材料成形装备及自动化 材料成形装备及自动化(2)

材料加工工程博士研究生培养方案（学科、专业代码：080503，授工学学位）一、培养目标1．具有良好的科研道德，严谨、求实、创新、进取的科学态度和作风以及独立从事本学科科学研究的能力；2．具有坚实、宽广的基础理论和系统、深入的专门知识；3．在本学科或专门技术上做出创造性的成果。

二、本学科设置如下研究方向1．现代模具技术2．精密塑性成形技术3．液态及半固金属精密成形技术4．先进连接与电子封装技术5．材料加工装备及自动化6．新材料制备与成形技术三、学习年限本学科、专业博士生的学习年限一般为3-5年。

硕博连读、直攻博研究生的学习年限一般为4-6年。

四、学分要求已获硕士学位博士生总学分要求≥29学分。

硕博连读、直攻博研究生总学分要求≥53学分。

以同等学力报考博士生按硕博连读、直攻博研究生的要求培养，符合课程免修规定的，可申请免修。

五、课程设置及学分分配注：课程名称后标注▲为国际化课程。

六、本学科对博士研究生培养提出的具体要求1．博士研究生的培养实行导师负责制，组成以博士生导师为组长的博士研究生指导小组，负责博士研究生的培养和考核工作。

2．对跨一级学科课程的限定（1）跨一级学科课程指本一级学科外的研究生课程，且必须跟班听课并同堂参加考试。

（2）所选的跨一级学科课程不得与硕士期间所修的课程相同。

3．论文选题报告，通过开题得1学分。

选题报告应包括的内容为：（1）课题的来源、意义；（2）课题的国内外研究概况及发展趋势；（3）课题的研究内容和技术方案；（4）理论与实践方面预计的创造性成果；（5）预期成果；（6）主要参考文献。

4．论文中期报告博士生撰写博士学位论文前，要向博士生指导小组或有关学者、专家报告研究工作成果，听取质疑与商讨改进意见，待创造性研究成果获得认同后，方可撰写论文。

5．博士研究生申请论文答辩和资格审查博士论文资格审查由指导教师或博士生指导小组负责进行。

博士研究生申请论文答辩的基本条件：（1）修完所规定的课程学分；（2）完成论文选题报告；（3）完成论文中期报告；（4）完成毕业论文的撰写；（5）通过博士生论文的盲审（6）发表学术论文的具体规定如下：应以第一作者在国内外重要学术刊物上公开发表3篇与学位论文内容相关的学术文章（至少含1篇B类SCI文章）。

衢州学院2015—2016学年第1学期
《材料成型工艺及设备》课程期末考试试题答案(A) 专业、班级：机械设计制造及自动化3班姓名：学号：
三、简述题（每题5分三小题共15分）根据下面题意写出答案
题目一：简述曲柄压力机中飞轮的特点及其作用。

