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第1章 绪论1

1.1金属材料成形方法及装备简介1

1.1.1金属材料成形方法及特点1

1.1.2金属材料成形装备概述3

1.1.3材料成形装备控制的特点10

1.2材料成形装备控制理论基础11

1.2.1材料成形装备控制系统的组成和分类11

1.2.2材料成形装备的计算机控制技术14

1.3本课程的知识基础及任务20

第2章 材料成形过程中的检测技术21

2.1概述21

2.2电流的检测21

2.2.1电阻测量法原理及应用21

2.2.2电感测量法26

2.2.3霍尔效应测量法34

2.2.4电流的光纤传感器检测37

2.2.5电流测量传感器的选用38

2.3电压检测38

2.3.1电压的直接检测39

2.3.2分压电阻测量法39

2.3.3电压的互感器测量法41

2.4温度的检测与控制42

2.4.1温度的基本概念及测量原理43

2.4.2温度的检测方法43

2.4.3温度检测的应用53

2.5位移的测量56

2.5.1位移测量的基本原理56

2.5.2材料加工中的位移的测量65

2.6转速的测量68

2.6.1转速测量的基本原理与方法69

2.6.2转速的测量在材料加工中的应用71

2.7压力的检测73

2.7.1压力的基本概念及测量原理73

2.7.2压力测量的主要方法和分类74

2.7.3材料加工中的压力测量75

第3章 材料成形装备常用的执行装置77

3.1概述77

3.2电动装置78

3.2.1步进电动机及驱动78

3.2.2直流伺服电动机及驱动85

3.2.3交流伺服电动机及驱动94

3.3液压装置112

3.3.1液压传动原理及组成112

3.3.2液压系统的特点114

3.3.3液压装置的发展趋势115

3.3.4典型液压元件工作原理115

3.4气压装置117

3.4.1气压装置的优缺点117

3.4.2气压装置的构成119

第4章 PID控制技术120

4.1PID控制的来源120

4.2PID调节器的控制作用121

4.2.1比例（P）控制器121

4.2.2比例积分（PI）控制器122

4.2.3比例积分微分（PID）控制器123

4.2.4对PID控制规律的剖析123

4.3数字PID算法及改进126

4.3.1数字PID算法126

4.3.2算法改进129

4.4PID算法中参数的整定132

4.5智能PID控制策略136

第5章 材料成形装备计算机控制系统141

5.1计算机控制系统的总线技术141

5.1.1总线的分类及模块化141

5.1.2总线的体系结构和控制方式144

5.1.3内部总线148

5.1.4外部总线152

5.2计算机控制系统中的信号采样155

5.2.1采样过程156

5.2.2采样定理157

5.2.3采样周期的选择160

5.3计算机控制系统中的输入输出接口技术161

5.3.1模拟量输入接口161

5.3.2模拟量输出接口164

5.3.3数字量输入输出通道166

5.4数字插补168

5.4.1插补基本原理168

5.4.2常用插补方法168

5.5计算机控制系统抗干扰措施173

5.5.1材料加工装备控制系统的干扰方式173

5.5.2硬件抗干扰措施174

5.5.3软件抗干扰措施177

5.6材料成形装备计算机控制系统的设计183

5.6.1材料成形装备计算机控制系统的设计要求与特点183

5.6.2计算机控制系统设计的一般步骤186

第6章 材料成形过程中的电加热装置及控制189

6.1材料成形过程的能量来源189

6.1.1材料加工中常用的能源189

6.1.2材料成形中的电加热技术及应用191

6.2材料成形过程中的电阻加热技术192

6.2.1电阻加热炉193

6.2.2电阻焊装置209

6.3材料成形过程中的感应加热技术232

6.3.1感应加热炉233

6.3.2感应焊接热源装置234

6.3.3感应加热设备的控制技术235

第7章 材料连接成形设备及控制技术242

7.1弧焊电源-电弧系统简介242

7.1.1弧焊电源的外特性和电弧的静特性242

7.1.2弧焊电源外特性的控制原理244

7.1.3弧焊电源的其他控制内容245

7.2整流式弧焊电源实例分析246

7.2.1熔化极电弧焊设备及其控制技术246

7.2.2钨极氩弧焊设备（TIG）及控制技术251

7.3逆变式弧焊电源263

7.3.1逆变式弧焊电源的原理263

7.3.2单端正激弧焊逆变电源实例分析270

7.3.3半桥式弧焊逆变电源实例分析279

7.3.4全桥式弧焊逆变电源实例分析284

7.4数字化弧焊电源290

7.4.1数字化弧焊电源的特点290

7.4.2数字化弧焊电源的实现290

7.4.3数字化弧焊电源实例295

7.5弧压控制系统302

7.6生产线中的连接成形装备及控制309

7.6.1机械部分组成309

7.6.2电气部分组成311

7.6.3气路和水路313

7.6.4系统的PLC控制313

第8章 铸造成形装备控制系统315

8.1冲天炉熔化的测量及自动控制系统315

8.1.1冲天炉熔炼过程的测量315

8.1.2冲天炉熔炼过程的自动控制系统318

8.2基于PROFIBUS总线的湿型砂砂处理控制技术321

8.2.1PROFIBUS技术特征及优点322

8.2.2控制系统的网络结构323

8.2.3控制系统的软件设计323

8.3基于MCS-51单片机的配料用电子秤325

8.3.1电子配料秤的工作原理325

8.3.2单元电路分析326

8.3.3调试程序333

8.3.4精度计算333

8.4湿型砂静压造型生产线的控制技术334

8.4.1静压造型线的组成及工艺流程334

8.4.2计算机控制系统的构成336

8.4.3控制系统设计中的难点338

8.5压铸成形的计算机控制系统338

8.5.1计算机控制装置的基本结构339

8.5.2压铸机计算机控制系统的特点341

8.6低压铸造控制系统实例345

8.6.1液面加压系统的控制原理345

8.6.2低压铸造控制系统346

第9章 塑性成形设备及控制技术352

9.1塑性成形设备及计算机控制的特点352

9.2数字控制技术（数控系统）发展状况353

9.2.1国外发展动态353

9.2.2国内发展动态355

9.3塑性成形设备通用数控系统结构359

9.3.1硬件体系结构359

9.3.2塑性成形设备数控系统软件功能362

9.4快速锻造液压机组的计算机控制367

9.4.1三级分布式控制系统367

9.4.2基于现场总线技术的控制系统381

9.5激光快速成形系统计算机控制技术386

9.5.1激光快速成形原理及特点386

9.5.2控制系统结构390

9.5.3快速成形软件框架结构393

9.5.4软件功能401

9.5.5关键控制技术405

参考文献417