材料成型计算机基础ch1
材料成型技术基础
材料成型技术基础材料成型技术是一种将材料加工成所需形状和尺寸的制造方法。
它包括热成型、挤压、压缩成型、注塑成型、吹塑成型和复合成型等多种技术。
下面将对材料成型技术的基础知识进行介绍。
首先是热成型技术。
热成型是利用高温将材料加热到一定温度后，通过压力使其成型的一种方法。
常见的热成型方法有热压成型、热拉伸成型和热吹塑成型。
热成型技术可用于金属材料、塑料、橡胶等。
其次是挤压技术。
挤压是指通过将高温的材料推入压模中，利用模具的形状来使材料成型的一种方法。
挤压技术广泛应用于铝合金、铜合金、塑料等材料的生产。
再次是压缩成型技术。
压缩成型是指将粉末或颗粒材料装入压模中，然后通过压力使其成型。
常用的压缩成型方法有冲压、压铸、注射等。
压缩成型技术适用于金属、陶瓷等材料的制造。
注塑成型技术是指通过将熔融的塑料注入模具中，经过冷却凝固后取出成型的方法。
注塑成型技术广泛应用于塑料制品的生产，如塑料盒、塑料管等。
吹塑成型技术是将加热的塑料吹入空气或气体的膨胀中，通过气流的作用使塑料成型。
吹塑成型技术常用于制造塑料瓶、塑料容器等。
最后是复合成型技术。
复合成型是指将多种材料通过压合、热熔等方法使其粘结在一起的一种方法。
常见的复合成型方法有层压、模压和注射等。
复合成型技术可用于制造复合材料、夹层玻璃等产品。
总之，材料成型技术是一种将材料加工成所需形状和尺寸的制造方法。
不同的成型技术适用于不同的材料和产品，对于提高生产效率和产品质量具有重要意义。
了解和掌握这些基础知识对于进行材料成型工作是至关重要的。
CH1单片机基础知识概述
物联网设备需要大量的单片机进行数据处理和控制。单片机作为物联网的底层硬 件，承担着数据采集、传输和处理的任务。随着物联网技术的不断成熟，单片机 在智能家居、工业自动化和智慧城市等领域的应用将更加广泛。
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ROM用于存储程序，RAM用于存储运 行时的变量和数据。
输入/输出接口
输入/输出接口是单片机与外部设备进行通信的桥 梁。
单片机通过输入接口接收外部设备的数据，通过 输出接口发送数据给外部设备。
常见的输入/输出接口有并行接口、串行接口和模 拟数字转换接口等。
时钟电路
时钟电路为单片机提 供时钟信号，控制单 片机的运行速度和时 序。
软件编程与调试
编程语言选择
根据开发环境和单片机型 号，选择合适的编程语言 （如C、汇编等）。
程序编写
根据系统需求，编写程序 代码，实现所需功能。
程序调试
通过调试工具和方法，测 试和修正程序中的错误和 问题，确保程序正确性和 稳定性。
系统集成与测试
系统集成
将硬件和软件集成在一起，搭建完整的单片机应用系统。
Visual Studio
其他
这是一个通用的开发环境，通过安装相应 的插件，也可以用于单片机的开发。
如Proteus、MPLAB等，这些软件主要用 于电路设计和单片机仿真。
04 单片机的开发流程
系统需求分析
确定系统功能
明确单片机应用系统的功能需求，如控制、检测、 通信等。
确定性能指标
根据应用需求，确定系统的性能指标，如响应时 间、精度、稳定性等。
单片机的应用领域
总结词
单片机广泛应用于智能家居、工业控制、医疗器械等 领域。
材料成型技术基础知识点总结
材料成型技术基础知识点总结第一章铸造铸造是一种制造零件的方法，它将液态金属填充到型腔中，待其凝固冷却后，获得所需形状和尺寸的毛坯或零件。
填充铸型的过程称为充型，而液态合金充满型腔，形成轮廓清晰、形状和尺寸符合要求的优质铸件的能力被称为充型能力。
影响充型能力的因素包括金属液本身的流动能力（合金流动性）、浇注条件（浇注温度、充型压力）以及铸型条件（铸型蓄热能力、铸型温度、铸型中的气体、铸件结构）。
流动性是熔融金属的流动能力，是液态金属固有的属性。
影响合金流动性的因素包括合金种类（与合金的熔点、导热率、合金液的粘度等物理性能有关）、化学成份（纯金属和共晶成分的合金流动性最好）以及杂质和含气量（杂质增加粘度，流动性下降；含气量少，流动性好）。
