材料成型控制工程基础 第一章
材料成型及控制工程导论课件
产品质量。同时，智能化控制系统还可以实现生产过程的自动化和智能
化，大大降低劳动成本。
绿色制造与可持续发展
01
环保材料
随着环保意识的不断提高，使用环保材料已经成为制造业 的必然趋势。环保材料需要具备可循环利用、可降解等特 性，如生物降解塑料、再生能源等。
02 03
节能减排
节能减排是实现可持续发展的必要手段。通过采用先进的 制造技术和设备，可以大大降低生产过程中的能源消耗和 环境污染。如采用高效节能电机、优化生产线布局等措施。
案例四：建筑钢结构焊接变形控制技术研究
总结词
建筑钢结构焊接变形控制技术研究是材料成型及控制 工程领域中的一项重要应用，对于提高建筑钢结构的 质量和安全性具有重要意义。
详细描述
建筑钢结构是现代建筑中的重要结构形式，其质量和 安全性直接影响到建筑的整体性能和安全。为了提高 建筑钢结构的质量和安全性，需要对其焊接变形进行 控制。具体包括对焊接参数的选择、焊接顺序的安排、 焊接后的处理等环节进行精细的控制，以及采用先进 的检测和校正技术，如激光扫描、三维重构等，实现 建筑钢结构的高精度、高质量制造。
汽车制造业的发展趋势
随着科技的不断进步，汽车制造业也在不断发展，如智能化制造、数字化工艺、 绿色制造等技术的应用都将对汽车制造业的发展产生重要的影响。
航空航天领域
航空航天领域中材料成型及控制工程的应用
航空航天领域对于材料的要求非常高，需要具备轻质、高强度、高耐温等特性，而材料成型及控制工程技术的应 用可以满足这些要求。如钛合金、复合材料、高温合金等材料的制备都需要借助材料成型及控制工程技术。
03
工艺的研究，实现对材料性能的精确控制和优化。
材料成型及控制工程的发展历程与重要性
材料成型设备控制基础课件：绪论-
2、通過介面電路和執行器件控制鍛壓過程參數，使生產過程能按事先 編制的程式和輸入的數據自動進行，從而得到符合要求的工件。
3、按照預先選定的目標函數(例如生產率最高、材料最省或功率消耗最 少等)，對過程參數進行優化，使系統在最佳狀態下運行。
（3）逆變電源
逆變電源的組成
AC
DC
AC
DC
逆變電源的組成如圖所示，它具有許多優點，如抗干擾性強、功率消 耗小、體積小等，是目前科研人員普遍研究的電源，通過調節大功率 開關元件開關的占空比，可達到調節焊接電流If的目的。
CPU
D/A 轉換
量程極性 匹配電路
脈寬 調節器
驅動 電路
大功率 開關元件
2、不含觸發電路。 由CPU經並行介面的某些位直 接輸出觸發信號，經過由數字 電路組成的觸發信號分配電路， 分時觸發三個可控矽，並用定 時器進行定時。
（a）含觸發電路
（b）不含觸發電路 可控矽電源觸發電路
（2）電晶體電源
電
模擬式電晶體電源的組成
模擬式電晶體電源的微機控制
電晶體組工作線上性放大區，其焊接電流If可由模擬量Ug控制，該 模擬量可直接有微機通過D/A轉換介面輸出 。
常用的微機有單板機、單片機、可編程序控制器、個人 電腦等 。
微機控制弧焊電源
國外早有商品出售，如：ESAB公司的LAK500型微機控 制電源日本松下公司的PULSE MEMOR ZX系列電源，大 阪變壓器公司的AUTO 380超高頻逆變電源等。
國內已開發出多種產品，微機已由低檔的Z—80.6520等8 位機到MCS—51系列單片機，進而發展到MCS—96系列 16位單片機，焊接電源的微機控制最基本的是實現其調節 特性，即對焊接電源外特性的調節。焊接電晶體電源、逆 變電源。電源類型很多，從理論上講每種電源均可實現微 機控制。
材料成型自动控制基础雷毅版1
有静差系统和无静差系统 集中参数系统和分布参数系统 现代高精度控制系统
1.3 对自动控制系统的基本要 求
