材料成形装备及自动化C7E1

材料成形装备及自动化

EquipmentandAutomationofMaterialsProcess吕书林华中科技大学材料学院材料成形及控制工程专业核心课程材料学院材料成形装备及自动化教案2009-2010学年第二学期EAMP其它材料成形装备

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2目录第一章

绪

论（2学时）

第二章金属液态成形装备及自动化（10学时）

第三章

金属塑性成形装备及自动化（8学时）

第四章

金属连接成形装备及自动化（10学时）

第五章

高分子材料成形设备及自动化（2学时）

第六章

快速成形装备及控制（8学时）第七章

其它材料成形装备（4学时）第八章热处理工业炉及其控制（2学时）第九章材料加工中的环境保护装备（2学时）EAMP其它材料成形装备

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3第七章

其它材料成形装备7.1陶瓷成形装备7.2玻璃成形装备7.3粉末材料成形装备EAMP其它材料成形装备

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47.1

陶瓷成形装备人面鱼纹彩陶盆新石器时代·仰韶文化(约5000年前)高16.5厘米，口径39.5厘米。20世纪50年代陕西省西安市半坡村出土，现藏中国历史博物馆。EAMP其它材料成形装备

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57.1.1陶瓷技术装备概述(1)硅酸盐制品或材料主要包括：陶瓷、玻璃、水泥；(2)以粘土为主要原料烧成的多晶、多相聚集体制品，包括土器、陶器、瓷器等统称为陶瓷；EAMP其它材料成形装备

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6（3）陶瓷制品的传统生产方法EAMP其它材料成形装备

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7（4）现代陶瓷工业生产过程燃料、水电、交通运输、土壤、压缩空气、模具、密具、供热、技术中心、管理机构原料钻探、开采、制备，商品化供应成型坯料和釉料的制备供应。包括粉料、塑性料、浆料、釉料废气、废渣、废水、噪音等工业卫生和环保处理生产线

成型烧成装饰艺术加工产品质量检测坯体形素烧、贴花、划线、印分级、包装、成干燥、釉烧、花、抛光、雕塑、分检、分级、修坯烤花彩绘、拼图包装产品销售EAMP其它材料成形装备

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8（5）现代陶瓷制品工艺过程与方法原料的钻探、开采原料存放硬质料软质料原料精选粉碎分选料仓配料球磨机粉磨与混合泥浆的过筛、除铁、贮存处理注浆成形用泥浆的制备用喷雾干燥法制备成形粉料压滤、练泥、陈腐、贮存贮浆罐存泥浆供浆塑性泥料供塑性成形用泥粉料仓供给粉料注浆成形粉料压力成形塑性成形特种成形修坯与干燥施釉彩印素烧一次烧成制品加工、分选、分级、质检产品重烧分选、施釉、彩印、釉烧EAMP其它材料成形装备

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97.1.2

原材料制备装备

陶瓷技术装备包括原材料制备、釉料制备、成形、烧成等专业装备；陶瓷技术装备按其在生产过程中的主要用途可划分为10大类（详见参考书）；按装备的来源和使用特性，陶瓷装备又可分为三大类：

1）行业专业装备（如滚压成形机、自动压砖机 等）；

2）行业通用装备（如球磨机、泥浆泵）；

3）通用装备（各行业都可用的装备，如皮带运 输机、压力机等）EAMP其它材料成形装备

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10（1）

球磨机球磨机：硬质材料的粉磨和混合特点：效率高、物料细（40~60um）种类：瓷瓶球磨机、中心转动球磨机、震动球磨机等EAMP其它材料成形装备

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111)球磨机的结构球磨机筒体球磨机料口球磨机内衬板球磨机磨球EAMP其它材料成形装备

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122)球磨机的转速

球磨机的转速对球磨效率影响很大，如果球磨机以临界速度或更高速度旋转，起不到粉碎的作用。理论和实践证明，球磨机临界转速为：

转速太快转速正常（研磨+碰击）转速太慢（研磨）泻落式抛落式离心式D:球磨机的直径(m)EAMP其它材料成形装备

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133)球磨机物料装填量

在湿磨过程中，球石的装填量达到球磨机净体积的55%时，能达到最佳状态，可以用经验公式估算球磨机中球体的重量：G:球石装填量(kg)；r：球磨机筒体半径(cm)；d：球石比重(g/cm3)L：球磨机长度(cm)

