局域网下机械零件的设计及加工.doc

1、局域网下机械零部件的设计与加工摘要：随着计算机网络技术的迅猛发展, 世界已进入网络时代。网络也使得制造业发生了根本性的变化，要求利用互联网, 灵活而快速地实现网络化制造。本设计首先通过对数控机床发展与现状的了解，引出数控机床的局域网链接的趋势，从而更深入的了解一些基本数控机床系统的通信结构、联网协议转换方案以及硬件接口之间的链接。再通过一个基本轴类零件的工艺设计与编程，对其三维造型，应用加工软件进行仿真模拟加工，最后利用数控机床的局域网技术，实现机械零部件的数控加工。关键词：网络时代；网络化制造；数控加工LAN Mechanical Parts Design and ProcessingAbs

2、tract:with the rapid development of computer network technology, the world has entered the era of network. Network makes fundamental changes have taken place in manufacturing, require use of the Internet, flexible and fast realization of networked manufacturing.This design first by understanding the

3、 current situation of development of NC machine tool, which leads to the LAN link trend of NC machine tools, so as to better understanding of some basic numerical control machine tool system communication structure, the network protocol conversion scheme and hardware interface between the links. Aga

4、in through a basic process design and programming of shaft parts, on the three dimensional modelling，application processing software simulation processing, finally using local area network (LAN) NC machine tool technology, implement NC machining of mechanical parts.Key words: The network era; Networ

5、ked manufacturing; The NC machining 目 录1 绪 论11.1 数控机床基本概念11.2 数控机床组成、特点11.3 国内数控机床技术发展21.4 本文要完成的主要内容32 数控机床的局域网连接42.1数控机床联网的趋势及优点42.2 典型的DNC系统通信结构52.2.1串口方式通信结构52.2.2局域网方式通信结构62.2.3现场总线方式通信结构72.3 协议转换联网方案82.4 硬件接口之间的连接122.4.2串口服务器与机床串行口的连接133 轴类零件的设计与加工153.1 零件图纸分析153.2 加工工艺分析163.2.1 夹具、刀具的选择163.2.

6、2 切削用量163.2.3 机床对刀及工步173.3 加工程序编辑173.4 加工零件的三维建模213.5 数控模拟仿真加工22总 结25参考文献26致 谢27附 录281 绪论1.1 数控机床基本概念 20世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用,计算机及控制技术在机械制造设备中的应用是20世纪内制造业发展的最重大的技术进步。自从1952年美国第1台数控铣床问世至今己经历了50个年头。数控设备包括:车、铣、加工中心、锉、磨、冲压、电加工以及各类专机,形成庞大的数控制造设备家族。 数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）

7、的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。1.2 数控机床组成、特点（1）主机主机是数控机床的主体,包括床身、立柱、立轴、进给机构等机械部件。根据不同的零件加工要求,有车床、铣床、钻床、锉床、磨床、重型机床、电加工机床以

8、及其它类型。（2）CNC装置这是数控机床的核心,包括硬件(印刷电路板、CRT显示器、键盘、纸带阅读机等)以及相应的软件。CNC装置用于实现输入数字化的零件程序,并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。现代数控系统提供了多种程序输入方法,如通过面板人工现场输入、通过磁盘驱动器输入、通过串行通讯口输入及传统的纸带阅读机输入等。现代数控系统均配置有大容量存储器RAM来存储已输入数控系统的加工程序。通过数控系统的显示器及键盘可现场对内存中的加工程序进行编辑与修改。（3）驱动装置这是数控机床执行机构的驱动部件,包括主轴驱动单元、进给驱动单元、主轴电机进给电机等。数控机床的主轴和进

9、给系统是由数控装置发出指令,通过电气或电液伺服系统实现的。当几个进给轴实现联动时,可以完成点位、直线、平面曲线或空间曲纫面的加工。（4）数控机床的辅助装置这是指数控机床的一些必备的配套部件,用以保证数控机床的运行。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头,还包括刀具及监控检测装置。（5）编程机及其他一些附属设备现代数控机床不仅可以在CNC装置上的键盘直接输入零件的程序,也可以利用自动编程机,在机外进行零件的程序编制,将程序记录在信息载体上(如纸带、磁带、磁盘等),然后送入数控装置。对于较为复杂的零件,一般都是采用这种自动程序编制的方法。数控机床的特点：（1）加工精度高、

10、加工质量稳定可靠,数控机床的加工精度不受零件本身的复杂程度影响（2）生产效率高、切削用量合理（3）对零件加工的适应性强,柔性好（4）有利于提高生产管理水平,并向计算机控制和管理发展。由于数控机床是用标准代码和数字量信号输入,易于与上层计算机联机,进行计算机直接管理和调度。1.3 国内数控机床技术发展我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展的阶段,许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说,技术水平不高,质量不佳，同时还存在下列问题：(1)低技术水平的产品竞争激烈,互相靠压价促销(2)高技术水平、全功能产品主要靠进口(3)配套的高质量功能部件、数控系统附件主要靠进口(4)应用技术水