在控制过程中，一个理想的控制系统始终应使其被控制量（输出） 等于给定值（输入）。但是由于机械部分质量、惯性的存在，电 路中储能元件的存在以及能源功率的限制，使得运动部件的加速 度受到限制，其速度和位置难以实现瞬时变化，而需要经过一个 过渡过程。 控制系统的暂态性能可以通过在输入信号作用下系统的过渡过程 （即暂态过程）来评价。 系统的暂态过程不仅与系统的结构和参数有关，还与外加输入信 号的形式有关
给定量 控制装置 操作量 控制对象 被控制量
图1.1-1 自动控制系统示意图
1.1.2 开环控制系统和闭环控制系统 开环控制系统：系统的输出量对系统无控制作用，或者说
系统中没有一个环节的输入受到系统输出的反馈作用
干扰 给定量 控制装置 操作量 控制对象 被控制量
图1.1-1 自动控制系统示意图
闭环控制系统
直流电动机M通过减速器驱动送丝导轮输送焊丝。电动机M的转 速取决于直流发电机G的输出电压。发电机G有两个激磁绕组W1、 W2，通过电位器Rw1供给一个给定电压Ug，在W1产生一个磁 通 1 ；W2由电弧电压Ua在W2中产生磁通 2 ， 1 单独存在时，发电机G输出电压的极性使 两个磁通方向相反： 2 单独存在时，电动机M向送丝方 电动机M向退丝方向转动；当 向转动。 2 1电动机M驱动送丝机构有一个稳定的送丝速度 正常焊接时，
闭环控制系统：动态系统、振荡
复合控制系统：前馈控制、反馈控制
1.2 自动控制系统的组成和类型
v 指令值
材料成型控制工程基础
材料成型控制工程基础1. 材料成型的魅力嘿，大家好！今天咱们来聊聊材料成型控制工程这个话题。
听起来是不是有点拗口？其实，材料成型就是把一些原材料，比如金属、塑料等，通过各种神奇的手段，变成咱们日常生活中需要的形状。
这就好比你在厨房里，把面团揉成一个可爱的包子，成型的过程其实就是一场创意的盛宴。
想象一下，一个刚从熔炉里出来的金属块，满身都是烫人的热气，像个刚出锅的热腾腾的包子。
然后，它就被送入各种机器，经过冲压、铸造、挤压等工艺，瞬间变成了一个光滑的汽车零件。
这可不是简单的工作，每一步都需要严格控制温度、压力和时间。
你想啊，要是温度稍微高一点，金属就可能融化得一团糟；要是低一点，成型就不完全，结果就是“出师未捷身先死”的惨剧。
所以，控制这些参数，就像是指挥一场交响乐，稍有不慎，整个乐章就会跑调。
1.1 成型工艺在材料成型的大家族中，有很多种不同的工艺。
比如，铸造就像是把金属放进一个模具里，让它冷却后就能得到想要的形状；而冲压则是用刀模和冲头对金属板材施加压力，像切蛋糕一样，把多余的部分剪掉。
还有挤压，这可是一个大块头的工艺，能把金属“挤”成各种长条形、管状的物品。
当然，现代科技的发展给这些工艺也带来了不少新花样。
激光成型、3D打印……这些听起来都像是科幻电影里的情节，但如今都成了现实。
咱们现在能做的，不仅仅是把材料成型，而是用更高效、更环保的方法，来创造出更复杂的结构。
这就好比你把包子馅换成了海鲜，不仅味道不同，形状也更丰富，让人眼前一亮。
2. 材料的选择说到材料，那可是成型工程中至关重要的一步。
选择什么材料，就像选菜做饭一样，不能随便。
比如，要做个坚固耐用的东西，当然得选用金属；如果你想要轻便的工具，塑料无疑是个好选择。
每种材料都有自己的性格，有的硬得像石头，有的软得像棉花。
想要做出好东西，就得了解这些材料的特点，才能灵活运用。
而且，材料的选择不仅仅是看它的外观，还要考虑到它的性能、成本和环境影响。
第一讲材料成型基础课件
（3）举例：弹性元件、钟表发条、炮筒等设计时 应按此校核。
2.刚度 1）定义：材料抵抗弹性变形的能力，取决于金属
材料的内部结构和温度、合金比及热处理等。 例如钢与铸铁在20℃温度时，E=200GMPa， 当20℃→450℃，E值下降20℅.
