《材料成型设备控制基础》第三章1 电器元件及控制原理

材料成型设备与控制（微计算机控制基本原理）【建筑工程类独家文档首发】4.1.1 单片机内部结构及应用系统单片机内部含有微处理器CPU、存储器、输入/输出接口等多个功能部件，其内部结构如图4-1所示。

图4-1 单片机内部结构图动画讲解图片说明为了满足一些应用系统的特殊要求，如在一些工业控制系统中，有时要进行一些系统的扩展设计以弥补单片机内部资源的不足。

单片机的扩展系统通过并行I/O接口或串行I/O接口做总线，在外部扩展程序存储器、数据存储器或输入/输出接口及其他功能部件以满足一些控制系统的特殊要求。

单片机的扩展系统结构如图4-2所示。

单片机内结构如图4-3所示。

图4-2 单片机扩展系统结构图动画讲解图片说明图4-3 单片机片内结构图动画讲解图片说明4.1.2 8031微处理器 8031采用40条引脚双列直插式器件，引脚除5V（ 40脚）和电源地（ 20脚）外，其功能分为时钟电路、控制信号、输入/输出三大部分，逻辑框图及引脚配置如图4-4所示。

图4-4 逻辑框图及引脚配置图8031单片机引脚说明如下所述。

1．时钟电路XTAL1（19脚）——芯片内部振荡电路（单级反相放大器）输入端。

XTAL2（18脚）——芯片内部振荡电路（单级反相放大器）输出端。

2．控制信号 RST （9脚）复位信号：时钟电路工作后，在此引脚上将出现两个机器周期的高电平，芯片内部进行初始复位，P0口～P3口输出高电平，将初值07H写入堆栈指针。

ALE（30脚）地址锁存信号：当访问外部存储器时，P0口输出的低8位地址由ALE输出的控制信号锁存到片外地址锁存器，P0口输出地址低8位后，又能与片外存储器之间传送信息。

