先进制造技术实验指导书

1、先进制 造技术快速成型技术实验指导书江苏大学工业中心机制实验室二00六年一月实验一熔融挤压原型制造实验二快速原型制造一选择性激光烧结实验三加工中心操作与编程实验四 工业机器人的应用实验五 FMS现场操作实验六数控机床原理及应用实验七 AGV小车在系统中的应用 实验八 Mini-Factory的集成化实验实验一熔融挤压原型制造一. 实验目的：通过实验使学生能够了解熔融挤压快速成型（MEM）技术的基本原理、基本方法和应用，了解MEM- 350快速成型系统的基本结构，掌握熔融挤压快速成型系统的简单操作，加深对快速原型制造方法的了解。二. 实验内容：了解快速原型制造的基本工艺及后续处理工艺，并学会用M

2、EM-35O熔融挤压快速成型机制作规泄零件。三. 实验原理；MEM,熔融挤压成形（类似于美国FDM工艺），是RPM家族中的后起之秀。该工艺以ABS和蜡等热熔融性材料为 原材料，在其熔融温度下靠自身的粘接性逐层堆积成形。在该工艺中，材料连续地从喷嘴挤岀，零件是由丝 状材料的受控积聚逐步堆枳成形。该工艺示意图如下：。图1一1 MEM工艺原理四. 实验设备：N1EM-35O系统组成:系统主框架XYZ扫描运动系统喷头及送丝机构加热及温控系统数控系统系统结构框图主要参数:系统配置主机操作系统Windows98. 2K. XP工艺MEM-熔融挤压成形材料ABS扫描速度0-80mni/s成形空间350nim

3、（长）x350mm（宽）x350mm（高）精度0.2mm/100mm电源4KW,200-240VAC,50/60Hz主机尺寸900mm（长）x 1200mm（宽）x 1800mm（高）重量约500公斤机械结构MEM-350 Z向结构MEM-350 XY扫描系统电机二控制软件（Cark）主窗口控制原理：MEM-350控制系统由两部分组成：运动控制系统和温度控制系统。在系统中，计算机（PC）通过数控卡控制XYZ 扫描运动系统，喷头及送丝机构也通过数控卡进行控制。控制系统原理图如下：USB；r|U】连孩红劝电机X电机Yi&HiU 机磁咱來雪捋衣检河斥统I/O按 口板控制软件（Cark）运行Cark的

4、执行程序，进入MEM控制软件（Cark） o启动应用程序后，系统显示右图界 而。Cark是一个具有Windows风格的软件。使用简单方便，工作界而由三部 分构成。上部为菜单和工具条，左侧为工作区 ,显示工艺参数及系统信息等；右侧为图形窗 口，显示二维CLI模型。Cark菜单栏的功能是进行各种命令操作，设立工艺 参数，设备参数，变换模型坐标，设左显示模 式等。Cark菜单栏中部分功能介绍：系统初始化：系统将自动测试各电机的状态；X、Y轴回原点；自动装载变量文件和运动控制文件等PMAC 文件。只有系统初始化后，才可以进行造型。打开新文件不需垂新进行系统初始化，关闭数控按钮后需要重 新进行系统初始化

5、。命令行.本窗口是为维修调试工程师而准备的。可以向数控卡发送其可接受的任何命令，并回显PMAC卡的返回字符 串。学生不得使用该命令，以免错发命令，对数控系统适成损害。控制面板：该窗口分为三个区域，XY轴扫描区域为向八个方向的箭头，点击任一方向XY轴即可向该方向运动；喷头区域为控制喷头岀丝；工 作台区域为对工作台（Z轴）的运动控制，点击左侧的向上或向下箭头可使工作台向上或向下运动：右侧的 箭头为调整工作台的运动速度；对髙的功能是使工作台自动完成对高动作。造型：单击造型造型，系统弹出是否加热和选择造型层确认对话框，“选择造型层可以设怎适型T4 4ss：-鯉;feXU当前忌0当tt厦;o.ootar