金属的凝固方式包括逐层凝固方式、体积凝固方式或称“糊状凝固方式”以及中间凝固方式。
收缩是液态合金在凝固和冷却过程中，体积和尺寸减小的现象。
收缩能使铸件产生缩孔、缩松、裂纹、变形和内应力等缺陷。
合金的收缩可分为三个阶段：液态收缩、凝固收缩和固态收缩。
液态收缩和凝固收缩通常以体积收缩率表示，是铸件产生缩孔、缩松缺陷的基本原因。
合金的固态收缩通常用线收缩率来表示，是铸件产生内应力、裂纹和变形等缺陷的主要原因。
影响收缩的因素包括化学成分（碳素钢随含碳量增加，凝固收缩增加，而固态收缩略减）、浇注温度（浇注温度愈高，过热度愈大，合金的液态收缩增加）、铸件结构（铸型中的铸件冷却时，因形状和尺寸不同，各部分的冷却速度不同，结果对铸件收缩产生阻碍）以及铸型和型芯对铸件的收缩也产生机械阻力。
缩孔和缩松是铸件凝固结束后常常在某些部位出现孔洞，按照孔洞的大小和分布可分为缩孔和缩松。
缩孔的形成主要出现在金属在恒温或很窄温度范围内结晶，铸件壁呈逐层凝固方式的条件下。
缩松的形成主要出现在呈糊状凝固方式的合金中或断面较大的铸件壁中，是被树枝状晶体分隔开的液体区难以得到补缩所致。
合金的液态收缩和凝固收缩越大，浇注温度越高，铸件的壁越厚，缩孔的容积就越大。
材料成型技术基础知识点总结
材料成型技术基础知识点总结材料成型技术是指利用压力、温度和时间等因素，通过给予物质以一定的形状，以获得具备特定功能和要求的制品的一种技术方法。
材料成型技术在各个行业的制造过程中起着重要的作用。
下面将对材料成型技术的基础知识点进行总结。
1.材料成型的分类：材料成型可分为热成型和冷成型两类。
热成型是指在高温下进行的成型过程，包括热压、热拉伸、热挤压等。
冷成型是指在常温下进行的成型过程，包括冷弯、冷挤压、冷拔等。
2.材料成型的原理：材料成型的基本原理是通过对材料施加力和热量，使其发生塑性变形，进而得到所需形状和尺寸的制品。
材料成型的力学过程包括拉伸、挤压、弯曲、剪切等。
热量作用主要是为了降低材料的硬度，提高其变形能力。
3.材料成型工艺：材料成型的工艺包括模具设计、加工设备的选择与调试、成型过程的操作等。
模具是材料成型的关键工具，模具的设计要考虑到材料的特性、形状和尺寸的要求。
加工设备的选择与调试要根据材料的成型要求和加工量来确定。
成型过程的操作要严格控制力和热的加工参数，保证制品的质量。
4.材料成型的性能影响因素：材料成型的性能受到许多因素的影响，包括材料的物理和化学性质、成型工艺的参数、设备的性能等。
材料的性能对成型工艺的选择和制品的质量有着重要影响。
成型工艺的参数如温度、压力、速度等也会对成品的性能产生影响。
设备的性能如精度、刚度、压力等也会影响到成型的结果。
5.材料成型的应用：材料成型技术广泛应用于诸多领域，如汽车制造、航空航天、电子、建筑等。
汽车制造中的车身、发动机零部件等都需要经过冲压成型、挤压成型等工艺。
航空航天中的飞机壳体、涡轮叶片等也需要通过成型工艺进行制作。
电子产品中的外壳、散热器等也需要通过成型技术来获得所需的形状。
建筑领域中的钢结构、混凝土构件等亦需要经过成型工艺来生产。
综上所述，材料成型技术是制造过程中不可或缺的一部分。
通过了解材料成型的分类、原理、工艺、性能影响因素和应用，可以更好地理解和应用材料成型技术，提高制品的质量和生产效率。
材料成型计算机控制课件
定值存在偏差时，及时调整控制信号，以保证材料成型的稳定性和一致
性。
03
优化与决策
通过对材料成型过程的实时监控和数据分析，可以不断优化生产工艺和
流程，提高生产效率和产品质量。同时，根据市场需求和产品特点，可
以制定相应的生产计划和决策方案。
03
材料成型计算机控制技术
加热控制技术
01
02
03
加热温度控制
材料成型计算机控制课件
目录
• 材料成型计算机控制概述 • 材料成型计算机控制系统 • 材料成型计算机控制技术 • 材料成型计算机控制的实践应用 • 材料成型计算机控制的挑战与未来发展 • 材料成型计算机控制课件总结与展望