特点：半径大，质量大，中间薄，边缘厚
作用：储存和释放能量，带动曲柄转动使得整个曲柄连杆滑块进行运动
题目二：写出不小于3种液压机典型的结构形式。

1）梁柱组合式：典型的形式。

常见的有三梁四柱结构，由上横梁、下横梁、活动横梁，四个立柱与12个内外螺母组成一个框架。

2）单臂式：主要用于小型液压机，机架整体为铸钢结构或者钢板焊接结构，结构简单，刚性较差有时笨重。

3）双柱下拉式：两根立柱以及上下横梁组成一个可动封闭框架。

中心低稳定性好，抗偏心载荷性能好。

4）框架式：整个框架可整体焊接或者整体铸钢。

刚性好、导向精度高、疲劳能力较强。

题目三：卧式冷压室压铸机与立式冷压室压铸机相比，卧式冷压室压铸机的优缺点。

卧式与立式冷压室压铸机相比，其压室结构简单，故障少，维修方便，易于实现自动化；金属液流程短，压力和热量损失少，铸件致密性好。

但卧式冷压室压铸机压室内德金属液会与空气接触，产生氧化表面较大，而且氧化渣等杂质会进入模腔，影响压铸件质量。

四、补图题（每题5分四小题共20分）补全下列各题中的图
题目一：
题目二：请在空白处填写部件的名称。

题目三：请在空白处填写部件的名称。

1合模装置2注射装置3液压传动系统4电器控制系统题目四：请在空白处填写部件的名称。

专升本《材料成型装备及自动化》一、（共44题,共150分）1. 材料通常是指可以用来制造有用的构件、器件或其他物品的( )。

（2分）A.物质B.材料C.构件D.器件.标准答案：A2. 金属塑性成形的设备有( )。

（2分）A.压力机B.弧焊机C.挤压铸造机D.车床.标准答案：A3. 气流紧实型砂的特点是，铸型沿高度方向的紧实度( )。

（2分）A.上高下低B.上低下高C.相同D.无规律.标准答案：B4. 按所用铸型不同，铸造成形又可分为：( )铸造、金属型铸造等。

（2分）A.砂型B.木型C.模锻D.拉拔.标准答案：A5. 压力铸造通常采用( )型模具。

（2分）A.砂型B.金属型C.陶瓷型D.壳型.标准答案：B6. 基本的焊接方法包括：熔焊、压焊和钎焊，常见的( )属于熔焊。

（2分）A.摩擦焊B.扩散焊C.炉钎焊D.电弧焊.标准答案：D7. 为了实现板料的自动冲压生产，必需要采用( )装置。

（2分）A.曲柄压力机B.磨擦压力机C.自动送料D.人工给料.标准答案：C8. 高分子材料主要包括塑料、( )和合成纤维。

（2分）A.木料B.石料C.橡胶D.水泥.标准答案：C9. 粉末冶金工艺的基本工序，主要包括：( )、加工成形、性能测试等。

（2分）A.称量B.混合C.压制D.粉末准备.标准答案：D10. 对于振动较大的锻压设备，为了减少工作时对地基的影响，常需要采用( )。

（2分）A.消声器 B.隔振装置 C.隔离方式 D.封闭方式.标准答案：B11. 材料成形装备的作用。

（5分）标准答案：1）大大提高了生产率、降低了工人的劳动强度；2）提高了产品质量与精度，降低了原材料消耗；3）缩短了产品设计至实际投产时间；4）减少制品的库存；5）改善操作环境，实现安全和清洁生产。

12. 简述自动浇注机的基本功能及常用形式。

（5分）标准答案：自动浇注机的基本功能包括浇注时的定位与同步、浇注流量控制、浇注速度控制、金属液补充及保温、安全保护等。

《液压传动》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：液压传动英文名称：Hydraulic Transmission二、课程编码及性质课程编码：0800021课程性质：必修课三、学时与学分总学时：24学分：1.5四、先修课程流体力学、机械原理与机械设计、机械制图、工程控制基础等五、授课对象本课程面向材料成型及控制工程专业学生开设。

六、课程教学目的本课程是本专业的学科基础课，课程的主要目标包括：1、系统掌握液压传动的基本原理和结构组成，了解各主要元件（动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件）的结构特征及液压传动基本控制回路的作用，为专业核心课程《材料成形装备及自动化》等的学习奠定基础；2、了解常见的液压驱动的材料成型及控制工程专业（行业）设备、实验仪器的工作原理及结构，具备调控常用设备及仪器参数，进行测控和维护的能力；3、掌握材料成型及控制工程专业（行业）装备的液压系统传动特点，掌握复杂工程设备的液压系统的设计方法；4、具备进行材料成型及控制工程专业（行业）复杂设备的液压驱动及控制系统设计的能力。