6、tstop談曲S：2L30wri湖丽：咲0吋約场谢5Ffe)瓢lC稀itiloSo财&厉分3妙W.的起始层和结朿层。选择确左后，弹出适型对话框。用0aiT按钮启动造型过程。Pause,按钮暂停造型，Sop“按钮停止造型，XY轴电机回零点。关闭系统:系统将自动关闭温控系统及数控系统。自动关机:在原型制作完中后以及造型过程中系统出现故障时，自动关机以保护系统。系统菜单系统工艺参数栏系统参数栏设上系统参数须输入密码，该参数必须由维修工程师设左&定1* mmf mm mmf Trnf5扌mJW垃坯*IMSWat)加血K殍t Q比Ff町2力口山毀70. co 28.00 2.00 2.00 2.000S

7、O.Q.8.7666识定悯给J3t毀女世便i*识定疋5肌“&酒乞改 Q；Houra; L 53-G Q/Houra； 34- la Q；Houra;S IS, &-20a.oor片少敗mmE1K田0.000.000.000 宅fTlf)并.凸加时 mt) KcfMU mtj S&tSaHv月紀9比何XV Z 慟純PRfXRB 位X-SRtSX v -*PPnzV -MBttt Z +阳位 Z -SRffi： 3 oPBCSE W PBftti Jo 徹口U&iX捋晉楼列303620362036io24a.oa -B CO E3 00 -1 a .co 舛8 00 FOO .OH o.oo 0.

8、00007 JUtt 12 tatatro)，由时问设定悯结加W8”般 ；个力口憑*芜内8力口烷Btgj a,T力口力兀內“禺*卩吋仲】 妇*K也旳附冋&定18端口的助能 Mitb必比输入设定菲仝丘的威朮尺寸氏书仝问Mr XMO V 中心i0.000.00110.00133.00W4O 00270 00 qO3 OO五. 实验方法及步骤：（一）数据准备1、零件三维CAD造型，生成STL文件（使用Pro/E. UG、SolidWorks. AutoCAD2000软件）2、选择成型方向，添加支撑结构（使用Daphne数据处理软件）3、参数设置（分层厚度0.15mm,偏置半径0.2mm,填充间距0.

9、5mm等）4、对STL文件进行分层处理，生成CLI文件（使用Daphne数据处理软件）5、退出Daphne数据处理软件系统（二）、制造原型1. 成形准备工作(1) 打开电源、计算机。(2) 材料及成形室预热，以50C为一升温梯度，将成型材料逐步升温至220&C：以10C为一升温梯度，将成 型室温度逐步升温至55Co(3) 运行Cark控制软件，读出CLI文件.对数控系统初始化。注意事项：A) 尽量少开关数控按钮。关闭数控按钮后，应至少间隔1分钟后才能再次打开数控按钮。B) 一定要先启动讣算机，再按下数控按钮。C) 开关数控按钮后一上要进行数控系统初始化。(4) 挤丝材料温度到达220X?后，按

10、下喷幺红按钮，将喷头中老化的丝材吐完，直至ABS丝光滑。(5工作台水平校准用控制而板上的软按钮移动喷头至工作台的支承处，用调平量块通过调平螺母调肖髙度校准水平升 降工作台时一怎要小心，低速，微调，注意喷头不能与量块相撞，如果相撞会损坏喷头。(6)工作台高度校准将喷头移动到工作台中部，上升工作台，使之上表而接近喷嘴，微调工作台，使之间隙大约为0.1亳米 ,完成髙度校准。调髙时严禁喷头与台而距离过小，或喷嘴扎进底板的情况发生，这样可能会使喷头堵死。2、造型(1) 设定参数成形参数参考表一件牛H7*1 1S喷头 参数位 无HBH位.1 尢H位.1 尢rp .妙 轮E 也 轮rp 轮允 埴允 埴允 埴

11、ILL)02LL200LL200(2)造型输入起始层和结束层的层数。单击Starf系统开始估算造型时间。接着系统开始扫描成型原型。(估 算造型时间应放在底板对髙前，以免喷头烤到底板)3、后处理后处理包括设备降温、零件保温、去除支撑、表而处理等步骤。(1) 设备降温原型制作完牛后，如不继续造型。即可将系统关闭，为使系统充分冷却，至少于10分钟后再关闭散热按 钮和总开关按钮。(2) 零件保温零件加丘完毕.下降工作台，将原型留在成形室内，薄壁零件保温1520分钟大型零件2030分钟，过 早取岀零件会出现应力变形。(3) 模型后处理用小铲子小心取出原型。去除支撑，避免破坏零件。用砂纸打磨台阶效应比较明

