缠绕成型的，它们为飞机提供了不可缺少的气动控制动力源。
纤维带铺放技术制造的飞机复材构件典型的有飞机机翼蒙皮、垂/平尾蒙皮、翼肋、方向舵和升降舵等。F-22战斗机机翼和波音777飞机机翼、水平和垂直安定面蒙皮、C-17运输机的水平安定面蒙皮、全球鹰RQ-4B大展弦比机翼、787机翼、A330和A340水平安定面蒙皮、A340尾翼蒙皮以及A380的安定面蒙皮和中央翼盒等，均采用铺带工艺成型。
铺丝技术的典型应用包括S形进气道、中机身翼身融合体蒙皮直至带窗口的曲面等。首先应用自动铺放技术的是波音直升机公司，它研制了V-22倾转旋翼飞机的整体后机身。在第4代战斗机的典型应用包括S形进气道和机身，F35的中机身翼身融合体蒙皮。在商用飞机方面有Premier I和霍克商务机的机身部件、大型客机波音747及波音767客机的发动机进气道整流罩试验件和波音787机身则全部采用复合材料自动铺丝技术分段整体制造等，自动铺放技术的应用大大简化了制造工艺，带来了航空制造技术的变革。
一、纤维缠绕成型设备的发展现状
20世纪40年代中期，国际上正式提出了纤维缠绕技术的概念。60年代初期，出现第一代机械式纤维缠绕机，其控制系统是由皮带、齿轮、滑轮和链条等组成的机械系统。1973年Entec公司开发了第一台微处理器控制的纤维缠绕机。1976年第一个商业化标准的缠绕机型号McClean Anderson 60型投放市场。80～90年代，更多的计算机技术投入到缠绕机的开发当中，新一代微机控制纤维缠绕机开始研制。英国的Pultrex有限公司采用通用数控系统成功开发了四轴联动纤维数控缠绕机。当时，每台缠绕机的硬件部分都必须包括计算机和运动控制卡，机床的速度控制得到了极大改善，计算机控制系统能够更精确地跟踪机床的位置和速度并对其进行实时控制。与此同时，很多公司开始探索用计算机设计缠绕模式，即纤维缠绕CAD技术开始出现。用计算机辅助设计缠绕模式，大大简化了缠绕模式的设计，从而减少了产品的开发和工艺设计周期。同时，为了提高生产效率，人产设计开发了多转轴缠绕机，即1台缠绕机同时缠绕多个部件或1台缠绕机上装有多个出纱装置同时缠绕一个部件。
进入21世纪，缠绕机的功能更加完善，各种类型的缠绕机广泛应用于航空航天、军工和民用工业等领域。纤维缠绕设备的开发速度明显加快，同时提高劳动生产率已被置于首要地位，多主轴、多运动轴联动缠绕机逐渐成为标准。为了解决异型件的缠绕成型，研制出了计算机控制的六轴联动纤维缠绕机，解决了基本异型件的缠绕成型问题，结束了用手糊、半手糊方式生产常用管道配件弯管和三通管的历史。更多运动轴缠绕机的引入使得缠绕形状更为复杂的产品成为可能，目前国际上已有七轴甚至多达十一轴的计算机控制纤维缠绕机。但由于高性能和大型的缠绕机可用于航空航天等军工部门，国外对我国一直限制出口。对于中小型缠绕机虽然通过一些渠道可以出口，但价格昂贵，如可缠绕1.6m、长度6m压力容器的四轴联动卧式数控缠绕机价格要在40万欧元以上。国外知名的缠绕机制造商主要有美国的ENTEC公司、McClean Anderson公司和德国的BSD公司等。
中型五轴控制四轴联动数控缠绕机
除硬件外，目前国外的纤维缠绕CAD/CAM软件也已经发展到很高的水平。CAD/CAM软件不仅具有完善的回转体纤维缠绕轨迹设计功能，还具有异型件纤维缠绕轨迹设计功能。对于各种常见异型件，已经开发出完善的CAD/CAM软件进行芯模设计、线型规划以及后置处理，可以根据具体的数控系统生成相应的控制代码。如比利时MATERIAL公司的CADWIND和英国Crescent Consultants Ltd的CADFIL，其中CADWIND历时12年研制成功，该CAD/CAM系统受到用户的广泛欢迎，经多年实践，开发了多个版本，其最高版本价格约为4万欧元。
我国对纤维缠绕工艺的研究开始于1958年，其出发点是为两弹一星国防建设服务。60年代初我国开始了纤维缠绕技术的研究。随着微机和自动化技术的发展，目前国内大部分纤维缠绕设备实现了微机控制，中低档的两轴、三轴微机控制纤维缠绕机制造技术和缠绕工艺已经基本成熟，并在管道、储罐以及各种压力容器的缠绕成型方面发挥了重要作用。但在中高档缠绕成型技术领域由于受到进口限制，发展水平相对落后。哈尔滨工业大学从80年代开始从事纤维缠绕技术方向的研究，具体研究工作是结合用于制备火箭发动机、卫星和导弹上复合材料缠绕构件的高性能数控缠绕机的研制进行的。所研制的数控环形气瓶缠绕机、卧式数控缠绕机和车载气瓶立式数控缠绕机等设备已在多家企业和科研单位获得应用。为航天系统某单位研制的中型卧式五坐标控制四坐标联动数控缠绕机的最大缠绕直径可达1.65m，最大缠绕长度达8m已经用于多种型号的研制生产。2000年，哈尔滨工业大学成功研制出了六轴微机控制缠绕机，并对叶片、弯管和三通等非回转体异型工件的缠绕成型进行了研究。研究成果标志着我国在纤维缠绕工艺、控制软件和硬件等方面取得了巨大的进步。
缠绕理论方面1965年我国完全掌握了缠绕规律和缠绕速比计算方法，实现了螺旋缠绕排线机械化。1971年起开始研究异型件缠绕，提出了异型件截面的相当圆假设原理，解决了异型件截面纤维缠绕的近似计算问题。1987年提出了网格结构纤维缠绕计算原理，这项新技术的实现，不仅解决了某卫星的关键技术，而且标志着我国纤维缠绕技术进入了一个新的发展阶段。1996～1998年，一类新的非测地线拟测地线路径算法被提出，它主要用于回转体的纤维缠绕稳定轨迹设计。哈尔滨工业大学结合缠绕设备的研制，所开发的缠绕软件Windsoft也愈趋完善，通过不断改进，现已经推出了第3个版本，逐渐成为一套比较成熟的纤维缠绕CAD/CAM软件。
二、动铺带机的发展状况
受采用复合材料生产F16战斗机的机翼部件应用的牵引，美国Vought公司在20世纪60年代开发了世界上第一台自动铺带机。后来这一技术逐渐在其他种类飞机（如运输机、轰炸机和商用飞机机翼等）部件上获得应用。为此，生产铺带机的专业设备制造商投入了大量的人力物力研制相关的技术。铺带机属于技术含量比较高的专用设备，世界上只有为数不多的几家公司掌握核心技术。目前，铺带机功能日趋完善，自动铺带工艺也越来越成熟。自动铺带机的主体结构与桥架式龙门数控机床相类似，一般有约10个运动控制轴，其中有4～6个集中在核心部件铺带头上，铺带头的主要构成包括预浸带装夹系统、衬纸回收系统、缺陷检测系统、预浸带输送导向系统、预浸带超声切割系统、预浸带加热系统和柔性压实系统等。铺带机能进行0、90和45方向标准角度和铺放，铺带宽度最大可达300mm、生产效率可达1000kg/周，是手工铺叠的数十倍。目前，能制造自动铺带机的专业厂商主要有美国Cincinnati Machine公司、CityMachine ToolDie公司、ITW Workholding公司、Ingersoll公司和欧洲的M.Torres公司、FOREST-LINE和BSD公司等。它们所生产的设备价格昂贵，一般中等规格的一台铺带机也要500万欧元以上。
