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材料加工原理课件课件
材料加工原理课件
欢迎来到材料加工原理课件！本课程将带你深入了解材料加工的基本原理和 各种工艺，展示最新的技术和行业趋势。让我们开始探索吧！
材料加工原理介绍
1
加工基础
解释什么是材料加工以及其在工业生产中的重要性。
2
物质结构
探索不同材料的结构和性质对加工过程的影响。
3
加工参数
介绍影响加工质量和效率的关键参数。
了解车削的基本原理以及用于粗加工和精加工的不同类型。
2
铣削
探索铣削的原理和用途，以及不同刀具类型的特点。
3
钻削
介绍钻削工艺及其在孔加工中的应用。
塑性加工及其原理
挤压
了解挤压工艺以及在制造连续性截面的材料中 的应用。
冲压
介绍冲压工艺及其在快速制造大批量零件中的 应用。
拉伸
探索拉伸过程中材料的行为和塑性变形的机制。
基本材料加工工艺
1 铸造
了解铸造工艺以及其在制造复杂形状和大型 件和热量改变材料的形状。
3 成型
4 切削制造
介绍常见的成型工艺，如挤压、拉伸和压缩， 以及它们的应用。
讨论切削工艺及其在制造各种形状的零件时 的作用。
热加工及其原理
焊接
了解不同类型的焊接工艺和焊接过程中的热能转化。
锻压
讨论锻压的原理和用途，以及在制造高强度零 件时的优势。
材料焊接及其原理
电弧焊接
了解电弧焊接的原理、设备和常 见应用。
激光焊接
探索激光焊接技术的原理和在高 精度制造中的应用。
摩擦焊接
介绍摩擦焊接的原理以及在异种 材料连接中的优势。
材料压缩及其原理
1 挤压
了解压缩的原理和在制造复杂形状和构件中 的应用。
欢迎来到材料加工原理课件！本课程将带你深入了解材料加工的基本原理和 各种工艺，展示最新的技术和行业趋势。让我们开始探索吧！
材料加工原理介绍
1
加工基础
解释什么是材料加工以及其在工业生产中的重要性。
2
物质结构
探索不同材料的结构和性质对加工过程的影响。
3
加工参数
介绍影响加工质量和效率的关键参数。
了解车削的基本原理以及用于粗加工和精加工的不同类型。
2
铣削
探索铣削的原理和用途，以及不同刀具类型的特点。
3
钻削
介绍钻削工艺及其在孔加工中的应用。
塑性加工及其原理
挤压
了解挤压工艺以及在制造连续性截面的材料中 的应用。
冲压
介绍冲压工艺及其在快速制造大批量零件中的 应用。
拉伸
探索拉伸过程中材料的行为和塑性变形的机制。
基本材料加工工艺
1 铸造
了解铸造工艺以及其在制造复杂形状和大型 件和热量改变材料的形状。
3 成型
4 切削制造
介绍常见的成型工艺，如挤压、拉伸和压缩， 以及它们的应用。
讨论切削工艺及其在制造各种形状的零件时 的作用。
热加工及其原理
焊接
了解不同类型的焊接工艺和焊接过程中的热能转化。
锻压
讨论锻压的原理和用途，以及在制造高强度零 件时的优势。
材料焊接及其原理
电弧焊接
了解电弧焊接的原理、设备和常 见应用。
激光焊接
探索激光焊接技术的原理和在高 精度制造中的应用。
摩擦焊接
介绍摩擦焊接的原理以及在异种 材料连接中的优势。
材料压缩及其原理
1 挤压
了解压缩的原理和在制造复杂形状和构件中 的应用。
《材料加工原理》PPT课件
5
体积凝固方式（糊状凝固方式）特点：
a）铸件断面温度平坦 b）结晶温度范围很宽——凝固动态曲线上的两相边
界纵向间距很大
6
3、中间凝固（结晶范围较窄或铸件断面温度梯度较大的合金） 如果合金的结晶范围较窄， 或因铸件断面的温度梯度 较大，铸件断面上的凝固 区域介于前两者之间时， 属于“中间凝固方式”。
26
( 二 ) 缩松的形成
27
( 二 ) 缩松的形成
28
( 二 ) 缩松的形成
29
( 二 ) 缩松的形成
30
（1）当粗大的等轴晶互相连接以后，便将尚未凝固的液态金属 分割成一个个互不沟通的溶池，最后在铸件中形成分散性的缩 松。采用普通冒口消除缩松是很困难的，往往采用其它措施， 如增加冒口的补缩压力，加速冷却等.
分类：
形壳凝固（表面凝固速率>中心）
机制：宏观S-L界面分散，界面推进方向与传热方向相同。
热量通过液相向环境散失。凝固速率取决于液相过 冷度。
形貌：等轴晶
15
三、结晶温度范围对铸件凝固过程的影响
1、窄结晶温度范围的合金 包括纯金属、共晶成分合金和其它窄结晶温度范围的合金
金属浇入铸型后，首先 在型壁处过冷，形成激冷层 ，然后按柱状晶的形势紧密 生长，固相界面前沿为平面 推进的方式.
