機(jī)械類基于以太網(wǎng)的數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)課件

基于以太網(wǎng)的數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程

實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

中國地質(zhì)大學(xué)機(jī)械與電子信息學(xué)院基于以太網(wǎng)的數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程

實(shí)時(shí)監(jiān)1軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)流程通信協(xié)議管理軟件總結(jié)與展望項(xiàng)目介紹背景功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)流程通信協(xié)議管理軟件總結(jié)項(xiàng)目介紹背景功能系2項(xiàng)目介紹背景隨著以太網(wǎng)技術(shù)和嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展,遠(yuǎn)程化、智能化成為嵌入式設(shè)備控制系統(tǒng)的發(fā)展的必然趨勢,基于以太網(wǎng)的嵌入式遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)(EmbeddedRemoteControlSystem)則是嵌入式設(shè)備控制遠(yuǎn)程化和智能化的一個(gè)重要方面。傳統(tǒng)機(jī)床與外界的通信大多均采用RS-232串行口。這種通信方式的一個(gè)缺點(diǎn)是通信線路不能太長,無法直接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的需求;另一個(gè)缺點(diǎn)是速度慢,限制了數(shù)據(jù)的大量高速傳輸。本文針對工業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)要求既能分散控制和檢測,又能集中監(jiān)視和控制,還要能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)便于遠(yuǎn)程管理的應(yīng)用需求,以虛擬儀器技術(shù)為背景,提出用嵌入式技術(shù)來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián)網(wǎng)接入和現(xiàn)場控制功能,從而實(shí)現(xiàn)基于以太網(wǎng)的嵌入式遠(yuǎn)程控制。項(xiàng)目介紹背景隨著以太網(wǎng)技術(shù)和嵌入式技術(shù)3項(xiàng)目介紹遠(yuǎn)程數(shù)控系統(tǒng)總體框架圖

總體功能項(xiàng)目介紹遠(yuǎn)程數(shù)控系統(tǒng)總體框架圖總體功能4項(xiàng)目介紹系統(tǒng)結(jié)構(gòu)項(xiàng)目介紹系統(tǒng)結(jié)構(gòu)5程序流程軟件設(shè)計(jì)技術(shù)人員可以在辦公室里通過服務(wù)器向某一臺(tái)機(jī)床或某幾臺(tái)機(jī)床發(fā)送控制命令,從而改變他們的運(yùn)行狀態(tài);也可以接收機(jī)床發(fā)來的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息。監(jiān)控系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行著兩個(gè)線程:一是控制服務(wù)的主線程,用來實(shí)現(xiàn)過程控制和信號采集及數(shù)據(jù)處理;另一個(gè)是通信線程,主要用來建立連接和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。程序流程軟件設(shè)計(jì)技術(shù)人員可以在辦公室里通過服務(wù)器向某一臺(tái)機(jī)床6服務(wù)器端服務(wù)器端7客戶機(jī)端客戶機(jī)端8UDP(UserDatagramProtocol)用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議。選擇UDP的原因:1、UDP的通信開銷比TCP要小;2、UDP是無連接協(xié)議,服務(wù)器可同時(shí)向多客戶機(jī)通信;3、UDP開發(fā)周期短,使用UDP協(xié)議較為理想。傳輸層協(xié)議軟件設(shè)計(jì)UDP(UserDatagramProtocol)用戶數(shù)9自定義網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議軟件設(shè)計(jì)通道號采樣速率保留字放大控制單次\連續(xù)采樣命令號P0口P1口P2口P3口命令號保留字目的地址數(shù)據(jù)幀長度數(shù)據(jù)保留字命令號(1)數(shù)據(jù)采集格式(2)數(shù)據(jù)輸入\輸出口控制系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)把所有口設(shè)置為輸出口,需通過設(shè)置把對應(yīng)口設(shè)置為輸入、輸出口。0=輸出,1=輸入。(3)收發(fā)數(shù)據(jù)格式自定義網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議軟件設(shè)計(jì)通道號采樣速率保留字放大控制單次\10包類別命令\狀態(tài)類型命令\狀態(tài)數(shù)據(jù)其中數(shù)據(jù)字段具體定義如下:包類別(占一個(gè)字節(jié)):0x00為控制命令包;0x01為狀態(tài)包;0x03為數(shù)據(jù)包。