铺带头 目前世界领先的复合材料专用设计/制造软件有CATIA CPD(CATIA Composite Design)模块和VISTAGY公司开发的FiberSIM软件。前者与CATIA系统完全集成，后者亦能完全集成到CATIA、Pro/E、UG等CAD软件中。复合材料专用设计/制造软件可提供高效的复合材料数字化设计/制造工具，进行复合材料构件的结构设计、铺层设计、铺层展开和制造数据准备等工作。
我国开始研究纤维铺放技术领域是近几年的事情，2004年南京航空航天大学与中国一航材料研究院联合研发了一台小型铺带机，并进行了基于AutoCAD的初级CAD/CAM软件的开发。目前已着手研制中型自动铺带工程样机。北京航空制造工程研究所在引进铺带头关键技术的基础上研制了一台中型铺带机，在自主研发方面迈出了可喜的一步。国内某飞机制造公司2008年引进了一台西班牙M.Torres公司生产的铺带机，并进行了一些机翼整体壁板铺放工艺流程方面的试验。成飞等几家单位也有引进国外先进铺放设备的意愿。
三、自动铺丝机的国内外发展状况
最早开始研制纤维铺放技术的有Boeing公司、Cincinnati Milacron公司和Hercules公司等，20世纪80年代开始设备设计、工艺与材料研制等诸项工作。20世纪80年代初，Boeing公司的机械工程师Quentin Wood提出了AVSD铺放头（Automated Variable Strained Dispensing Head）设想，解决了纤维束压实、切断和重送的问题，1985年Hercules公司研制出了第一台原理样机。1989年Cincinnati Milacron公司设计出其第一台纤维铺放系统并于1990年投入使用。1995年Ingersoll公司也研制出其第一台铺放机。随着自动铺放技术的不断发展，控制系统从模拟控制升级到全数字控制。20世纪90年代还开发了专用的CAD/CAM软件与硬件配套，使其功能日臻完善。设备制造商和飞机部件制造商也不断开发出自动铺放新技术，包括双向铺放头技术、丝束重定向控制技术、张力控制技术、预浸丝束整形技术、Fiber Steer技术、柔性压辊技术、热塑性自动铺放技术、超声固接成型技术和CAD/CAM软件技术等。目前铺丝机的单丝剪切、夹紧和重送等动作均可在计算机协调控制下完成，所使用的纤维束主要是由12K预浸长纤维组成，标准宽度有3.2mm、6.4mm、12.7mm三种。铺丝宽度调节靠裁剪纤维束的根数完成，由32根纤维丝集束组成的丝束宽度可达300mm。铺丝张力约为1～3N，铺放精度可达到0.005mm。目前国际上主要的铺丝机生产商有美国Cincinnati machine、Ingersoll公司，欧洲的Automated Dyna Micro、M.Torres等。
在铺丝成型结构设计和分析方面，堪萨斯大学开发了复合材料分析与设计系统（Steered Composite Analysis and Design System，SCADS)，该系统集复合材料结构设计和分析于一体，将手工铺放和自动铺放有机结合，可根据复合材料零件实际工况优化纤维铺放路径。SCADS的开发侧重于2个方面，一方面侧重于轨迹规划，并在被铺放曲面上仿真纤维路径；另一方面是纤维路径与现有的复合材料分析软件的整合。SCADS系统中的纤维铺放分析环境（FPA）具有在丝束级别上分析纤维性能的能力，包括纤维方向和曲面曲率分析，丝束缝隙和重叠的分析，以及对有限元网格节点的自动几何解析。
国内对纤维铺丝技术的研究开展时间不长，起步基点较低，还没有定型产品设备在生产中得到应用。南京航空航天大学在总装航空支撑项目和国家863项目资助下，完成了国内第一台八丝束纤维铺放原理样机，开发了基于CATIA的自动铺放的CAD/CAM软件原型，进行了纤维铺放及装备的初步技术储备。武汉理工大学与北京航天工艺研究所和西安复合材料研究所等单位合作开展自动铺放研究，对圆锥体进行了铺放机理的研究并进行了计算机仿真。从原理上设计了一台纤维铺放机，能够实现四路丝束铺放，每路丝束可单独控制丝束切断或丝束重新输送。哈尔滨工业大学开发了纤维铺放轨迹规划设计与仿真软件，深入研究了基于机械手臂末端运动轨迹和基于机械手臂末端施压方向的2种机床后置处理算法，提出了新的铺放轨迹规划方法和优化方法，实现了铺放软件的前期规划、设计工作。完成了七自由度四丝束纤维铺丝机的设计及调试工作，并进行了铺放试验。在铺放过程中，设备及数控系统工作稳定、可靠，运动位置准确，具有工程实用价值。
四、未来复合材料成型设备的发展展望
我国大飞机工程已经启动，复合材料规划用量初期要达到15%～25%，后期随着材料与设计制造技术的成熟将逐步扩大，最终的上限可能接近甚至超过现有波音787飞机的复合材料用量水平。在实现这一目标的过程中，复合材料成型设备及工艺很有可能会是一个技术瓶颈，成为制约大飞机研制的关键一环，应予以高度重视。目前，国家已经把大型自动铺丝机和铺带机列入了数控重大专项重点研制设备，而数控重大专项属于国家中长期规划的十六个重大专项之一。可见，复合材料自动化成型设备的研制已引起有关方面的高度重视。在大飞机上大量应用复合材料是我国航空业实现跨越式发展的迫切需求，面对铺放设备的进口管制瓶颈，应当加大对具有自主知识产权的铺放设备研制的支持力度，同时开展自动铺放CAD/CAM软件和铺放工艺技术的研究，为复合材料在大型飞机上的大规模应用奠定基础。
材料成型设备及自动化 第2篇
材料成型及控制工程有四个方向：焊接、铸造、热处理、锻压。随着科学技术的发展材料成型也变得越来越机械化和自动化。当今制造技术的主要发展趋势是：制造技术向着自动化、集成化和智能化的方向发展。
焊接：近20年来，随着数字化，自动化，计算机，机械设计技术的发展，以及对焊接质量的高度重视，自动焊接已发展成为一种先进的制造技术，自动焊接设备在各工业的应用中所发挥的作用越来越大，应用范围正在迅速扩大。在现代工业生产中，焊接生产过程的机械化和自动化是焊接机构制造工业现代化发展的必然趋势。焊接采用加热和加压或其他方法使热塑性塑料制品的两个或多个表面熔合成为一个整体的方法。自动化采用具有自动控制，能自动调节、检测、加工的机器设备、仪表，按规定的程序或指令自动进行作业的技术措施。其目的在于增加产量、提高质量、降低成本和劳动强度、保障生产安全等。自动化程度已成为衡量现代国家科学技术和经济发展水平的重要标志之一。现代自动化技术主要依靠计算机控制技术来实现。焊接生产自动化是焊接结构生产技术发展的方向。现代焊接自动化技术将在高性能的微机波控焊接电源基础上发展智能化焊接设备，在现有的焊接机器人基础上发展柔性焊接工作站和焊接生产线，最终实现焊接计算机集成制造系统CIMS。