16
由于凝固前沿直接与液态金属接触，当 液态凝固成为固态而发生体积收缩时， 可以不断地得到液体的补充，所以： （1）产生分散缩松的倾向小，而是在铸件 最后凝固部位留下集中缩孔，设置冒口 易消除，因此其合金的补缩特性良好； （2）这类合金铸件在凝固过程中当收缩受 阻而产生晶间裂纹时，也容易得到金属 液的充填，使裂纹愈合，所以铸件的热 裂倾向小。 （3）如果这类合金在充型过程中发生凝固 时，也具有较好的充型能力。
体积凝固方式（糊状凝固方式）特点：
a）铸件断面温度平坦 b）结晶温度范围很宽——凝固动态曲线上的两相边
界纵向间距很大
6
3、中间凝固（结晶范围较窄或铸件断面温度梯度较大的合金） 如果合金的结晶范围较窄， 或因铸件断面的温度梯度 较大，铸件断面上的凝固 区域介于前两者之间时， 属于“中间凝固方式”。
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( 二 ) 缩松的形成
27
( 二 ) 缩松的形成
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( 二 ) 缩松的形成
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( 二 ) 缩松的形成
30
（1）当粗大的等轴晶互相连接以后，便将尚未凝固的液态金属 分割成一个个互不沟通的溶池，最后在铸件中形成分散性的缩 松。采用普通冒口消除缩松是很困难的，往往采用其它措施， 如增加冒口的补缩压力，加速冷却等.
分类：
形壳凝固（表面凝固速率>中心）
机制：宏观S-L界面分散，界面推进方向与传热方向相同。
热量通过液相向环境散失。凝固速率取决于液相过 冷度。
形貌：等轴晶
15
三、结晶温度范围对铸件凝固过程的影响
1、窄结晶温度范围的合金 包括纯金属、共晶成分合金和其它窄结晶温度范围的合金
金属浇入铸型后，首先 在型壁处过冷，形成激冷层 ，然后按柱状晶的形势紧密 生长，固相界面前沿为平面 推进的方式.
16
由于凝固前沿直接与液态金属接触，当 液态凝固成为固态而发生体积收缩时， 可以不断地得到液体的补充，所以： （1）产生分散缩松的倾向小，而是在铸件 最后凝固部位留下集中缩孔，设置冒口 易消除，因此其合金的补缩特性良好； （2）这类合金铸件在凝固过程中当收缩受 阻而产生晶间裂纹时，也容易得到金属 液的充填，使裂纹愈合，所以铸件的热 裂倾向小。 （3）如果这类合金在充型过程中发生凝固 时，也具有较好的充型能力。
材料加工原理课件
个性化与定制化
随着个性化需求的增加，未来材料加工将更加注重个性化与定制化， 满足不同用户的需求。
THANKS
感谢观看
04
材料加工设备与、落砂机、抛丸机等，用于生产砂型铸件。
特种铸造设备
如金属型铸造机、离心铸造机、连续铸造机等，适用于特定类型的铸件生产。
焊接设备
手工焊接设备
包括焊枪和焊条，适用于手工焊接金属材料。
自动焊接设备
如焊接机器人、焊接专机等，能够实现自动化焊接，提高生产效率。
电子信息产业
医疗器械制造
材料加工在电子信息产业中广泛应用，涉 及芯片制造、电子封装、PCB板制造等领域， 是现代电子产品的核心技术之一。
材料加工在医疗器械制造中具有重要作用， 如钛合金、医用不锈钢等材料的加工制造， 对医疗技术的发展起到关键作用。
材料加工新技术与新工艺
增材制造
增材制造技术通过逐层堆积材料来制造三维实体，具有个 性化定制、高效、节能等优点，是现代制造技术的重要发 展方向。
对流换热定律
在流体流动过程中，流体与固体壁面之间的热量 交换速率与表面积、温差及流体的性质有关。
辐射换热定律
物体之间相互辐射和吸收热量，其交换速率与物 性、温度、波长等因素有关。
传质学原理
扩散定律
物质在静止或缓慢流动的流体中传递 的速率与该物质的浓度梯度和扩散系 数成正比。
对流传质定律
在流动的流体中，溶质传递的速率与 浓度梯度、流体流动的速度、扩散系 数及质量作用系数成正比。
钎焊
使用熔点低于母材的金属作为钎料，将母材连接在一起。
塑性加工技 术
轧制
01
通过旋转轧辊将金属板材轧制成各种形状和尺寸的板材和管材。
锻造
随着个性化需求的增加，未来材料加工将更加注重个性化与定制化， 满足不同用户的需求。
THANKS
感谢观看
04
材料加工设备与、落砂机、抛丸机等，用于生产砂型铸件。
特种铸造设备
