材料加工过程中的计算机控制..

★计算机辅助模具设计和制造
★计算机辅助研究
★材料加工过程的全面质量管理
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计算机控制技术基础

生产过程现代化的标志之一——生产过程自动控制 在材料加工过程中，其监视、控制、管理：
★以前取决于：个人经验、体力 ★现在取决于：微型计算机、可编程控制器 对基本控制单元的控制：可编程控制器或微型计算机 对复杂的生产线的控制：可编程控制器和微型计算机
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计算机控制技术基础
一、计算机控制系统的概念
★模拟控制——常规仪表控制系统


﹡过程：
测量元件对被控过程的被控变量进行测量 变送器将被测参数变成电信号，反馈给调节器 调节器比较反馈信号与设定值，有误差则产生控 制信号，驱动执行器工作 ﹡特点： ①比人工控制系统有进步 ②若被控参数增多，则二次仪表增多，会导致安装 分散，不便于管理
LMTO法
格林函数(Green Function)法
Car-Parrinello法(从头计算分子动力学法)
晶粒粗化元胞自动机模型应用
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
不同时刻元胞自动机模拟的奥氏体晶粒粗化组织：（a）75 Sec，（b）225 Sec，（c）300 Sec， （d）375 Sec，（e）450 Sec，（f）525 Sec，（g）600 Sec和（h）675 Sec
带钢轧制工艺流程
热轧温度模型
初轧机组
精轧机组
例：大功率柴油机铸件的模拟仿真系统

该系统可进行铸造过程、流场、温度场的模拟； 可用缩孔补缩率等判据功能预测铸造缺陷产 生的部位和大小，并有X光透视功能。用它对 不同的铸件，包括对砂型、金属型、低压铸造 等方法生产的铸件进行模拟分析，取得了很好 的效果。
材料加工过程中的 计算机控制
材料科学与工程学院
前 言

计算机应用已深入材料性能检测和加工过程控制 应用计算机可以
★ 减轻劳动强度 ★ 改善产品质量和精度 ★提高产量
金属材料加工与计算机模拟
1、金属材料加工包括铸造、锻造、压力加工、热处理 及粉末冶金，其计算机模拟技术始于1970年代 2、可实现电脑试生产、动态显示材料加工和制备工艺历程、 预测缺陷、 优化工艺 优点：可预测产品的 质量，减少实验次数； 可确定最佳工艺流程，达到某一特殊性能的需要 动态显示各个物理量的演变历程和空间分布 提高劳动生产率
型腔中间较平坦，四周存在凹圆角，靠近两端处圆 角半径只有R3左右。故数控加工时分粗、精加工。 粗加工用直径12mm的球头刀，加工整个型腔。 精加工用直径6mm的球头刀加工型腔两头的凹曲面。
比R3更小的凹曲面只能用电火花加工。
陶瓷工业热工设备CAD系统开发及应用
(以工业窑炉为例) 设计方法
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计算机控制技术基础
一、计算机控制系统的概念
1、生产过程控制系统的发展: ①人工控制系统
②常规仪表控制系统 ③计算机控制系统（控制技术发展的必然趋势）
★原始的生产过程控制——人工控制系统 ﹡人的作用：检测元件、调节器、执行器 对工艺参数的检测：人的感官 对偏离程度的判断、决策：人的大脑 执行、调节：人 ﹡存在问题： ①观察、判断能力不同，难以及时、准确控制 ②劳动强度大
计算机辅助模具设计


模具是一种制造产品的工具，以其复杂的结构 形式完成零件的冲裁、弯曲、拉伸和成型加工； 作为一个整体产品，模具的功能不是以单个零 件来实现，而是由所有零件协同工作完成； 因此，模具的结构设计过程也是一个生成模具 功能的装配过程
• 模具型腔的数控加工编程——CAM技术的应用
刀柄型腔曲面CAD设计结果
奥氏体－铁素体相变混合控制理论中相界面的稳定性
(a)
(b)
采用不同铁素体长大理论模拟的等温奥氏体－铁素体相变组 织：（a）混合控制理论，（b）扩散控制理论 模拟结果显示，混合控制理论更适合描述真实的相变过程
ຫໍສະໝຸດ Baidu
前 言
计算机在材料加工中的应用大致分为以下几个方面
★物化性能测试数据的采集、处理 ★加工过程自动控制（√）
阶段进行定性、定量描述；
• 注射流动充模过程模拟分析：
浇注系统分析是确定合理的浇道布置和尺寸、
浇口的数目和位置； 型腔充填分析可得到合理形状和尺寸、最佳的 注射压力、注射速率等工艺参数；
计算机辅助设计（CAD）
CAD造型设计软件
• 通用造型软件：适用于各种工业产品的造型设计； AutoCAD 、 3DMAX、Pro-Engineer • 专用造型软件：用于某一专用产品的造型设计； 卫生陶瓷产品的设计与模具设计智能CAD系统 陶瓷产品CAD集成系统
塑料加工中的计算机模拟

概述
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塑料制品一般采用模塑成型方法生产； 计算机辅助设/制造（CAD/CAM）显著地提高了 塑料模具的设计和制造的效率及质量，有效缩短了 模具设计制造周期性； 继CAD和CAM之后，计算机辅助工程（CAE） 得到了快速发展。

CAE软件
• 塑料注射模拟软件：可对塑料注射成型过程的各
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计算机控制技术基础
3.计算机控制系统的分类
温度条件下，计算 固、液、气体各种燃料所需空 气量、产生烟气量、助燃预热温度、空气过剩系数 等参数； 2、 在满足抽力、上口烟气流速范围、高度下限、
标准上口内径等条件下，以最小高度为目标函数，
优化设计烟囱的高度及内径等尺寸。
原子/分子层次的计算机模拟
模拟模型及方法：
蒙特卡罗(Monte Carlo)法
以最小厚度、最少费用、最小蓄热为目标函数， 对稳定传热和非稳定传热，边界条件为已知边界 温度或边界热流、对流辐射换热边界，初始条件 为已知界面温度的平壁和筒壁砌体标种类及厚度 进行优化设计，可计算砌体内温度分布、表面散 热、砌体蓄热、砌筑费用等。
•
设计方法
1、 燃料燃烧温度及燃烧条件优化设计在满足某燃烧




2.计算机控制系统的基本原理及一般概念
• 用于工业生产过程控制的计算机系统是实 时控制系统
★实时检测：检测元件检测对被控参数瞬时值，
然后通过外围 设备转换成计算机识别、接收的数字量
送入主机
★实时决策：主机将接收数字量同给定值处理，
并将结果输出
★实时控制：计算机根据结果发出指令，经外围
设备换成模拟量作用于控制对象