在焊接设备中发展应用微机自动化控制技术，如数控焊接电源、智能焊机、全自动专用焊机和柔性焊接机器人工作站。微机控制系统在各种自动焊接与切割设备中的作用不仅是控制各项焊接参数，而且必须能够自动协调成套焊接设备各组成部分的动作，实现无人操作，即实现焊接生产数控化、自动化与智能化。微机控制焊接电源已成为自动化专用焊机的主体和智能焊接设备的基础。如微机控制的晶闸管弧焊电源、晶体管弧焊电源、逆变弧焊电源、多功能弧焊电源、脉冲弧焊电源等。微机控制的IGBT式逆变焊接电源，是实现智能化控制的理想设备。数控式的专用焊机大多为自动TIG焊机，如全自动管/管TIG焊机、全自动管/板TIG焊机、自动TIG焊接机床等。在焊接生产中经常需要根据焊件特点设计与制造自动化的焊接工艺装备，如焊接机床、焊接中心、焊接生产线等自制的成套焊接设备，大多可采用通用的焊接电源、自动焊机头、送丝机构、焊车等设备组合，并由一个可编程的微机控制系统将其统一协调成一个整体。
铸造：熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状、尺寸、成分、组织和性能铸件的成形方法。铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。中国约在公元前1700～前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期，工艺上已达到相当高的水平。铸造是指将室温中为液态但不久后将固化的物质倒入特定形状的铸模待其凝固成形的加工方式。被铸物质多为原为固态但加热至液态的金属（例：铜、铁、铝、锡、铅等），而铸模的材料可以是沙、金属甚至陶瓷。因应不同要求，使用的方法也会有所不同。随着科技技术的发展国内的铸造技术也飞速发展近年开发推广了一些先进熔炼设备，提高了金属液温度和综合质量，开始引进AOD、VOD等精炼设备和技术，提高了高级合金铸钢的内在质量。直读光谱仪和热分析仪，炉前有效控制了金属液成分，采用超声波等检测方法控制铸件质量。一些大中型铸造企业开始在熔炼方面用计算机技术，控制金属液成分、温度及生产率等。成都科技大学研制成砂处理在线控制系统，清华大学等开发了计算机辅助砂型控制系统软件，华中科技大学成功开发商品化铸造CAE软件。铸造业互联网发展快速，部分铸造企业网上电子商务活动活跃，如一些铸造模具厂实现了异地设计和远程制造。
铸造专家系统研究虽然起步晚，但进步快。先后推出了型砂质量管理专家系统、铸造缺陷分析专家系统、自硬砂质量分析专家系统、压铸工艺参数设计及缺陷诊断专家系统等。机械手、机器人在落砂、铸件清理、压铸及熔模铸造生产中开始应用。精确成形技术和近精确成形技术，大力发展可视化铸造技术，推动铸造过程数值模拟技术CAE向集成、虚拟、智能、实用化发展；基于特征化造型的铸造CAD系统将是铸造企业实现现代化生产工艺设计的基础和前提，新一代铸造CAD系统应是一个集模拟分析、专家系统、人工智能于一体的集成化系统。采用模块化体系和统一数据结构，且与CAM／CAPP?ERP／RPM等无缝集成；促使铸造工装的现代化水平进一步提高，全面展开CAD／CAM／CAE／RPM、反求工程、并行工程、远程设计与制造、计算机检测与控制系统的集成化、智能化与在线运行，催发传统铸造业的革命性进步。
锻压是锻造和冲压的合称，是利用锻压机械的锤头、砧块、冲头或通过模具对坯料施加压力，使之产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的制件的成形加工方法。“锻压”作为金属加工的主要方法和手段之一，在国民经济中占有举足轻重的地位，是装备制造业，特别是机械、汽车行业，以及军工、航空航天工业中的不可或缺的主要加工工艺。随着经济结构调整的不断深化，作为支柱产业的汽车制造业的大发展，为我国的锻压行业发展营造了一个非常好的机会。近几年在设备制造技术和加工技术上都取得很大的进展，行业的竞争力得到提升，某些技术水平已进入世界先进行列。
但随着中国汽车工业的快速发展，国产锻造设备存在的不足日益凸显。其中，拥有中国自己产权的通用锻压设备多处于较低的水平，目前锻压设备发展趋势是集机械、电子、液压、气动及检测等方面的最新技术于一体，自动化程度高、换模快速、工作可靠、噪声低、防护完善、精度高。近年来又发展了数控系统，能和电子计算机、工业机器人、自动换模系统及自动仓库等相结合，构成多种系列的柔性制造单元（FMC）和柔性制造系统（FMS），并向电子计算机集成制造系统（CIMS）的方向逼近。
金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度在不同的介质中冷却，通过改变金属材料表面或内部的显微组织结构来控制其性能的一种工艺。在热处理过程中对温度的检测和记录非常的重要，温度控制的不好对产品的影响十分的大，所以温度的检测十分的重要，在整个过程的温度的变化趋势也显得十分的重要，导致在热处理的过程中必须对温度的变化进行记录，可以方便以后进行数据分析，也可以查看到底是哪段时间温度没有达到要求。这样对以后的热处理进行改进起到非常大的作用实现一定程度上的自动化。
日前，中钢邢机通过对热处理炉群的自动化控制系统进行创新改进，在所属异型公司成功完成单台炉体单机控制向整个炉群单机管控的“集中化”转变，实现企业炉群自动化控制的新突破。“集中化”管控就是由单台主机整体集中完成整个炉群的自动化控制工作，通过建立热处理炉群自动化控制的独立整体管控网络，改变每台热处理炉都有一台主机主控的传统模式。企业探索实施“热处理炉群控制集中化管理”，最初是基于对企业扩能上量后热处理炉数量增多、生产用电不易调配问题的解决。经过在异型公司试点进行实际改造实施后，使热处理炉群能够结合排产计划，对照峰谷用电时间段，实现对每台热处理炉作业的自动程序化科学调控，从而大大降低了作业用电成本。同时使企业设备管理更趋便捷科学，运行效率明显提升，目前每班只需2人即可完成17台热处理炉的日常作业管理。为了使工件在生产线上自如地完成整个所要求的热处理工艺过程，被特定设计的连续炉相互连接沟通。炉膛内可多方位贯通，并可使工件料筐90℃角转入下道加热区或过渡保温箱，经传送抵达下一工序或进入冷却室冷却。这种炉体结构和传送装置都具有相当高的水平。以可控气氛箱式炉为例，为满足渗碳、碳氮共渗、氮碳共渗、淬火或光亮淬火、等温淬火等热处理工艺的实施，料盘和料架上的工件以冷链驱动的方式自动送入、通过和送出炉膛，在各自的炉子中完成所要求的工艺。箱式炉与相应的计算机辅助测量、控制与调节系统连用，形成各个独立的模块单元，易于相互连接，构成完善、灵活、组合式自动热处理系统。
电子计算机在热处理中的应用，包括计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助生产(CAM)、计算机辅助选材(CAMS)、热处理事务办公自动化(OA)、热处理数据库和专家系统等，它为热处理工艺的优化设计、工艺过程的自动控制、质量检测与统计分析等，提供了先进的工具和手段。计算机在热处理中的应用，最初主要用于热处理工艺程序和工艺参数(温度、时间、气氛、压力、流量等)的控制，现在也用于热处理设备、生产线和热处理车间的自动控制和生产管理，还有的用计算机进行热处理工艺、热处理设备、热处理车间设计中的各种计算和优化设计。在热处理中引入计算机，可实现热处理生产的自动化，保证热处理工艺的稳定性和产品质量的再现性，并使热处理设备向高效、低成本、柔性化和智能化的方向发展。计算机在热处理中的应用国外已十分普遍，例如，日本一家摩托车厂的热处理车间，有连续式渗碳炉、周期式渗碳炉、连续软氮化炉等共37台设备，从开始送料，到最终产品检验，全部由计算机控制，每班只需要三个人操作，一人在计算机室内负责全部生产、技术和质量管理，一人在现场巡回检查，一人负责产品质量检验，生产效率极高。我国在热处理行业中应用计算机还是近十多年的事情，目前国内研制生产的热处设备已越来越多地引入了微机控制，极大地提高了设备的自动化水平和生产效率。在热处理工艺过程的实时控制、计算机辅助设计、计算机模拟和数学模型的开发应用等方面，也取得了一定的成绩。