ALE可驱动4个TTL门。

（29脚）片外程序存储器读选通：低电平有效，作为程序存储器读信号，输出负脉冲，将相应的存储单元的指令读出并送到P0口，可驱动8个TTL门。

（30脚）内部和外部程序存储器选择信号：当为高电平且PC值小于0FFFH（4K）时，CPU执行内部程序存储器程序；当为低电平时，CPU仅执行外部程序存储器程序。

材料成型及控制材料成型及控制是现代制造业中至关重要的一环。

在制造过程中，材料的成型质量直接影响着最终产品的质量，因此对材料成型及其控制的研究和应用具有非常重要的意义。

本文将从材料成型的基本原理、常见成型方法以及成型过程中的控制要点进行介绍和分析。

首先，材料成型的基本原理是指通过外力或热力使材料发生形变，从而获得所需形状和尺寸的工件。

成型的基本原理包括弹性变形、塑性变形和断裂等过程。

在材料成型过程中，需要考虑材料的力学性能、变形条件和成型工艺等因素，以确保获得理想的成型效果。

其次，常见的材料成型方法包括压力成型、热成型、粉末冶金成型等。

压力成型是指利用外力使材料在模具中发生塑性变形的成型方法，包括锻造、拉伸、挤压等工艺。

热成型是指在一定温度下对材料进行成型，包括热轧、热挤压、热锻等工艺。

粉末冶金成型是指将金属粉末或陶瓷粉末在一定压力下成型成型件的方法，包括压制、烧结等工艺。

不同的材料成型方法适用于不同的材料和成型要求，需要根据具体情况进行选择和应用。

最后，材料成型过程中的控制要点包括成型温度、成型压力、成型速度、成型模具等方面。

成型温度是指在成型过程中对材料进行加热或冷却的控制，以确保材料具有良好的塑性和流动性。

成型压力是指在成型过程中对材料施加的压力，以确保材料能够充分填充模具腔体并获得理想的形状和尺寸。

成型速度是指在成型过程中对材料的变形速度进行控制，以确保材料的变形过程稳定和均匀。

成型模具是指用于成型的模具，需要具有良好的表面光洁度和尺寸精度，以确保最终产品的质量。

综上所述，材料成型及控制是现代制造业中不可或缺的重要环节。

通过对材料成型的基本原理、常见成型方法以及成型过程中的控制要点进行深入了解和研究，可以有效提高产品质量，降低生产成本，提高生产效率，从而推动制造业的发展和进步。

希望本文的内容能对相关领域的从业人员和研究人员有所帮助，促进该领域的进一步发展和应用。

材料成型及其控制材料成型是指将原材料通过一定的加工工艺，使其获得所需的形状和尺寸的过程。

在现代工业生产中，材料成型是非常重要的一步，它直接影响产品的质量和性能。

本文将探讨材料成型的基本原理、常见的成型方法以及成型过程的控制方法。

一、材料成型的基本原理材料成型的基本原理是利用力的作用使材料发生形变，从而获得所需的形状和尺寸。

常见的力包括挤压力、拉伸力、压力等。

材料在受力的作用下，会发生塑性变形或弹性变形，而成型过程中需要的是塑性变形。

因此，选择合适的材料以及施加适当的力是实现材料成型的基本要求。

二、常见的材料成型方法1. 压力成型：压力成型是指利用外部的压力将材料压缩和塑性变形，从而获得所需形状的方法。

常见的压力成型方法有压铸、冲压和锻造等。

压铸是利用高压将熔融金属注入模具中，经冷却凝固后获得零件的方法。

冲压是利用冲压模具将金属板材冲裁成所需形状的方法。

锻造是利用锻压机将金属材料加热至一定温度后施加一定的压力，使其塑性变形从而获得所需形状的方法。

2. 热成型：热成型是指在高温条件下将材料塑性变形，从而获得所需形状的方法。

常见的热成型方法有热挤压、热拉伸和热压缩等。

热挤压是将金属材料加热至一定温度后通过挤压机将其压制成所需形状的方法。

热拉伸是将塑料材料加热至一定温度后拉伸成所需形状的方法。

热压缩是将金属材料加热至一定温度后通过压力将其压制成所需形状的方法。

3. 注塑成型：注塑成型是将熔融的塑料材料注入模具中，经冷却凝固后获得所需形状的方法。

注塑成型广泛应用于塑料制品的生产，如塑料零件、塑料容器等。

三、材料成型过程的控制方法材料成型过程的控制是确保产品质量和生产效率的关键。

以下是几种常见的成型过程控制方法：1. 温度控制：在热成型过程中，控制材料和模具的温度是非常重要的。

适当的温度能够保证材料的塑性和流动性，从而获得所需形状。

通过控制加热温度和冷却速度，可以实现对材料成型过程的精确控制。

2. 压力控制：在压力成型过程中，控制施加的压力是关键。

材料成型设备控制基础教学设计概述材料成型是工业制造中必不可少的环节，而成型设备的控制是保证合格成品的前提之一。

本教学设计旨在介绍材料成型设备的控制基础。

目标通过本教学设计的学习，学生应该能够：1.理解材料成型设备的基本组成和工作原理；2.掌握单片机对材料成型设备进行控制的基本方法；3.熟悉用C语言编写材料成型设备控制程序的方法。

教学内容1. 材料成型设备的基本组成和工作原理1.讲述材料成型设备的基本组成和工作原理；2.展示材料成型设备在实际生产中的应用；3.分析材料成型设备的控制需求和难点。

2. 单片机控制材料成型设备的基本方法1.简介单片机的基本概念；2.介绍单片机控制设备的基本流程；3.分析单片机控制材料成型设备的难点；4.初步理解单片机控制材料成型设备的设计思路。

3. C语言编写材料成型设备控制程序的方法1.介绍C语言的基本语法；2.介绍C语言的编译和调试过程；3.分析如何编写材料成型设备控制程序；4.用C语言编写材料成型设备控制程序的案例分析。

教学步骤1.介绍教学设计的目标和内容；2.讲述材料成型设备的基本组成和工作原理；3.介绍单片机控制设备的基本原理；4.简单介绍C语言编程语言的基本概念和使用方法；5.分析如何用C语言编写材料成型设备控制程序；6.对照案例分析如何实际编写材料成型设备控制程序；7.总结本教学设计的内容和重点。

教学工具和材料1.讲义和教学课件；2.材料成型设备实物或示意图；3.单片机控制开发板和编程器；4.案例设计的材料和程序。

教学评估1.考试：命题考试；2.实验：设计一个简单的材料成型设备控制程序；3.课堂测试：答题和讨论。

结论本教学设计综合介绍了材料成型设备的基本组成和工作原理、单片机控制设备的基本原理、C语言编程的基本概念和应用方法等内容，对学生理解材料成型设备的控制基础起到了重要的帮助和指导作用。