2）试验及判定依据
（1）试验：同拉伸试验，是拉伸曲线中的oe斜 率。
6.装配：
将零件按产品图样分类组合连接， 经选配、组装、调整、检测、试验等 过程构成满足功能要求的产品。
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三、材料成形的基本要素及流动过程 1.基本要素
材料：构成实体 能量：形态的能 改的 变改 、变 性 信息：产品的施 控方 制(工 法 及艺 实信)息
2.流动过程：
1）物质流：原材料的流动和转变的过程。
（2）判定依据： 、s b
注：有许多材料在拉伸时没有明显的屈服
现象，有时也规定试样产生0.2℅残余应 变时的应力来判定。
（3）举例：主轴、齿轮等。
4.塑性
1）定义：断裂前材料发生不可逆的、永久 变形的能力。
2）试验与判定依据
（1）试验：同拉伸试验，考查的是试件的 伸长的相对量和截面积变化的相对量。
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（2）判定依据： 、 ；
L L0 ×100℅,
L
S0 S1 ×100℅
S0
（3）举例：切削参数的选择，如锻造比等。
注：① 、 越大则塑性越好，强度、硬度
越低；
② 一般不用于工程设计中；
③一般用于塑性加工参数的选择；良好 的塑性是塑性加工的必要条件，提高零 2020/件9/19 的可靠性，防止使用中的突然断裂。 17
3.性能：物理性能、化学性能、力学性能、 加工成型性能。
材料成型及控制工程
压力焊
通过施加压力，使两个接触面 紧密结合在一起的方法。
钎焊
利用熔点低于母材的金属作为 钎料，将母材焊接在一起的方
法。
激光焊接
利用高能激光束照射金属表面 ，使金属熔化并连接在一起的
方法。
粉末冶金技术
粉末制备
通过物理或化学方法制备金属 粉末。
粉末混合
将金属粉末与其他粉末混合， 以获得所需性能的混合粉末。
特点
材料成型及控制工程具有很强的实践性和综合性，涉及多个 学科领域，如物理、化学、力学、材料科学等。该学科注重 实验和工艺研究，旨在通过科学的材料加工和控制方法，获 得高性能的材料和零部件。
材料成型及控制工程的重要性
促进产业发展
节能减排
材料成型及控制工程是制造业的重要基 础，对于推动汽车、航空航天、能源、 电子信息等产业发展具有关键作用。
流场分布影响材料的填充和流动行为，进而影响产品结构和性能。
流场控制方法
采用合理的模具设计和工艺参数调整，控制成型过程中的流场。
流场模拟与优化
利用流场模拟技术预测和优化材料在成型过程中的流动行为，提高 产品质量和生产效率。
04
材料性能与成型工艺关系
材料性能对成型工艺的影响
1 2 3
热性能与成型工艺
复合材料
利用复合材料的各向异性特性，实现产品的高强度、轻质和耐腐蚀等 性能要求。
THANK YOU
材料的热导率、热膨胀系数等热性能参数影响加 热、冷却速率，进而影响成型工艺的精度和效率。
力学性能与成型工艺
材料的硬度、弹性模量、屈服强度等力学性能影 响成型过程中的变形行为和应力分布，从而影响 制品的形状和尺寸稳定性。
化学性能与成型工艺
材料成型与控制工程焊接专业课件
定期对焊接设备进行维护和检查，确保设备的正 常运行，避免因设备故障导致的安全事故。
3
焊接作业场所的安全管理
建立焊接作业的安全管理制度，确保作业场所符 合相关安全规定，如设置安全警示标志、配备灭 火器材等。
焊接作业的环保要求与治理
减少有害气体排放
采用低烟尘、低有害气体的焊接材料，减少有害气体的排放。
掌握常见的设备故障排除方法，及时解决设备故障，确保生产线的 稳定运行。
05
焊接质量控制与检测
焊接质量的影响因素
焊接材料
焊接材料的品质、纯度及物理性能对焊接质量有 直接影响。
焊接工艺
焊接工艺参数如电流、电压、焊接速度等对焊缝 的形状、尺寸和性能有重要影响。
焊接环境
环境温度、湿度、风速等环境因素对焊接质量也 有一定影响。
控制噪声污染
选用低噪声的焊接设备，采取隔音措施，降低噪声对周围环境的影 响。
