1、南昌大学南昌大学 材料成型与控制工程专业材料成型与控制工程专业【材料成形设备材料成形设备】多媒体教学课件多媒体教学课件材料成形设备材料成形设备 第一章第一章 绪论绪论 第二章第二章 曲柄压力机曲柄压力机 第三章第三章 液压机液压机 第四章第四章 塑料挤出机塑料挤出机 第五章第五章 塑料挤出成型机塑料挤出成型机 第六章第六章 压铸机压铸机 第七章第七章 其他成型设备其他成型设备第一章第一章 绪论绪论 一、一、成形加工在现代工业生产中的地位和作用成形加工在现代工业生产中的地位和作用二、二、成形设备与成形工艺的关系成形设备与成形工艺的关系三、我国成形设备的发展概况和现状三、我国成形设备的发展概况和现
2、状四、成形设备的发展四、成形设备的发展五、学习本课程的目的与要求五、学习本课程的目的与要求 一、一、成形加工在现代工业生产中的地位和作用成形加工在现代工业生产中的地位和作用 1）生产效率高）生产效率高 2）制件质量好（金属零件力学性能好；塑）制件质量好（金属零件力学性能好；塑 料零件比强度和比刚度高）；料零件比强度和比刚度高）；3）节省材料；）节省材料；4）尺寸精度及性能稳定）尺寸精度及性能稳定；5）易成形形状复杂的零件。）易成形形状复杂的零件。3、成形加工的地位和作用、成形加工的地位和作用 1）产品量大、面广）产品量大、面广 与冲压与塑料成型为例与冲压与塑料成型为例图图1-4 1-4 冲压成
3、型生产线冲压成型生产线注射成型注射成型 又称注塑成型又称注塑成型.挤出成型挤出成型又称挤塑成型，是热塑性塑料的主要成型又称挤塑成型，是热塑性塑料的主要成型之一之一压缩成型压缩成型又称压制成型。把上下模安装在压力机的又称压制成型。把上下模安装在压力机的上下模板之间，将塑料原料直接加入型腔上下模板之间，将塑料原料直接加入型腔内，将模具闭合，塑料在受热受压下充满内，将模具闭合，塑料在受热受压下充满型腔，固化定型后得到塑料制件型腔，固化定型后得到塑料制件 塑料制品加工行业塑料制品加工行业是近几年国民经济各行业中发是近几年国民经济各行业中发展速度较快的行业之一，主要的成型方法如下：展速度较快的行业之一，
4、主要的成型方法如下：压注成型压注成型又称传递成型，是热固性塑料的主要成型又称传递成型，是热固性塑料的主要成型 方法之一。它是将塑料粒料装入模具的加方法之一。它是将塑料粒料装入模具的加 料室内，在加热、受压下熔融的塑料通过料室内，在加热、受压下熔融的塑料通过 模具加料室底部的浇注系统充满型腔，然模具加料室底部的浇注系统充满型腔，然 后固化成型后固化成型固相成型固相成型使塑料在熔融温度下成型，在成型过程没使塑料在熔融温度下成型，在成型过程没 有明显的流动状态有明显的流动状态,多用于塑料板材的二次多用于塑料板材的二次 成型加工，如真空成型、压缩空气成型和成型加工，如真空成型、压缩空气成型和 压力成型
5、等，原多用于薄壁制件成型，先用于压力成型等，原多用于薄壁制件成型，先用于制造厚壁制件制造厚壁制件其它成型其它成型吹塑成型、吹塑成型、压延成型、浇铸成型、滚塑成压延成型、浇铸成型、滚塑成型、泡沫成型等型、泡沫成型等图图1-5 管材挤出生产线管材挤出生产线图图1-6 德国阿博格德国阿博格Allarounder-U注塑机注塑机图图1-7 常见的塑料成型制品常见的塑料成型制品 可见，冲压与塑料成型是以金属板材和塑料可见，冲压与塑料成型是以金属板材和塑料为加工对象，制作各种各样的另件，广泛应用于为加工对象，制作各种各样的另件，广泛应用于汽车、电器、仪表、机床、建筑及五金等行业。汽车、电器、仪表、机床、建
6、筑及五金等行业。据不完全统计据不完全统计 a)锻压件：航空工业占锻压件：航空工业占85%；汽车工业占；汽车工业占80%；电器、仪表工业占；电器、仪表工业占90%；农机、拖拉机；农机、拖拉机工业占工业占70%。b)世界塑料产量前几十年几乎每世界塑料产量前几十年几乎每5年翻一番，年翻一番，今后将持续发展，预计每今后将持续发展，预计每8年翻一番。年翻一番。2）成形生产既是高新技术产业的一个重）成形生产既是高新技术产业的一个重要组成部分，又是高新技术产业化的一个重要组成部分，又是高新技术产业化的一个重要领域。要领域。成形生产包括模具工业和设备制造业，成形生产包括模具工业和设备制造业，模具工业产值已超出