01
材料成型计算机控制概述
材料成型的基本概念
材料成型是通过物理或化学手段，将原材料转化为具有特定形状和性能的制件的过 程。
计算机控制系统可以实现生产 过程的自动化和智能化，提高 生产效率和产品质量。
材料成型计算机控制的发展趋势
材料成型计算机控制技术不断发 展，向着更加智能、高效、节能
的方向发展。
人工智能、机器学习等技术在材 料成型计算机控制中得到应用， 实现了工艺参数的智能优化和控
制。
物联网、云计算等技术在材料成 型计算机控制中得到应用，实现 了远程监控和生产数的实时分
根据材料成型的需求，精 确控制加热温度，以保障 成型质量。
加热时间控制
根据成型工艺需求，精确 控制加热时间，以保障材 料充分加热。
加热功率控制
根据成型工艺需求，精确 控制加热功率，以保障材 料加热均匀。
液位控制技术
液位检测
通过液位传感器实时检测 液位高度，确保液位稳定 。
液位调节
《材料成型基础》课件
塑性成型
塑性成型是指通过材料的塑性变形来改变其形状的成型方法。 常见的塑性成型工艺包括挤压、拉伸、压力成型等。
金属成型
金属成型是将金属材料通过力的作用进行塑性、剪切等。
粉末冶金成型
粉末冶金成型是一种通过将金属粉末压制成形再进行烧结的成型方法。 常见的粉末冶金成型方法包括热压成型、冷压成型等。
《材料成型基础》PPT课 件
材料成型基础课程的目标是通过了解成型过程的基本概念，掌握几种常见的 成型方法，以及理解成型工艺对材料特性的影响。
成型过程概述
成型是指将材料通过力、热或其他外界条件，从一个形状变成另一个形状的 工艺过程。
成型工艺有许多不同的分类方法，包括塑性成型、金属成型、粉末冶金成型 和复合材料成型。
复合材料成型
复合材料成型是指在成型过程中使用不同类型的材料组合而成的成型方法。 常见的复合材料成型方法包括层合、注塑等。
成型工艺对材料特性的影响
材料成型前后会出现性质差异，成型工艺参数也会对材料性能产生影响。 此外，成型过程中可能存在的缺陷也会对材料性能造成影响。
小结
通过本课程的学习，我们了解了成型过程的基本概念，掌握了几种常见的成 型方法。 希望大家在学习过程中收获满满，对材料成型有更深入的理解。 在未来的课程中，我们将继续探讨更多关于材料成型的知识。
材料成型技术基础
材料成型技术基础材料成型技术是现代制造业中非常重要的一部分，它涉及到各种材料的加工和成型，包括金属、塑料、陶瓷等。
在制造业中，材料成型技术的应用非常广泛，它可以用于生产各种产品，如汽车零部件、家电产品、建筑材料等。
本文将介绍一些材料成型技术的基础知识，希望能对读者有所帮助。
首先，材料成型技术包括许多不同的方法，其中最常见的包括压力成型、热成型和注塑成型。
压力成型是通过施加压力将材料压制成所需形状的方法，常见的压力成型方法包括锻造、冷挤压和热挤压等。
热成型是利用高温将材料加工成所需形状的方法，常见的热成型方法包括热轧、热挤压和热压铸等。
注塑成型是将熔化的材料注入模具中，经冷却后得到所需形状的方法，这种方法常用于塑料制品的生产。
其次，材料成型技术的选择取决于材料的性质和所需产品的形状。
不同的材料有不同的成型特点，例如金属材料通常适合采用压力成型方法，而塑料材料则适合采用热成型或注塑成型方法。
此外，产品的形状和尺寸也会影响成型技术的选择，有些产品需要复杂的形状和细小的尺寸，这就需要采用精密的成型技术，如精密压铸和注塑成型。
再次，材料成型技术的发展对制造业的发展起到了重要的推动作用。
随着科学技术的进步，材料成型技术不断得到改进和创新，新的成型方法不断涌现，使得制造业能够生产出更加复杂和精密的产品。
同时，材料成型技术的发展也促进了材料的发展，新型材料的出现为成型技术的应用提供了更多可能，使得制造业能够生产出更加轻量化、高强度和耐用的产品。
最后，材料成型技术在未来的发展趋势是多样化和智能化。
随着科学技术的不断进步，新的成型方法和设备将不断涌现，使得成型技术更加多样化和灵活化。
