计算机辅助制造
3DP
1、原理， 各种类型的成形思想，成形过程实现，软件的功能 2、SLS ---选择性激光烧结，
3、根据快速成形思想，设计一种任意形状的“千层饼”自动成形机，说明其成形原理并详细
答：描述其成形动作的实现过程及实现机构 3D原理：加工开始时，工件缸下降（一个层高），粉末上升一定高度，铺粉辊将粉缸升起突出的粉末推碾至工作缸，在加工平台上铺上一层很薄的粉末，喷嘴根据三维模型模型切片后获得的二维层片信息喷出粘合剂，粘结实体区域粉末完成单层加工，逐层循环加工获得三维零件。
工艺和SLS类似，喷嘴按照零件截面轮廓，向粉末材料层喷射液体粘合剂（代替激光烧结），层层粘接成形制件
紫外光固化三维打印(UV3DP)
原理：打印头（材料喷头）沿X、Y轴移动，到用零件截面形状，控制打印头在截面实体区域喷射光固化实体材料和在需要支撑的区域喷射固化支撑材料形成一层极薄的光敏树脂（层厚0.01——0.03），这两种材料在紫外光的照射下固化完成层制造。
每打印完成一层后，成形工作台精确地下降一个层厚，进行新一层的打印。如此反复，逐层打印逐层固化直至工件完成，最后除去支撑材料得到成形制件。
根据快速成形思想，设计一种任意形状的“千层饼”自动成形机，说明其成形原理并详细描述其成形动作的实现过程及实现机构: 制作千层饼时，喷嘴根据三维模型切片后获得的二维层片信息一个喷头挤出面浆，另一个喷头挤出调料到工作台上，然后给工作台加热至一定温度（温控器），保持一时间，接着工作台下降一定的层高，继续以上操作，如此反复，逐层加工，直至形成千层饼。
SLS （原理，动作实现 设备构成）
1. 材料？ 备料及单层成形动作是如何实现的？
粉末；原粉上升一层，废料下降一层，由点到线由线到面
2. 这个系统需要几个电机？分别采用什么类型的电机比较合适？ 送粉缸的动作由哪些机构完成？
3. 整个系统有哪些硬件？
工作台，送粉滚子，冷水器，激光器，余粉收集箱
4. 软件完成哪些工作？ （扫描间距，单层厚度）参数的含义，它们的值可以任意设置吗？ 完成模型的三维CAD造型，并经STL数据转换后输入到粉末激光烧结快速成型系统中。
不可以
5. 软件要完成哪些工作？ SLS调试，设置，制造
6. 扫描填充动作识如何实现的？
7. 实验时看到冷水机了么？它起什么作用？
看到了，冷水机具有完全的制冷系统，绝不会受气温及环境的影响，水温在5℃ ～30℃ 范围内调节控制，因而可以达到高精度、高效率控制温度的目的。
8. 实验时，看到加热器了？ 系统采用什么加热器？ 了解温控原理吗？加热灯管为什么有明暗的变化？
SLS工艺又称为选择性激光烧结
选择性激光烧结加工过程是采用铺粉棍将一层粉末材料平铺在已成型零件的上表面，并加热至恰好低于该粉末烧结点的某一温度，控制系统控制激光束按照该层的截面轮廓在粉末上扫描，使粉末的温度升至熔化点，进行烧结，并与下面已成型的部分实现粘结。当一层截面烧结完成后，工作台下降一个层的厚度，铺料辊又在上面铺上一层均匀密实的粉末，进行新一层截面的烧结，直至完成整个模型。
材料：SLS使用的激光器是二氧化碳激光器，使用的原料有蜡、聚碳酸酯、尼龙、纤细尼龙、合成尼龙、金属，以及一些发展中的材料等。
1、利用plc控制一台电机，按一次按钮，机构上升至极限位置，停三秒，自动下降到原位置后自动停。（提示： 原位置和上限位置均采用行程开关（其作用相当于按钮）。）
X000---启动按钮； X001---上极限位行程开关；
X002---原位置行程开关； Y000---机构上升（电机正转） Y001---机构下降（电机反转）
2、利用plc控制一台电机，按一次按钮，电机正转驱动工作机构从起点A上升至上极限位置B，停10秒后下降到起点位置A停15秒后再次上升，如此反复。（提示：A、B处采用行程开关。）
X000---启动按钮； X001---上极限位行程开关；
X002---A位置行程开关； Y000---机构上升（电机正转） Y001---机构下降（电机反转）
设计一个用于在A，B之间运料的斗车的PLC的控制系统，画出PLC控制的逻辑梯形图（标明各个符号的含义）。动作要求：按一次启动按钮，斗车在A地等待10秒（装料），然后右行至B地停下，等待20秒（卸料）；然后左行至A地自动停止，完成一次运料过程。（提示：A，B两地各设一个行程开关）
机床数控系统的组成及功能
CNC系统组成：数控装置、PLC、伺服驱动装置、I/O接口、 控制面板、人机界面 数控装置功能：
控制功能-单轴、多轴联动控制；
准备功能-包括移动、暂停、坐标设定、固定循环等功能； 插补功能-直线插补、圆弧插补、抛物线等；
辅助功能-主轴启停、冷却润滑通断、刀库的启停等；
补偿功能-刀具半径/刀具、反向间隙、螺距、温度等补偿功能。
PLC功能：控制面板、主轴停启与换向、刀具更换、冷却润滑启停、工件夹紧与松开、工作台分度等开关量的控制 数控系统的工作过程 读出数控程序
数据预处理（刀具补偿， 速度换算等） 插补运算，生成加工轨迹及代码 动作执行
半闭环伺服系统
数控机床的半闭环，只是读取伺服电机尾端编码器的脉冲数来当实际位置脉冲，不是真正的位置环闭环.如果是采用伺服电机的编码器反馈，那么就是半闭环。
数控机床的全闭环，就是直接读取负载距离参数，如丝杆光栅尺实际位置脉冲，是真正的位置环闭环。控制精度高。如果采用丝杆上的光栅尺反馈，那么就是全闭环。
开放式数控系统
开放性：满足CNC系统快速发展和用户自主开发需要 PC微机型开放式CNC系统形式：
专用数控嵌入PC主板 是专用数控系统商提供的形式，仅限于PC部分开放，其专用数控部分仍处于封闭状态。
PC机+运动控制卡 提供底层数控接口，支持二次开发和扩展，有上下两级开放性，如PMAC运动控制器。
纯PC软件型 尚未形成商品，代表数控系统发展方向。
PLC接线图