7、机床工业产值。模具工业产值已超出机床工业产值。二、二、成形设备与成形工艺的关系成形设备与成形工艺的关系 1、成形设备的作用、成形设备的作用 -为模具和被加工材料提供运动、能量和外力，为模具和被加工材料提供运动、能量和外力，并对其进行控制，实现成形生产。并对其进行控制，实现成形生产。成形设备是为各类成形工艺服务的，是成形生成形设备是为各类成形工艺服务的，是成形生产两大主体（模具、设备）之一。产两大主体（模具、设备）之一。2、设备与工艺的关系、设备与工艺的关系 1）成形设备与成形工艺相互促进，相互制约，共）成形设备与成形工艺相互促进，相互制约，共同发展同发展 *镁合金成形技术发展，促进压铸机的发展
8、镁合金成形技术发展，促进压铸机的发展 *塑料气辅成形技术，出现了气辅成型注塑机塑料气辅成形技术，出现了气辅成型注塑机 *液压胀形工艺，产生了胀形压力机和胀形生产线液压胀形工艺，产生了胀形压力机和胀形生产线 *高速锤的诞生，产生了高速成形工艺高速锤的诞生，产生了高速成形工艺 设备的特点与性能对设备的特点与性能对:模具寿命模具寿命:有导向、无导向、结构。有导向、无导向、结构。产品质量：产品质量：设备精度、强度、刚度。设备精度、强度、刚度。生产效率：生产效率：多工位、高速、自动化程度、大型设备。多工位、高速、自动化程度、大型设备。经济效益：经济效益：成本低、产品不变、降售价。成本低、产品不变、降售价
9、。设备大：本身造价高、折旧高，电，压缩设备大：本身造价高、折旧高，电，压缩 空气，润滑油消耗大。空气，润滑油消耗大。成形设备很大程度上决定了成形生产的规模和成形设备很大程度上决定了成形生产的规模和效率，成形工艺的稳定性，成形件的质量和经济性。效率，成形工艺的稳定性，成形件的质量和经济性。2）材料、模具、工艺、设备构成一生产系统，）材料、模具、工艺、设备构成一生产系统，它们之间相互作用，相互影响，共同完成成形生产它们之间相互作用，相互影响，共同完成成形生产任务。任务。3、成形设备的种类、成形设备的种类 1）按加工材料的类别分类）按加工材料的类别分类 a、金属成形设备：、金属成形设备：锻压设备、铸
10、造设备、轧钢设锻压设备、铸造设备、轧钢设备备 锻压设备分锻压设备分8类：类：机械压力机（机械压力机（J），液压机（，液压机（Y），自动鐓压机），自动鐓压机（Z），锤（），锤（C），锻机（），锻机（D），剪切机（），剪切机（Q），弯），弯曲校正机（曲校正机（W），其它（），其它（T）。）。铸造设备分铸造设备分10类类 b、非金属成形设备：、非金属成形设备：塑料成型设备、橡胶成型设塑料成型设备、橡胶成型设备、玻璃成型设备、陶瓷成型设备备、玻璃成型设备、陶瓷成型设备.塑料成型设备：模塑成型设备和压延机等。塑料成型设备：模塑成型设备和压延机等。模塑成型设备：挤出机、注射机、浇铸机、中空成模塑成型设备：
11、挤出机、注射机、浇铸机、中空成型机、发泡成型机、塑料液压机以及与之配套的辅助型机、发泡成型机、塑料液压机以及与之配套的辅助设备等。设备等。生产中应用最广的是挤出机和注射机，其次是液压生产中应用最广的是挤出机和注射机，其次是液压机和压延机。机和压延机。2）按材料的变形特点分类）按材料的变形特点分类 a、体积成形设备：、体积成形设备：挤压机、自动鐓压机、锤、锻挤压机、自动鐓压机、锤、锻 机机 b、板料成形设备：、板料成形设备：机械压力机机械压力机、液压机、弯曲、液压机、弯曲 校正机校正机 C、粉末成形设备：、粉末成形设备：机械压力机机械压力机、液压机、液压机 d、液态成形设备：、液态成形设备：压铸
