粉体材料生产中的控制方法

粉体材料生产中的控制方法
张凯1003011020
摘要：本文主要介绍了粉体材料在工业中的常见生产方法以及在生产过程中的控制方法与工艺，并分析了各种控制方法的特点和发展前景。

关键词：粉体材料、生产制备、过程控制
1.引言
材料是直接制造成产品的物质，是人类赖以生存和发展的物质基础。

近几年来，各种新材料的不断涌现，带动了包括制备技术(高分子材料合成和粉体制备技术等)、成形与加工技术(如凝固成形、塑性加工和连接技术等)、改质改性技术(如各种热处理和三束改性技术等)、防护技术(如涂镀层处理技术等)、评价表征技术、模拟仿真技术等在内的材料技术的发展。

为了获得我们所需要的产品以及实现对生产的控制必须有完整的控制工艺。

2材料成型与控制工程包括两个大方向：模具和焊接。

模具也包括好几个方向,有塑料模具、冲压模具、铸造、锻造等。

塑料模具包括：注塑、吹塑、挤塑、吸塑等，注塑模具学校开设得最多，应用也最广。

冲压模具包括：冲孔，落料，拉伸，弯曲，翻边，复合等。

材料成型与控制工程（成型加工及模具CAD/CAM方向），培养目标具有培养具备金属、塑料等材料的产品、工艺与模具方面的知识，能运用计算机技术进行产品、工艺与模具的设计、运用数控加工技术进行成型模具的制造，能从事产品及模具的试验研究、生产管理、经营销售等方面的高级工程技术人才。

主要课程包含金属成形工艺及模具、塑料成型工艺及模具、塑料制品装潢与设计、模具材料及热处理、模具制造技术、数控加工、产品造型设计、模具计算机辅助设计（CAD）、模具计算机辅助制造（CAM）、成型过程计算机辅助分析（CAE）、成型设备及计算机控制、创新设计、模具市场营销、模具生产管理等。

毕业后可以在各行业从事与材料加工工程有关的金属与塑料产品、工艺、模具的计算机辅助设计，计算机辅助制造、数控加工，试验开发、质检分析、管理营销、教育科研等工作。

3、材料成型与控制工程
材料控制工程（材料加工控制及信息化方向）培养具备材料加工基本原理、
计算机控制及信息学科的知识和技能，掌握材料加工成形过程的自动化与人工智能、专家信息系统的建立与开发、机械零件及工模具的计算机辅助设计与制造、新材料制备与加工、先进成形加工技术与设备、材料组织与性能的分析及控制等专业知识，能够从事材料加工、计算机和信息技术应用领域的产品和技术开发、设计制造、质量控制、经营管理等方面的高级工程技术人才。

主要学习材料科学基础、材料成型原理、材料组织与性能控制原理、先进材料加工技术、现代材料表面工程学、计算机辅助设计与制造、模具CAD/CAM、计算机数值模拟技术、
控制工程基础、数控原理与编程、检测技术与控制工程基础、计算机网络与专家信息系统在材料加工中的应用、材料加工企业管理及计算机信息系统、材料加工品质分析与控制、材料微观分析及计算机图像处理。

毕业后可在电子信息产品制造业、机械制造行业、汽车制造业等领域从事各种材料加工与制备、计算机和信息技术应用于材料加工工艺与控制、工模具的计算机辅助设计与制造、技术与产品研发、质量控制、经营管理、商品检验及技术监督等方面的工作，亦可在教育科研、商业贸易和专业咨询等部门广泛就业。

4、材料加工的自动控制
材料是直接制造成产品的物质，是人类赖以生存和发展的物质基础。

近几年来，各种新材料的不断涌现，带动了包括制备技术(高分子材料合成和粉体制备技术等)、成形与加工技术(如凝固成形、塑性加工和连接技术等)、改质改性技术(如各种热处理和三束改性技术等)、防护技术(如涂镀层处理技术等)、评价表征技术、模拟仿真技术等在内的材料技术的发展。

通过改变和控制材料的外部形状和内部组织结构，将材料制造成为人类社会所需要的各种零部件和产品的过程成为材料加工，也成为材料成型制造。

把材料加工成产品的方法有好多种，第一类方法，如液态浇铸，塑性变形加工等，不仅使材料的形状发生了改变，而且材料的内部组织和性能也发生了巨大变化，这一类方法称为材料加工或者材料成型，又因为这一类加工需要在一定的温度下进行，因而通常称这一类加工方法为热加工；另一类加工方法，如车，削，刨等切削加工，加工的目的只是获得一定的形状、尺寸和表面光洁度，这种加工一般在常温下，甚至在强制冷却到常温下进行，所以习惯上称之为冷加工。