同时，智能制造技术的应用也将使得成型过程更加智能化和自动化，提高生产效率和产品质量。
综上所述，材料成型技术是现代制造业中不可或缺的一部分，它的发展对制造业的发展起到了重要的推动作用。
随着科学技术的不断进步，材料成型技术将不断得到改进和创新，为制造业的发展提供更多可能。
材料成型技术基础
材料成型技术基础材料成型技术是指通过一系列的加工方法，将原材料加工成所需形状和尺寸的工件的技术。
它是制造业中最基础、最重要的一环，直接影响着产品的质量、成本和生产效率。
材料成型技术包括铸造、锻造、焊接、切削加工、塑性加工等多种加工方法，本文将对这些方法进行简要介绍。
首先，铸造是指将金属或非金属熔化后，借助重力或压力，注入模具中，冷却后得到所需形状的工件的一种加工方法。
铸造方法简单、成本低，适用于制造大型、复杂形状的零件，但其工件的力学性能一般较差。
其次，锻造是指将金属加热至一定温度后，放入模具中进行挤压、冲击或冲裁等加工方法，得到所需形状的工件。
锻造工件的晶粒结构致密，力学性能优良，适用于制造高强度、高耐磨的零件。
接下来，焊接是指利用高温将金属或非金属熔化，使两个或多个工件连接在一起的方法。
焊接方法种类繁多，包括电弧焊、气体保护焊、激光焊等。
焊接工艺灵活，适用于各种形状、材质的工件连接，但焊接工件的热影响区较大，容易产生焊接变形和裂纹。
再者，切削加工是指利用刀具对工件进行切削、镗削、铣削等加工方法，得到所需形状和尺寸的工件。
切削加工精度高，表面质量好，适用于制造高精度、复杂形状的零件，但加工过程中产生的废屑多，效率较低。
最后，塑性加工是指利用金属材料的塑性变形特性，通过压力、拉力或弯曲力等加工方法，将金属板材或棒材加工成所需形状的工件。
塑性加工适用范围广泛，适用于各种形状、材质的工件加工，但工件的尺寸精度和表面质量较难控制。
总的来说，不同的材料成型技术各有优势和局限，应根据具体的工件要求和生产条件选择合适的加工方法。
在实际生产中，还可以通过组合应用多种加工方法，充分发挥各种加工方法的优点，实现工件的高效加工和优质制造。
希望本文对材料成型技术有所帮助，谢谢阅读。
重庆大学材料成型技术基础第一章绪论精品PPT课件
我国是制造大国
2014年我国机械工业产值达5万亿美金，近占世界的50%。 我国钢年产量我国钢年产量2014年已达8.2亿吨，居世界第
一，生铁7.21 亿吨，成品钢材11.26亿吨。 2014年我国汽车产销量超过2300万辆，已成为我国国民经
济的支柱产业。 全世界全世界75％的钢材经塑性加工，45％的金属结构用
焊接得以成形。 2005年我国的铸造行业有120 万职工， 3万多个工厂， 年
产量达2,440 万吨，在世界上是第一铸造大国。
家电：总产量世界第一； 手机：产销量世界第一。
面临的问题：如何从制造大国变为制造强 国
绪论
32
谢谢聆听
·学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去 战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
材料成形的任务：
– 实现材料的成形 – 内部组织性能的控制
材料成形的目的：
获得所需几何形状、尺寸和质量的毛坯或零 件。
选择成形的方法时应综合考虑材料的种 类、性能、形状尺寸、工作条件或使用 要求、生产批量、制造成本等多种因素。
做到：技术可行、质量可靠、成本低廉
绪论
材料成形的重要意义
材料成形技术发展
– 材料加工产品精密化、轻量化、集成化； – 产品性能高、成本低、周期短； – 材料加工原料与能源消耗低、污染少；制造性好、
材料成型计算机控制课件
材料成型计算机控制算法
控制算法的基本概念
控制算法是计算机控制系统的核心，它决定了系统的控制精度和稳定性。常用的 控制算法包括PID控制算法、模糊控制算法、神经网络控制算法等。
控制算法在材料成型中的应用
在材料成型过程中，控制算法通过对温度、压力、流量等参数的实时控制，实现 了对材料成型的精确控制，提高了产品质量和生产效率。