12、显处。用小刀处理多余 部分。用填补液处理台阶效应造成的缺陷。如需要可用少量丙酮溶液把原型表而上光。六、实验报告完成思考题：实验二 快速原型制造一选择性激光烧结一、实验目的：通过实验使学生能够了解激光选区烧结快速成型(SLS)技术的基本原理、基本方法和应用，了解HRPS III快速成型系统的基本结构，掌握HRPS-III快速成型系统的简单操作，对快速原型制造方法有较全而的了解。二、实验内容：一八了解快速朮型制造的基本工艺及后续处理工艺， 并学会用激光选区烧结快速成形技术制作三层空心小球。三、实验原理：- 快速成形技术是快速制适的核心，能在几小时或几十小时内直接从CAD三维实体模型制作出原型，比

13、图纸和计算机屏幕提供了一个信息更丰富、更直观的实体.快速原型制造是一种离散/堆枳的加工技术，其基本过程是首先将零件的三维实体沿某一坐标轴进行分 层处理，得到每层截面的一系列二维截而数据，按特左的成形方法(LOW SLS、FDM. SLA等)每次只加 工一个截而，然后自动叠加一层成形材料，这一过程反复进行直到所有的截而加工完毕生成三维实体原型。选择性烧结工艺(SLS) 是利用粉末状材料成形的。SLS成型过程见图，首先根据产品的三维CAD模型，经过数拯处理变成而化的模 型，然后通过讣算机“切片将而化模型切成一系列的横截而。成型过程开始，铺粉滚筒将粉末均匀的铺在工 作台上，数控激光束按照每一层的截而

14、信息进行扫描烧结，一层扫描完成后，工作台下降一层的距离，铺粉 滚筒再次将振镜激光器基本组成HRPS系统由三器 八SLS快速成型机成型原理图n 升 丄屮儿、ntri wgrro粉末铺平后，激光束开始依照新的一层截而信息扫描，同时新的形成层也烧结在前一层上。如此反复，经层 层叠加后，一个三维实体就制造出来了如图1所示。1. 计算机控制系统由髙可靠性计算机、性能可靠的各种控制模块、电机驱动单元、各种传感器组成，配以HRPS 2002软件。该软件用于三维图形数据处理，加工过程的实时控制及模拟。2. 主机该主机由六个基本单元组成：可升降工作缸、落粉桶、浦粉馄装置、聚焦扫描单元、加热装置、 机身与机壳。它

15、主要完成系统的加工传动功能。3. 激光湍冷去卩器可调恒温水冷却器及外管路组成，用于冷却激光器，提髙激光能量稳泄性，保 护激光器。硬件1、扫描系统采用国际著名公司的振镜式动态聚焦系统，具有髙速（最大扫描速度为4nVs ） 和髙精（激光定位精度小于 50um ） 的特点；2. 激光器采用美国CO激光器，具有稳左性好、可靠性髙.模式好、寿命长、功率稳定、可更换气体、性能价格比高等特点，并配以全封闭恨温水循环冷却系统；3 、新型送粉系统（专利）可使烧结辅助时间大大减少：4、排烟除尘系统能及时充分地排除烟尘，防止烟尘对烧结过程和工作环境的影响：5 .全封闭式的工作腔结构，可防止粉尘和髙温对设备关键元器件

16、的影响。 软件功能强大的HRPS 2002软件，具有易于操作的友好图形用H界而，开放式的模块化结构，国际标准输入输出接口。具有以下功能：1、切片模块：具有HRPS-STL（基于STL文件）和HRPS-PDSLice （基于直接切片文件，由用户选用）两 种模块：2、数据处理：具有STL文件识别及重新编码，容错及数据过滤切片，STL文件可视化，原型制作实时 动态仿真等功能：3、工艺规划：具有多种材料烧结工艺模块（包括烧结参数、扫描方式和成型方向等）:4、安全监控：设备和饶结过程故障自诊断，故障自动停机保护。技术参数型号IIRPSIII成空空 L(mm) X W(mm) Xll(nxm)400 X4