材料成型设备及自动化 第3篇
关键词：49S/SMD晶体,绝缘垫片,自动成型
0 引言
压电晶体谐振器(以下简称晶体)是数字化设备中不可缺少的关键器件之一,其主要作用是产生稳定的基准时钟信号,协调整体电路的工作。在当今产品数字化的时代,晶体的应用几乎无处不在。目前,国际市场每年对晶体元件的需求量在100亿只以上,我国是石英晶体振荡器的生产大国,年产量50亿只以上,产量占世界第一,其中近50%为49S型号。
过去生产的晶体基本都是直插式的,随着电路板装配越来越多地采用自动化生产线,以及各种产品体积的小型化,近年来,对表面贴装式(SMD)元件的需求迅速增大。现在国内生产量最大的SMD晶体元件就是在原直插式基础上改造而成的贴装式,如图1所示。这种改装生产过去都是用手工借助简单工具来完成。由于电路板生产线工艺的要求,对贴装式晶体引脚的长度、宽度、平行度和直线度等多个尺寸和形位误差指标有着极为严格的标准,手工式生产很难保证元件引脚外观形状的统一及满足精确度高达0.01mm的误差标准。本文介绍的自动成型设备就是在这种背景下设计研制的。
1 设备结构及工作原理
1.1 工艺流程
目前的直插式晶体存在圆形和根部打扁两种引脚形式,若改造成SMD晶体,圆形基座晶体需先由浸锡机将晶体剪短、打扁、浸锡,而扁腿基座的晶体需由剪脚机先将晶体引脚剪短,然后再进入自动成型机改装为49S/SMD晶体。其工艺流程如图2所示。
1.2 设备总体结构
设备总体结构确定基于以下考虑:
1)晶体生产环境为净化车间,为避免粉尘和油污,执行部件采用气动机构。气动系统的主要优点是:介质取之不尽用之不竭,而且无污染、动作快、元件寿命长以及结构简单、控制方便。气动元件均选用SMC公司产品,保证了设备质量。
2)各执行部件之间的动作协调通过可编程序逻辑控制器(PLC)进行集中控制。PLC是十分成熟的工业控制器,它不仅工作可靠、性能稳定,而且编程简单、成本低廉。并采用触摸屏与PLC配合作为设备的操作控制及显示终端,使设备总体结构更简单、智能、美观。可大大增强信息提示能力。
3)将设备总体布局成“一体式”,如图3所示。桌面作为各部件的支承基准,操作显示部分和各执行部件在“桌面”上,电控、气动部分放置在桌面下的柜体中。使整机紧凑,易于搬动。
1.3 工作原理及主要部件设计
自动成型设备分为5个工位:晶体、垫片自动上料;晶体、垫片套垫组合;元件分脚;管脚压扁;元件测试分检。工作流程是:首先由两套电磁振动料盘和直线料道将散乱的晶体、垫片按需要排列整齐,送入相应轨道;晶体、垫片在套垫工位相遇进入同一轨道,并完成精准的套垫工作;将套垫元件引脚分开近45度,为后续压平进行管脚定位;套垫元件移入压扁工位,气缸带动压扁块将管脚压入垫片上凹陷的管脚槽内;套垫元件下移至分拣工位,检测探头下压至晶体引脚,检测仪器将元件质量信号传送至PLC,程序控制将元件成/次品分拣。
1.3.1 绝缘片自动组装
晶体与绝缘片准确组合是保证设备顺畅运行的关键工位,晶体、绝缘片组合时的相对位置偏差需小于0.12mm,为了确保其装配定位准确,采用了如图4所示的装配定位机构。
晶体、绝缘片分别从各自轨道进入特制定位块中,在定位块最前端装有微型传感器,确保元件精确到位后再进行移位。绝缘片到位后采用真空吸盘将其吸起放到位置校正器中再进行二次定位。位置校正块实际上是一个精准的垫片模具,绝缘片下放时利用校正块的斜面对绝缘片的位置偏差进行校正,使垫片最终滑入模具中。最后由真空吸嘴吸起垫片在组合工位穿到晶体引脚上,并控制吸嘴的正负压力切换将垫片吹落至元件底面。如果套垫过程中没能把绝缘片穿到晶体引脚上,引脚就会将绝缘片顶住,装在下降气缸上的传感器会发现运动不到位,PLC将控制设备停止运动并报警提示操作人员进行处理。如果吸嘴没有吸到绝缘片,则在下一工位的传感器会利用光反射原理发现晶体没有被装上绝缘片,设备仍会暂停等待处理,避免造成废品。
1.3.2 检测/分选:
晶体成型是49S/SMD元件最后一道生产工序,下机成品将直接包装出厂。为杜绝下线成品中,有因在引脚压平等工步受冲击可能形成的晶体频率偏移、脱胶等次品混入。因此,在整个加工的最后,设计了检测/分选系统,如图5所示。在分选工位嵌入了一台经改装的晶体阻抗计,套垫元件移至该工位,气缸带动检测探针下压至晶体两引脚,检测仪器将测得的频率信号转化成相应的合格/不合格数字信号传送至PLC,程序经判断后,控制成/次品料盒前后移动,将次品剔除。
2 电控系统
2.1 硬件设计
根据成型设备的控制需求:输入点20个,其中:气缸运动位置传感器14个,振动盘上料到位传感器4个,套放垫片检测传感器1个,成品质量检测传感器1个。输出点20个,其中:电磁阀控制12个,振动上料控制4个,声、光信号指示4个。我们选择了SIEMENS公司的S7-200/CPU 22X系列的PLC产品作为主控单元,并配加一个扩展模块EM 223 24V(16入/16出)。该系列产品与其它公司同类PLC相比,具有体积小、功能强及优越的性价比。触摸屏选用了台湾HITECH PWS6500。其组态软件提供了丰富的图形库及只有高档机才具有的汉字显示信息列表、指示灯开关按钮、闪烁等功能,使编制的界面更活泼、直观,具有较高的性价比。成型设备的操作及显示均通过触摸屏实现,每台设备有20条余运行状态、故障报警信息,20多组单步点动按钮。图6为控制系统框图。
2.2 软件设计
软件设计时重点考虑了:在完成整体动作的基础上,使各模块在动作互不干涉的情况下尽可能多的并行工作,提高设备整体运行速度;在定位精度要求较高的关键位置,增加到位延时控制,并与气动调速接头配合,保障设备运行平稳、可靠;充分考虑操作人员的习惯及处理设备各种问题的便利,使程序更富有人性化。设备操作具有点动及自动两种方式;在运行任意时刻均可暂停、复位;对传感器信号与相应动作关系进行判断,具有运行故障自诊断、汉字信息提示、声光报警功能,增强设备的智能、友好性。
3 结束语
目前,已有数十家企业使用该设备,用户对设备功能及运行状况反映良好。自动化生产设备的使用,使产品生产统一、规范,提高了生产效率及合格品率,为企业创造了可观的经济效益。同时也提升了企业形象,为出口企业争取更大的市场份额提供了生产及技术保障。
参考文献
[1]张邦成.机电一体化控制技术[M].东北师范大学出版社,2007.