命令類型(占一個(gè)字節(jié)):0x00－開始執(zhí)行當(dāng)前機(jī)床程序;0x01－停止執(zhí)行當(dāng)前機(jī)床程序;0x02—暫停執(zhí)行當(dāng)前機(jī)床程序;0x03－復(fù)位機(jī)床;0x04－發(fā)送機(jī)床程序;狀態(tài)類型(占一個(gè)字節(jié)):0x00－運(yùn)行;0x01－停止;0x02－暫停;綜上,命令號:01=數(shù)據(jù)采集,02=DA轉(zhuǎn)換,03=設(shè)置輸入輸出端口,04=從以太網(wǎng)口接受數(shù)據(jù),05=從串口接收數(shù)據(jù)。包類別命令\狀態(tài)類型命令\狀態(tài)數(shù)據(jù)其中數(shù)據(jù)11管理軟件模塊功能軟件設(shè)計(jì)管理軟件模塊功能軟件設(shè)計(jì)12系統(tǒng)登錄模塊系統(tǒng)登錄模塊13網(wǎng)絡(luò)連接模塊模擬信號輸出狀態(tài)顯示和控制管理模塊網(wǎng)絡(luò)連接模塊模擬信號輸出狀態(tài)顯示和控制管理模塊14機(jī)械類基于以太網(wǎng)的數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)課件15管理子模塊管理子模塊16狀態(tài)顯示設(shè)置狀態(tài)控制設(shè)置狀態(tài)顯示設(shè)置狀態(tài)控制設(shè)置17(1)服務(wù)器管理軟件的布局,實(shí)現(xiàn)較好的人機(jī)交互性;

(2)完善數(shù)控機(jī)床應(yīng)用層協(xié)議的編寫;(3)服務(wù)器與客戶機(jī)通信時(shí)很多細(xì)節(jié)問題的考慮,包括通信速度、可靠性、一對多通信時(shí)的通信質(zhì)量等等;總結(jié)總結(jié)181、完善機(jī)床管理系統(tǒng)軟件。現(xiàn)有的管理軟件無論在界面上,還是在功能上都有待更加的完善,以使管理系統(tǒng)有更加穩(wěn)定的性能和友好的用戶界面。2、對網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量進(jìn)行定量分析。例如誤碼率、丟包率等數(shù)據(jù)可靠性問題,進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)分析,尋求一種最佳的傳輸方式。3、考慮網(wǎng)絡(luò)安全問題,不僅包括數(shù)據(jù)安全,還包括系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用性,比如在高溫、噪聲等復(fù)雜環(huán)境中能否達(dá)到期望的通信質(zhì)量。后續(xù)工作后續(xù)工作19謝謝!謝謝!20機(jī)械加工是一種用加工機(jī)械對工件的外形尺寸或性能進(jìn)行改變的過程。按被加工的工件處于的溫度狀態(tài)﹐分為冷加工和熱加工。一般在常溫下加工，并且不引起工件的化學(xué)或物相變化﹐稱冷加工。一般在高于或低于常溫狀態(tài)的加工﹐會(huì)引起工件的化學(xué)或物相變化﹐稱熱加工。冷加工按加工方式的差別可分為切削加工和壓力加工。熱加工常見有熱處理﹐煅造﹐鑄造和焊接。機(jī)械加工另外裝配時(shí)常常要用到冷熱處理。例如：軸承在裝配時(shí)往往將內(nèi)圈放入液氮里冷卻使其尺寸收縮，將外圈適當(dāng)加熱使其尺寸放大，然后再將其裝配在一起?；疖嚨能囕喭馊σ彩怯眉訜岬姆椒▽⑵涮自诨w上，冷卻時(shí)即可保證其結(jié)合的牢固性（此種方法現(xiàn)在依舊應(yīng)用于某些零部件的轉(zhuǎn)配過程中）。機(jī)械加工包括：燈絲電源繞組、激光切割、重型加工、金屬粘結(jié)、金屬拉拔、等離子切割、精密焊接、輥軋成型、金屬板材彎曲成型、模鍛、水噴射切割、精密焊接等。機(jī)械加工：廣意的機(jī)械加工就是指能用機(jī)械手段制造產(chǎn)品的過程；狹意的是用車床（LatheMachine）、銑床(MillingMachine)、鉆床(DrilingMachine)、磨床(GrindingMachine)、沖壓機(jī)、壓鑄機(jī)機(jī)等專用機(jī)械設(shè)備制作零件的過程。編輯本段微型機(jī)械加工技術(shù)的國外發(fā)展現(xiàn)狀機(jī)械產(chǎn)品1959年，RichardPFeynman(1965年諾貝爾物理獎(jiǎng)獲得者)就提出了微型機(jī)械的設(shè)想。1962年第一個(gè)硅微型壓力傳感器問世，其后開發(fā)出尺寸為50～500μm的齒輪、齒輪泵、氣動(dòng)渦輪及聯(lián)接件等微機(jī)械。1965年，斯坦福大學(xué)研制出硅腦電極探針，后來又在掃描隧道顯微鏡、微型傳感器方面取得成功。1987年美國加州大學(xué)伯克利分校研制出轉(zhuǎn)子直徑為60～12μm的利用硅微型靜電機(jī)，顯示出利用硅微加工工藝制造小可動(dòng)結(jié)構(gòu)并與集成電路兼容以制造微小系統(tǒng)的潛力。微型機(jī)械在國外已受到政府部門、企業(yè)界、高等學(xué)校與研究機(jī)構(gòu)的高度重視。美國MIT、Berkeley、Stanford\AT&T的15名科學(xué)家在上世紀(jì)八十年代末提出"小機(jī)器、大機(jī)遇：關(guān)于新興領(lǐng)域--微動(dòng)力學(xué)的報(bào)告"的國家建議書，聲稱"由于微動(dòng)力學(xué)(微系統(tǒng))在美國的緊迫性，應(yīng)在這樣一個(gè)新的重要技術(shù)領(lǐng)域與其他國家的競爭中走在前面"，建議中央財(cái)政預(yù)支費(fèi)用為五年5000萬美元，得到美國領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)重視，連續(xù)大力投資，并把航空航天、信息和MEMS作為科技發(fā)展的三大重點(diǎn)。美國宇航局投資1億美元著手研制"發(fā)現(xiàn)號微型衛(wèi)星"，美國國家科學(xué)基金會(huì)把MEMS作為一個(gè)新崛起的研究領(lǐng)域制定了資助微型電子機(jī)械系統(tǒng)的研究的計(jì)劃，從1998年開始，資助MIT，加州大學(xué)等8所大學(xué)和貝爾實(shí)驗(yàn)室從事這一領(lǐng)域的研究與開發(fā)，年資助額從100萬、200萬加到1993年的500萬美元。