集成化
集成化是材料成型计算机控制技 术的另一个重要趋势，通过将各 种工艺和控制技术集成到一个系 统中，提高生产效率和产品质量。
柔性化
随着个性化需求的增加，材料成 型计算机控制技术正朝着柔性化 方向发展，以满足不同产品的定
制化需求。
材料成型计算机控制技术面临的挑战
技术更新换代
随着新材料和新工艺的不断涌现，材料成型计算机控制技术需要 不断更新换代，以适应新的生产需求。
01
术在材料成型中的应用
自动化控制
模拟与优化
计算机控制技术可以实现材料成型的 自动化控制，提高生产效率和产品质 量。
计算机控制技术可以对材料成型过程 进行模拟和优化，降低试验成本和缩 短研发周期。
精确控制
通过计算机控制技术，可以对材料成 型的温度、压力、时间等参数进行精 确控制，确保产品的一致性和稳定性。
精确控制
通过计算机控制技术，可以实现材料成型的 精确控制，提高产品质量。
降低能耗
计算机控制技术可以优化材料成型的工艺参 数，降低能耗和资源消耗。
增强安全性
计算机控制技术可以实现材料成型的自动化 监控和管理，提高生产安全性。
01
材料成型计算机控 制技术原理
计算机控制系统的基本原理
计算机控制系统概述
焊接成型计算机控制应用 实例
CH1信息技术基础概述
计算机的特点
运算速度快 计算精度高 自动化程度高 具有超强的“记忆”能力 具有逻辑判断能力 通用性强
计算机的应用领域
1．科学计算 科学计算也称为数值计算，用于完成科学研 究和工程技术中提出的数学问题的计算。例如： 天文学、量子化学、空气动力学、核物理学和天 气预报等领域中。其特点是计算量大和数值变化 范围大。 2．数据处理 数据处理也称为非数值计算，是指对信息进 行存储、加工、分类、统计、查询及制表等操作。 计算方法简单，数据量很大。广泛应用于办公自 动化、企业管理、事物处理、情报检索等。
例如 (2AF)16=2×162+A×161+F×160=(687)10
练习
(BE.8)16 =( (1CE.D)16 =(
)10 )10
十进制数转换为二、八、十六进制数
十进制
二进制
规则：除2取余 乘2取整
例如
（139）10=（10001011）2 （0.8125）10=（0.1101）2
八进制
十进制
规则：八进制数每一位上的数码乘以相应位 置上的位权，然后将所得结果相加
例如 (751.64)8=7×82+5×81+1×80+6×8-1 +4×8-2=(489.1875)10 练习
(154.78)8=( (26.25)8=(
)10 )10
十六进制
十进制
规则：十六进制数每一位上的数码乘以相 应位置上的位权，然后将所得结果相加
二、八、十六进制数转换为十进制数
二进制
十进制
规则：二进制数每一位上的数码乘以相应 位置上的位权，然后将所得结果相加
例如：
材料成型技术基础1-幻灯片(1)
强度、硬度低，塑、韧性几乎为0
力学性能差，脆性材料
由于G片尖端相当于裂 纹，造成应力集中
优良的 减震性 优良的减摩性 灰铸铁的铸造性能好
流动性好 缩孔缩松倾向小 热裂、冷裂倾向低
灰铸铁的理想组织是什么？
基体：P 石墨：细小、均匀
1.2 影响铸铁组织和性能的因素
➢ 化学成分 C, Si, Mn, S, P 碳、硅→碳当量 C.E=C%+0.3 Si%
2. About This Curriculum
➢ Technology Basic Course ❖ 以研究常用工程材料及机器零件的成型 工艺原理为主的综合性基础课 ❖ 涉及的课程知识：材料学、传热学、力 学、冶金学、机械制图
➢ Main Topics in This Curriculum ❖ 铸造 Foundry ❖ 压力加工 Mechanical Working ❖ 焊接 Welding Fabrication
Noted:
➢ 凝固方式(the wideness of paste zone)取决于 合金的成分：freezing rang 凝固区间, 凝固范围 温度梯度temperature gradient