[2]尚涛.机电控制系统设计[M].北京:化学工业出版社,2006.
材料成型设备及自动化 第4篇
关键词：材料成型设备及自动化；课程；教学方法
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）21-0103-01
材料成型设备是指用以实现材料成型的装置。设备是整个工业和国民经济的基础，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。材料成型加工设备及其自动化的进展是材料成型加工工业技术发展的重要标志，材料成型设备的功能、机械化、自动化及现代化程度直接关系到成型工艺的可实现性、成型精度和质量、生产效率及生产环境等。[1]“材料成型设备及自动化”课程着重阐述“材料成型方法—工艺要求—相应设备—各个设备之间的相互联系—自动控制技术”之间的关系。该课程以典型的材料成型工艺方法为主线，是材料成型及控制工程专业学生重要的专业课，与实际生产结合得非常紧密。其主要内容包括金属液态成型设备及自动化、金属塑性成型设备及自动化、金属焊接成型设备及自动化和塑料成型设备及自动化四大篇章。
该课程教学以介绍材料的成型设备为主体，讲述成型设备的自动化为重点，教学目的是帮助学生获得必要的设备及自动化方面的基本知识，了解材料成型设备及自动化技术的发展前沿，掌握其特点；在全面了解与掌握材料成型设备种类及结构特点的基础上，帮助学生重点学习金属材料成型、高分子塑料成型、快速成型等设备及新型自动化技术，为培养新时代高素质的材料加工人才奠定基础。
一、调动学生的兴趣
兴趣是最好的老师，兴趣能使人学习目标明确，积极主动，从而能自觉克服各种艰难困苦，获取学习的最大成就，并能在活动过程中不断体验成功的愉悦。[2]因此，在开始某一课程的教学时引起学生的兴趣、调动学生学习的积极性成为每个教师的首要工作。“材料成型设备及自动化”与生产直接相连，所以可以从实用性角度出发，结合生活中常见的一些实例引起学生的注意。例如：一辆汽车的生产就离不开这门课程的四大类成型设备：汽车发动机、各类钢梁大多是铸造而成的，需要用到液态成型设备；车门、车身覆盖件多为冲压件，是由金属塑性成型设备加工而成的；汽车要实现轻量化就必须将一些不重要的零部件如汽车内饰件由塑料代替，这是由相应的塑料成型设备加工而成的；而汽车车身整体的组装也离不开金属焊接成型设备。通过实例可以让学生了解该课程的实用性和重要性，激发学生的学习兴趣，从而使学生对该门课程予以重视。
此外，在学习过程中还可以通过课堂提问、学生上台讲述等方式增加与学生的互动，从而充分发挥学生的主观能动性。例如课后布置一些小作业，要求学生对某个设备的工作原理、结构特点和生产用途进行分析总结，然后让学生上台讲解，这样既可以调动学生的积极性，又可以让学生加深对设备结构的理解，从而提高学生机械结构设计分析的能力，培养学生当众演讲的能力。
二、总—分—总进行讲解
总—分—总分别是指总体概述、分而解说、总结归纳。第一个“总”即总体概述要做到结合某个产品的整个生产流程进行说明。例如金属型材的生产流程、生产的重点等要介绍清楚，从而为后面的“分”作铺垫。分而解说就是详细、有重点地针对每一道流程及其涉及到的工业设备进行讲解，最后再进行一次总结归纳，让学生加深印象与理解。
传统教材的知识点多而散，没有整合，容易出现“学过就忘”“学无以致用”等现象。而采用总—分—总的教学方法，结合生产实际由整体到细节，再到整体，这样的讲解更容易让学生理解和接受。
三、二维图形讲解技巧
图形是学生最容易理解和接受的信息表达方式，是教师最方便讲解的信息传播载体。[3]该课程的特点是介绍实际的生产设备，所以教材中涉及了大量的设备图片，其中黑白的二维图片占了绝大多数。因此，如何引导学生看懂这些图片成为本课程教学的一大难题。由于条件的限制、网络资源有限，所能找到的三维彩图和动画视频实在有限，所以教学不得不围绕课本上的黑白二维图片来进行讲解。学生常常提出“想象不出实际的机械设备”“看不懂结构图”“无法想象设备是如何运行的”等意见和抱怨，这为教学工作的开展带来了很大困难。在不断总结教学经验的过程中，笔者发现：在讲解二维设备结构图的过程中，不需要每个细节都提到，而是“抓重点”。结合设备的主要用途找出该设备的主要工作零部件（一般为2～3个），只要把主要工作零部件的结构组成以及它们之间的关系理顺，其他的辅助结构简单说明，即可了解整台设备。如果每个细节都要提到，力求面面俱到，反而容易让学生分不清主次，抓不到关键，从而产生厌学心理。
此外，在条件允许的情况下，可以通过网络查找或者Flash动画制作等方式尽可能多地找一些三维实物图、视频动画，借助多媒体教学工具让学生更形象地理解和掌握各类设备的结构。
四、对比分析，加深印象
“材料成型设备及自动化”课程涉及的设备结构较多，很容易让学生学了后面忘前面，或者几种设备混淆不清。在教学过程中，采用对比分析、归纳总结的方式，即对同类型设备的结构组成、功能用途、工作原理等進行对比分析，归纳其“共同点”，找出其“不同点”，可以使学生第一时间就抓住某两个或者几个材料成型设备的各自特点，并迅速掌握它们的结构特征和工作原理，使教学达到事半功倍的效果。
例如金属塑性成型设备中的通用机械压力机、液压机和螺旋压力机三大类设备就有很多的共同点：都属于压力成型设备，都是借用冲压力对各类金属型材进行加工，它们的设备结构有很多地方是相像的甚至是相同的。而这三类设备的主要不同点在于它们的主要工作原件的驱动与传动方式不同：机械压力机主要依靠电动机驱动，借助机械构件间的刚性传动而实现压力加工；液压机利用液体的压力势能，借助各种泵来驱动工作元件；螺旋压力机则是通过一组或一组以上的内外螺栓的旋转所产生的压力来实现压力加工。基于这一不同点，可以引申介绍它们的吨位、加工精度、加工特点和应用范围之间的差别。这样可以快速地让学生掌握同类型设备的结构特点，并且形象生动、思路清晰、易于理解。
五、考核方法