1994年發(fā)布的《美國國防部技術(shù)計(jì)劃》報(bào)告，把MEMS列為關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目。美國國防部高級研究計(jì)劃局積極領(lǐng)導(dǎo)和支持MEMS的研究和軍事應(yīng)用，現(xiàn)已建成一條MEMS標(biāo)準(zhǔn)工藝線以促進(jìn)新型元件/裝置的研究與開發(fā)。美國工業(yè)主要致力于傳感器、位移傳感器、應(yīng)變儀和加速度表等傳感器有關(guān)領(lǐng)域的研究。很多機(jī)構(gòu)參加了微型機(jī)械系統(tǒng)的研究，如康奈爾大學(xué)、斯坦福大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校、密執(zhí)安大學(xué)、威斯康星大學(xué)、老倫茲得莫爾國家研究等。加州大學(xué)伯克利傳感器和執(zhí)行器中心(BSAC)得到國防部和十幾家公司資助1500萬元后，建立了1115m2研究開發(fā)MEMS的超凈實(shí)驗(yàn)室。日本通產(chǎn)省1991年開始啟動(dòng)一項(xiàng)為期10年、耗資250億日元的微型大型研究計(jì)劃，研制兩臺(tái)樣機(jī)，一臺(tái)用于醫(yī)療、進(jìn)入人體進(jìn)行診斷和微型手術(shù)，另一臺(tái)用于工業(yè)，對飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和原子能設(shè)備的微小裂紋實(shí)施維修。該計(jì)劃有筑波大學(xué)、東京工業(yè)大學(xué)、東北大學(xué)、早稻田大學(xué)和富士通研究所等幾十家單位參加。歐洲工業(yè)發(fā)達(dá)國家也相繼對微型系統(tǒng)的研究開發(fā)進(jìn)行了重點(diǎn)投資，德國自1988年開始微加工十年計(jì)劃項(xiàng)目，其科技部于1990～1993年撥款4萬馬克支持"微系統(tǒng)計(jì)劃"研究，并把微系統(tǒng)列為本世紀(jì)初科技發(fā)展的重點(diǎn)，德國首創(chuàng)的LIGA工藝，為MEMS的發(fā)展提供了新的技術(shù)手段，并已成為三維結(jié)構(gòu)制作的優(yōu)選工藝。法國1993年啟動(dòng)的7000萬法郎的"微系統(tǒng)與技術(shù)"項(xiàng)目。歐共體組成"多功能微系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)NEXUS"，聯(lián)合協(xié)調(diào)46個(gè)研究所的研究。瑞士在其傳統(tǒng)的鐘表制造行業(yè)和小型精密機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ)上也投入了MEMS的開發(fā)工作，1992年投資為1000萬美元。英國政府也制訂了納米科學(xué)計(jì)劃。在機(jī)械、光學(xué)、電子學(xué)等領(lǐng)域列出8個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行研究與開發(fā)。為了加強(qiáng)歐洲開發(fā)MEMS的力量，一些歐洲公司已組成MEMS開發(fā)集團(tuán)。目前已有大量的微型機(jī)械或微型系統(tǒng)被研究出來，例如：尖端直徑為5μm的微型鑷子可以夾起一個(gè)紅血球，尺寸為7mm×7mm×2mm的微型泵流量可達(dá)250μl/min能開動(dòng)汽車，在磁場中飛行的機(jī)器蝴蝶，以及集微型速度計(jì)、微型陀螺和信號處理系統(tǒng)為一體的微型慣性組合(MIMU)。德國創(chuàng)造了LIGA工藝，制成了懸臂梁、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及微型泵、微型噴嘴、濕度、流量傳感器以及多種光學(xué)器件。美國加州理工學(xué)院在飛機(jī)翼面粘上相當(dāng)數(shù)量的1mm的微梁，控制其彎曲角度以影響飛機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)特性。美國大批量生產(chǎn)的硅加速度計(jì)把微型傳感器(機(jī)械部分)和集成電路(電信號源、放大器、信號處理和正檢正電路等)一起集成在硅片上3mm×3mm的范圍內(nèi)。日本研制的數(shù)厘米見方的微型車床可加工精度達(dá)1.5μm的微細(xì)軸。工藝基礎(chǔ)的基本概念編輯本段生產(chǎn)過程和工藝過程生產(chǎn)過程是指從原材料（或半成品）制成產(chǎn)品的全部過程。對機(jī)器生產(chǎn)而言包括原材料的運(yùn)輸和保存，生產(chǎn)的準(zhǔn)備，毛坯的制造，零件的加工和熱處理，產(chǎn)品的裝配、及調(diào)試，油漆和包裝等內(nèi)容。生產(chǎn)過程的內(nèi)容十分廣泛，現(xiàn)代企業(yè)用系統(tǒng)工程學(xué)的原理和方法組織生產(chǎn)和指導(dǎo)生產(chǎn)，將生產(chǎn)過程看成是一個(gè)具有輸入和輸出的生產(chǎn)系統(tǒng)。能使企業(yè)的管理科學(xué)化，使企業(yè)更具應(yīng)變力和競爭力。在生產(chǎn)過程中，直接改變原材料（或毛坯）形狀、尺寸和性能，使之變?yōu)槌善返倪^程，稱為工藝過程。它是生產(chǎn)過程的主要部分。例如毛坯的鑄造、鍛造和焊接；改變材料性能的熱處理[1]；零件的機(jī)械加工等，都屬于工藝過程。工藝過程又是由一個(gè)或若干個(gè)順序排列的工序組成的。工序是工藝過程的基本組成單位。所謂工序是指在一個(gè)工作地點(diǎn)，對一個(gè)或一組工件所連續(xù)完成的那部分工藝過程。構(gòu)成一個(gè)工序的主要特點(diǎn)是不改變加工對象、設(shè)備和操作者，而且工序的內(nèi)容是連續(xù)完成的。