材料成型控制材料成型控制是指在材料加工过程中对材料进行成型的控制，以确保最终产品的质量和性能。

在材料加工过程中，材料成型控制是至关重要的，它直接影响着产品的精度、表面质量和成型效率。

本文将从材料成型控制的原理、方法和应用等方面进行探讨。

1. 原理。

材料成型控制的原理是通过对材料成型过程中的各种因素进行控制，以达到预期的成型效果。

这些因素包括材料的物理性能、成型工艺参数、成型设备的性能等。

在材料成型控制中，需要对这些因素进行全面的分析和研究，以确定最佳的控制方案。

2. 方法。

材料成型控制的方法主要包括工艺参数控制、设备性能控制和质量监控等。

工艺参数控制是指通过调整成型工艺中的各项参数，如温度、压力、速度等，以实现对材料成型过程的控制。

设备性能控制是指通过对成型设备的性能进行调整和优化，以提高成型的精度和效率。

质量监控是指通过对成型过程中的各项质量指标进行监测和检测，以确保成型产品的质量达到预期要求。

3. 应用。

材料成型控制广泛应用于各种材料的成型加工过程中，如塑料成型、金属成型、陶瓷成型等。

在塑料成型中，通过对注塑工艺参数的控制，可以实现对塑料制品的精确成型；在金属成型中，通过对压铸设备的性能进行控制，可以实现对金属制品的高效成型；在陶瓷成型中，通过对成型工艺的优化，可以实现对陶瓷制品的精细成型。

总结。

材料成型控制是材料加工过程中的关键环节，它直接影响着产品的质量和性能。

通过对材料成型过程中的各种因素进行全面的控制和优化，可以实现对产品成型过程的精确控制，从而提高产品的质量和成型效率。

希望本文对材料成型控制的原理、方法和应用有所帮助，谢谢阅读！。

材料成型设备课后答案第⼆章2-1、曲柄压⼒机由那⼏部分组成？各部分的功能如何？答：曲柄压⼒机由以下⼏部分组成：1、⼯作机构。

由曲柄、连杆、滑块组成，将旋转运动转换成往复直线运动。

2、传动系统。

由带传动和齿轮传动组成，将电动机的能量传输⾄⼯作机构。

3、操作机构。

主要由离合器、制动器和相应电器系统组成，控制⼯作机构的运⾏状态，使其能够间歇或连续⼯作。

4、能源部分。

由电动机和飞轮组成，电动机提供能源，飞轮储存和释放能量。

5、⽀撑部分。

由机⾝、⼯作台和紧固件等组成。

它把压⼒机所有零部件连成⼀个整体。

6、辅助系统。

包括⽓路系统、润滑系统、过载保护装置、⽓垫、快换模、打料装置、监控装置等。

提⾼压⼒机的安全性和操作⽅便性。

2-2、曲柄压⼒机滑块位移、速度、加速度变化规律是怎样的？它们与冲压⼯艺的联系如何？答：速度的变化规律为正弦曲线，加速度的变化规律为余弦曲线，位移的变化规律为2-3、分析曲柄滑块机构的受⼒，说明压⼒机许⽤负荷图的准确含义答：曲柄压⼒机⼯作时，曲柄滑块机构要承受全部的⼯艺⼒，是主要的受⼒机构之⼀理想状态下滑块上受到的作⽤⼒有：⼯件成形⼯艺⼒F、连杆对滑块的作⽤⼒FAB、导轨对滑块的反作⽤⼒FQ，实际上，曲柄滑块机构各运动副之间是有摩擦存在的，考察摩擦的影响以后，各环节的受⼒⽅向及⼤⼩发⽣了变化，加⼤了曲轴上的扭矩。