17、00X500澈光器CO, 美国扫描方式振镜式动态聚焦激疣建位粕度（ran）土 0.04激光最大扫描速度（m/s）4可靠性无人看管下工作软件工作平台W1ndcws96.运行环境杀统软件HRPS2002终身免费升级220V. 30A输入格式STL文件成型材料高分子材科.陶瓷材料.树脂砂主机外形尺寸 L(nini) X V(mm) KII (non)1200 x 1300 X1850五.实验方法及步骤：1. 准备工作1）用吸尘器淸除工作台而及加热馄上粉尘；2）检查保护镜是否被污染，若不干净，先用吸耳球吹一吹保护镜，再用银子夹带丙酮的脱脂棉轻 轻擦洗镜片；3）冷器中的水箱是否水充足，若不够则补充水进去

18、。2. 三层空心小球的制作1）用pro/E软件绘制三层空心小球的三维CAD模型；2）快速成型机开机，将粉桶内的粉末装满，来回运动铺粉滚筒将粉层铺平、铺匀：3）输出小球的STL文件到快速成型机：4）运行HRPS2002软件，并打开该STL文件，依次点击打开激光、风扇、振镜：5）将粉末预热，中缸温度达到95度，左右两缸温度达到85度：6）设置激光功率50%,扫描速度2000mm/s,单层厚度0.15,扫描间距027）预热90分钟后进行成型制造：8）烧结完成后将激光、振镜、风扇关闭，并保持小球在成型舱内缓慢冷却到室温：9）小球完全冷却后取出，用刷子和鼓风机将残余粉末淸除于净：10）将小球放在干燥箱内

19、干燥30分钟，干燥箱温度设为40度；11）配置环氧树脂溶胶,具体配方为E42环氧树脂a克,二乙烯三胺3*（103.17/5）*0.42克，稀释 剂若干：12）将混合物搅拌均匀，用小刷子醸取溶胶均匀的涂敷在小球上，保证小球被渗透，涂敷完全；13将小球放在空气中4小时，然后将小球放入千燥箱内30分钟，干燥箱温度设置为100度；14）从干燥箱内取出小球，在空气中缓慢冷却，制作结束。六、实验报告 完成思考题：1.写出几种快速成型的工艺方法：并阐述所使用的快速成型工艺的优缺点。实验三加工中心操作与编程一、实验目的和要求1、7解Fadal VMC4020立式加工中心的组成结构和刀库结构；2、熟悉加工中心的

20、操作面板和控制软件；3、熟悉加工中心手动程序输入和调试方法；4、掌握典型多工疗:零件在加工中心上的加工方法。要求具备一定的机械制造工艺和数控编程基础知识，熟悉常见的G、M代码和刀具补偿指令的 含义。二、实验设备和工具1、Fadal VMC4020立式加工中心一台；2、刀柄：BT40带拉钉7： 24锥度刀柄；3、刀具：（p50mm面铳刀、cp6mm麻花钻、p6mm立铳刀；4、夹具：平口钳；5、量具：游标卡尺、深度尺、千分尺；6、毛坯：六个平面经过粗加工的铝块：长60 minx宽40mmx高30mm。三、实验内容1、Fadal VMC4020组成1234561、X-Y数控工作台2、刀库3、变频主轴

21、4、Z轴伺服电机5、护线架6、操作面板图1 Fadal VMC4020立式加工中心外形图FadalVMC4020立式加工中心采用Fadal104/D控制系统，能够控制X、Y和Z三坐标轴的联动（包括移动量及进给速度，能进行直线、 圆弧的插补加工控制）；电气开关量控制（包括主轴正、反转、急停和定位，进给轴重启、暂 停和超程保护控制、刀库驱动和换刀）；主轴采用变频器无级调速控制；采用21把刀具的斗笠 式刀库、采用气动换刀方式。中空内冷却滚珠丝杆传动机构更加保证了工作台移动精度和重复 定位精度。该机床能完成铳削、钻、扩、狡、锂孔、攻丝、开槽等复合工序，还可以完成各类曲面轮 廓粗、精铳削，通过精确的三轴

22、联动程序控制，可以加工空间曲面零件。Fadal104/D数控系统功能强大，可以兼容FANUC和SIEMENS数控系统，通过配置数控回转工作台， 可以实现四轴和五轴联动加工。如图1为Fadal VMC4020立式加工中心的组成结构示意图。2、刀库和自动换刀结构（ATC）图2自动换刀动作示意图id(eiFadalVMC4020立式加工中心采用斗笠式刀库结构，刀库容量为21把，采用顺序选刀方式，1号刀已设置好， 其它刀号依次类推。安装一把新的刀具步骤如下（以装1号刀具为例，其它操作类似）：通过MDI （手动数据输入），输入指令M6T1,利用手摇脉冲发生器（MPG）,按下TOOLOUT,将刀柄对准主轴