如金属型铸造机、离心铸造机、连续铸造机等，适用于特定类型的铸件生产。
焊接设备
手工焊接设备
包括焊枪和焊条，适用于手工焊接金属材料。
自动焊接设备
如焊接机器人、焊接专机等，能够实现自动化焊接，提高生产效率。
电子信息产业
医疗器械制造
材料加工在电子信息产业中广泛应用，涉 及芯片制造、电子封装、PCB板制造等领域， 是现代电子产品的核心技术之一。
材料加工在医疗器械制造中具有重要作用， 如钛合金、医用不锈钢等材料的加工制造， 对医疗技术的发展起到关键作用。
材料加工新技术与新工艺
增材制造
增材制造技术通过逐层堆积材料来制造三维实体，具有个 性化定制、高效、节能等优点，是现代制造技术的重要发 展方向。
对流换热定律
在流体流动过程中，流体与固体壁面之间的热量 交换速率与表面积、温差及流体的性质有关。
辐射换热定律
物体之间相互辐射和吸收热量，其交换速率与物 性、温度、波长等因素有关。
传质学原理
扩散定律
物质在静止或缓慢流动的流体中传递 的速率与该物质的浓度梯度和扩散系 数成正比。
对流传质定律
在流动的流体中，溶质传递的速率与 浓度梯度、流体流动的速度、扩散系 数及质量作用系数成正比。
钎焊
使用熔点低于母材的金属作为钎料，将母材连接在一起。
塑性加工技 术
轧制
01
通过旋转轧辊将金属板材轧制成各种形状和尺寸的板材和管材。
锻造
材料加工(课件)皖教版四年级上册综合实践活动
3. 材料加工的常见方法
3. 材料加工的常见方法
切割
焊接
铣削
3. 材料加工的常见方法
切割
切割是将材料按照一定的尺寸和形状进行切割 的加工方法。常见的切割方法有手工切割、机 械切割和激光切割等。手工切割适用于简单的 材料切割，如纸张、布料等；机械切割适用于 金属材料的切割，如钢板、铝合金等；激光切 割则可以实现精细的切割，适用于各种材料的 加工。
4. 材料加工的实践应用案例
4. 材料加工的实践应用案例
制作纸飞机
制作简单手工艺 品
制作果汁
4. 材料加工的实践应用案例
制作纸飞机
纸飞机是一种简单的材料加工活动，可以通过 折叠纸张制作出能够飞行的飞机模型。学生可 以了解到纸张的柔韧性和可塑性，并通过不同 的折叠方式设计出不同形状的纸飞机，观察其 飞行距离和稳定性，培养学生的动手能力和创 造力。
成型加工
成型加工是将材料通过加热、压力或其他力量使其改变形状的过 程。常见的成型加工方法有热压成型、注塑成型、挤出成型等。 热压成型适用于热塑性材料的成型，通过加热和压力使材料变形 。注塑成型适用于塑料材料的成型，通过将熔化的塑料注入到模 具中冷却成型。挤出成型适用于塑料材料的成型，通过将熔化的 塑料挤压出模具形成所需形状。 以上就是材料加工的分类的三个要点。切割加工主要是按照尺寸 和形状进行切割，常用的方法有手工剪切、切割机械和激光切割 。粘接加工是将材料通过粘合剂粘接在一起，常用的方法有胶水 粘接、热熔粘接和焊接。成型加工是通过加热、压力或其他力量 使材料改变形状，常用的方法有热压成型、注塑成型和挤出成型 。这些加工方法在实际生产和制作中都有广泛的应用。
2. 材料加工的分类
2. 材料加工的分类
切割加工
材料与加工PPT课件
切削性 面心立方格子（FCC）的純金屬通常太軟，而易造成積屑刃口；太硬的材料，容易造成刀具磨耗；鑽石的碳容易擴散到鋼鐵材料中，造成損耗；不鏽鋼切削時容易硬化，而切屑導熱係數低，造成刀具溫度升高而加速磨耗。 低碳鋼要改善切削性有以下方法： (1)加鉛 (2)加硫或硫化鈉 (3)加磷、錳、鈣 (4)加銻
陶瓷材料
聚合材料1
聚合材料2
複合材料1
電子材料
鋼和鐵
2-1 材料的分類杜拉鋁1杜Fra bibliotek鋁2黃銅
青銅1
青銅2
2-4 材料的選用
腐蝕
高溫環境
回收
2-2 材料的規格
表2-3 SAE與AISI鋼種類
2-2 材料的規格
鋼材的顏色標示
鋼 鐵 材 料
顏 色
中碳鋼
黃
高碳工具鋼
紅
高速鋼
藍綠各半
特種冷模合金鋼
紫
特種熱壓模合金鋼
紅藍各半
表2-4 常用鋼材之顏色標示
2-2 材料的規格
鋁合金規格 AA及ASTM。 第二位數由0～9，0代表基本合金，1～9分別表示改良順序；第三、四位數在純鋁表示小數點以下二位數，合金則表示原Alcoa的編號。
2-4 材料的選用
性質與應用 1.高溫環境：高溫環境如鍋爐、射出成型模、壓鑄模…等。高溫環 境會加速氧化、潛變，降低強度、硬度。 製造加工 有些材料可以透過處理而使加工性提高。 來源與成本 丟棄與環保 使用環境