必修课大多采用闭卷考试的考核方法，但结合“材料成型设备及自动化”课程的特点，笔者认为闭卷考试并不能体现学生对“材料成型设备及自动化”课程的掌握程度。“材料成型设备及自动化”课程的考核目的是检验学生对材料成型工艺的掌握，对材料成型生产方式、生产流程的理解，对实际生产设备结构组成、工作原理及其自动化控制方式的认识。一张试卷所能涵盖的内容有限，考查的范围狭窄，并不能考查学生对课程的掌握程度。笔者认为，可以结合平时课堂的互动问答、小作业考核，再通过布置大作业的形式进行考核，即多方面、多方位地进行考核。例如布置大作业，让学生针对某种产品设计一套生产流程以及每道流程上用到的设备，并且给出设备的简单结构图，这样更能体现出学生对课程的理解，从而提高学生掌握机械设备知识的能力。
六、结束语
“材料成型设备及自动化”课程的教学是一门系统工程，在今后的教学过程中还会不断遇到很多难题，需要不断进行教学总结和教学反思，不断改进教学方法和教学方式，才能不断提高教学效果，调动学生的兴趣和学习积极性，提高该课程的教学效果。
参考文献：
[1]王敏.材料成形设备及自动化[M].北京：高等教育出版社，2010.
[2]赵文华.高等教育系统论[M].桂林：广西师范大学出版社，2001.
[3]黎秋萍.《机械工程材料及机械制造基础》课程的改革与实践[J].华东交通大学学报，2005，（12）.
材料成型设备及自动化 第5篇
——150MN三梁四柱铸造结构液压机上梁设计（三缸）
小组成员：
朱巍峰
张洪生
路莹莹
张益瑞
王忠羽
指导老师：
赵石岩
完成日期：2012年10月22日
摘要
三梁四柱液压机的设计已经是国防乃至工业发展的关键技术。本文对150MN三梁四柱液压机的上横梁进行了研究。
液压机是成型生产中应用最广的设备之一，已经历了100多年的发展历史，自问世以来发展很快，已经成为工业中必不可少的设备之一。液压机在工作中最有广泛的使用性，因此，在国民经济各部门获得了广泛的应用，如板材冲压成型，管、棒、线、型材挤压成型，金属锻造成型，粉末冶金等。各类液压机迅速发展，其中三梁四柱液压机应用较为广泛。本组着重讨论以下问题：结构方案确定、主要尺寸设计计算、强度刚度校核、零件图绘制、三维建模共五大方面的设计计算。
关键词：三梁四柱、液压机、上横梁、设计计算。
前言
经过了百余年的发展，常规格的成形设备的品种已经基本发展成为规格最全、结构成熟、辅机完整的系列产品。今年来随着国际关系的日趋严重，无论在军事上还是工业上，大型的成形设备已经成我i额衡量一个国家工业发展水平的必要标志，总的来说，大型成形设备正朝着精密、高质、高效、节能、低噪音及可持续发展的方向迈进。具体来说，大体有以下几点：1高自动化、成套成线化。2节能、精密、高效。3高速度、多功能也是成形设备追求的的目标之一。4在设备规格上，微型与大型并重。随着可持续发展、绿色生产的呼声越来越高，子啊成形设备中注重安全生产与环境保护、强调可持续发展的倾向也表现得更加明显。节能、低噪、减少振动、提高安全性等，都在设备设计中有所体现。
本小组着重讨论的是150MN液压机上横梁的设计与计算，主要的目的是熟悉了解大型液压机上横梁的工作原理以及能够把书本与实际相结合，设计上衡量的结构，并在实际生产中的得到验证。
小组项目的分工是:
150MN三梁四柱铸造结构液压机上梁设计（三缸）
技术参数:
公称压力：
150MN
31.5MPa 4000mm 工作液体压力：
活动衡量最大行程：
工作台尺寸L×B（长×宽）： 8500×4000mm 最大开间H：
工作速度V：
8000mm 100mm/s
1.液压缸的设计
2立柱的设计
上横梁的二维图
上横梁的三维建模
上横梁的强度校核
P-中间缸公称压力 Q-侧边缸公称压力
D-液压缸法兰的环形截面平均直径 L-立柱宽边中心距
a-立柱中心到侧缸中心的中心距
心得体会
短短几周的三级项目结束了，在这次的三级项目中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。
三级项目是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次三级项目，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行三级项目，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．
通过这次三梁四柱液压机上横梁的设计，本人在多方面都有所提高。通过这次三梁四柱液压机上横粱设计综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次工作的三梁四柱液压机上横梁的设计实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了成形设备及其自动化等课程所学的内容，掌握三梁四柱液压机上横粱设计的方法和步骤，掌握三梁四柱液压机上横粱设计的基本的技能懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。
在这次设计过程中，体现出自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。
在此感谢我们的赵石岩老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次模具设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次三级项目。
同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。
材料成型设备_知识点总结 第6篇
2.成型：指也太或半固态的原材料（金属或非金属）在外界压力或自重力的作用下，通过流动填充(或模具）的型腔来获得于型腔的形状和尺寸想一致的制品
3.曲柄压力机是通过曲柄连杆机构获得材料成形时所需的力和直线位移的成型设备。
4.曲柄压力机的组成:工作机构，传动机构，操作机构，能源部分，支持部分，辅助系统
5.曲柄压力机的分类：开式和闭式（根据床身结构）开式：便于模具安装调整和成型操作，但是机身刚度（特别是角刚度）较差，变形后影响制作精度和降低模具寿命，使用小型压力机，常用1000KN以下。闭式：机身为框架结构，机身前后敞开，两侧封闭，在前后两面进行模具安装和成形操作，机身手里变形后，产生垂直变形，可以用模具闭合高度调节差消除，对制件精度和模具运行精度不产生影响，适用于大中型曲柄压力机。