例如圖32-1中[cc1]的零件，其工藝過程可以分為以下兩個(gè)工序：工序1：在車床上車外圓、車端面、鏜孔和內(nèi)孔倒角；工序2：在鉆床上鉆6個(gè)小孔。在同一道工序中，工件可能要經(jīng)過幾次安裝。工件在一次裝夾中所完成的那部分工序，稱為安裝。在工序1中，有兩次安裝。第一次安裝：用三爪卡盤夾住外圓，車端面C，鏜內(nèi)孔，內(nèi)孔倒角，車外圓。第二次安裝：調(diào)頭用三爪盤夾住外圓，車端面A和B，內(nèi)孔倒角。編輯本段生產(chǎn)類型生產(chǎn)類型通常分為三類。1．單件生產(chǎn)單個(gè)地生產(chǎn)某個(gè)零件，很少重復(fù)地生產(chǎn)。2．成批生產(chǎn)成批地制造相同的零件的生產(chǎn)。3．大量生產(chǎn)當(dāng)產(chǎn)品的制造數(shù)量很大，大多數(shù)工作地點(diǎn)經(jīng)常是重復(fù)進(jìn)行一種零件的某一工序的生產(chǎn)。擬定零件的工藝過程時(shí)，由于零件的生產(chǎn)類型不同，所采用的加方法、機(jī)床設(shè)備、工夾量具、毛坯及對工人的技術(shù)要求等，都有很大的不同。編輯本段加工余量為了加工出合格的零件，必須從毛坯上切去的那層金屬的厚度，稱為加工余量。加工余量又可分為工序余量和總余量。某工序中需要切除的那層金屬厚度，稱為該工序的加工余量。從毛坯到成品總共需要切除的余量，稱為總余量，等于相應(yīng)表面各工序余量之和。在工件上留加工余量的目的是為了切除上一道工序所留下來的加工誤差和表面缺陷，如鑄件表面冷硬層、氣孔、夾砂層，鍛件表面的氧化皮、脫碳層、表面裂紋，切削加工后的內(nèi)應(yīng)力層和表面粗糙度等。從而提高工件的精度和表面粗糙度。加工余量的大小對加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率均有較大影響。加工余量過大，不僅增加了機(jī)械加工的勞動(dòng)量，降低了生產(chǎn)率，而且增加了材料、工具和電力消耗，提高了加工成本。若加工余量過小，則既不能消除上道工序的各種缺陷和誤差，又不能補(bǔ)償本工序加工時(shí)的裝夾誤差，造成廢品。其選取原則是在保證質(zhì)量的前提下，使余量盡可能小。一般說來，越是精加工，工序余量越小。編輯本段基準(zhǔn)機(jī)械零件是由若干個(gè)表面組成的，研究零件表面的相對關(guān)系，必須確定一個(gè)基準(zhǔn)，基準(zhǔn)是零件上用來確定其它點(diǎn)、線、面的位置所依據(jù)的點(diǎn)、線、面。根據(jù)基準(zhǔn)的不同功能，基準(zhǔn)可分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩類。1．設(shè)計(jì)基準(zhǔn)在零件圖上用以確定其它點(diǎn)、線、面位置的基準(zhǔn)，稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。如圖32-2所[cc2]示的軸套零件，各外圓和內(nèi)孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是零件的軸心線，端面A是端面B、C的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，內(nèi)孔的軸線是外圓徑向跳動(dòng)的基準(zhǔn)。2．工藝基準(zhǔn)零件在加工和裝配過程中所使用的基準(zhǔn)，稱為工藝基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)按用途不同又分為裝配基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)及定位基準(zhǔn)。（1）裝配基準(zhǔn)裝配時(shí)用以確定零件在部件或產(chǎn)品中的位置的基準(zhǔn)，稱為裝配基準(zhǔn)。（2）測量基準(zhǔn)用以檢驗(yàn)已加工表面的尺寸及位置的基準(zhǔn)，稱為測量基準(zhǔn)。如圖32-2中的零件，內(nèi)孔軸線是檢驗(yàn)外圓徑向跳動(dòng)的測量基準(zhǔn)；表面A是檢驗(yàn)長度L尺寸l和的測量基準(zhǔn)。（3）定位基準(zhǔn)加工時(shí)工件定位所用的基準(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)。作為定位基準(zhǔn)的表面（或線、點(diǎn)），在第一道工序中只能選擇未加工的毛坯表面，這種定位表面稱粗基準(zhǔn).在以后的各個(gè)工序中就可采用已加工表面作為定位基準(zhǔn)，這種定位表面稱精基準(zhǔn)。編輯本段擬定工藝路線的一般原則機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定，大體可分為兩個(gè)步驟。首先是擬定零件加工的工藝路線，然后再確定每一道工序的工序尺寸、所用設(shè)備和工藝裝備以及切削規(guī)范、工時(shí)定額等。這兩個(gè)步驟是互相聯(lián)系的，應(yīng)進(jìn)行綜合分析。工藝路線的擬定是制定工藝過程的總體布局，主要任務(wù)是選擇各個(gè)表面的加工方法，確定各個(gè)表面的加工順序，以及整個(gè)工藝過程中工序數(shù)目的多少等。擬定工藝路線的一般原則1、先加工基準(zhǔn)面零件在加工過程中，作為定位基準(zhǔn)的表面應(yīng)首先加工出來，以便盡快為后續(xù)工序的加工提供精基準(zhǔn)。稱為“基準(zhǔn)先行”。2、劃分加工階段加工質(zhì)量要求高的表面，都劃分加工階段，一般可分為粗加工、半精加工和精加工三個(gè)階段。主要是為了保證加工質(zhì)量；有利于合理使用設(shè)備；便于安排熱處理工序；以及便于時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷等。3、先面后孔