12、机、注塑机、挤出机压铸机、注塑机、挤出机 三、我国成形设备的发展概况和现状三、我国成形设备的发展概况和现状 成形设备的发展史已有成形设备的发展史已有100多年历史，我国多年历史，我国只有几十年，大致可以分为三个阶段：只有几十年，大致可以分为三个阶段：1、解放初期到、解放初期到20世纪世纪70年代末：年代末：起步阶段起步阶段 1）成形设备拥有量迅速增长，约达）成形设备拥有量迅速增长，约达20%；2）自行设计制造的设备种类大幅度增长；）自行设计制造的设备种类大幅度增长；3）设计制造工作初步走向规范化、标准化、）设计制造工作初步走向规范化、标准化、专业化道路；专业化道路；4）开展了基础理论、设计方法
13、的研究，并应）开展了基础理论、设计方法的研究，并应用于实践。用于实践。2、20世纪世纪70年代末到年代末到20世纪世纪90年代初：年代初：快速快速发展阶段发展阶段 1）广泛引进消化吸收国外的先进技术，促）广泛引进消化吸收国外的先进技术，促进产品的更新换代，提高了产品的技术水平，进产品的更新换代，提高了产品的技术水平，发展了一批高性能、高水平的产品，加快了发展了一批高性能、高水平的产品，加快了产品结构的调整；产品结构的调整；2）广泛开展科研工作，并将成果大量应用）广泛开展科研工作，并将成果大量应用于生产，提高了产品的设计水平，取得显著于生产，提高了产品的设计水平，取得显著技术经济效益；技术经济效
14、益；3）微电子技术、数控技术、计算机技术开）微电子技术、数控技术、计算机技术开始获得较为广泛的应用，研究出了一批技术始获得较为广泛的应用，研究出了一批技术水平高，产品质量好的产品；水平高，产品质量好的产品；4）专业设备的品种、数量大大增加。）专业设备的品种、数量大大增加。我国开发注射量我国开发注射量35Kg锁模力锁模力80MN塑料塑料注射机，广东东莞东华机械公司开发注射量注射机，广东东莞东华机械公司开发注射量74Kg注射机。浙江省宁波海天股份有限公司注射机。浙江省宁波海天股份有限公司自行研制的塑料注射成型自行研制的塑料注射成型 机。机。J92K-25数控冲模回转头压力机数控冲模回转头压力机 激
15、光切割机、数控剪板机、数控板料折激光切割机、数控剪板机、数控板料折弯机、数控弯管机、数控碾环机等相继研制弯机、数控弯管机、数控碾环机等相继研制成功成功 DS048型型600KN高速自动压力机高速自动压力机 1991年济南铸锻所等八家在天水建成我年济南铸锻所等八家在天水建成我国第一条板材柔性制造系统国第一条板材柔性制造系统 长治锻压机床厂长治锻压机床厂DB275数控弯管机数控弯管机 塑料成型设备朝微型化，超大型化，自塑料成型设备朝微型化，超大型化，自动化发展动化发展 我国我国0.5克塑料注射机可生产克塑料注射机可生产0.1克塑件克塑件 济南第二机床济南第二机床J471250/2000闭式四点闭式
16、四点双动拉深压力机是我国目前吨位最大、水平双动拉深压力机是我国目前吨位最大、水平最高的拉深压力机最高的拉深压力机 天津锻压机床总厂天津锻压机床总厂YT28-630/1030双动双动薄板拉深压力机薄板拉深压力机 济南铸锻所济南铸锻所“压力机压力机CAD系统开发应用系统开发应用”课题研究成果应用于压力机设计课题研究成果应用于压力机设计 3、20世纪中期以后：世纪中期以后：高速发展阶段高速发展阶段 1）大型关键成套设备的设计制造能力明显提高；）大型关键成套设备的设计制造能力明显提高；2）产品结构构成更为合理，品种规格增加，产品的）产品结构构成更为合理，品种规格增加，产品的可靠性和制造水平进一步提高；
17、可靠性和制造水平进一步提高；3）产品数控化、柔性化程度和比例显著提高；）产品数控化、柔性化程度和比例显著提高；济南第二机床厂为长安汽车有限责任公司制造济南第二机床厂为长安汽车有限责任公司制造“压力机自动化冲压生产线压力机自动化冲压生产线”大幅度提高了产品质量大幅度提高了产品质量和劳动生产力，解决了翻转、转位、定位、自动送、和劳动生产力，解决了翻转、转位、定位、自动送、卸料等一系列关键技术。卸料等一系列关键技术。经过经过50多年的发展，我国成形设备制造业多年的发展，我国成形设备制造业已成为类别较为齐全完整的工业体系，已具有已成为类别较为齐全完整的工业体系，已具有较强较强 的科研、开发、生产、销售