➢ 凝固方式决定了合金的补缩性能 feeding characters ❖ 倾向于逐层凝固的合金（灰口铸铁，近共晶点铝硅合金） 补缩性能好、铸件致密度高、不容易产生缩松 ❖ 倾向于糊状凝固的合金：锡青铜，铝青铜，球墨铸铁 补缩性能差、铸件致密度不高、不容易产生缩松
freezing rang 凝固区间, 凝固范围
纯金属及共晶点成分合 金流动性好，后者的熔 点更低，流动性更好。
铁碳合金流动性与含碳量关系p35,fig 2-2
2. 影响液态合金充型的其它因素
材料成型基础
材料成型基础材料成型是一种通过加工材料使其具备特定形状和性能的工艺过程。
材料成型广泛应用于各个领域，包括制造业、建筑业、汽车制造等行业。
它可以通过改变材料的形状和组织结构来满足不同的工程要求。
材料成型的基础工艺有很多种，其中最常见的有压力成型和热加工。
压力成型是利用外力把材料强制推进模具内进行成型。
材料在模具中受到压力的作用下，发生塑性变形，从而呈现出模具中的形状。
常见的压力成型工艺有挤压、冲压、压铸等。
挤压是将金属材料通过模具的缝隙中挤压出来，形成所需的截面形状。
冲压是利用冲床将金属板材冲成所需要的形状。
压铸是将熔融状态的金属注入到模具中，经过冷却后形成所需的形状。
热加工是通过加热使材料发生塑性变形从而实现成型的工艺。
常见的热加工工艺有锻造、轧制、铸造等。
锻造是将金属材料加热至一定温度后，在压力的作用下使其发生塑性变形，从而形成所需的形状。
轧制是将金属材料逐渐压扁，使其变薄并改变形状。
铸造是将熔化的金属倒入模具中，经过冷却凝固后形成所需的形状。
材料成型的工艺选择要根据材料的性质、成型的形状和尺寸以及成本效益等因素进行考虑。
不同的成型工艺对材料的性能有不同的要求。
例如，锻造能够提高材料的强度和塑性，适用于制作高强度的零件；而铸造则可以实现复杂形状的制造，但材料的力学性能相对较差。
成型时还需要考虑材料的收缩率、变形率、表面质量等因素。
此外，成型工艺的复杂程度和成本也是选择成型工艺时需要考虑的因素之一。
在材料成型过程中，还需对成型件进行后续处理以满足不同的要求。
例如，对于金属材料的成型件，常常需要进行热处理以改善材料的性能，如提高硬度、降低残余应力等。
对于塑料材料的成型件，可以进行后续加工、喷漆、打磨等处理以改善外观质量。
综上所述，材料成型是一种将材料加工成具有特定形状和性能的工艺过程，对于不同的材料和形状有不同的成型工艺可选择。
在成型过程中，还需要考虑材料的性能要求和成本效益，并对成型件进行后续处理以满足需求。
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1.4 材料加工计算机应用系统的类型
人机交互型和非人机交互型两大类别 。
可细分为： 信息检索型、 查询修改型、
自动设计型
交互型等类型。 一个实用的计算机系统通常兼有几种类型的特色。 1. 信息检索型系统 先将产品进行分类，如将标准图样、典型结构、工艺 文件等，经过成组分类编码，存入计算机系统数据库 中。使用时，只要按名调出即可。
常用方法：方差分析、相关分析、幅值概率密度函数 分析及谱分析等。
(2)从整体上认识和分析设计对象 引进系统工程的分析方法进行设计方案的设计和优化。 • 首先进行外部设计。即把设计对象看成一个大系统， 从全系统的观点出发决定设计要求和约束条件。 • 然后进行功能分解和单元组合，获得多种总体方案。 • 最后根据技术和经济指标，对各种方案逐一进行评价， 选出其中的最佳方案。
按照工作能力分： 巨型机；大型机；中型机；小型机；微型机。 按照工作类型分： 工作站；服务器；个人机（PC）。
第1章 概论
• 1.2 材料加工计算机应用系统的硬件环境 巨型机：
曙光5000速度达到每秒二百三十万亿次
第1章 概论
• 1.2 材料加工计算机应用系统的硬件环境
巨型机、大型机、小型机的要求：
第一章
概
论
1.1 现代材料加工设计的概念 材料加工设计包括加工工艺设计和加工工（模）具设计 。