[1]對于箱體、支架和連桿等零件應(yīng)先加工平面后加工孔。這樣就可以以平面定位加工孔，保證平面和孔的位置精度，而且對平面上的孔的加工帶來方便。4、光整加工光整加工后的工件主要表面的光整加工（如研磨、珩磨、精磨\滾壓加工等），應(yīng)放在工藝路線最后階段進(jìn)行，加工后的表面光潔度在Ra0.8um以上，輕微的碰撞都會(huì)損壞表面，在日本、德國等國家，在光整加工后，都要用絨布進(jìn)行保護(hù)，絕對不準(zhǔn)用手或其它物件直接接觸工件，以免光整加工的表面，由于工序間的轉(zhuǎn)運(yùn)和安裝而受到損傷。編輯本段具體處理原則上述為工序安排的一般情況。有些具體情況可按下列原則處理。(1)、為了保證加工精度，粗、精加工最好分開進(jìn)行。因?yàn)榇旨庸r(shí)，切削量大，工件所受切削力、夾緊力大，發(fā)熱量多，以及加工表面有較顯著的加工硬化現(xiàn)象，工件內(nèi)部存在著較大的內(nèi)應(yīng)力，如果粗、粗加工連續(xù)進(jìn)行，則精加工后的零件精度會(huì)因?yàn)閼?yīng)力的重新分布而很快喪失。對于某些加工精度要求高的零件。在粗加工之后和精加工之前，還應(yīng)安排低溫退火或時(shí)效處理工序來消除內(nèi)應(yīng)力。(2)、合理地選用設(shè)備。粗加工主要是切掉大部分加工余量，并不要求有較高的加工精度，所以粗加工應(yīng)在功率較大、精度不太高的機(jī)床上進(jìn)行，精加工工序則要求用較高精度的機(jī)床加工。粗、精加工分別在不同的機(jī)床上加工，既能充分發(fā)揮設(shè)備能力，又能延長精密機(jī)床的使用壽命。(3)、在機(jī)械加工工藝路線中，常安排有熱處理工序。熱處理工序位置的安排如下：為改善金屬的切削加工性能，如退火、正火、調(diào)質(zhì)等，一般安排在機(jī)械加工前進(jìn)行。為消除內(nèi)應(yīng)力，如時(shí)效處理、調(diào)質(zhì)處理等，一般安排在粗加工之后，精加工之前進(jìn)行。為了提高零件的機(jī)械性能，如滲碳、淬火、回火等，一般安排在機(jī)械加工之后進(jìn)行。如熱處理后有較大的變形，還須安排最終加工工序編輯本段機(jī)械加工常用器械加工需要的機(jī)械由數(shù)顯銑床、數(shù)顯成型磨床、數(shù)顯車床、電火花機(jī)、萬能磨床、加工中心、激光焊接、中走絲等，可進(jìn)行精密零件的車、銑、刨、磨等加工，此類機(jī)械擅長精密零件的車、銑、刨、磨等加工，可以加工各種不規(guī)則形狀零件，加工精度可達(dá)2μm。機(jī)械加工類精品課件本文檔下載后可以修改編輯，歡迎下載收藏。機(jī)械加工是一種用加工機(jī)械對工件的外形尺寸或性能進(jìn)行改變的過程21基于以太網(wǎng)的數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程

實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

中國地質(zhì)大學(xué)機(jī)械與電子信息學(xué)院基于以太網(wǎng)的數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程

實(shí)時(shí)監(jiān)22軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)流程通信協(xié)議管理軟件總結(jié)與展望項(xiàng)目介紹背景功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)流程通信協(xié)議管理軟件總結(jié)項(xiàng)目介紹背景功能系23項(xiàng)目介紹背景隨著以太網(wǎng)技術(shù)和嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展,遠(yuǎn)程化、智能化成為嵌入式設(shè)備控制系統(tǒng)的發(fā)展的必然趨勢,基于以太網(wǎng)的嵌入式遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)(EmbeddedRemoteControlSystem)則是嵌入式設(shè)備控制遠(yuǎn)程化和智能化的一個(gè)重要方面。傳統(tǒng)機(jī)床與外界的通信大多均采用RS-232串行口。這種通信方式的一個(gè)缺點(diǎn)是通信線路不能太長,無法直接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的需求;另一個(gè)缺點(diǎn)是速度慢,限制了數(shù)據(jù)的大量高速傳輸。本文針對工業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)要求既能分散控制和檢測,又能集中監(jiān)視和控制,還要能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)便于遠(yuǎn)程管理的應(yīng)用需求,以虛擬儀器技術(shù)為背景,提出用嵌入式技術(shù)來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián)網(wǎng)接入和現(xiàn)場控制功能,從而實(shí)現(xiàn)基于以太網(wǎng)的嵌入式遠(yuǎn)程控制。項(xiàng)目介紹背景隨著以太網(wǎng)技術(shù)和嵌入式技術(shù)24項(xiàng)目介紹遠(yuǎn)程數(shù)控系統(tǒng)總體框架圖