球磨机的初始球石级配为：大球30%，中球40%，小球30%，实际中主要取决于被磨物料的粒度，也要适当考虑球磨机的直径和转速。EAMP其它材料成形装备

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14（2）

压滤机厢式压滤机过滤脱水结构原理1－滤板2－滤布3－滤腔（形成滤饼）4－阴阳螺栓全自动快开式压滤机（三次开板）尾板头板滤板液压缸横梁EAMP其它材料成形装备

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15（3）真空练泥机

在陶瓷工业中，通常采用真空练泥机对泥料进行加工，清除泥浆中的气泡，提高泥料组分的均匀性和致密性。双轴式真空练泥机的结构示意图1-电动机2-齿轮箱3-加料口4-梳状挡泥板

5-上绞刀轴6-筛板

7-真空管道8-真空室照明灯9-真空表10-真空室

11-下绞刀轴12-机头13-机嘴EAMP其它材料成形装备

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167.1.3成形机械装备EAMP其它材料成形装备

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177.1.3成形机械装备

现代陶瓷的成形方法可分为四类：塑性成形法、注浆成形法、粉料压力成形法（干压法）和特种成形法。塑性成形法在日用陶瓷工业、电瓷工业中广泛采用，常用的塑性成形设备中又包括滚压成形机、旋坯机、挤坯机等。本节介绍常用的滚压成形机和注浆成形机及生产线。EAMP其它材料成形装备

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18（1）滚压成形a)阴模滚压成形（外成形-杯、碗）1)滚压成形原理b)阳模滚压成形（内成形-盘）EAMP其它材料成形装备

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192)滚压成形机450型双头滚压成形机示意图1－机架2－电机3－蜗杆轴4－凸轮5－滚头架6－配重7－滚头电机8－滚头轴承座9－滚头轴10－滚头11－模座12－手把13－主轴14－主轴轴承座15－摩擦离合器16－支座EAMP其它材料成形装备

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201-主电动机2-凸轮轴3-主轴离合器凸轮4-滚头升降凸轮5-滚头架6-滚头电机7-滚头轴8-滚头9-模座10-主轴11-摩擦离合器12-联轴器13-蜗杆轴14-蜗杆2)滚压成形机EAMP其它材料成形装备

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213)滚压成形生产线采用取模留坯工艺的滚压成形生产线示意图1－真空练泥机2－滚压成形机3－链式干燥机4－脱模机械手5－长圆形链式输送机6－翻模机械手7－回模机械手包括四个工位：①投泥工位；②成形工位；③脱模工位；④回模工位。EAMP其它材料成形装备

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22(2)注浆成形机

注浆成形是利用模型具有吸水能力用泥浆浇注成形的。在日用陶瓷中，形状复杂的制品，大都采用注浆成形。实质：在石膏模的毛细管力作用下，含有一定水分的粘土泥浆脱水硬化、成型的过程。1－搅拌机2－截止阀3、5－高、低液面探极4－贮浆槽6－调节阀1）泥浆的真空处理设备EAMP其它材料成形装备

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231)空心注浆

成型时，将注浆坯料（泥浆）注入石膏模内，利用石膏模的吸水性，当水分渗入石膏模后，贴近模壁的泥浆变稠，形成和模具型腔形状相同的泥层，随着时间的延长，泥层逐渐增厚，当达到所需厚度时，将多余的泥料倒出，当泥层脱水收缩到一定的程度就与模壁脱离，即可取出，形成坯体。这种方法适用于形状复杂或不规则的容器成型。EAMP其它材料成形装备

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242)实心注浆

实心注浆是将泥浆注入两个石膏模之间的空腔中。由于石膏模不断吸收泥浆中的水分，泥浆量自然会不断减少，因此注浆时必须陆续补充泥浆，直到泥浆全部形成坯体，注浆口已无法续补泥浆为止。EAMP其它材料成形装备

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253)离心注浆机离心注浆机机械传动示意图1、3－电动机2－凸轮轴4－传送带拔叉5－带式制动器6－工作轮7－惰轮8－主轴