传统设计方法：经验+类比分析→设计方案
• 静态分析、近似计算，分析的准确性和精确度低 • 设计方案多取决于设计者的经验，难以获得最佳结果 现代设计方法：一般原理+计算机技术+现代科学方法
有机 结合
• 最优化设计、可靠性设计、数值分析、数字设计等 • 动态分析、精确计算、最优方案
现代设计方法的特点
材料加工领域
(1)科学地获得必要的设计参数 普遍采用的方法是技术预测和信号分析法。 • 技术预测：采用某种预测技术，预测设计对象发展变 化的动向与需要，为确定合理的设计数据奠定基础。 常用方法：回归分析法、趋势外推法等。 • 信号分析：对大量数据进行科学分析，去粗取精，去 伪存真，以获得所需要的最合理的数据。
第1章 概论
•1.3 材料加工计算机应用系统的软件
应用软件
执行控 制 工 程应 用系统 (C A D 、 CA E 、 CA M )
软 件 系 统
数 据库、 档案库 、 数 据通信 与交换
软 件 图 工 形 具 系 统
支撑软件
系统软件
数据 库管理 系统
操作 系统
网络 软件
计算机 硬件
图1-6 计算机应用系统软件组成
系统软件
与计算机硬件相联系且供用户使用的软件。
作用 特点
扩充计算机功能和合理调度计算机硬件资源。
• 具有公用性。所有应用领域和用户都要使用它； • 具有基础性。应用软件是以系统软件为基础的或者说 系统软件是应用软件的开发和运行环境。
支撑软件 建立在系统软件基础上，开展计算机应用所需的最基 本的应用软件。
第1章 概论
•1.3 材料加工计算机应用系统的软件
1983年国际IEEE组织明确地给软件下了一个定义 “软件是计算机程序、方法、规则相关的文档以及在计 算机上运行时它所必需的数据”。 (IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers )
参数化设计方便灵活，可以得到与真实尺寸成比例的 图纸，在典型化程度较高的系统中，经常被采用。
3. 自动设计型系统
将设计中的问题归结为数学描述式，建立起优化设计 的目标函数。
当设计者分析设计任务后，向系统输入初始数据，该 系统便完成全部运算，并将计算结果与最优目标进行 比较，然后修改输入参数并再次循环。 • 这类系统以数值计算为主，无需设计者参与，所以称 为自动设计。 • 自动设计型系统速度快，优化程度高，但必须能很好 地建立起数学模型和目标函数。
应用软件 直接面向用户，在系统软件和支撑软件基础上开发的软 件。一般由工厂、企业或研究单位根据实际生产条件进 行二次开发。 • 开发宗旨 提高设计效率、缩短生产周期，提高质量， 使软件更加符合工厂生产实际和便于技术人员使用。
• 软件特点 通常设计成交互式，以便发挥人机的各自特 长。程序流程应符合设计人员习惯，使人机间具有友好 界面，用户只需熟悉一些操作命令和输入参数，勿需涉 及程序内部的细节。
第1章 概论
• 1.2 材料加工计算机应用系统的硬件环境
系统(System)
由若干个相互作用和相互依赖的部分集合成的、具有 特定功能的有机整体，而且一个“系统”往往又从属于某 一个更大的系统。
硬件(Hardware)
组成计算机应用系统的物质设备。包括计算机系统和
加工设备，这是计算机应用系统的基本支持环境。
1.3 材料加工计算机应用系统的软件 1. 软件的重要性 在计算机应用系统中，软件和硬件条件同样重要。 • 软件是驱动硬件工作的系统核心，它对系统的总体功 能起着决定性的作用。 • 软件的性能决定着一个计算机系统的可靠性、集成性 及可扩展性等。
• 在计算机系统中，软件价格已远远超过硬件价格，约 （6~10）: 1。从发展看，软件费用在投资总额中的比 重越来越高。
包括：图形处理软件、几何造型软件、有限元分析软件、优化设 计软件、动态模拟仿真软件、数控加工编程软件、检测与质量控 制软件、数据库管理软件等。
作用 建立开发计算机应用软件平台，缩短应用软件 开发周期，减少开发工作量，使应用软件更贴近国际 工业标准和提高应用软件水平。