废弃物的处理与回收
对焊接过程中产生的废弃物进行分类处理和回收，减少对环境的污 染。
焊接安全与环保的未来发展
01
智能化焊接技术
利用先进的传感器和控制系统，实现焊接过程的自动化和智能化，提高
焊接效率和安全性。
02
环保型焊接材料
目的
通过材料成型与控制工程的研究和实 践，实现材料的优化加工和处理，提 高材料性能，满足各种工程应用的需 求。
材料成型与控制工程的重要性
工业基础
材料成型与控制工程是现代工业的基础之一，涉及到航空、 汽车、能源、建筑、电子等众多领域，对国家经济发展和科 技进步具有重要意义。
创新驱动
材料成型与控制工程的发展是科技创新的重要驱动力，通过 新材料的研发和应用，推动相关产业的技术进步和转型升级 。
第一篇材料成型基础课件
碳素结构钢
• 出厂时保证机械性能。• 用途：各种型材——
• 如：Q235—A·F
热轧钢板、钢带、型
• Q — 屈服点
钢、棒钢等，用于制
• 235 — 屈 服 点 数 值 （单位：MPa）
造受力不大或不重要 的零件。
• A — 质量等级，A
级（A、B、C、D）
• F — 沸腾钢，（Z
为镇静钢，可省略）
0.80-0.90 0.90-1.00
Punches, rivet sets, large taps, threading dies, drop-forging dies, shear blades, table knives, saws, hammers, cold chisels, woodworking chisels, rock drills, axes, springs. Taps, small punches, threading dies, needles, knives, spring, machinists’hammers, screwdrivers, drills, milling cutlers, axes, reamers, rock drills, chisels, lathe centers, hacksaw blades.
1.00-1.10 1.10-1.20
Axes, chisels, small taps, hand reamers, lathe centers, mandrels, threading dies, milling cutters, springs, turning and planning tools, knives, drills. Milling cutters, reamers, woodworking tools, saws, knives,ball bearings, cold cutting dies, threading dies, taps, twist drills, pipe cutters, lathe centers, hatchets, turning and planning tools.
材料成型控制工程基础
材料成型主要金属材料的铸造、锻压、焊接和热处理等需要材料被加热才能够完成的材料成型工艺过程。
1.反馈：将被控对象输出的量经测量装置返回到输入端，经预给定量进行比较后，最终将影响过程控制系统的输出结果。
2.过程控制系统的动态特性:(1)稳定系统(2)非稳定系统(3) 临界系统3.过程控制系统的基本要求：(1)稳稳定性要求是过程控制系统正常工作的首要条件，必须指出，实际控制系统不仅首先要满足稳定性要求，而且还要考虑系统必须要由一定的富余量，以便照顾到系统工作时参数可能会发生变化或有更严重的干扰侵入等。
(2)准系统在调节过程结束后，系统的被调量与稳态量之间的偏差称为稳态误差或静态误差，它是衡量系统稳定精度的一项指标。
(3)快快表示动态性能指标要符合要求，它是衡量形态好坏的依据。
4.衰减比: 是衡量一个振荡过程的衰减程度的指标，等于两个相邻的同向波峰值之比即n=y1/y25.过程输入/输出通道：计算机经过计算、处理后，将结果以数字量的形式输出，同时将数字量转化为适合生产过程控制的量。