5、焊接及焊接过程的控制
在种类繁多的材料加工方法中，金属的焊接在现代化工业中具有最为重要的意义。

焊接是指利用加热和加压等手段，使分离的材料（同种或者异种）在设计连接区通过原子（分子）间结合和扩散形成构件的工艺方法。

焊接作为一门独立的学科，广泛的应用于石油化工，电力，航空航天等领域。

近年来随着制造业的蓬勃发展，提高焊接生产的生产率，保证产品质量，实现焊接生产的自动化和智能化越来越受到焊接生产企业的重视。

自动化技术涉及到多个交叉学科，因此，焊接的自动化的发展必然带来整个制造业生产效率的提高，其综合应用的分析和研究，对促进现代科技体系的发展，具有一定的理论意义和实际意义。

6．1控制系统
所谓控制系统，是指在没有人直接参与的情况下，利用控制装置(简称控制器)，使整个生产过程或工作机械(简称被控对象或对象)自动的按预定的规律运行，或是他的某些参数(或称被控量)按预定的要求变化。

任何一个控制系统都是由被控对象和控制装置有机构成的，被控对象一般是指生产过程中需要进行控制的工作机械、装置或生产过程。

描述被控对象工作状态的、需要进行控制的物理量就是被控量。

控制装置一般包括测量元件，比较元件，执行元件，调节元件，校正元件。

6.2控制系统的分类
控制系统的种类很多，可以从不同的角度进行分类，若按信号传递途径或
信息反馈分类，可以分成开环控制系统和闭环控制系统；从程序控制的角度上，可分为线性系统和非线性系统；从各环节信息的传递方式上，又分为连续系统和离散系统；从输入输出的关系上，分为单输入——单输出系统以及多输入——多输出系统；若按系统给定输入信号随时间变化的情况来分类，可分为恒值控制系统、随动系统和程序控制系统。

6.3控制系统的稳定性
对于一个自动控制系统，一般要求稳定、准确、快速。

稳定性是控制系统的重要性能，也是决定系统能否正常工作的首要条件。

任何不稳定的系统，在工程上都是毫无实用意义的。

系统的稳定性是指系统受到扰动作用偏离平衡状态后，当扰动消失，系统经过自身调节能否以一定的准确度恢复到原平衡状态的性能。

若当扰动消失后，系统能逐渐恢复到原来的平衡状态，则称系统是稳定的，否则称系统为不稳定。

当线性系统特征方程的所有根的实部都必须是负数时，这是系统稳定的充分必要条件。

在工程应用上，一般多采用不必求根的间接方法来研究系统的稳定性。

利用Hurwritz代数稳定判据。

设线性系统的特征方程式为：
D(s)=ansn+ an-1sn-1+ a2s2+ a1s+ a0=0
当：
（1）特征方程的各项系数均为正值。

——必要条件
（2）特征方程的Hurwritz行列式△k(k=1，2，…… n)均大于0。

——充分条件
这两个条件都满足时，则系统达到稳定状态。

6.4控制系统的误差分析及计算
控制系统的稳态误差，是系统控制精确度的一种度量，也是系统设计系统时使用的一项重要的性能指标。

在跃阶函数的作用下没有稳态误差的系统称为无差系统，反之则为有差系统。

系统的误差信号e（t）一般定义为理想值与实际值之差。

输入量r（t）表征了输出量c（t）的理想值，反馈量b（t）反映了被控量c（t）的实际值。

误差存在两种定义：
（1）采用从系统输入端定义误差的方法，他等于系统输入信号与住反馈信号之差e（t）=r（t）-b（t）
（2）采用从输出端定义误差的方法，它等于系统期望输出值与实际输出信号之差e（t）=Cd（t）-C（t）=r（t）-c（t）
对于高阶系统，求解误差信号与输出信号是很困难的，我们只关心当时间趋于无穷大，误差响应的瞬态分量消失后的稳态误差。

所以，对于图所示的系统给定信号R(S)作用下的误差信号ER(S)为：G1(S)G2(S)H(S) 稳态误差可以用拉普拉斯变换的中值定理G1(S)G2(S)H(S)1+N(S)1-G2(S)H(S)1R(S)=EN(S)+ER(S)=E(S)
0→s∞→limsE(s) t=lim(t)=ess
6.5自动控制系统传递函数
传递函数是控制理论中最重要的数学模型之一，在控制系统中引入传递函数，可以大大简化对系统动态性能分析和研究过程。

若线性定常系统由下面的阶线性微分方程描述：
式中，是系统的输出量，是系统的输入量，假设系统的初始条件为零条件下，即:对上式两端进行拉普拉斯变换，可得到的代数方程根据传递函数的定义，由式描述的线性定常系统的传递函数
所以，控制系统的传递函数可以定义为：在零初始条件下，线性定常系统（或元件）的输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比，称为线性系统（或元件）的传递函数。

7、材料控制的发展前景
进入2l世纪后，材料加工控制技术的发展面临环保、资源、消费观念变革、市场竞争、制造全球化和信息技术等挑战。

同时也面临制造业持续增长、我国加入WTO等机遇。

这就促使新世纪材料加工控制技术在发展中形成了自己新的特征，并且不断向着精密化、优质化、快速化、复合化、绿色化、信息化的方向前进。