“先进制造技术”课程实验指导书

先进制造技术课程实验指导书扬州大学机械工程学院实验一柔性制造系统结构和控制原理一、实验目的柔性制造系统是集数控技术、计算机技术、机器人技术以及现代管理技术为一体的现代加工制造系统，代表着现代制造业技术装备水平。通过对教学型YG-FMS系统的现场操作和实验，加深学生对柔性制造系统的结构组成、作业过程、控制原理的理解；熟悉了解FMS的物料流、信息流的流动与控制；对加工中心、机器人、现场总线、系统监控、作业调度等先进加工设备、先进制造技术有一个新的认识。二、实验内容与要求实验内容：本实验为一个演示性实验，针对YG-FMS系统介绍演示FMS系统结构组成、作业过程和工作原理。实验要求：分组进行，每组不超过10人；实验前要求学生复习课堂上讲解的有关FMS知识内容；实验教师提前做好实验准备，检查系统联线，预先进行系统试验运行，排除可能出现的问题，安装所需的工件和刀具；不经实验教师许可，学生不得随意操作任何设备开关和按钮。三、YG-FMS系统简介YG-FMS总体结构如图1所示，由一台加工中心和一台数控铣床组成；系统配有毛坯库、成品库和缓冲库；一台日本安川公司的6自由度关节型工业机器人和一部自制的有轨自动化小车组成的物料输送系统，负责在加工设备和各类料库之间进行物料的搬运。图1YG-FMS总体结构组成加工中心：台湾友嘉FV1000，西门子810D数控系统，22个刀位斗笠式刀库；数控铣床：常州多棱数控钻铣床TK7640，西门子802D数控系统；工业机器人：日本安川公司示教再现式编程工业机器人；自动运输小车：由车体、一只交流伺服电机、机械传动系统、导向轮和驱动轮组成；物料库：由三层料架构成，上层为毛坯库，中层为缓冲库，底层为成品库；控制系统：如图2所示，YG-FMS控制系统采用两级递阶控制结构形式，底层一级是设备层，包括加工中心、数控铣床、料架、ET200M智能接口、工业机器人组成；上层为单元控制层，由PC微机、CP5613通信卡和WinAC等控制软件组成；上下层之间通过Profibus现场总线进行通信。PC微机PC微机CP5613通信卡WinAC、WinCC、STEP7单元控制层 Profibus总线 ET200M分散式接口ET200M分散式接口工业机器人控制柜工业机器人料架数控铣床加工中心设备层工业机器人料架数控铣床加工中心图2YG-FMS控制系统四、实验步骤1、讲解YG-FMS系统的结构组成：加工系统：加工中心，数控铣床；物流系统：工业机器人、自动化小车、物料库；控制系统：PC微机、WINAC、WINCC等、2、讲解YG-FMS系统控制原理、Profibus现场总线的连接、系统监控原理；３、介绍每个I/O接口，每一个反映系统状态的接触开关和传感器；４、按照图３－图７所示主控机上界面菜单操作演示系统加工过程。图３系统主界面图４系统监控界面图５选择机床界面图６自动工件界面图７自动运行界面五、实验报告根据实验内容和实验过程，书写实验报告，其内容包括：YG-FMS系统结构组成、控制原理，分析该功能特点，并指出该系统存在的不足，如何改善。实验二：快速原形制造工艺一、实验目的快速原型制造（RPM）技术是上世纪80年代末出现的一种新型制造工艺，现已有数十种工艺方法，是近20年来制造领域的一项重大突破，被誉为：继数控技术之后的制造领域又一场技术革命。通过本实验教学环节，加深学生对RPM技术原理的理解，熟悉了解RPM技术的基本工艺过程，以便在今后产品开发和制造过程中能够正确选用该新兴工艺技术。二、实验内容与要求实验内容：利用北京殷华公司MEM300快速成形系统向学生演示一个简单零件的造型、STL文件生成（录入）、工艺参数设定、以及原型制造整个过程。实验要求：分组进行，每组不超过10人；实验前要求学生预习实验指导书；实验教师提前做好实验准备，提前预热成形系统；每组可推荐一名动手能力强的学生代表在实验教师指导下进行实验的操作；整个实验过程必须按照实验规程进行；不经实验教师许可，不得随意操作仪器设备。三、实验设备简介MEM300快速成形系统是采用ABS塑料丝材，依据熔丝沉积成形法（FDM）工艺原理构成的一台快速成形设备，其成形原理如图所示:系统结构包括如下几个组成部分：控制系统：工控机，Windows操作系统；系统主框架：快速成形系统的主体结构，包括扫描运动系统、喷头、送丝机构、加热与温控系统等；X、Y、Z扫描运动系统：维持系统成形运动的机构，X、Y轴交流伺服控制喷头的水平运动，Z轴步进伺服电机控制喷头垂直运动；喷头及送丝机构：由供丝盘、送丝驱动机构、喷头以及送丝管组成；MEM300快速成形原理工作平台－在此平台进行零件的成形作业。MEM300快速成形原理MEM300快速成形系统控制系统原理图如下：转结板转结板成形材料温控器成形材料温控器送丝电机送丝电机加热元件测温元件加热元件测温元件工控机驱动器驱动器直流电源电机Y电机X电机Z驱动器压力控制系统驱动器工控机驱动器驱动器直流电源电机Y电机X电机Z驱动器压力控制系统驱动器四、实验步骤1、利用AutoCAD或Solidworks对一个简单零件进行三维造型，形状不限，但为节省材料以及缩短成形时间起见，尺寸不得超过10mmx10mmx10mm；2、将所造型的三维实体模型转换为STL文件；注：以上两步可要求学生在实