23、锥孔内，轻轻放入，按下TO OLIN,刀具自动被拉紧，安装完毕。再输入指令M6T2,可以进行第二把刀具的安装。3、操作面板简介图3操作而板简介主要按钮和开关介绍如下：h(JOG)：利用此按钮实现手动模式，借用手摇脉冲发生器，可以对X、Y、Z轴快速或慢速 移动操作，常利用此功能试切零件和进行对刀调整操作。g(MANUAL)：手动切换键，进入ENTERNEXTCOMMAND50端面铳刀30008001（根据余量）T1H1H1E1六、实验注意事项1、实验前仔细阅读本加工中心操作规程，特别需要熟悉正常开机和关机操作;2、程序输入后，必须经过指导老师的核对后，才能启动自动加工操作；3、手动和自动加工过程

24、中，如出现异常情况，请按“急停”按钮。4、关机退出界面之前，必须进行回零（参考点）操作，保证下次操作安全。实验四 工业机器人的应用一、实验目的和要求1、综合训练讣算机集成制造系统有关单元技术的原理，巩固和加强对理论的认识和理解2、熟悉实验装置的基本结构和原理，并通过对实验装置的操作和对实验现象的观察，使学生掌握一立的基本实验技能，积累一些感性认识3、通过对实验项目的设计和操作，壤养学生的创新思维和动手能力，处理一般工程技术问题的初步能力及 实事求是的科学态度二、实验内容17 了解机藩人的基本结构及其原理2、熟悉工业机器人的基本操作方法三、实验仪器及器材1、FESTO制造生产的MPS （模块化生

25、产系统）：2、三菱公司生产的RV-2AJ五轴机器人Degrees of Freedom: Maximum Payload: Gripper flange reach: Repeatabilty: Max.spee 止 Controller type: Robot weight: Encoder measurement： Drive:Gripper:52 kg410 mm令0.02 mmZ1 m/sCR117 kgabsoluteAC-servo motors with harmonic drivepneumatic/electric四、实验操作步骤通屯开关显 zpiZJf创匙丿 I 关 Ena

26、ble/Disable-急停移动功能键-JOG模式功能键如果想让机械手运动，必须 两只手同时工作机械于的运动町以随时停止气1O0a匸机器人的示教盒1. 运动模式介绍：Joint:关节坐标系，机械手的每个关节可以单独运动X-Y-Z :世界坐标系，机械手的抓取点（爪手中心点）按照笛卡尔坐标运动Tool:工具坐标系，将机械手的抓去点（爪手中心点）作为笛卡尔坐标系原点（一）工业机器人的示教盒操作，了解工业机器人的三种坐标运动模式。2.操作方法（先使能示教盒）: 左手托住示教盒，并按下示教盒下方的Dead man Switch （通电开关），同时按住而板表而的Scrv On 按键，持续一段时间，听到机器

27、人伺服电机开的声音，并在以后的操作过程中一直保持这两个按键不放 开。 同时按下而板上的XYZ按键.当显示屏上显示为XYZ坐标时，操作机骼人做X方向，Y方向，和Z 方向的运动，熟悉其运动姿态。 转换运动坐标系，在的基础上同时按下而板上的JOINT按键，当显示屏上显示为JOINT坐标时， 操作机器人做JI, J2, J3, J5, J6五个自由度的运动，熟悉其运动姿态。 转换运动坐标系，在的基础上同时按下而板上的TOOL按键，当显示屏显示为TOOL坐标时.操作 机器人TOLL方式的运动，并熟悉其运动姿态。5位数字显示器模式选择键上/下急停按钮伺服启动齋哎模式选伺服关闭手控盒接口复位键循环 停止运仃

28、RS-232C（二）熟悉机器人的控制器的操作。控制器面板介绍 操作方法： 熟悉工业机器人控制器操作而板上的各个按键的功能，并特别注意操作模式转换开关和急停 按钮（大红色）的作用。 把模式转换开关打到最左边，使用控制器来控制机器人运动。按CHNG DISP改变显示到程序 名下，选择要求机器人运动的程序名称，选择运行速度。 按下SERV ON,打开伺服电机，按STOP,紧接着按RESET,然后按START,工业机器人按所选 择的程序进行运行。 在运行过程中注意机器人的运动轨迹，在预测到工业机器人将要发生偶然错误时，赶紧按 下紧急停止按钮，之后并恢复机器人的状态匚（三）熟悉工业机器人的编程及示教的过