總體功能項(xiàng)目介紹遠(yuǎn)程數(shù)控系統(tǒng)總體框架圖總體功能25項(xiàng)目介紹系統(tǒng)結(jié)構(gòu)項(xiàng)目介紹系統(tǒng)結(jié)構(gòu)26程序流程軟件設(shè)計(jì)技術(shù)人員可以在辦公室里通過服務(wù)器向某一臺(tái)機(jī)床或某幾臺(tái)機(jī)床發(fā)送控制命令,從而改變他們的運(yùn)行狀態(tài);也可以接收機(jī)床發(fā)來的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息。監(jiān)控系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行著兩個(gè)線程:一是控制服務(wù)的主線程,用來實(shí)現(xiàn)過程控制和信號采集及數(shù)據(jù)處理;另一個(gè)是通信線程,主要用來建立連接和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。程序流程軟件設(shè)計(jì)技術(shù)人員可以在辦公室里通過服務(wù)器向某一臺(tái)機(jī)床27服務(wù)器端服務(wù)器端28客戶機(jī)端客戶機(jī)端29UDP(UserDatagramProtocol)用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議。選擇UDP的原因:1、UDP的通信開銷比TCP要小;2、UDP是無連接協(xié)議,服務(wù)器可同時(shí)向多客戶機(jī)通信;3、UDP開發(fā)周期短,使用UDP協(xié)議較為理想。傳輸層協(xié)議軟件設(shè)計(jì)UDP(UserDatagramProtocol)用戶數(shù)30自定義網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議軟件設(shè)計(jì)通道號采樣速率保留字放大控制單次\連續(xù)采樣命令號P0口P1口P2口P3口命令號保留字目的地址數(shù)據(jù)幀長度數(shù)據(jù)保留字命令號(1)數(shù)據(jù)采集格式(2)數(shù)據(jù)輸入\輸出口控制系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)把所有口設(shè)置為輸出口,需通過設(shè)置把對應(yīng)口設(shè)置為輸入、輸出口。0=輸出,1=輸入。(3)收發(fā)數(shù)據(jù)格式自定義網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議軟件設(shè)計(jì)通道號采樣速率保留字放大控制單次\31包類別命令\狀態(tài)類型命令\狀態(tài)數(shù)據(jù)其中數(shù)據(jù)字段具體定義如下:包類別(占一個(gè)字節(jié)):0x00為控制命令包;0x01為狀態(tài)包;0x03為數(shù)據(jù)包。命令類型(占一個(gè)字節(jié)):0x00－開始執(zhí)行當(dāng)前機(jī)床程序;0x01－停止執(zhí)行當(dāng)前機(jī)床程序;0x02—暫停執(zhí)行當(dāng)前機(jī)床程序;0x03－復(fù)位機(jī)床;0x04－發(fā)送機(jī)床程序;狀態(tài)類型(占一個(gè)字節(jié)):0x00－運(yùn)行;0x01－停止;0x02－暫停;綜上,命令號:01=數(shù)據(jù)采集,02=DA轉(zhuǎn)換,03=設(shè)置輸入輸出端口,04=從以太網(wǎng)口接受數(shù)據(jù),05=從串口接收數(shù)據(jù)。包類別命令\狀態(tài)類型命令\狀態(tài)數(shù)據(jù)其中數(shù)據(jù)32管理軟件模塊功能軟件設(shè)計(jì)管理軟件模塊功能軟件設(shè)計(jì)33系統(tǒng)登錄模塊系統(tǒng)登錄模塊34網(wǎng)絡(luò)連接模塊模擬信號輸出狀態(tài)顯示和控制管理模塊網(wǎng)絡(luò)連接模塊模擬信號輸出狀態(tài)顯示和控制管理模塊35機(jī)械類基于以太網(wǎng)的數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)課件36管理子模塊管理子模塊37狀態(tài)顯示設(shè)置狀態(tài)控制設(shè)置狀態(tài)顯示設(shè)置狀態(tài)控制設(shè)置38(1)服務(wù)器管理軟件的布局,實(shí)現(xiàn)較好的人機(jī)交互性;

(2)完善數(shù)控機(jī)床應(yīng)用層協(xié)議的編寫;(3)服務(wù)器與客戶機(jī)通信時(shí)很多細(xì)節(jié)問題的考慮,包括通信速度、可靠性、一對多通信時(shí)的通信質(zhì)量等等;總結(jié)總結(jié)391、完善機(jī)床管理系統(tǒng)軟件?，F(xiàn)有的管理軟件無論在界面上,還是在功能上都有待更加的完善,以使管理系統(tǒng)有更加穩(wěn)定的性能和友好的用戶界面。2、對網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量進(jìn)行定量分析。例如誤碼率、丟包率等數(shù)據(jù)可靠性問題,進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)分析,尋求一種最佳的傳輸方式。3、考慮網(wǎng)絡(luò)安全問題,不僅包括數(shù)據(jù)安全,還包括系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用性,比如在高溫、噪聲等復(fù)雜環(huán)境中能否達(dá)到期望的通信質(zhì)量。后續(xù)工作后續(xù)工作40謝謝!謝謝!41機(jī)械加工是一種用加工機(jī)械對工件的外形尺寸或性能進(jìn)行改變的過程。按被加工的工件處于的溫度狀態(tài)﹐分為冷加工和熱加工。一般在常溫下加工，并且不引起工件的化學(xué)或物相變化﹐稱冷加工。一般在高于或低于常溫狀態(tài)的加工﹐會(huì)引起工件的化學(xué)或物相變化﹐稱熱加工。冷加工按加工方式的差別可分為切削加工和壓力加工。熱加工常見有熱處理﹐煅造﹐鑄造和焊接。機(jī)械加工另外裝配時(shí)常常要用到冷熱處理。例如：軸承在裝配時(shí)往往將內(nèi)圈放入液氮里冷卻使其尺寸收縮，將外圈適當(dāng)加熱使其尺寸放大，然后再將其裝配在一起?；疖嚨能囕喭馊σ彩怯眉訜岬姆椒▽⑵涮自诨w上，冷卻時(shí)即可保證其結(jié)合的牢固性（此種方法現(xiàn)在依舊應(yīng)用于某些零部件的轉(zhuǎn)配過程中）。機(jī)械加工包括：燈絲電源繞組、激光切割、重型加工、金屬粘結(jié)、金屬拉拔、等離子切割、精密焊接、輥軋成型、金屬板材彎曲成型、模鍛、水噴射切割、精密焊接等。