因此在计算机和生产过程之间，必须设置信息的传递和变换装置，这个装置就成为~6.计算机输入/输出通道与cpu交换信息的类型（1）数据信息(2)状态信息(3)控制信息7.模拟输入通道各部分电路的作用：（1）传感器：将过程量转换为电信号（2）放大电路：对微弱的电信号进行放大（3）多路转化开关：将多路模拟信号按要求分时输出（4）采样保持：对模拟信号进行采样，在模/数转换期间对采样信号进行保持（5）A/D转换：即模/数转换，将模拟信号转化为二进制数字量（6）接口电路：提供模拟量输入通道与计算机之间的控制信号和数据传送通道8.模拟量输入通道设计应考虑的问题：（1）信号的拾取方式（2）信号的调节（3）模/数转换方式的选择（4）电源配置（5）抗干扰测试9.放大器的类型（特点）（1）测量放大器：具有高输入阻抗，低失调电压、低温度漂移系数和稳定的放大倍数、低输出阻抗的特点。
材科成型成型及控制工程 材料科学与基础
晶粒取向及晶界的影响。 不同时性和相互协调性、细晶强化 4、理解加工硬化、细晶强化、第二相强化、固溶强化产生的原 因和它的实用意义 。
第六章 塑性变形与再结晶
三、塑性变形对金属组织与性能的影响。
• 纤维组织、亚结构细化、形变织构； • 加工硬化、残余应力。 四、回复、再结晶、晶粒长大中金属组织与性能的变化特点。
第一章 原子结构和晶体结构
决定材料性能的两个根本性问题：原子间的结合键和晶体结构 。 1、结合键 原子结合成分子或固体时，原子间产生的相互作用力，称为结 合键。 结合键分为5类： 离子键、共价键、金属键、分子键及氢键。 2、晶体结构 （1）基本概念： 空间点阵、晶格、晶胞、晶体、非晶体、单晶体、多晶体、 晶格常数、配位数、致密度（堆垛密度）；晶面、晶向、 晶面指数、晶向指数、晶面族、晶向族；各向异性、各向 同性
（ 3）掌握金属中常见的 bcc， fcc， hcp三种典型的 晶格类型。
晶格常数 原子半径 原子个数
配位数
体心立方 a
3 a 4
面心立方 a
2 a 4
密排六方 c/a=1.633
1 a 2
2
8
4
12
6
12
致密度
八面体间隙 四面体间隙 原子堆垛方式
0.68
0.155r(6)
0.74
0.414r(4)
第四章 固态扩散
一、基本概念 扩散系数、扩散激活能 二、扩散定律 dc J D( ) • 菲克第一定律： dx 适用于稳定扩散： 扩散速率与浓度梯度成正比，且
扩散方向与浓度梯度方向相反。
2 c c • 菲克第二定律： D 2 x t
适用于非稳定扩散。
扩散的真正驱动力是扩散物质的化学势梯度，
第一章 材料成型设备控制基础 绪论
第 1章 第 2章 第 3章 第 4章 第 5章 第 6章 第 7章
录
绪论（焊接、锻压、铸造、冲压、塑压） 微计算机控制系统设计基础 电气控制及PLC技术 PID微机控制 材料成型设备计算机控制系统设计 焊接设备与铸造设备计算机控制技术 锻压、冲压与塑压设备计算机控制技术
内容简介
本课程主要介绍了PID控制技术、PLC控制技术、微计 算机接口技术、通讯技术，作为材料成型设备计算机控制 技术基础知识；详细阐述了材料成型设备微计算机控制系 统设计方法；材料成型设备主要介绍材料成型方面典型设 备：焊接电源、焊接机器人、差压铸造设备、通用压力机、 冲压机、塑料注射成型机，并通过典型应用实例阐述材料 成型设备计算机控制系统设计步骤及其原则，总体方案的 分析和设计。
电子计算机已在铸造设备中广泛应用，其中包括熔炼 与浇注设备、造型与制芯设备、金属型设备(其中尤以压 铸机应用最多)、砂处理设备、清理设备、低压及差压铸 造设备答。在机电一体化大力推广与发展的今天，工程技 术人员应该掌握微机技术，并能根据生产工艺过程要求提 出系统控制方案、编制软件程序、组成硬件系统，并对系 统进行稳定性分析和模拟化设计。