29、程操作方法： 打开FESTO公司开发的COSIMIR Industrial软件。新建一个工程：给泄工程名和工程路径，选择机器人的类型，选择编程语言。新 建工程完毕之后出现三个文件，二MODT.POST.1VIB家文件，分别为模型文件，点文件.和程序 文件。在程序文件中输入所编写的文件，并在点文件中插入程序文件中所用到的点。编译并保存工程。用串行线连接机器人的控制器的编程接口（25针D型）和讣算机的COM口（9针D型），将控制器 的模式转换开关打到最右边。设置通讯接口，并初始化连接。 连接成功后，将点文件和程序文件下载到机器人的控制器里，并取相同的程序名称。开始示教过程。首先在控制器里选择好刚上

30、传的程序，然后将机器人的操作模式选择为示教盒控 制方式。进入菜单，进入程序后，按下POS键，进入点文件。将每个点调到我们相应程序中所要 求的点的位垃，并将点的坐标保存在控制器里。几次效验点的正确性，若确信无误，使用这个程 序，采用控制器的控制模式，让机器人自动运行以进一步确认点位置的正确性（注意：此时一左 要把机器人的速度调小，并随时准备按急停按钮，以保证机器人的安全。）若确信程序和点都为你所要求的之后，反过来将点文件上传到计算机上的点文件中，保存工程。 这样整个编程过程完成。五、演示程序清单该程序演示了机器人判断工件的颜色（黑色和非黑色），并根据不同的颜色把工件放到两个不同的 仓库中ROBO

31、T演示程序淸单1 DEF 10 PART.AV = BIT, 8定义I/O2 DEF 10 Bl = BIT,9同上3 DEF POS VEC50定义偏移量4 DEF INTE CYLTYPE定义整型数据（缸体类型）5 VEC50 =(+0, +0, +50, +0, +0, +0)确定偏移量6 OVRD 40确定整体速度为40%7 MOV P99运动到P998 IF PART_AV=O THEN 8若工件位没有匚件.则停止9 DLY 3若有工件到位，延迟3秒10 MOV PTESTCLR+VEC50节点插补运动到PTESTCLR+Z5011 MVS PTESTCLR直线插补运动到PTESTC

32、LR12 DLY 1延迟IS13 CYLTYPE二Bl确定缸体颜色14 MVS PTESTCLR+VEC50直线插补运动到PTESTCLR+Z5015 MOV PGET+VEC50节点插补运动到PGET+Z5016 SPD 20速度减到20%17 MVS PGET直线插补运动到PGET18 HCLOSE 1合手19 DLY 1延迟1S20 MVS PGET, -100亡线插补上移10021 SPD 40速度升到40%22 IF CYLTYPE=O THEN *BLACK ELSE拓BLACK判断缸体颜色23 *BLACK黑色子程序（放置缸体24 MOV PMID125 DLY 126 MOV

33、PPUTB十VEC5027 SPD 2028 MVS PPUTB29 HOPEN 130 MVS PPUTB, -3031 GOTO 4132 *NBLACK非黑色/程序（放置缸体）33 MOV PMID234 DLY 135 MOV PPUTNB+VEC5036 SPD 2037 MVS PPUTNB38 HOPEN 139 MVS PPUTNB, -3041 SPD 4042 MOV P99升速到40% 节点插补回到P99六. 实验报告1、根据实验所看到的过程，试简述机器人的几种插补运动方式（宵点插补运动，直线插补运动，圆弧插补运动）的特点以及在什么情况下使用，并说出它们之间的区别。2.