9－模座10－压盖

11－截止阀

12－泥浆管离心注浆机的工作循环图EAMP其它材料成形装备

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264)注浆成形生产线制造壶类产品的注浆成形生产线示意图1－脱模工位;

2－注浆工位I;

3－注浆工位II;

4－倒浆机械手;5－甩浆工位;

6－干燥室EAMP其它材料成形装备

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275)施釉与装饰机械装备

陶瓷生产过程中，坯体经成形、干燥后，便进入施釉、修坯、装饰加工工序。施釉方法主要有浇釉、浸釉和喷釉等几种；装饰主要有贴花、印花、人工彩绘等，下面主要介绍施釉和贴花装备。EAMP其它材料成形装备

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285)施釉与装饰机械装备浇釉机示意图1－承座2－主轴3－机架4－摩擦离合器5－底釉管

6－踏板7、9－传动装置8－电动机10－搅拌机11－釉浆桶12－釉浆泵13－凸轮轴14－外釉管

15－内釉管

16－抹水笔17－釉盘18－坯体浇釉机EAMP其它材料成形装备

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295)施釉与装饰机械装备贴花机示意图1－机架2－减速刷器3－装载机械手4－机械手5－刷粘胶装置6－贴花装置7－贴底款装置8－吹平花纸装置9－干燥器10－镶金装置11－凸轮轴12－链条13－链轮涂刷粘胶贴花纸干燥镶金边贴花机EAMP其它材料成形装备

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305)施釉与装饰机械装备贴花装置示意图1-花纸盒3-齿条4-齿轮5-吸头8,9-升降机11-压缩空气入管EAMP其它材料成形装备

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317.2玻璃成形装备EAMP其它材料成形装备

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327.2.1基本概念

玻璃的主要成分是硅酸盐，通常是一种透明或半透明的无定形物质。玻璃被认为是：“熔融液体冷却时不析出结晶，逐渐硬化而成形的无机物质”或“熔体因受冷却，粘度逐渐增大而形成的非晶固体物质”。玻璃制品生产的工艺过程。主要有：配料、熔制、成形、退火、加工、检验等工序。玻璃的人工成形方法主要：人工吹制、自由成形（无模型成形）、人工拉制和人工压制等。机械成形的方法有：压制法、吹制法、拉制法、压延法、浇铸法和烧结法等。EAMP其它材料成形装备

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337.2.2玻璃成形的主要装备（1）供料方法及机械

1）供料道：玻璃液自池窖流往供料机的封闭通道，由耐火砖砌造，起调节温度、均化成分的作用。K型供料道砖结构示意图EAMP其它材料成形装备

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342)供料机供料机：供料道终端的料盆部分，为制瓶机提供滴料。EAMP其它材料成形装备

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35(2)成形方法及机械1）平板玻璃的成形玻璃液在锡液面上浮起高度EAMP其它材料成形装备

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36浮法玻璃成形示意图EAMP其它材料成形装备

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37EAMP其它材料成形装备

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38浮法玻璃生产线图示EAMP其它材料成形装备

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392)瓶罐玻璃的成形“吹－吹法”流程①装料(雏形模)②瓶口成形(口模)③吹成雏型料泡④雏型料泡翻转⑤落入成形模⑥重热⑦吹气成形⑧钳移EAMP其它材料成形装备

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403)大型自动压制成形机主要由七个部分组成：①横梁及立柱②压头系统③模圈弹簧装置④冲模调节系统⑤主换向阀⑥双向阀⑦冷却系统

大型自动压机压制系统结构1－压制液压缸；2－立柱；3－主换向阀；4－操作面板；5－横梁；6－导向柱；7－中心立柱；8－V形导轨；9－压头系统；10－滑块；11－工作台；12－模圈弹簧装置；13－冲模位置调节；14－冲模的安装与锁定；15－双向阀。EAMP其它材料成形装备

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413)大型自动压制成形机冲模冷却控制系统1－软化水控温仪2－流量计3－电磁阀4－单向阀5－流量调节阀