冲天炉微机控制系统 其信息因子——铁水温度，出铁量，有焦高度，炉 顶气中Co／Co2％等；控制因子——风量，金属，炉料配比， 铁焦比等；特性值——铁水化学成份；控制方法为配料自 动控制，自动记录及调整、信息因子与控制因子的联合， 监测与调节，以达到最佳目标，实现了从各种原材料的加 入与计量到各工艺参数的检测与控制的全自动化操作，有 效地提高了铁水质量。 如砂处理微机控制系统有以下几方面的应用：①把微 机作为顺序控制器使用，使砂处理系统中各种工艺设备和 运输设备按一定动作顺序联动，并具备联锁要求。②单台 工艺设备，如混砂机，按时间表完成预定作业循环。使某 调节对象自动保持在预定参数范围内，如型砂水份自动调 节，旧砂冷却控制等。
材料成型控制工程基础 第一章
第1章 绪论
1.1材料成型过程控制的特点 1.2材料成型过程控制的基本概念 1.3 材料成型过程控制系统分类
1.1材料成型过程控制的特 点
• • • • • • • • 多变量控制系统，建模困难 干扰因素相当多 加工过程复杂 被控对象多样化 传感方式多样化 执行机构的多样化 动态响应速度低 惯性大
2）控制系统
控制系统
开环系统： 不包含反馈的过程控 制系统，即输出量对 系统的控制作用没有 影响。
பைடு நூலகம்
闭环系统： 包含有反馈的过程控 制系统，即输出量对 系统的给定有直接的 影响。
复合控制系统： 将开环和闭环控制系 统适当地结合在一起， 能够实现复杂而准确 度较高控制任务的控 制系统。
1.3 材料成型过程控制系统 分类
• 按系统给定量的运动规律分 • 按系统中是否包含非线性元件划分
• 按系统的输入输出是否是时间的函数划分 • 按系统的稳态值是否存在误差划分
有差系统 无差系统 线性系统 非线性系统 恒值控制系统 程序控制系统 随动系统
连续系统 离散系统
1.4材料成型过程控制的基 本要求
1.过程控制系统的动态特性：
1.2材料成型过程控制的基 本概念
• 1. 材料成型过程控制系统的基本组成
• 1）反馈 2.基本概念 将被控对象输出的量经测量装置返回到输入端，经与给定量进行比较后， 最终将影响过程控制系统的输出结果。
检测技术与控制工程基础讲义
检测技术与自动控制工程基础材料成型及控制工程专业(必修)课程讲义南京农业大学工学院机械工程系机电工程教研室2012年1月第一章检测系统概论1.1 概述1.1.1 认识检测(测试)技术的重要性1、认识检测技术●检测是科学地认识各种现象的基础性的方法和手段。
●检测技术是所有现代科学技术的基础。
●检测技术是科学技术的重要分支,是一门具有特殊性的专门科学和专门技术,又称测试技术。
●现代科学技术的发展,尤其是计算机技术、通信技术、微电子技术等学科的迅猛发展，推动了检测技术的飞速发展，反过来，检测技术的发展又进一步推动了现代科学技术在工程实践中的应用，加快了科学技术向生产力的转化过程。
2、检测技术的作用●检测技术在国民经济各个部门和科学研究各个领域的应用日益广泛，已成为促进生产和科学技术发展的有力手段，使用先进的检测技术是科学技术现代化的重要标志之一，是科学技术现代化必不可少的条件。
●利用检测技术手段，可以有效地揭示出表征各种生产工艺和技术操作过程特征的有关物理参量，能更深刻地认识和把握客观过程的本质和规律性，从而有利于生产工艺和生产设备的研究与改造。
●检测反馈环节是构成高精度闭环控制系统的必要环节，检测技术的发展推动了生产过程的机械化与自动化水平，推动了科学技术向高、精、尖方向的发展，例如机器人技术、海洋石油钻探、航空航天以及外太空探索等都依赖高精度、高可靠性的检测技术的发展。
●检测动态物理量。
对于从事机械制造业的工程技术人员，不仅面临着静态几何量的测量，随着科学技术的发展，还越来越多地面临着许多不可避免的动态物理量的检测（如位移、振动、力、流量、温度、噪声等）。
这些动态量的检测，大量地使用非电量电测法，即通过传感器将被测量变换为电量，而后，要对电信号进行各种变换与处理来达到最终的检测目的。
P1机床动态量检测例子。
●机械工程中许多理论和计算方法只具有粗略估算性质，往往不是很准确，因此只能通过测试获得数据并进行分析，才能了解与实际工况较接近的承载及变形情况、动态过程的载荷特征和运动参数的情况。