34、编写程序。要求：机器人先判断工件位有没有工件，若没有工件则机器人保持不动；若有工件 了，延时3秒后，机器人开始工作，把工件从工件位PGET放到仓库PPUT位。要求其中要有安 全位置P1的设定以及偏務量的给立，实验五FMS现场操作一、实验目的和要求1综合训练计算机集成制造系统有关单元技术的原理，巩固和加强对理论的认识和理解2 -熟悉FMS的基本结构和原理，并通过对实验装置的操作和对实验现象的观察，使学生掌握一定的基本实验技能，积累一些感性认识；3 .通过对实验项LI的设计和操作，培养学生的创新思维和动手能力，处理一般工程技术 问题的初步能力及实事求是的科学态度。二、实验内容1. 了解FMS的基本

35、结构及其原理；2. 对FMS的基本操作方法进行现场操作。三、实验仪器及器材1. 数控机床；2. 自动化立体仓库及一套能自动装卸的运输系统；3. AGV小车；4. 一套计算机控制系统及信息通信网络。四、实验步骤及方法指导1. 手动控制：任务一：手动控制堆垛机到指定位置取货。(1) 堆垛机设置：堆垛机电源打开，“本控/远控”开关置于“本控”位置；(2) 堆垛机速度设定：通过堆垛机控制柜中SIEMENS单片机来设定启动、停止加速度和运 行速度；(3) 分别操作控制面板上的“前进”、“后退”、“上升”、“下降”、“左伸”、“右伸”按钮，将堆垛机运行到指定位置完成任务。任务二：手动控制输送链作业。(1)

36、 输送链设置：输送链电源打开，“本控/远控”开关置于“本控”位置；(2) 输送链速度设定：通过堆垛机控制柜中SIEMENS单片机来设定启动、停止加速度和运 行速度；(3) 操作二维线性输送链控制面板上的“前进”、“后退”按钮，控制输送链作业；操作 三维输送链控制面板上的“前进”、“后退”、“上升”、“下降”按钮，控制输送链 作业；注意事项：在此过程中，若发生紧急事件，立刻按下“紧停”键断电停机，等候老师处 理。2. 全自动控制：启动组态王控制系统来自动完成作业任务。(1) 数据库里存储着货物所在的行，层，列，及条码，颜色，产品信息，质量，标志等信 息。其中标志=1,为货物未加工货物。其中标志=

37、2,为货物已加工货物。标志=0,为该货物不 在货架上。(2) 按一下自动加工，则系统自动查找标志为1的未加工货物，若找到则系统自动控制堆垛 机到其所在位置取货。并在右边画面中显示该行层和列的分布状况，运动画面根据实际的运动 状态运行。（3）若要指定加工位置或提货条码，则在查寻信息框中输入位置的行，层，列（或条码） ，点击行层列查询（或条码查询）若该信息的标志信号为1,则单击条码加工，若该信息的标 志信号为2.则单击条码提货。若该信息的标志信号为0,则该货物不在货架上。系统给出数据库不能则行 的提示。（4）当货物运行到人机工作站时，画面中的红灯闪烁，等待人的指令。单击与之对应的按钮（在服 务器和

38、人机工作站上），如（工作站1,工作站2,工作站3）,继续运行。运行过程中系统自 动记录相关信息。五、实验报告1. 你认为本系统有哪些特点？2. 你认为应从哪些方面对本系统进行优化？实验六数控机床原理及应用一、实验目的和要求1 .综合训练讣算机集成制造系统有关单元技术的原理，巩固和加强对理论的认识和理解2 熟悉数控机床的基本结构和原理，并通过对实验装置的操作和对实验现象的观察，使 学生掌握一定的基本实验技能，积累一些感性认识；3 .通过对实验项LI的设计和操作，培养学生的创新思维和动手能力，处理一般工程技术 问题的初步能力及实事求是的科学态度。二、实验内容1. 了解数控机床的基本结构及其原理;2

39、. 对数控机床进行现场操作。三、实验仪器及器材1. 数控机床；2. 一套计算机控制系统及信息通信网络。四、实验步骤及万法指导1. 数控技术作为现代制造技术的一项关键技术，它是有效提高机床生产效率、保证加工 精度稳定和一致性的重要手段。基于工业个人计算机仃ndustrial Personal Computer, 简称IPC)数控系统，随着IPC数控系统的研制成功，其中数控系统软件的设计将更具开放 性和易扩展升级的特点。选用“奔腾” PC机硬件平台、Windows95/98操作平台、AutoCAD for Windows开发平台、Visual Basic (以下简称VB)开发工具，研制适于工业PC