(1)位为类代号，J代表机械类，Y表示液压机，（2）为变形代号设计（3）位为压力机组别，2为开式，3位闭式(4)位为压力机型别，1型为固定台式曲柄压力机，2型为活动台式（5）位为分隔符，以横线表示（6）位为设备工作能力，160代表标称压力为160*10=1600KN(7）位为改进设计代号，对设备的结构和性能所做的改进，依次位A,B,C
6.实际情况下曲柄滑块机构受力：1滑块与导轨面处，摩擦力与运动方向相反且是单面受力。2曲柄支承颈d0和轴承之间的摩擦，由于摩擦产生的阻力力矩，3曲柄颈和连杆大端轴承之间的摩擦同曲柄支撑处阻力一样位阻力力矩，4连杆销处连杆小端与滑块支撑处之间的摩擦力矩。
7.装模高度调节方式的特点及应用：1调节连杆长度，特点：结构紧凑，可降低压力机的高度R较大，行程大，组连接球头和支座的 加工比较困难需专用设备，降低了弯曲强度。适用于较大行程的中小型压力机。2调节滑块高度，特点：载荷分配较合理，有一定的 磨损消耗，与球头式连杆相比柱销式连杆的抗弯曲强度提高了，铰接柱销的加工比较方便，适用于大型的压力机，3调节工作台高度，多用于小型压力机。8.常用的过载保护装臵：压塌块式和液压式两类。压塌块过载保护装臵结构简单，制作方便，仅适用于单点压力机。液压式，适用于多点和大型压力机。
9.对于小型模具上木的装夹是利用滑块上的模具夹持块加紧模具的模柄来实现的，若模具工作的回程较大，除了用木柄夹持外，还应用压板将上模压紧滑块上，大中型模具上模多用压板方式。
10.打料机构分：刚性和气动。.刚性离合器按结合零件的结构可分为转键式，滑销式，滚柱式，和牙嵌式。强度和刚度是机身设计的重要指标。机身分为开式和闭式。
11.刚性离合器式依靠刚性结合零件式主动部件和从动部件发生连接和分离的两种状态，实现曲柄机构的工作和停止。常见的带式制动器：偏心带式制动器，凸轮带式制动器和气动带式制动器。
12.摩擦制动器：是依靠摩擦力矩来传递扭矩，接其工作情况可分为干式和湿式，按照摩擦面的形状可而烦恼为圆盘式和浮动镶块式。
13.辅助设备，气动系统与润滑，移动工作他，拉伸垫，滑块平衡装臵（作用：1消隐滑块质量，改善滑块曲柄机构的运动特性，2将滑冰话扩机构内所有连接节点的间隙设为单边，尽管在工作中运动方向在交替变换，由于平衡汽缸的力使各连接节点接触便面了变向带来的冲击并减少了赞哦啊因，提高了机构的运行精度和平衡性。3防止滑块自由坠落（滑车现
象），在工作中，避免了由于制动器失灵或连杆断裂而产生的滑块自由下落）
14.曲柄压力机的主要技术参数：1标称压力Fg(kN)标称压力行程Sg(㎜)滑块行程S（㎜）滑块行程次数n(1/min)。
Fg：描述滑块距下死点某一特定距离时滑块上所承受的最大作用力。S：指滑块从上死点到下死点所经过的距离，其值是曲柄半径的两倍。它随设备的标称压力值增大而增加。n：指连续工作方式下滑块每分钟往返的次数与曲柄转速相对应。拉伸垫按其工作介质不同分为气垫和液压垫。*曲柄压力机的选择步骤：对许用负荷图的再认识，曲柄压力机能耗分配，冲压力的计算，压力机类型的选择，初选设备，设备做功校核，装模高度校核，滑块行程校核，模具安装空间尺寸。
15.于刚性离合器相比，摩擦离合器具有一下特但：动作协调，能耗降低，能在任意时刻进行礼盒操作，实现制动，加大了操作的安全系数，于保护装备配套可随时进行紧急刹车，不同于刚性离合器启动后主轴一定要转一圈才能停止，实现寸动，模具按住哪个调节亦很方便，结合平稳无冲击，工作噪音亦比刚性离合器小，但是结构复杂，加工和运行维护成本相应提高，需要压缩空气做动力源。16.传动系统布臵方式：上传动与下传动，主轴放臵方式，大齿轮安装位臵三种方式。
17.离合器和制动器安装位臵，单击传动压力机离合器和制动器只能布臵在曲柄压力机轴上，对于两级和两级以上行动，离合器可臵于转速较低的曲柄轴上，也可以臵于中间轴上。挤出过程:将塑料从料斗加入料筒中,随螺杆转动向前输送,在前移过程中,收到料筒的加热,螺杆的剪切,压缩作用,塑料由粉状或粒状逐渐熔融塑化称谓粘流态,塑化后的熔料在压力作用下,通过分流板和一定形状的口模,成为截面与口模形状相仿的高温连续体,最后冷却定型为玻璃态,得到所需的具有一定强度刚度几何形状和尺寸精度的等截面制品.18.液压机是根据静态下密闭容器内液体压力等值传递的帕斯卡原理制成，利用F2=A2*P=F1*A2/A1,且A2>>A1,F2>>F1，故小柱塞上小力F1产生大力F2,要想获得较大总压力F2需增加工作柱塞缸面积和提高液体压力即可。
19.液压机的工作循环包括：空程向下，工作行程，保压，回程，停止，顶出缸顶出，顶出缸退回。
20.液压机基本机构：有本体和液压系统组成，本体由上横梁，下横梁和活动横梁及四根立柱组成。
21.液压机工作介质有两种：采用乳化液（2%的乳化脂和98%的软化水）的为水压机；采用油的为油压机。二者统称为液压机。
*液压机（代号Y）的分类按用途分：手动液压机，锻造液压机，冲压液压机，一般用途液压机，校正压装液压机，层压液压机，挤压液压机，压制液压机，打包、压块液压机，其他液压机。
*液压机特点：1）易于得到较大的总压力。2）易于得到较大的工作行程，便于压制大工尺寸件，并可在行程的任何位臵上额定的最大压力，可以进行长时间保压。3）工作平稳，冲击和振动小，噪声小。4）调压调速方便。5）本体结构比较简单，操作方便，制造容易。
22.液压机典型结构形式：梁柱组合，单臂式，双柱下拉式，框架式。梁柱组合式用于各种液压机中；单臂式多用于冲压液压机和小型液压机；双柱下拉式用于中小型锻造液压机；框架式用于塑料制品，粉末冶金，薄板冲压及挤压液压机，框架式结构特性：
1、刚性好
2、导向精度高
3、疲劳能力强。
23.梁柱组合式关键部件：立柱及横梁，立柱分为双螺母式，锥台式，锥套式三类。
24.液压缸部件：液压缸通常分为柱塞式，活塞式，差动柱塞式。
25.根据液压机的工作原理，液压机具有以下特点：
1、易于得到较大的总压力及较大的工作空间；
2、易于得到较大的工作行程，便于压制大尺寸工件，并可在行程的任何位臵产生额定的最大压力，可以进行长时间保压
3、工作平稳，冲击和振动很小，噪声小
4、调压、调速方便