6－冲模出水温度计7－电磁阀8－冲模9－清扫空气电磁阀10－单向阀11－离心水泵12－冷却管13－冷冻电磁阀14－浮球式补充水阀

15－软化水水池16－过滤器17－进水节流阀EAMP其它材料成形装备

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427.2.3以制瓶机为中心的生产线以制瓶机为中心的生产线布置示意图1－加料机

2－池窑

3－供料道

4－供料机

5－制瓶机

6－出瓶输送带7－转盘式拔瓶器8－送瓶机9－退火窑

10－单行排列输送器11－曲线转盘12－抽查检验13－检验输送带14－瓶口检验器15－应力检验器16－目视外观检查17－包装机18－托板辊道19－托板EAMP其它材料成形装备

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437.2.4玻璃制品的加工装备(1)玻璃的冷加工切割设备电脑控制箱切割桥切割头导轨切床EAMP其它材料成形装备

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44(1)玻璃的冷加工磨边设备砂带磨边机1－工作台2－砂带3－电机及砂带张紧装置4－吸尘罩5－吸尘管6－除尘器EAMP其它材料成形装备

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45(1)玻璃的冷加工钻孔设备玻璃钻孔机（两面钻孔）1－铸铁座2－弓形工作臂3－工作台4－主轴5－上下夹具（联接器）6－传动装置7－操纵杆8－玻璃压紧装置9－玻璃蕊喷吸器及收集箱10－控制盒EAMP其它材料成形装备

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46(2)玻璃的热加工热模压成形玻璃板热成形生产简图a)平板玻璃置于热成形底模上，b)玻璃加热后开始软化，c)冲模加压玻璃贴近底模，d)热成形后的玻璃EAMP其它材料成形装备

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47(2)玻璃的热加工热封接成形浸渍封接法：利用在玻璃上直接通电所产生的热达到金属熔封目的。它是基于玻璃在高温时属于离子导电，且随温度的升高，电阻迅速下降，比金属更易导电的原理，高温下玻璃的导电性能较金属的更好。浸渍封接法工作原理图EAMP其它材料成形装备

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487.3粉末材料成形装备粉末材料的种类多，主要有金属材料粉末、陶瓷材料粉末、塑料粉末等，成形工艺有粉末冶金成形、陶瓷粉末压制成形、粉末材料注射成形。EAMP其它材料成形装备

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497.3.1粉末冶金加工工艺过程(1)粉末冶金的主要工序EAMP其它材料成形装备

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50（2）

粉末的主要成形方法1）普通模压成形

指粉料在常温下、在封闭的钢模中、按规定的压力（一般为150~600MPa），在普通机械式压力机或自动液压机上将粉料制成压坯的方法。这种成形方法通常由下列工步组成：称粉、装粉、压制、保压、脱模等。模压成形示意图EAMP其它材料成形装备

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51一种国产压力机压力机是粉末材料成形的主要装备。EAMP其它材料成形装备

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522）等静压成形借助高压泵将流体介质压入耐高压的钢制密封容器内，高压流体的静压力直接作用在弹性模套内的粉料上，获得密度分布均匀、强度较高的压坯。EAMP其它材料成形装备

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533）连续轧制成形将金属粉末通过一特制漏斗喂入转动的轧辊缝中，轧出具有一定厚度、长度连续的且强度适宜的板带坯料。EAMP其它材料成形装备

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544）喷射成形

喷射成形工艺（Osprey）是用高压惰性气体将金属液流雾化成细小液滴，并使其沿喷嘴的轴线方向高速飞行，在这些液滴尚未完全凝固之前，将其沉积到一定形状的接收体上成形。喷射成形示意图EAMP其它材料成形装备

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554）喷射成形EAMP其它材料成形装备

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565）

注射成形粉末注射成形是一种采用粘结剂固结金属粉末、陶瓷粉末、复合材料、金属间化合物的一种特殊成形方法。是在传统粉末冶金技术基础上，结合塑料工业的注射成形技术而发展起来的一种近净成形技术。主要包括粘结剂与粉末的混合、制粒、注射成形、脱脂、烧结五个步骤。注射成形示意图1－装料斗2－注射混合料3－转动连轴器4－料筒5－螺杆6－加热器7－制品8－冷却套9－模具10－移动模板11－液压中心顶杆12－活动撑杆13－注射液压缸EAMP其