相關影片展示
2-4 材料的選用
腐蝕
高溫環境
回收
2-1 材料的分類
2-2 材料的規格
表2-1 鋼的種類或用途
2-2 材料的規格
2-2.1 鋼鐵材料的規格 (2)機械結構用鋼：機械結構用鋼與結構用合金鋼為鋼 鐵材料的例外，其符號分為5部分： 1.字母S（Steel）表示鋼； 2.主合金元素符號分為單種和複合；
材料加工工艺培训课件(ppt 66页)
43
⑥ 在屏幕左侧工具栏中点击“Atom”（绘制原子）图标，在需要添加显示 原子或官能团的位置点击，并用键盘输入该原子或官能团符号（本次操 作中为N、O原子），或者在下拉菜单选择元素符号。
⑦ 在屏幕左侧工具栏中点击“Up Wedge”（向上楔入）图标，点击六元环 上方碳原子并向N原子拖动，生成的实心楔形键表示化学键朝向平面外。 点击“Down Wedge”（向下楔入）图标，点击六元环侧方碳原子并向O 原子拖动，生成的虚线楔形键表示化学键朝向平面内。
3
一、化学结构的表示 • 命名法 • 线型编码法 • 二维平面结构 • 三维空间结构 • 分子表面结构
4
苯基丙氨酸的各种化学结构表示：
命名法
IUPAC:
2-amino-3-phenylpropanoic acid
Formula:
C9H11NO2, C6H5CH2CH(NH2)CO2H
Systematic name: phenylalanine
21
23类模板
22
模板示例
23
自定义模板菜单和模板工具
✓图形编辑功能强
可对分子结构图形进行组合或分块处理，支持图文混排。 可对分子整体或局部进行放大、缩小、旋转等操作
放大
旋转
24
✓具有一定的计算和检测功能
对于复杂的有机化合物，可以快捷地计算其摩尔质量。 并具有构型检测功能
25
26
✓支持多窗口工作
章化学结构的可视化
1
本章主要内容：
化学结构的表示和可视化 ISIS/Draw的使用 Chem Window的使用 ChemDraw的使用 Chem3D的使用
2
第一节 化学结构的表示和可视化
分子结构显示
⑥ 在屏幕左侧工具栏中点击“Atom”（绘制原子）图标，在需要添加显示 原子或官能团的位置点击，并用键盘输入该原子或官能团符号（本次操 作中为N、O原子），或者在下拉菜单选择元素符号。
⑦ 在屏幕左侧工具栏中点击“Up Wedge”（向上楔入）图标，点击六元环 上方碳原子并向N原子拖动，生成的实心楔形键表示化学键朝向平面外。 点击“Down Wedge”（向下楔入）图标，点击六元环侧方碳原子并向O 原子拖动，生成的虚线楔形键表示化学键朝向平面内。
3
一、化学结构的表示 • 命名法 • 线型编码法 • 二维平面结构 • 三维空间结构 • 分子表面结构
4
苯基丙氨酸的各种化学结构表示：
命名法
IUPAC:
2-amino-3-phenylpropanoic acid
Formula:
C9H11NO2, C6H5CH2CH(NH2)CO2H
Systematic name: phenylalanine
21
23类模板
22
模板示例
23
自定义模板菜单和模板工具
✓图形编辑功能强
可对分子结构图形进行组合或分块处理，支持图文混排。 可对分子整体或局部进行放大、缩小、旋转等操作
放大
旋转
24
✓具有一定的计算和检测功能
对于复杂的有机化合物，可以快捷地计算其摩尔质量。 并具有构型检测功能
25
26
✓支持多窗口工作
章化学结构的可视化
1
本章主要内容：
化学结构的表示和可视化 ISIS/Draw的使用 Chem Window的使用 ChemDraw的使用 Chem3D的使用
2
第一节 化学结构的表示和可视化
分子结构显示
材料加工PPT讲解
一综述1热轧带钢生产技术的趋势1.热轧板带材短流程、高效率化。
这方面的技术发展主要可分两个层次：(1)常规生产工艺的革新。
为了大幅度简化工艺过程，缩短生产流程，充分利用冶金热能，节约能源与金属等各项消耗，提高经济效益，不仅充分利用连铸板坯为原料，而且不断开发和推广应用连铸板坯直接热装与直接轧制技术。
(2)薄板坯和薄带坯的连铸连轧和连续铸轧技术是近十年来兴起的冶金技术的大革命，随着这一技术的逐步完善，必将成为今后建设热轧板带材生产线的主要方式。
2.生产过程连续化。
近代热轧生产过程实现了连续铸造板坯、连续轧制和连铸与轧制直接衔接连续化生产，使生产的连续化水平大大提高。