18、能力，所生的科研、开发、生产、销售能力，所生产的产品不仅能满足国内大部分需要，而且可产的产品不仅能满足国内大部分需要，而且可以出口创汇。以出口创汇。但是，我国成形设备制造业与工业发达国但是，我国成形设备制造业与工业发达国家相比还有一定差距，主要表现在以下几个方家相比还有一定差距，主要表现在以下几个方面：面：生产技术和工艺相对落后，设备性能和可生产技术和工艺相对落后，设备性能和可靠性不高；靠性不高；专用性强、技术含量高的少数产品满足不专用性强、技术含量高的少数产品满足不了需要；了需要；成套连线技术装备进展缓慢；成套连线技术装备进展缓慢；数控设备品种少，产量低，性能不稳定；数控设备品种少，产量低，
19、性能不稳定；构成比落后；构成比落后；技术力量相对薄弱。技术力量相对薄弱。四、成形设备的发展四、成形设备的发展数控成型设备将迅猛发展数控成型设备将迅猛发展 日本会田公司日本会田公司2000kN冲压中心换模、换料、冲压中心换模、换料、调整工艺参数只需调整工艺参数只需5分钟。分钟。全自动塑料制品液压机可实现自动配料，加热全自动塑料制品液压机可实现自动配料，加热温度自动控制，压制规范预选，设备故障自动报警，温度自动控制，压制规范预选，设备故障自动报警，制品质量自动检测。制品质量自动检测。成型设备的数控改造成型设备的数控改造2）大力发展柔性制造系统）大力发展柔性制造系统 2、高速、高效、多功能型、高速、
20、高效、多功能型 1）提高设备工作速度）提高设备工作速度 美国美国Minster公司公司250kN、2000次次/分超高速压分超高速压力机；力机；National公司高速冷镦机、公司高速冷镦机、M12四工位螺母冷镦四工位螺母冷镦机机 250件件/分。分。2）缩短辅助时间，提高设备效率）缩短辅助时间，提高设备效率 快速更换模具（移动工作台、液压加紧机构、快速更换模具（移动工作台、液压加紧机构、自动更换模具系统）自动更换模具系统）快速调整模具（滑块微调机构、工作参数存储及快速调整模具（滑块微调机构、工作参数存储及调用）调用）自动送卸料装置、操作机、机械手、工业机器人自动送卸料装置、操作机、机械手、工
21、业机器人 3、微型与大型并重、微型与大型并重 塑料注塑机注射量已达塑料注塑机注射量已达170kg,合模力达合模力达150MN 200万万kN液压机的开发、液压机的开发、25万万kN的精冲液的精冲液压机压机 美国克利林公司美国克利林公司60000kN机械压力机机械压力机 质量为质量为1/10000克塑料注射成型设备克塑料注射成型设备 日本提出开发质量为日本提出开发质量为1/100000克塑料注射克塑料注射成型设备成型设备 4、高精度设备、高精度设备 1）提高普通成型设备的精度）提高普通成型设备的精度 2）开发精密成型设备）开发精密成型设备 瑞士、德国、美国及日本生产的精冲压力机瑞士、德国、美国及
22、日本生产的精冲压力机 5、宜人化、宜人化 1）提高设备工作时的可靠性和安全性）提高设备工作时的可靠性和安全性 2）创造宜人的工作环境）创造宜人的工作环境 降低噪音降低噪音：德国舒勒公司自动冲槽机：德国舒勒公司自动冲槽机1100次次/分，屏蔽后噪音由分，屏蔽后噪音由99dB降低为降低为83dB 减少振动减少振动 五、学习本课程的目的与要求五、学习本课程的目的与要求 任务：任务：讲述常用成型设备的工作原理和特点、典型结构讲述常用成型设备的工作原理和特点、典型结构、设备性能、主要技术参数及选用原则。、设备性能、主要技术参数及选用原则。基本要求：基本要求：1）熟悉常用冲压和塑料成型设备的工作原理，掌）熟悉常用冲压和塑料成型设备的工作原理，掌握设备的工作过程、规格、技术参数和主要零部件的握设备的工作过程、规格、技术参数和主要零部件的结构。结构。2）掌握常用设备的用途，能够根据成型工艺和模）掌握常用设备的用途，能够根据成型工艺和模具结构的要求，正确选择设备，设计模具，处理好模具结构的要求，正确选择设备，设计模具，处理好模具和设备的关系。具和设备的关系。3）熟悉部分专用、先进和精密设备的工作原理、）熟悉部分专用、先进和精密设备的工作原理、结构特点和性能，正确选用设备。结构特点和性能，正确选用设备。