11、平较低,联网技术没有完全推广使用(5)自行开发能力较差,相对有较高技术水平的产品主要靠引进图纸、合资生产或进口件组装。同时随着数控机床的普及应用,许多单位都拥有一定数量的数控机床。长期以来大多采取操作人员在机床操作面板上手工输入NC程序的方式工作,这种方式有以下诸多不利:(1)机械而烦琐,出错几率较大,工作效率低。(2)虽然近年来有的单位采用了计算机进行通信,但所用的通信程序是基于DOSWindows操作系统的单机通信程序,必须在机床端和PC机端交替操作才能完成通信。(3)通信距离十分有限,给操作带来许多不便。但是随着计算机技术的发展,用一台计算机进行多台数控机床的程序管理和程序传输已经成为可

12、能,而实施数控机床联网便可避免上述种种弊端。由于我国目前数控技术的发展还处于起步阶段,要充分发挥我国中小企业现有数控设备的生产潜力,研究基于网络，满足现代制造过程的网络数控技术势在必行。1.4 本文要完成的主要内容本次毕业设计通过数控机床的了解，以及对数控机床的局域网链接的掌握，运用以前所学的知识，再通过查阅资料，要完成以下主要内容:(1)完成基本轴类零件的工艺设计与编程(2)实现轴类零件的三维造型，数控模拟加工 (3)掌握计算机与数控机床的局域网连接(4)实现轴类零件的加工2 数控机床的局域网连接2.1数控机床联网的趋势及优点随着计算机技术、网络技术和信息技术的快速发展,以及逐渐成熟的网络经

13、济环境,逐步改变了传统制造业的运行模式,而网络化制造系统具备提高生产效率和快速响应市场变化的能力,因此在这种环境下越来越受到人们的重视。为了适应制造业全球化竞争的趋势,传统的制造业也必须做出相应地信息化改变,寻求企业之间、部门之间的资源共享、分工协作和优势互补,来提升自身的竞争力,才能更好地生存。网络化制造模式就是在这种状况下逐渐形成的,它是一种能够按照市场需求驱动、具有快速响应机制的模式。在网络化制造模式中,网络化数控系统是每个企业最底层、最基础的控制系统,也是系统最重要的一环。通过它来实现数控设备的远程监控及故障诊断,也能够实现异地协同设计与制造。尤其是在目前制造设备成为全球性制造资源的时

14、期,网络化制造模式极大地提高了企业的敏捷化程度,也推动了国家制造业的网络化进程。实现网络化制造模式即数控机床联网系统有以下优点：（1）彻底摆脱手工输入程序和单机输入程序的局面，实现长距离自动程序传输。缩短传输程序时间，也就是延长机床实际加工时间，创造更多的利益。（2）用于管理的PC机可以放置在局域网的任何位置，不受距离影响，而主控机距离数控机床也可以达到比较远的地方。（3）并行传输程序，即一台主控机可以链接一台数控机床也可以同时面向几台数控机床进行数据通讯。（4）操作简单，无需借助其他设备或编程员的帮助，操作工人在机床的操作面板上输入相应的指令，就可以上传或下载零件加工程序。（5）主控机24小

15、时工作，随时对网络上的数控机床实施管理及数据通讯，不会影响机床的正常运行。（6）传输可靠性高，在传输过程中一般不会出现错误，特殊情况下如有错误计算机会立即报警。准确性也高，零件程序重复使用时即使重新传输也可以保证绝对正确。修改容易，首次使用的程序如果在现场进行了修改，上传后可供下次直接调用。（7）程序管理统一化，并且责任清楚，一旦出现问题，很容易分析出出现错误的地方。程序也能实现文件名与零件号统一的管理方式，彻底改变程序号对NC程序管理的束缚。（8）对具有DNC功能的数控系统，可以在网络上实现DNC加工。2.2 典型的DNC系统通信结构不同的通信结构决定着DNC系统整体性能的好坏程度,进行选择时主要考虑企业的实际状况、设备的先进性、通讯距离的远近和网络的集中性与稳定性等因素。既不能过高地追求最新的、最先进的技术,也不能仅仅为了满足目前的生产需要而进行设计实施,要为企业今后的发展奠定一定的基础。目前,国内常用的DNC系统通信结构有串口方式、局域网方式和现场总线方式三种。2.2.1串口方式通信结构 串口方式通信结构具有点对点结构和采用多串口卡结构两种形式。（1）点对点结构 点对点结构是指每台数控机床都由单独的工控计算机进行控制,然后由工控计算机通过Ethenet（以太网）接入企业局