曲柄压⼒机曲轴所受的扭矩Mq除与滑块所承受的⼯艺⼒F成正⽐外，还与曲柄转⾓a有关，在较⼤的曲柄转⾓下⼯作时，曲轴上所受扭矩较⼤。

通过对曲柄滑块的受⼒分析，结合实际情况得出的许⽤负荷图⽤以⽅便⽤户正确选择设备。

2-5装模⾼度的调节⽅式有哪些？各有何特点？P19三种调节⽅法有：1、调节连杆长度。

该⽅法结构紧凑，可降低压⼒机的⾼度，但连杆与滑块的铰接处为球头，且球头和⽀撑座加⼯⽐较困难，需专⽤设备。

螺杆的抗弯性能亦不强。

2、调节滑块⾼度。

柱销式连杆采⽤此种结构，与球头式连杆相⽐，柱销式连杆的抗弯强度提⾼了，铰接柱销的加⼯也更为⽅便，较⼤型压⼒机采⽤柱⾯连接结构以改善圆柱销的受⼒。

《材料成型检测及控制》课程教学大纲英文名称：Measuring and Controlling of Material Forming process课程类型：学科基础课课程要求：必修学时/学分：56/3.5（讲授50学时、实验6学时）适用专业：材料成型及控制工程一、课程性质与任务材料成型检测及控制是材料成型及控制工程专业学生学习和掌握各类检测器件工作原理、控制理论及应用，和成型装备中常用液压传动过程及控制的学科基础课。

通过本门课程的学习，掌握材料加工领域中温度、压力、速度、位移等常用的非电量检测原理基础和技术、实例应用；掌握自动控制原理；掌握接触器控制、液压传动系统及其控制的基本理论和实际应用。

本课程是工科学生将来学习材料成型工艺、材料成型设备、材料成型过程控制等课程的理论和实践基础。

本课程在教学内容方面着重基本知识、基本理论和基本方法的讲解；在培养实践能力方面着重工程应用能力和基本工程设计技能的训练，使学生对材料工程中检测与控制技术有较深入的了解并具备一定的创新设计能力。

二、课程与其他课程的联系学生在学习本课程之前除学习高等数学、大学物理等基础课程外，还必须先行学习电工技术基础、电子技术基础、材料工程导论、材料科学基础、工程制图、机械设计、专业认识实习等课程。

学生学完本课程，为材料成形设备、材料成形工艺、专业生产实习等后续课程的学习打下坚实基础。

三、课程教学目标1．了解检测与控制的物理量、技术手段、检测方法，掌握材料成型应用中常用检测器件基本原理、应用方式方法和信号处理原则，具备传感器选择与利用的基本能力，具备检测信号处理的基本能力，支撑毕业能力要求1.1、2.1、3.2；2、学习自动控制理论知识，掌握时域分析的方法和手段，掌握一般控制系统的驱动控制技术，具备成型控制系统的分析和计算能力，支撑毕业能力要求1.1、2.1、3.2；3．学习并掌握液压传动基础原理、基本控制回路及其控制方法，具备复杂液压成型设备的分析和计算能力，支撑毕业能力要求1.1、2.1、3.2；4．理解材料成型过程检测与控制科学原理与实验方法，掌握典型控制系统实验方法，获得实验技能的基本训练，培养学生的工程实践学习能力，培养追求创新的意识和自主学习意识，支撑毕业能力要求4.2；5．培养学生树立正确的设计思想，了解检测与控制设计相关规范和制约因素，具备运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力，并能够利用电气原理图、系统结构图等进行书面交流，支撑毕业能力要求10.1；四、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容教学要求学时教学方式对应课程教学目标1 一、绪论1、材料成型检测方法及技术2、常见检测与控制物理量与应1、了解检测与控制方法，了解检测与控制技术发展现状2 讲授1、2、3用3、检测与控制技术发展2、掌握检测与控制量及其应用方向2 二、检测器件与检测技术1、传感器定义、组成与分类2、工程中常用传感器结构及原理详细讲解热电式、电阻式、电感式、电容式、霍尔器件、光电式传感器结构及原理3、传感器信号处理方法4、传感器适用原则5、传感器新发展1、了解传感器定义、组成及分类，了解传感器发展2、掌握热电式、电阻式、电感式、电容式、霍尔器件、光电式传感器结构及原理3、重点掌握霍尔器件、压电器件及其应用4、掌握传感器信号处理方法和适用原则8 讲授、讨论1、53 三、检测仪器仪表1、工程中常用检测仪器仪表2、磁电式仪表结构、原理及应用3、电位差计结构、原理及应用4、热电偶材料、结构、原理及应用5、应力应变仪器仪表结构、原理及应用6、数字式仪表结构、原理及应用示例7、传感器测量及应用实验1、了解常用仪器仪表分类及其作用2、掌握磁电式仪表、电位差计、热电偶、应力应变仪及数字化仪表的结构、原理，熟悉各类仪表应用实例。