3.采用自动控制不断提高产品精度和板形质量。
在板带材生产中，产品的厚度精度和平直度是反映产品质量的两项重要指标。
由于液压压下厚度自动控制和计算机控制技术的采用，板带纵向厚度精度已得到了显著提高。
但板带横向厚度(截面)和平直度(板形)的控制技术往往尚感不足，还急待开发研究。
为此而出现了各种高效控制板形的轧机、装备和方法。
这是近代板带轧制技术研究开发最活跃的一个领域。
4.发展合金钢种及控制轧制、控制冷却与热处理技术，以提高优质钢及特殊钢带的组织性能和质量。
利用锰、硅、钒、钦、银等微合金元素生产低合金钢种，配合连铸连轧、控轧控冷或形变热处理工艺，可以显著提高钢材性能。
近年来，由于工业发展的需要，对不锈钢板、电工钢板(硅钢片)、造船钢板、深冲钢板等生产技术的提高特别注意。
各种控制钢板组织性能的技术，包括对组织性能预报控制技术得到了开发研究和重视。
二产品大纲1本次设计的目的和意义本设计是16Mn热轧板带钢车间工艺设计。
产品规格为：0.5×2000带钢是有一个比较特殊的钢铁产品，其直供比例非常高，40%以上直接进入厂家，目前带钢有时也作为冷弯型钢的坯料，广泛用于制造小五金、自行车车架、轮圈、弹簧片、锯条等。
通过对近五年的统计，可看出带钢消费正以一个较快的速度发展。
高分子材料成型加工PPT课件
根据产品需求选择合适的高分子材料，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯 乙烯等。
原材料处理
对原材料进行干燥、除湿、清洁等预处理，确保其质量和稳定性。
配料与混合
根据生产需要，将多种原材料按比例混合，制备成适合加工的混 合料。
模具设计
模具材料选择
选用耐高温、耐腐蚀、高硬度的材料制作模具。
模具结构设计
根据产品形状、尺寸和性能要求，设计合理的模具结构。
环保化
总结词
环保意识的提高促使高分子材料成型加工向 更加环保的方向发展。
详细描述
为了降低高分子制品在生产和使用过程中的 环境污染，人们正在积极开发环保型的高分 子材料和加工技术。例如，采用可降解的高 分子材料、开发无毒或低毒的加工助剂、优 化加工工艺以减少能源和资源的消耗等。
智能化
总结词
智能化是高分子材料成型加工的未来重要发展方向。
表面处理
根据需要，对成品进行表面处理，如喷涂、电镀、热压等。
包装与储存
将成品进行包装，并选择适当的储存环境，以防受潮、尘土和紫外 线等因素影响。
04 高分子材料成型加工中的问题与对策
CHAPTER
气泡问题
总结词
气泡问题在高分子材料成型加工中较为常见，主要是由于气体在材料中滞留或挥 发所致。
详细描述
翘曲问题
总结词
翘曲问题是指高分子材料成型加工后 出现弯曲、变形的情况。
详细描述
翘曲问题会影响产品的外观和性能，如 导致不平整的表面或扭曲的形状。解决 翘曲问题的方法包括优化加工工艺、调 整模具设计和选择合适的材料等。
其他问题与对策
总结词
除上述问题外，高分子材料成型加工中还可能遇到其他问题，如裂纹、变色等。
02
原材料处理
对原材料进行干燥、除湿、清洁等预处理，确保其质量和稳定性。
配料与混合
根据生产需要，将多种原材料按比例混合，制备成适合加工的混 合料。
模具设计
模具材料选择
选用耐高温、耐腐蚀、高硬度的材料制作模具。
模具结构设计
根据产品形状、尺寸和性能要求，设计合理的模具结构。
环保化
总结词
环保意识的提高促使高分子材料成型加工向 更加环保的方向发展。
详细描述
为了降低高分子制品在生产和使用过程中的 环境污染，人们正在积极开发环保型的高分 子材料和加工技术。例如，采用可降解的高 分子材料、开发无毒或低毒的加工助剂、优 化加工工艺以减少能源和资源的消耗等。
智能化
总结词
智能化是高分子材料成型加工的未来重要发展方向。
表面处理
根据需要，对成品进行表面处理，如喷涂、电镀、热压等。
包装与储存
将成品进行包装，并选择适当的储存环境，以防受潮、尘土和紫外 线等因素影响。
04 高分子材料成型加工中的问题与对策
CHAPTER
气泡问题
总结词
气泡问题在高分子材料成型加工中较为常见，主要是由于气体在材料中滞留或挥 发所致。
详细描述
翘曲问题
总结词
翘曲问题是指高分子材料成型加工后 出现弯曲、变形的情况。
详细描述
翘曲问题会影响产品的外观和性能，如 导致不平整的表面或扭曲的形状。解决 翘曲问题的方法包括优化加工工艺、调 整模具设计和选择合适的材料等。