機(jī)械加工：廣意的機(jī)械加工就是指能用機(jī)械手段制造產(chǎn)品的過程；狹意的是用車床（LatheMachine）、銑床(MillingMachine)、鉆床(DrilingMachine)、磨床(GrindingMachine)、沖壓機(jī)、壓鑄機(jī)機(jī)等專用機(jī)械設(shè)備制作零件的過程。編輯本段微型機(jī)械加工技術(shù)的國外發(fā)展現(xiàn)狀機(jī)械產(chǎn)品1959年，RichardPFeynman(1965年諾貝爾物理獎(jiǎng)獲得者)就提出了微型機(jī)械的設(shè)想。1962年第一個(gè)硅微型壓力傳感器問世，其后開發(fā)出尺寸為50～500μm的齒輪、齒輪泵、氣動(dòng)渦輪及聯(lián)接件等微機(jī)械。1965年，斯坦福大學(xué)研制出硅腦電極探針，后來又在掃描隧道顯微鏡、微型傳感器方面取得成功。1987年美國加州大學(xué)伯克利分校研制出轉(zhuǎn)子直徑為60～12μm的利用硅微型靜電機(jī)，顯示出利用硅微加工工藝制造小可動(dòng)結(jié)構(gòu)并與集成電路兼容以制造微小系統(tǒng)的潛力。微型機(jī)械在國外已受到政府部門、企業(yè)界、高等學(xué)校與研究機(jī)構(gòu)的高度重視。美國MIT、Berkeley、Stanford\AT&T的15名科學(xué)家在上世紀(jì)八十年代末提出"小機(jī)器、大機(jī)遇：關(guān)于新興領(lǐng)域--微動(dòng)力學(xué)的報(bào)告"的國家建議書，聲稱"由于微動(dòng)力學(xué)(微系統(tǒng))在美國的緊迫性，應(yīng)在這樣一個(gè)新的重要技術(shù)領(lǐng)域與其他國家的競爭中走在前面"，建議中央財(cái)政預(yù)支費(fèi)用為五年5000萬美元，得到美國領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)重視，連續(xù)大力投資，并把航空航天、信息和MEMS作為科技發(fā)展的三大重點(diǎn)。美國宇航局投資1億美元著手研制"發(fā)現(xiàn)號微型衛(wèi)星"，美國國家科學(xué)基金會(huì)把MEMS作為一個(gè)新崛起的研究領(lǐng)域制定了資助微型電子機(jī)械系統(tǒng)的研究的計(jì)劃，從1998年開始，資助MIT，加州大學(xué)等8所大學(xué)和貝爾實(shí)驗(yàn)室從事這一領(lǐng)域的研究與開發(fā)，年資助額從100萬、200萬加到1993年的500萬美元。1994年發(fā)布的《美國國防部技術(shù)計(jì)劃》報(bào)告，把MEMS列為關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目。美國國防部高級研究計(jì)劃局積極領(lǐng)導(dǎo)和支持MEMS的研究和軍事應(yīng)用，現(xiàn)已建成一條MEMS標(biāo)準(zhǔn)工藝線以促進(jìn)新型元件/裝置的研究與開發(fā)。美國工業(yè)主要致力于傳感器、位移傳感器、應(yīng)變儀和加速度表等傳感器有關(guān)領(lǐng)域的研究。很多機(jī)構(gòu)參加了微型機(jī)械系統(tǒng)的研究，如康奈爾大學(xué)、斯坦福大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校、密執(zhí)安大學(xué)、威斯康星大學(xué)、老倫茲得莫爾國家研究等。加州大學(xué)伯克利傳感器和執(zhí)行器中心(BSAC)得到國防部和十幾家公司資助1500萬元后，建立了1115m2研究開發(fā)MEMS的超凈實(shí)驗(yàn)室。日本通產(chǎn)省1991年開始啟動(dòng)一項(xiàng)為期10年、耗資250億日元的微型大型研究計(jì)劃，研制兩臺(tái)樣機(jī)，一臺(tái)用于醫(yī)療、進(jìn)入人體進(jìn)行診斷和微型手術(shù)，另一臺(tái)用于工業(yè)，對飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和原子能設(shè)備的微小裂紋實(shí)施維修。該計(jì)劃有筑波大學(xué)、東京工業(yè)大學(xué)、東北大學(xué)、早稻田大學(xué)和富士通研究所等幾十家單位參加。歐洲工業(yè)發(fā)達(dá)國家也相繼對微型系統(tǒng)的研究開發(fā)進(jìn)行了重點(diǎn)投資，德國自1988年開始微加工十年計(jì)劃項(xiàng)目，其科技部于1990～1993年撥款4萬馬克支持"微系統(tǒng)計(jì)劃"研究，并把微系統(tǒng)列為本世紀(jì)初科技發(fā)展的重點(diǎn)，德國首創(chuàng)的LIGA工藝，為MEMS的發(fā)展提供了新的技術(shù)手段，并已成為三維結(jié)構(gòu)制作的優(yōu)選工藝。法國1993年啟動(dòng)的7000萬法郎的"微系統(tǒng)與技術(shù)"項(xiàng)目。歐共體組成"多功能微系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)NEXUS"，聯(lián)合協(xié)調(diào)46個(gè)研究所的研究。瑞士在其傳統(tǒng)的鐘表制造行業(yè)和小型精密機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ)上也投入了MEMS的開發(fā)工作，1992年投資為1000萬美元。英國政府也制訂了納米科學(xué)計(jì)劃。在機(jī)械、光學(xué)、電子學(xué)等領(lǐng)域列出8個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行研究與開發(fā)。為了加強(qiáng)歐洲開發(fā)MEMS的力量，一些歐洲公司已組成MEMS開發(fā)集團(tuán)。目前已有大量的微型機(jī)械或微型系統(tǒng)被研究出來，例如：尖端直徑為5μm的微型鑷子可以夾起一個(gè)紅血球，尺寸為7mm×7mm×2mm的微型泵流量可達(dá)250μl/min能開動(dòng)汽車，在磁場中飛行的機(jī)器蝴蝶，以及集微型速度計(jì)、微型陀螺和信號處理系統(tǒng)為一體的微型慣性組合(MIMU)。