支撑软件多数已成为商品软件，用户可根据系统配置进行选择。
设计者检查 落料零件图形 标准模具 标准图信 息： 落料模总图 基本零件图形 ○□ △ … 30 种 选择零部件图形 凸模、凹模、卸料板 顶杆、导柱、导套 … 50 种 附属零部件图 附属信息 ： 决定尺寸、材料 作图规程 制造工艺 决定加工条件、制定 工程管理指令书 设计者确认 到现场制造 决定尺寸、材料 绘图机 设计者确认 打印机 适合的标 准图选择
第1章 概论
• 1.2 材料加工计算机应用系统的硬件环境
1.2.1 主机系统
大(中)型机-终端式的系统：直联式；分散型。
图1-3 大型直联式系统的构成
第1章 概论
• 1.2 材料加工计算机应用系统的硬件环境
1.2.1 主机系统
图1-4 功能分散型系统原理图
1. 主机型系统
大型机终端式系统: 直联式(集中型)和分散型 直联式: 所有终端都与主机直接连接，通常连接几十 个终端。
• 优点：计算机本身通用性强，终端侧的设备较简单 • 缺点：多用户分享主机，终端响应不稳定，性能价格比不高。
分散型: 在终端和通用主机间再设置一级小型机或微 机，也有设置专用处理器的。
既保留了大型机系统较大通用性和很强运算能力的优点，又能充发挥 终端侧小型机的基本处理能力，使上、下两级中央处理器的负荷大致 平衡，从而系统具有更高的处理速度和工作效率。
输入基本参数
建立数学模型
数据库 程序库
修改参数
目标函数描述
分析计算
与目标函数 比较
继续进行
图1-9 自动设计型CAD/CAM系统
1.8
冒口直径 冒口高度
1.6
与初始设计的比值
1.4
1.2
1.0
0.8
1
2
3
4
5
6
优化的次数
图4-19 优化过程中铸件冒口直径、高度变化情况
1.6 1.4 1.2
缩松度/%
主机型系统的应用 • 主要应用于大型工厂或企业，不适合中、小企业 （系统投资巨大）。 • 拥有这类计算机的企业，只需配备合适的图形终端 及相应的图形输入、输出设备，即可开展材料加工 计算机应用工作。 • 优点：可运行大型软件、享用统一数据库、所开发 的软件具有很好的继承性。
第1章 概论
• 1.2 材料加工计算机应用系统的硬件环境
采用系统分析法分析时，从抽象到具体，头脑里没有预定框架， 易于扩大思路，创造出新的结构。 通过总体功能分解，可使庞大复杂的问题转化为许多简单问题， 便于问题的解决。
(3)大大提高设计的精确度和可靠性
设计中广泛采用各种先进的分析计算方法，如有限元 法、有限差分法、边界元法、无网格法、数值积分法 等，运用这些方法可以做到： • 对所研究对象的应力场 、应变场、速度场、温度场 等进行定量分析； • 对设计对象的研究从静态分析发展到动态分析； • 从系统的观点出发来研究设计对象的可靠性； • 运用概率统计方法来分析失效，实现机械故障的诊 断和寿命预测等。
1.2 材料加工计算机应用系统的硬件环境 硬件系统 计 算 机 应 用 系 统 计算机系统 加工设备(机床、测量机等) 系统软件 软件系统 支撑软件 应用软件
人才系统等
硬件是组成计算机应用系统的物质设备，是计算机 应用系统的基本支持环境。计算机是系统的核心。
第1章 概论
• 1.2 材料加工计算机应用系统的硬件环境 ——计算机的分类
1.2.2 小型机成套系统
针对性强
配套齐全
拿来即用
趋向于：
从封闭走向开放。
图 1-5 “转匙”（Turnkey）系统
第1章 概论
•1.2 材料加工计算机应用系统的硬件环境
1.2.3 工作站系统 工作站(Workstation)是集计算、图形/图象显示、多窗口、多进程管 理为一体的计算机设备。当由多台工作站组成局域网时，还有一些没有 图形处理部分的“工作站”(称服务器)承担数据存储、文件管理、外设服 务和网络服务等工作。 1.2.4 微机系统 这是立足于微机基础上的低价系统。自从PC型微型计算机问世以后， 由于其具有价格低廉，对运行环境要求较低，维修、服务方便，学习和 使用容易，完全开放式的设计等优点，发展很迅猛。它的出现特别受到 一些中、小企业的青睐。