其他问题与对策
总结词
除上述问题外，高分子材料成型加工中还可能遇到其他问题，如裂纹、变色等。
02
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——应用软件（比如：上面所说的媒体播放软件） 应用软件是指：能够操作、控制PC硬件，实现“虚拟仪器”功能的各种应
用软件包。 ——能够实现虚拟仪器功能的硬件（比如：上面所说的声卡）
能够实现虚拟仪器功能的硬件是指：一些可实现仪器功能的特殊硬件模块 （包括驱动软件在内）。
虚拟仪器实例
传统仪器与虚拟仪器比较
扩展性强 只需更新计算机或测量硬件，就能以最少的硬件投资和极 少的、甚至无需软件上的升级即可改进整个系统。
开发时间少 方便操作，并提供灵活性和高的开发效率，以较少的成本 加速产品上市的时间。
无缝集成 为I/O设备提供标准的接口，可轻松将多个测量设备集成到 单个系统，减少了任务的复杂性。
虚拟仪器技术应用领域
LabVIEW 程序被称为“虚拟仪器”或简称为VI(Virtual Instruments)。 LabVIEW 不同于基于文本的编程语言（如Java、VB和C），它是一 种图形化编程语言(Graphical Programming Language)——通常称为G 语言。LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序 是框图的形式。 LabVIEW软件是NI设计平台的核心，也是开发测量 或控制系统的理想选择。
虚拟仪器技术的发展必将会影响工业控制、测量等领域技术的发展。虚拟仪 器的高性能、高扩展性、完美集成及价格低廉的特性将会使其替代一部分传统 仪器，并将在企业的产品研发与测试中起着更重要的作用，也将成为促进各行 业技术发展的重要因素。由此，虚拟仪器技术的发展与应用势在必行。
LabVIEW 环境
LabVIEW是由美国国家仪器公司（National Instruments, NI）创立的 一个功能强大而又灵活的仪器和分析软件应用开发工具。
(2) 基 于 通 用 接 口 总 线 GPIB 接 口 的 仪 器 系 统 ： 利 用 GPIB (General Purpose Interface Bus)技术，由计算机实现对仪 器的操作和控制，替代传统的人工操作方式，排除人为因素 造成的测试测量误差。
(3) 利 用 VXI 总 线 仪 器 实 现 虚 拟 仪 器 系 统 ： VXI(VMEbus Extension for Instrumentation)总线是一种高速计算机总 线VME在仪器领域的扩展。由于其标准开放、传输速率高、数 据吞吐能力强、定时和同步精确、模块化设计、结构紧凑、 使用方便灵活，已越来越受到重视。它便于组织大规模、集 成化系统，是仪器发展的一个方向。
传统仪器
虚拟仪器
仪器定义 功能设定 关键环节 开放性 性能价格比
厂家
用户
功能特定，与其它设备 连接受到限制。
面向应用的系统结构，可方 便地与网络设备、外设和其 它设备连接。
硬件
软件
封闭式系统，功能固定， 基于计算机技术的开放式系
不能改变。
统，灵活的软件功能模块。
低
高，可重复使用。
技术更新速度 慢（周期5~10年）
行自动测量，具有一定的数据处理能力，可取代部分脑力劳 动。
第四代仪器：虚拟仪器：虚拟仪器是现代计算机技术
和测量技
5
虚拟仪器的定义
所谓的虚拟仪器，就是在以通用计 算机为核心的硬件平台上，由用户 设计定义，具有虚拟面板，测试功 能由测试软件实现的一种计算机仪 器系统。
虚拟仪器时代。
仪器的发展历史
第一代仪器：模拟仪器：如指针式万用表，它们的基本
特征是采用模拟电子技术实现，采用指针显示结果。
第二代仪器：数字化仪器：数字化仪器目前相当普及，
如数字电压表、频率计等。这类仪器将模拟信号的测量转化 为数字信号的测量，并以数字方式输出最终结果。
第三代仪器：智能仪器：智能仪器内置微处理器，能进
快（周期1~2年）
开发维护
开发维护费用高
软件结构，节省费用
虚拟仪器的发展随着微机的发展和采用总线方式的不同，可 分为五种类型：
1、PCI总线——插卡型虚拟仪器 2、并行口式虚拟仪器 3、GPIB总线方式的虚拟仪器 4、VXI总线方式虚拟仪器 5、PXI总线方式虚拟仪器
12
虚拟仪器的硬件构成方案