材料成型自动控制基础材料成型自动控制是一种通过自动化技术对材料成型过程进行控制的方法。

它可以提高加工效率，降低能耗，改善产品质量以及减少人力投入。

本文将介绍材料成型自动控制的基础知识，包括传感器、执行器、控制算法以及控制系统结构等。

传感器是材料成型自动控制系统中的重要组成部分。

传感器能够将物理量转换成电信号，并将其传输给控制器。

在材料成型过程中，传感器可以用于测量温度、压力、湿度、位移等参数。

这些传感器的输出信号可以用来判断加工状态是否正常，从而实现对加工过程的控制。

执行器是材料成型自动控制系统中的另一个重要组成部分。

执行器接收控制器发出的信号，并根据信号来执行相应的动作。

例如，在注塑成型过程中，执行器可以控制注塑机的开闭模和喷嘴的开闭。

在挤塑成型过程中，执行器可以控制挤出机的螺杆转速和压力。

控制算法是材料成型自动控制系统中的核心。

控制算法根据传感器的反馈信号和控制要求，计算出执行器的控制信号。

常见的控制算法包括比例积分控制、PID控制、模糊控制以及自适应控制等。

这些算法可以根据具体的加工要求来选择和优化。

控制系统结构是指材料成型自动控制系统中各组件之间的连接和关系。

常见的控制系统结构包括开环控制和闭环控制。

开环控制是指控制器根据预设的控制信号直接发送给执行器，无须考虑系统的反馈信号。

闭环控制是指控制器根据传感器的反馈信号与控制要求进行比较，计算出控制信号后再发送给执行器。

闭环控制可以更好地保证加工质量和稳定性。

在材料成型自动控制过程中，还需要考虑到控制系统的响应时间和稳定性。

响应时间是指系统从接收输入信号到产生输出信号的时间。

稳定性是指系统在受到扰动时能够保持稳定的特性。

为了提高响应时间和稳定性，可以对控制系统进行模型建立和参数调整。

总之，材料成型自动控制是一种提高加工效率、降低能耗、改善产品质量的重要方法。

它包括传感器、执行器、控制算法以及控制系统结构等基础知识。

了解这些基础知识可以帮助我们更好地理解和应用材料成型自动控制技术。

第一、二章1.系统定义：由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体。

(1) 包含若干部分(2) 各个部分之间存在某种联系(3) 具有特定的功能。

控制对象：泛指任何被控物体（不含控制器）。

控制：使某个控制对象中一个或多个输出量随着时间的推移按照某种预期的方式进行变化。

实现：靠控制系统去完成。

开环系统：不存在稳定性问题，控制精度无法保证。

闭环系统：可实现高精度控制，但稳定性是系统设计的一个主要问题。

2.实现闭环控制的三个步骤一是对被控量(即实际轧出厚度或压下位置)的正确测量与及时报告；二是将实际测量的被控量与希望保持的给定值进行比较、PID计算和控制方向的判断；三是根据比较计算的结果，发出执行控制的命令，使被控量恢复到所希望保持的数值上。

闭环控制系统的基本组成和要求（1）被控对象（2）被控量（3）干扰量(或叫扰动量)（4）自动检测装置(或叫自动检测环节) （5）给定量(或叫给定值)（6）比较环节（7）调节器（8）执行控制器古典控制策略主要包括：PID控制、Smith控制和解耦控制。

古典控制策略的应用要满足下面几个条件：(1) 系统应为线性定常系统；(2)系统的数学模型应比较精确；(3) 系统的运行环境应比较稳定。

PID算法的特点PID算法综合了系统动态过程中的过去、现在以及将来的信息PID算法适应性好，有较强的鲁棒性PID算法有一套完整的参数设计与整定方法PID控制能获得较高的性价比对PID算法的缺陷进行了许多改良形成具有实用价值的复合控制策略PID控制的显著缺点是不适于具有大时滞的被控系统( G(s)e- s )变参数及变结构的被控系统系统复杂、环境复杂、控制性能要求高的场合3.PID控制完全依靠偏差信号调节会带来很大调节延迟。

对偏差信号进行比例、积分和微分调节运算称为PID控制，它可以提高控制品质。

这是将偏差放大或通过微分给与短时间的强烈输出，加快启动，减少死区。

积分是将偏差累积起来，进行调整，达到消除静差的目的。