5、本体结构简单，操作方便，制造容易。缺点：液压机在快速性方面不如机械压力机。机械效率不够高；不太适合冲裁、剪切等切断类工艺；液压机的调整、维修叫机械压力机困难；另外由于采用液体作为传动介质，易产生泄露。
26.液压机机架部件：梁柱式结构中，立柱是机架的重要支撑件和主要受力件，又是活动横梁运动的导向件，因此对立柱有较高的强度、刚度和精度要求。立柱的材料、结构尺寸、制造质量及其与横梁之间的连接方式、预紧程度等因素都对液压机的工作性能甚至使用寿命有着很大的影响。27.立柱：连接形式：双螺母式、锥台式、锥套式。立柱的结构与材料：常用材料：35钢，45钢，40Cr,20MnV,20MnSiMo等。
对密封的基本要求：密封性能好，能随着液体压力的提高自动提高密封性能，摩擦阻力小寿命长，使用维修简单，易拆换，成本低，制造容易。28.常用的密封材料：耐油橡胶，聚氨脂橡胶，聚乙烯塑料，聚四氟乙烯塑料，尼龙等。
29.液压机主要参数：
1、标称压力：设备名义上能够产生的最大压力；
2、最大净空距（开口高度）H:是指活动横梁停在上限位臵时从工作台上表面到活动横梁下表面的距离
3、最大行程S活动横梁能够移动的最大距离。
30.工艺为设备服务的三个基本原则：
1、尽可能好的满足工艺要求，便于操作
2、具有合理的强度与刚度，使用可靠，不易损坏
3、具有很好的经济性，质量轻。制造维修方便。31.挤出机组:主机(挤压系统,传动系统,加热冷却系统)辅机(机头,定型,冷却,牵引,切割,卷取)控制(电器,仪表,执行机构)
挤出机主要参数:1,螺杆直径D(外圆直径)2螺杆长径比L/D(工作部分长度/外圆直径)3螺杆的转速范围Nmax~Nmin
SJ—塑料挤出机 Z造粒机 W—喂料机 数字—螺杆直径和长径比 A,B—机器结构和参数改进后标记..32.普通螺杆指从加料段至均化段为全螺杆的螺杆,完成塑料塑化和输送材料:45钢 40Cr 38CrMoAl 分为加料段(输送固态物料给压缩段,均化段)主要参数:螺纹斜度,螺杆深度,加料段长度)压缩段(排除空气,使物料熔融)氮化钢 均化段(将来自压缩段的温度密度和粘度达到均匀的熔料定压,定量,定温输送给机头.33.料筒:整体式,分段式,双金属料筒；加料装臵:加料方法为重力加料和强制加料；上料方法:弹簧自动上料,鼓风上料.冷却定型装臵:外径定径:外径定径发(内压充气法,真空定径法)内经定径法；牵引装臵:滚轮式,履带式,橡胶带式.34.注射机组成:注射装臵—使塑料均匀地塑化成熔融状态,并以足够的速度与压力将一定量的熔料注射进模具型腔的系统；合模装臵—保证模具可靠闭合,实现开合模及顶出制件的系统；液压与电气控制系统—保证注射机按预定工艺过程要求和动作程序准确有效工作.35.工作过程:合模与锁紧,注射装臵前移,注射与保压,制件冷却与塑化,注射装臵后退开模与顶出制件.卧式注塑机:两装臵轴线呈一直线且水平排列,机身低,便于操作与维修,重心低稳定,制件靠自重自动落下,易于实现全自动化.对大中小型都适用；角式注射机:轴线互相垂直,优缺点介于立卧之间.特别适合于成型制件中心不允许留有浇口痕迹的制件；注射装臵:其是注射机中直接队对塑料加热和加压的部分,塑料的塑化和注射都是在这里进行.作用:1均匀加
热和塑化一定数量的塑料 2以一定压力和速度将熔料注入模腔 3保压一段时间防止模内熔料反流 4补满形式有柱塞式 螺杆预塑式 往复螺杆式(最常用)
36.液压式合模装臵:单缸直压式,充液式 充液增压式 稳压式
37.液压一曲时式合模装臵的调模装臵:螺纹时杆调距移动合模液压缸位臵调距,拉杆螺母调距,动模板间连接大螺母调距.顶出装臵:机械顶出,液压顶出,气动顶出
38.液压顶出优点:1)顶出动作的时间与开合模行程没有直接关系,能在开模中以及后顶出 2)顶出力,顶出速度可以调节 3)顶杆可以多次反复进行冲击动作,使产品可靠自动掉落,4)成型有嵌件产品时,能使顶杆在合模前自动复位,插入嵌件比较方便,有利于缩短注射机循环周期及实现自动化生产.39.柱塞式注射装臵的组成和工作原理：由定量加料装臵、塑化部件、注射液压缸、注射座移动液压缸等组成。其塑化方式是利用外加热的热传导方式使塑料熔融塑化，这就会使料筒内的塑料形成一定的温度梯度，而塑料的导热性能差，故塑料与料筒接触处的温度和塑料与分流梭接触处的温度是不同的，从而造成塑化不良和温度不均。要提高塑化能力，主要依靠增加料筒直径和长度。其注射压力损耗大。
40.合模装臵：作用：实现模具的可靠开合动作和必要的行程；在注射和保压时，提供足够的锁模力；开模时，提供顶出制件的顶出力及相应的行程。主要由固定模板、移动模板、拉杆、液压缸、连杆、模具调整机构、顶出机构、以及安全保护机构等组成。
41.常见合模装臵：a)液压式合模装臵：依靠液体的压力直接锁紧模具，当液体的压力消除后，锁模力也随之消失。主要形式有：单缸直压式/充液式/增压式/充液增压式/稳压式合模装臵。b）液压—曲肘式合模装臵：单肘式/双肘式合模装臵。特点：具有增力作用/具有自锁作用/运动特性好/模板间距、锁模力、合模速度的调节困难，必须设臵专门的调模机构，故不如液压式合模装臵的适应性强和使用方便，此外，曲肘机构易磨损，加工精度要求高。
42.螺旋压力机工作原理：采用螺旋工作副作工作机构的锻压机械。惯性螺旋压力机的共同特征是采用一个惯性飞轮。打击前，传动系统输送饿能力以动能的形式暂时存放在打击部分（包括飞轮和直线运动能量），飞轮处于惯性运动状态；打击过程中，飞轮的惯性力矩经螺旋副转化为打击力使毛坯产生变形，对毛坯做变形功，打击部件受到毛坯的变形抗力阻抗，速度下降，释放动能，直到动能全部释放停止运动，打击过程结束。惯性螺旋压力机每次打击，都需要重新积累动能，打击后所积累的动能全部释放。每次打击的能量是固定的，工作特征与锤相似，这就是惯性螺旋压力机的基本工作特征。43.空气锤分为自由锻和胎膜锻 44.锻锤的分类:按打击特性分为对击锤和有砧座锤；按工艺用途可分为自由锻锤、模锻锤和板料冲压锤；按驱动形式可分为蒸汽—空气锤、空气锤、蒸汽—空气対击锤、液压锤。工作原理：利于蒸汽或液压等传动机构使落下部分（活塞、锤杆、锤头、上砧）产生运动并积累动能，将此动能施加到锻件上去，使锻件获得塑性变形能，以完成各种锻压工艺。