德國創(chuàng)造了LIGA工藝，制成了懸臂梁、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及微型泵、微型噴嘴、濕度、流量傳感器以及多種光學(xué)器件。美國加州理工學(xué)院在飛機(jī)翼面粘上相當(dāng)數(shù)量的1mm的微梁，控制其彎曲角度以影響飛機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)特性。美國大批量生產(chǎn)的硅加速度計(jì)把微型傳感器(機(jī)械部分)和集成電路(電信號源、放大器、信號處理和正檢正電路等)一起集成在硅片上3mm×3mm的范圍內(nèi)。日本研制的數(shù)厘米見方的微型車床可加工精度達(dá)1.5μm的微細(xì)軸。工藝基礎(chǔ)的基本概念編輯本段生產(chǎn)過程和工藝過程生產(chǎn)過程是指從原材料（或半成品）制成產(chǎn)品的全部過程。對機(jī)器生產(chǎn)而言包括原材料的運(yùn)輸和保存，生產(chǎn)的準(zhǔn)備，毛坯的制造，零件的加工和熱處理，產(chǎn)品的裝配、及調(diào)試，油漆和包裝等內(nèi)容。生產(chǎn)過程的內(nèi)容十分廣泛，現(xiàn)代企業(yè)用系統(tǒng)工程學(xué)的原理和方法組織生產(chǎn)和指導(dǎo)生產(chǎn)，將生產(chǎn)過程看成是一個(gè)具有輸入和輸出的生產(chǎn)系統(tǒng)。能使企業(yè)的管理科學(xué)化，使企業(yè)更具應(yīng)變力和競爭力。在生產(chǎn)過程中，直接改變原材料（或毛坯）形狀、尺寸和性能，使之變?yōu)槌善返倪^程，稱為工藝過程。它是生產(chǎn)過程的主要部分。例如毛坯的鑄造、鍛造和焊接；改變材料性能的熱處理[1]；零件的機(jī)械加工等，都屬于工藝過程。工藝過程又是由一個(gè)或若干個(gè)順序排列的工序組成的。工序是工藝過程的基本組成單位。所謂工序是指在一個(gè)工作地點(diǎn)，對一個(gè)或一組工件所連續(xù)完成的那部分工藝過程。構(gòu)成一個(gè)工序的主要特點(diǎn)是不改變加工對象、設(shè)備和操作者，而且工序的內(nèi)容是連續(xù)完成的。例如圖32-1中[cc1]的零件，其工藝過程可以分為以下兩個(gè)工序：工序1：在車床上車外圓、車端面、鏜孔和內(nèi)孔倒角；工序2：在鉆床上鉆6個(gè)小孔。在同一道工序中，工件可能要經(jīng)過幾次安裝。工件在一次裝夾中所完成的那部分工序，稱為安裝。在工序1中，有兩次安裝。第一次安裝：用三爪卡盤夾住外圓，車端面C，鏜內(nèi)孔，內(nèi)孔倒角，車外圓。第二次安裝：調(diào)頭用三爪盤夾住外圓，車端面A和B，內(nèi)孔倒角。編輯本段生產(chǎn)類型生產(chǎn)類型通常分為三類。1．單件生產(chǎn)單個(gè)地生產(chǎn)某個(gè)零件，很少重復(fù)地生產(chǎn)。2．成批生產(chǎn)成批地制造相同的零件的生產(chǎn)。3．大量生產(chǎn)當(dāng)產(chǎn)品的制造數(shù)量很大，大多數(shù)工作地點(diǎn)經(jīng)常是重復(fù)進(jìn)行一種零件的某一工序的生產(chǎn)。擬定零件的工藝過程時(shí)，由于零件的生產(chǎn)類型不同，所采用的加方法、機(jī)床設(shè)備、工夾量具、毛坯及對工人的技術(shù)要求等，都有很大的不同。編輯本段加工余量為了加工出合格的零件，必須從毛坯上切去的那層金屬的厚度，稱為加工余量。加工余量又可分為工序余量和總余量。某工序中需要切除的那層金屬厚度，稱為該工序的加工余量。從毛坯到成品總共需要切除的余量，稱為總余量，等于相應(yīng)表面各工序余量之和。在工件上留加工余量的目的是為了切除上一道工序所留下來的加工誤差和表面缺陷，如鑄件表面冷硬層、氣孔、夾砂層，鍛件表面的氧化皮、脫碳層、表面裂紋，切削加工后的內(nèi)應(yīng)力層和表面粗糙度等。從而提高工件的精度和表面粗糙度。加工余量的大小對加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率均有較大影響。加工余量過大，不僅增加了機(jī)械加工的勞動(dòng)量，降低了生產(chǎn)率，而且增加了材料、工具和電力消耗，提高了加工成本。若加工余量過小，則既不能消除上道工序的各種缺陷和誤差，又不能補(bǔ)償本工序加工時(shí)的裝夾誤差，造成廢品。其選取原則是在保證質(zhì)量的前提下，使余量盡可能小。一般說來，越是精加工，工序余量越小。編輯本段基準(zhǔn)機(jī)械零件是由若干個(gè)表面組成的，研究零件表面的相對關(guān)系，必須確定一個(gè)基準(zhǔn)，基準(zhǔn)是零件上用來確定其它點(diǎn)、線、面的位置所依據(jù)的點(diǎn)、線、面。根據(jù)基準(zhǔn)的不同功能，基準(zhǔn)可分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩類。1．設(shè)計(jì)基準(zhǔn)在零件圖上用以確定其它點(diǎn)、線、面位置的基準(zhǔn)，稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。如圖32-2所[cc2]示的軸套零件，各外圓和內(nèi)孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是零件的軸心線，端面A是端面B、C的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，內(nèi)孔的軸線是外圓徑向跳動(dòng)的基準(zhǔn)。2．工藝基準(zhǔn)零件在加工和裝配過程中所使用的基準(zhǔn)，稱為工藝基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)按用途不同又分為裝配基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)及定位基準(zhǔn)。（1）裝配