表1 课程目标对毕业要求的支撑关系七、教学重点与难点：（1）对液体压力的形成、液压传动原理（帕斯卡原理）及组成的理解；（2）液压泵的工作原理及其工作的三个必要条件，液压泵的性能参数；（3）齿轮泵的工作原理、困油现象及消除措施，齿轮泵的特点及提高效率齿轮泵工作效率的方法；叶片泵的种类、工作原理及特点；柱塞泵的种类、工作原理及特点；（4）液压泵与液压马达在结构及性能上的区别；常用液压缸的结构组成、特征及其参数计算；（5）常用液压控制阀（压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀）的种类与作用、工作原理及特点，表示符号；（6）电液比例阀的原理、特点及种类；逻辑阀的组成、种类及特点；电液数字阀和电液伺服阀的种类、特点；（7）液压基本回路（压力控制回路、速度控制回路、方向控制回路、多缸工作控制回路）的工作原理，各工作阀的作用，典型回路的工作压力、运动速度等主要参数计算。

一、无模铸造的基本概念无模铸型制造工艺(Patternless Casting Manufacturing，PCM)是将快速成形技术应用到传统的砂型制造工艺中。

PCM工艺也是基于快速成形技术的离散／堆积成形原理，但它是不同于传统砂型制造工艺的造型方法。

PCM工艺的基本原理如下图所示。

首先从零件CAD模型得到铸型CAD模型；由铸型CAD模型的STL文件分层，得到截面轮廓信息，再以层面信息产生控制信息；造型时，第一个喷头在每层铺好的型砂上由计算机控制精确地喷射粘结剂，第二个喷头再沿同样的路径喷射催化剂；两者发生交联反应，一层层固化型砂堆积成形。

这样在粘结剂和催化剂共同作用的地方，型砂被粘结在一起，其它地方原砂仍为颗粒态。

固化完一层后再粘接下一层，所有的层粘接完之后就得到一个空间实体。

在粘结剂没有喷射的地方仍是散砂，比较容易清除。

清理出中间未固化的散砂，就可以得到一个有一定壁厚的铸型，在砂型的表面涂敷或浸渍涂料之后就可用于浇注金属。

PCM是一种结合计算机技术对树脂砂造型工艺进行改造的技术。

它不仅能使铸造过程自动化、敏捷化,降低工人劳动强度,而且在技术上突破了传统工艺的许多障碍,使设计、制造的约束条件大大减少,具有传统铸型制造工艺无可比拟的优越性。

PCM铸型的表面质量直接影响到原型件和铸件的表面质量。

在PCM工艺中,除了因为分层产生的“台阶效应”,铸型表面还常常存在着结瘤、毛刺等缺陷,这给铸型的后处理造成了困难,并影响铸件的尺寸精度和表面质量。

为解决这个问题,主要从以下几个方面进行了研究。

1、提高扫描线的质量在PCM工艺中,扫描线的质量决定了铸型轮廓的质量。

采用离散式喷头,喷射得到的扫描线具有离散特征。

首先要减小喷嘴直径(孔径),同样的条件下,喷嘴直径小,流量就小,线宽就小,扫描线质量就越高。

为了避免喷头堵塞和提高造型效率,喷嘴直径不能太小。

其次要根据扫描速度,设置较高的振动频率和中等的占空比,这样可使喷射的液滴更细小,单元体和间隙更小。

金属塑性成形发展趋势数控成形、精密少切削、柔性加工与计算机，数控，微电子结合。

1液压机原理以液体为介质来传递能量实现压力加工的设备特点获得大的工作力，长时间保压，长行程，滑块能在全行程的任意位置发挥出全部力，能够停留或返回；力、速度和行程可在一定范围内任意调节。