40、机数控 系统上使用的数控图形自动编程系统。该系统具有可移植性好，功能易扩展升级，操作、 使用、维护简便等特点。2. 系统的框架结构和功能：系统框架结构如图1所示，它主要包括AutoCAD图形生成、 图形数据信息输入、工艺干预、NC代码生成、动态校验和数控加工程序输出六个功能模 块。其中图形生成模块由AutoCAD完成，其余模块均为基于AutoCAD平台釆用VB开发工 具研制而成，功能如下：檢核反皱谓试环节-I图1系统总体框架结构(1) 图形数据信息输入：它是AutoCAD实体建模后首先进入的功能模块。具有AutoCAD图 形交换文件DXF接口，读取DXF接口文件为自动编程系统准备必要的图形数据

41、：(2) 工艺干预：它是继(1)步操作后对图形数据进行再加工的核心模块。工艺干预内容包括 轮廓和点位两种方式，干预过程通过鼠标事件求鼠标干预位置与实体的最短距离实现。考虑到 零件尺寸大小变化，本模块还具备视屏放大和满屏显示的辅助功能，便于进行有效干预；(3) NC代码生成：经过工艺干预即确定刀具走刀路线后，根据ISO数控代码格式便可将图形儿何信息和工艺干预信息转换成ISO标准数控加工程序代码。同时以“ NC”形式文件名永久保存；（4）动态校验：上述生成的NC代码是否正确还要进行校核和检验方能制作控制介质输出， 本模块釆用逐点插补算法进行动态模拟检验ISO数控加工程序代码是否正确，以及刀具与工件

42、 是否会发生干涉等。如果检验不正确则需对上述各个环节进行反复调试直到正确为止；（5）数控加工程序输出：经调试和校验后正确的数控加工程序可以通过拷贝、打印的方式 输出。3. 软件设计过程：构成图形自动编程系统的主要功能模块有图形信息输入模块、工艺干预模块、NC代码生成 模块以及校核检验模块。以图形信息输入模块为例说明VB程序设计的过程。（1）实体数据类型变量定义：系统对点、直线、圆弧和整圆四种实体采用通用数据类型结 构定义儿何信息，该类型的全部元素均为字符串型变量，在图形信息输入模块中主要保存读取 实体的儿何信息。具体以数组MM（200）变量来保存，这里要求实体数曰最多不能超过200个。 即Ty

43、peENTITIES-TYPE实体形式 数据类型 名 :ENTITIESTYPETypeENTITIES-TYPE实体形式数据类型名 ：ENTITIESTYPE；STYLE As String 实体类型变量（其值为LINE,ARC , CIRCLE)；XI AsSt ringf实体的起点坐标分量X ；Y1 As String实体的起点坐标分量 y ；X2 As Stringf实体的终点坐标分量 x ；Y2 As Stringr实体的终点坐标分量 y ；X3 As String 实体（圆弧或圆）的圆心坐标分量X ；Y3 As String 实体（圆弧或圆）的圆心坐标分量y ;R1 As St r

44、ing实体(圆弧或圆）的半径 R ；WISE As String 实体（圆弧或圆）的顺（=二 0)、逆（=1）方向；ANGLE1 As String 实体（圆弧或圆）的起始角；ANGLE2 As String 实体（圆弧或圆）的终止角；EndTypeGlobal删(200)AsENTI-TIES-TYPE 定义一维数组全局变量，其元素为ENTITIES-TYPE型变量，实体数LI最多不能超过200个。(2) DXF文件的读取程序：结合当今微机平台上广泛使用的AutoCAD图形软件包，本文釆 用这一平台开发的图形自动编程系统，可以充分发挥AutoCAD的强大实体建模功能，同时缩短 软件开发的周期

45、。本系统使用需首先进入AutoCAD图形系统绘制零件实体，当零件绘制完毕， 便以图形交换文件DXF输出，然后进入图形自动编程系统启动图形信息输入模块，读取图形信 息。下面介绍零件实体儿何信息提取的程序设i-l-。DXF文件是具有专门格式的文本文件。一个完整的DXF文件曲四个大段和一个文件结束标记构成。每一段的开始部分山四行组成：即DXF的组代码0和段标记SECTION,组代码2和段 名各占一行，中间部分是段的实际内容，而段结合部分山组代码0和文件结束符EOF两行组 成。DXF文件具有每个数据均占一行的特点。但是由DXF文件生成图形仅需实体段(以 ENTITIES为段名)和文件结束标记。通过分析DXF文件的格式，现以VB编写的源程序说明读取DXF文件实体段儿何信息的过程。Su