(1)基于数据采集的虚拟仪器系统 ：借助于插入计算机内的数据 采集卡与专用的软件如LabVIEW(或LabWindows/CVI)，将模拟、 数字信号采集到计算机进行分析、处理、显示等，并可通过 输出实现反馈控制。
“虚拟”的含义 虚拟的仪器面板 由软件实现仪器的测量功能（软件 就是仪器） 。
虚拟仪器结构图
虚拟仪器概念图
7
软件即是仪器
这是NI公司提出的虚拟仪器理念的核心思想。
从这一思想出发，基于电脑或工作站、软件和I／O部件来构建虚拟仪 器。I/O部件可以是独立仪器、模块化仪器、数据采集板（DAQ）或传 感器。
虚拟仪器
1
目录
仪器的发展 虚拟仪器 Labview
2
仪器技术革命
第一次仪器革命是由于数字电子技术的发展引起 的，使仪器形态进入了数字化仪器时代； 第二次仪器革命是由于微处理器的大量应用引起 的，使仪器形态进入了智能仪器时代； 第三次仪器革命，由通用计算机软硬件技术的进 步引起，使仪器形态进入第四个时期：
(4)基于串行口或其它工业标准总线的系统：将带有RS-232总线 接口的仪器作为I/O接口设备通过RS-232串口总线与PC计算机 组成虚拟仪器系统，目前仍然是虚拟仪器的构成方式之一。 当今，PC计算机已更多地采用了USB总线和IEEE1394总线。
虚拟仪器技术的四大优势
性能高 虚拟仪器技术是在PC技术的基础上发展起来的，所以完全 “继承”了以PC技术为主导的最新商业技术的优点，计算 机网络使得虚拟仪器技术展现其更强大的优势。
NI所拥有的虚拟仪器产品包括软件产品（如LabVIEW）、GPIB产品、 数据采集产品、信号处理产品、图像采集产品、DSP产品和VXI控制产 品等。
虚拟仪器的核心－－软件算法代替硬件电路；
虚拟仪器=总线模块＋算法
虚拟仪器构成的三要素
——商业化的PC及操作系统（比如：上面所说的PC机与操作系统） 商业化的PC是指：主流的品牌机或性能较好的组装机、笔记本电脑 操作系统是指：Windows、Linux、Mac OS等。
测试和测量 声学测试 ATE 自动光学检验(AOI) 汽车测试 生物医学研究 校准 电子测试 光纤校准 光学度量和测定 研发 半导体测试 电讯通信测试 振动测试
工业自动化 工厂自动化 HMI 实验室自动化 机械控制 机器视觉 石油和天然气处理 制药生产 工业机器人 过程自动化 SCADA 统计流程控制 晶片传送手臂 ………….
用软件包。 ——能够实现虚拟仪器功能的硬件（比如：上面所说的声卡）
能够实现虚拟仪器功能的硬件是指：一些可实现仪器功能的特殊硬件模块 （包括驱动软件在内）。
虚拟仪器实例
传统仪器与虚拟仪器比较
扩展性强 只需更新计算机或测量硬件，就能以最少的硬件投资和极 少的、甚至无需软件上的升级即可改进整个系统。
开发时间少 方便操作，并提供灵活性和高的开发效率，以较少的成本 加速产品上市的时间。
无缝集成 为I/O设备提供标准的接口，可轻松将多个测量设备集成到 单个系统，减少了任务的复杂性。
虚拟仪器技术应用领域
LabVIEW 程序被称为“虚拟仪器”或简称为VI(Virtual Instruments)。 LabVIEW 不同于基于文本的编程语言（如Java、VB和C），它是一 种图形化编程语言(Graphical Programming Language)——通常称为G 语言。LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序 是框图的形式。 LabVIEW软件是NI设计平台的核心，也是开发测量 或控制系统的理想选择。
虚拟仪器技术的发展必将会影响工业控制、测量等领域技术的发展。虚拟仪 器的高性能、高扩展性、完美集成及价格低廉的特性将会使其替代一部分传统 仪器，并将在企业的产品研发与测试中起着更重要的作用，也将成为促进各行 业技术发展的重要因素。由此，虚拟仪器技术的发展与应用势在必行。
LabVIEW 环境
LabVIEW是由美国国家仪器公司（National Instruments, NI）创立的 一个功能强大而又灵活的仪器和分析软件应用开发工具。
(2) 基 于 通 用 接 口 总 线 GPIB 接 口 的 仪 器 系 统 ： 利 用 GPIB (General Purpose Interface Bus)技术，由计算机实现对仪 器的操作和控制，替代传统的人工操作方式，排除人为因素 造成的测试测量误差。