慢速，效率低基本参数公称力液压机的主参数，反映设备主要工作能力。

为液压机名义上能发出的最大工作压力，数值上等于液体最大压力×工作柱塞总工作面积开口高度H活动横梁停在上限位置时从工作台上表面到活动横梁下表面的距离。

开口高度是重要参数，影响液压机总高，立柱长度，安装厂房高度，模具高度最大行程S活动横梁能够移动的最大距离。

根据工件成形所需最大行程确定允许最大偏心距工件变形阻力接近公称力时所能允许的最大偏心值2板材冲压液压机用来进行板料的冲裁、弯曲及拉深成形等工序原理1机架的上横梁由四根立柱支承，通过立柱内的拉杆预紧固定，形成一个封闭的预应力框架，承受冲压变形压力。

拉深工作缸和压边工作缸均安装上横梁内，拉深柱塞与拉深滑块联接固定，压边柱塞与压边滑块联接固定2每根机架有两根可调导轨，分别作为拉深滑块和压边滑块的导向。

滑块需要导向机构保持直线度和垂直度3下横梁上面装有移动工作台，并可前后移动，以便更换模具，在下横梁下部中间装有顶出缸，通过顶杆顶出制件或成形内凹形制件。

在拉深滑块和压边滑块的下平面均开有T形槽以分别固定上模的凸模部分和压边部分，在工作台的上平面也开有T形槽，用于固定下模部分。

3锻造液压机自由锻造液压机，在液压机压力的作用下，通过上下砧块和一些简单的通用工具，使钢锭或坯料产生塑性变形，以获得所需形状和尺寸的锻件基本本体结构单臂式、四柱式、上传动、双柱下拉式3精冲压力机机械式，液压式原理1冲裁过程，受3个力。

齿圈压边力P齿，同时，反向顶杆产生的背压力P反与齿圈压板力作用方向相反，将材料夹紧。

主冲裁力P冲由传动系统产生。

变形区处于三向压应力状态2卸裁过程，受2个力。

材料成型及控制与自动化技术材料成型及控制是一项基础也是很重要的技术，它不仅仅是用于船舶、航空、火车等运输领域，在工民建和能源方面也占有非常重要的地位。

所以说材料成型及控制的发展可以给人类带来很大的帮助。

随着科学技术在机械化和自动化等技术方面的发展越来越成熟，这些技术在材料成型及控制上的应用也日益增多，当今制造技术向着自动化的方向发展。

文章将对自动化技术在铸造、锻压和焊接技术中的应用做探讨。

2.1 铸造铸造：将待炼金属加热至熔融状态，并制造铸型，然后把熔融金属浇入铸型，等金属凝固后获得一定形状、尺寸、成分、性能铸件的成形方法。

铸造是人类掌握的最早的一种金属热加工工艺，至今已经有大概6000年的历史。

我国约在公元前1700～公元前1000年之间就已经进入对青铜铸造的全盛时期，工艺上已达到相当高的水平。

铸造是指将已加热至熔融状态的物质倒入特定的模具中冷却以获得预期想要的物品的加工方式。

被加热为熔融状态的物质大多数是原为固态（例：铜、铁、铝、锡、铅等），而铸模的材料可以是沙、金属甚至陶瓷，但这类物质多为耐高温的。

2.2 锻压锻压是锻造和冲压的合称，就是利用锻压设备的锤头、冲头或者模具等工具对待加工材料施压，使材料产生塑性变形，以此获得所需要的形状及尺寸的产品加工方式。

锻压作为金属加工的主要方法之一，在国民经济中占有非常重要的位置，是装备制造业，尤其是机械、汽车行业，以及军工、航空航天工业中的不可替代的主要加工工艺。

2.3 焊接焊接是一种用加热的方法将金属或者其他材料结合的技术。

为了满足工业的发展的需求，焊接技术主要包含熔焊、钎焊和固相焊。

伴随着数字化、自动化、计算机、机械技术的不断进步，还有就是对焊接的要求越来越高，焊接的形式也越来越多样化、自动化。

材料成型机控制技术应用中的问题和发展前景就我中国材料成型及控制技术水平与国际水平相比较还是有很大的差别的，这是不能忽略的事实。

在我国，材料成型及控制的过程面临着污染问题严重、能源消耗大和时间消耗长的问题。