材料成型及控制工程本科课程
材料成型及控制工程本科课程1. 课程介绍材料成型及控制工程是一门本科课程，主要涵盖了材料成型加工技术以及相关的控制工程知识。
该课程旨在培养学生对材料成型过程的理解和掌握，使其能够在实际应用中运用所学知识解决材料成型过程中的问题。
2. 课程内容2.1 材料成型基础知识•材料成型的概念和分类•材料性能与加工性能的关系•材料流变学基础2.2 常见材料成型方法•塑性加工：锻造、轧制、挤压等•粉末冶金：压制、烧结等•焊接与连接技术2.3 控制工程在材料成型中的应用•控制系统概述及基本概念•控制系统设计方法与技术•自动化控制系统在材料成型中的应用2.4 实验教学与实践环节•材料成型实验室实践：模具设计、设备操作等•材料成型工艺优化实践：通过实际案例分析和工艺优化，提高材料成型的效率和质量3. 学习目标通过学习本课程，学生将能够： - 理解材料成型的基本概念和原理 - 掌握常见材料成型方法的原理和操作技术 - 了解控制工程在材料成型中的应用 - 具备解决材料成型过程中问题的能力和实践经验4. 教学方法与评价方式4.1 教学方法•理论讲授：通过课堂教学，介绍材料成型及控制工程的基本概念、原理和方法。
•实验教学：在实验室进行相关实验，锻炼学生操作和分析问题的能力。
•案例分析：通过实际案例分析，加深对知识的理解和应用。
•讨论与互动：鼓励学生参与讨论，提出问题并寻求解决方案。
4.2 评价方式•平时表现：包括课堂参与、作业完成情况等。
•实验报告：根据实验内容撰写报告，评估学生对实验的理解和实践能力。
•期末考试：考察学生对课程整体知识的掌握程度。
5. 参考教材•《材料成型与控制工程导论》•《材料成型工程学》•《控制工程基础》6. 就业方向与前景学习材料成型及控制工程的学生将具备以下就业方向和前景： - 材料加工企业：从事材料成型工艺设计、设备操作和优化等工作。
- 控制系统集成商：参与自动化控制系统设计、调试和维护等工作。
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1.1材料成型过程控制的特点 1.2材料成型过程控制的基本概念 1.3 材料成型过程控制系统分类
1.1材料成型过程控制的特 点
• 多变量控制系统，建模困难 • 干扰因素相当多 • 加工过程复杂 • 被控对象多样化 • 传感方式多样化 • 执行机构的多样化 • 动态响应速度低 • 惯性大
• 按系统给定量的运动规律分
恒值控制系统 程序控制系统 随动系统
• 按系统中是否包含非线性元件划分
线性系统 非线性系统
• 按系统的输入输出是否是时间的函数划分
连续系统 离散系统
• 按系统的稳态值是否存在误差划分
有差系统 无差系统
1.4材料成型过程控制的基 本要求
1.过程控制系统的动态特性：
被调量在系统给定值或扰动量的作用下，由原来的平衡状态（稳 态）变化到新的平衡状态的过程 。
2.过程控制系统的要求
对过程控制系统的基本要求是稳定性、准确性（系统稳态精度） 和动态性能指标，简单地说就是稳、准、快。
3.材料成型过程控制系统的基本性能指标要求
1）衰减比和衰减率 2）最大动态偏差和超调量 3）残余偏差 4）调节时间和振荡频率 5）振荡次数 6）积分指标
控制系统之中。
2）控制系统
控制系统
开环系统： 不包含反馈的过程控 制系统，即输出量对 系统的控制作用没有 影响。
闭环系统： 包含有反馈的过程控 制系统，即输出量统： 将开环和闭环控制系 统适当地结合在一起， 能够实现复杂而准确 度较高控制任务的控 制系统。
1.3 材料成型过程控制系统 分类
1.2材料成型过程控制的基 本概念
• 1. 材料成型过程控制系统的基本组成
• 1）反馈
2.基本概念
将被控对象输出的量经测量装置返回到输入端，经与给定量进行比较后，
最终将影响过程控制系统的输出结果。
反馈
正反馈： 使过程控制系统发散， 通常因无法满足过程控制系统的 要求而不采用。
负反馈：有利于过程控制系统的 稳定，而广泛地应用于各种过程