(3) 利 用 VXI 总 线 仪 器 实 现 虚 拟 仪 器 系 统 ： VXI(VMEbus Extension for Instrumentation)总线是一种高速计算机总 线VME在仪器领域的扩展。由于其标准开放、传输速率高、数 据吞吐能力强、定时和同步精确、模块化设计、结构紧凑、 使用方便灵活，已越来越受到重视。它便于组织大规模、集 成化系统，是仪器发展的一个方向。
传统仪器
虚拟仪器
仪器定义 功能设定 关键环节 开放性 性能价格比
厂家
用户
功能特定，与其它设备 连接受到限制。
面向应用的系统结构，可方 便地与网络设备、外设和其 它设备连接。
硬件
软件
封闭式系统，功能固定， 基于计算机技术的开放式系
不能改变。
统，灵活的软件功能模块。
低
高，可重复使用。
技术更新速度 慢（周期5~10年）
行自动测量，具有一定的数据处理能力，可取代部分脑力劳 动。
第四代仪器：虚拟仪器：虚拟仪器是现代计算机技术
和测量技
5
虚拟仪器的定义
所谓的虚拟仪器，就是在以通用计 算机为核心的硬件平台上，由用户 设计定义，具有虚拟面板，测试功 能由测试软件实现的一种计算机仪 器系统。
虚拟仪器时代。
仪器的发展历史
第一代仪器：模拟仪器：如指针式万用表，它们的基本
特征是采用模拟电子技术实现，采用指针显示结果。
第二代仪器：数字化仪器：数字化仪器目前相当普及，
如数字电压表、频率计等。这类仪器将模拟信号的测量转化 为数字信号的测量，并以数字方式输出最终结果。
第三代仪器：智能仪器：智能仪器内置微处理器，能进
快（周期1~2年）
开发维护
开发维护费用高
软件结构，节省费用
虚拟仪器的发展随着微机的发展和采用总线方式的不同，可 分为五种类型：
1、PCI总线——插卡型虚拟仪器 2、并行口式虚拟仪器 3、GPIB总线方式的虚拟仪器 4、VXI总线方式虚拟仪器 5、PXI总线方式虚拟仪器
12
虚拟仪器的硬件构成方案
(1)基于数据采集的虚拟仪器系统 ：借助于插入计算机内的数据 采集卡与专用的软件如LabVIEW(或LabWindows/CVI)，将模拟、 数字信号采集到计算机进行分析、处理、显示等，并可通过 输出实现反馈控制。
“虚拟”的含义 虚拟的仪器面板 由软件实现仪器的测量功能（软件 就是仪器） 。
虚拟仪器结构图
虚拟仪器概念图
7
软件即是仪器
这是NI公司提出的虚拟仪器理念的核心思想。
从这一思想出发，基于电脑或工作站、软件和I／O部件来构建虚拟仪 器。I/O部件可以是独立仪器、模块化仪器、数据采集板（DAQ）或传 感器。
虚拟仪器
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目录
仪器的发展 虚拟仪器 Labview
2
仪器技术革命
第一次仪器革命是由于数字电子技术的发展引起 的，使仪器形态进入了数字化仪器时代； 第二次仪器革命是由于微处理器的大量应用引起 的，使仪器形态进入了智能仪器时代； 第三次仪器革命，由通用计算机软硬件技术的进 步引起，使仪器形态进入第四个时期：
(4)基于串行口或其它工业标准总线的系统：将带有RS-232总线 接口的仪器作为I/O接口设备通过RS-232串口总线与PC计算机 组成虚拟仪器系统，目前仍然是虚拟仪器的构成方式之一。 当今，PC计算机已更多地采用了USB总线和IEEE1394总线。
虚拟仪器技术的四大优势
性能高 虚拟仪器技术是在PC技术的基础上发展起来的，所以完全 “继承”了以PC技术为主导的最新商业技术的优点，计算 机网络使得虚拟仪器技术展现其更强大的优势。
NI所拥有的虚拟仪器产品包括软件产品（如LabVIEW）、GPIB产品、 数据采集产品、信号处理产品、图像采集产品、DSP产品和VXI控制产 品等。
虚拟仪器的核心－－软件算法代替硬件电路；
虚拟仪器=总线模块＋算法
虚拟仪器构成的三要素
——商业化的PC及操作系统（比如：上面所说的PC机与操作系统） 商业化的PC是指：主流的品牌机或性能较好的组装机、笔记本电脑 操作系统是指：Windows、Linux、Mac OS等。
测试和测量 声学测试 ATE 自动光学检验(AOI) 汽车测试 生物医学研究 校准 电子测试 光纤校准 光学度量和测定 研发 半导体测试 电讯通信测试 振动测试
工业自动化 工厂自动化 HMI 实验室自动化 机械控制 机器视觉 石油和天然气处理 制药生产 工业机器人 过程自动化 SCADA 统计流程控制 晶片传送手臂 ………….