在选择性激光烧结系统中，Z轴（单层厚度方向，工作缸）采用步进电机传动，步进电机经联轴器直接与丝杠连接，已知Z轴步进电机的步距脚为0.36°，丝杠导程为1.25mm，Z轴单层厚度为0.2mm， 问：
（1）. Z轴步进电机的脉冲当量是多少？ （2）. Z轴每下降一层需要多少个脉冲？
（3）.为了修正厚度方向的收缩误差，将每层厚度乘以1.005，或1.006，或1.007，该修正系数能够发挥作用吗？
• （1）由脉冲当量公式：Q=(a/360 ) *Lu • 有Q=（0.36/360 ）*1.25*1=1/800
• （2）由脉冲当量可知：一毫米需要800个脉冲， • 故：0.2*800=160
• （3）0.2*1.005*800=160.5脉冲个数必须为整数，脉冲取整数后依然为160； • 0.2*1.006*800=160.8脉冲个数必须为整数，脉冲取整数后依然为160； • 0.2*1.007*800=161..12
• 脉冲个数必须为整数，脉冲取整数后依然为161； • 故;1.005和1.006修正不起作用，1.007修正发挥作用
arduino 重点
1. Arduino的优点， 2. 基本的输入输出接线
3. 基本的编程（基本函数 setup,loop,模拟量的读写，数字量的读写） 1. 电位计控制LED等亮度的连线图，基本代码 （通过代码了解工作原理，工作过程） 2. 温控报警 ---连线图，基本控制代码
连线图
arduino平台的基础----AVR指令集的单片机:
• 1.便宜、全平台 • 2.简易的编程环境：（对AVR指令库进行了二次编译封装，大大降低了编程难度，
端口、寄存器等的读写操作方便） • 3.软件开源并可扩展 • 4.硬件开源并可扩展
实例一：电位计调光
analogRead();读出模拟口的值，读取的模拟值范围是0-1023 • int potpin=0;//定义模拟接口0
• int ledpin=11;//定义数字接口11（PWM 输出） • int val=0;// 暂存来自传感器的变量数值 • void setup() • {
• pinMode(ledpin,OUTPUT);//定义数字接口11 为输出 • Serial.begin(9600);//设置波特率为9600 • //注意：模拟接口自动设置为输入 • }
• void loop() • {
• val=analogRead(potpin); // 读取传感器的模拟值并赋值给val • Serial.println(val); //显示val 变量
• analogWrite(ledpin,val/4); // 打开LED 并设置亮度（PWM 输_出最大值255） • delay(50);//延时0.01 秒 • }
analogWrite(PWM 接口，模拟值)函数，对于模拟写入analogWrite()函数 模拟量读入 ---温度
• • • • • • • • • • • • • • • • int potPin = 0; //定义模拟接口0 连接LM35 温度传感器 void setup() {
Serial.begin(9600);//设置波特率 }
void loop() {
int val;//定义变量 int dat;//定义变量
val=analogRead(0);// 读取传感器的模拟值并赋值给val dat=(125*val)>>8;//温度计算公式
Serial.print(\"Tep:\");//原样输出显示Tep 字符串代表温度 Serial.print(dat);//输出显示dat 的值
Serial.println(\"C\");//原样输出显示C 字符串 delay(500);//延时0.5 秒 }
应用
温度报警 大于27度，报警 温度传感器、蜂鸣器
• int potPin = 0; //定义模拟接口0 连接LM35 温度传感器 • int buzzer=8;//设置控制蜂鸣器的数字IO脚 • int dat; • int val;
• void setup() • {
• Serial.begin(9600);//设置波特率
• pinMode(buzzer,OUTPUT);//设置数字IO脚模式，OUTPUT为辒出 • }
• void loop() • {
• //int val;//定义变量 • //int dat;//定义变量
• val=analogRead(0);// 读取传感器的模拟值并赋值给val • dat=(125*val)>>8;//温度计算公式
• Serial.print(\"Tep:\");//原样输出显示Tep 字符串代表温度 • Serial.print(dat);//输出显示dat 的值
• Serial.println(\"C\");//原样输出显示C 字符串 • delay(500);//延时0.5 秒 • if(dat>26) warning(); • }
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • void warning() {
unsigned char i,j;//定义变量 while(dat>26) {
val=analogRead(0);// 读取传感器的模拟值并赋值给val dat=(125*val)>>8;//温度计算公式 for(i=0;i<40;i++)//辒出一个频率的声音 {
digitalWrite(buzzer,HIGH);//发声音 delay(1);//延时1ms
digitalWrite(buzzer,LOW);//不发声音 delay(1);//延时ms }
for(i=0;i<20;i++)//辒出另一个频率癿声音 {
digitalWrite(buzzer,HIGH);//发声音 delay(2);//延时2ms
digitalWrite(buzzer,LOW);//不发声音 delay(2);//延时2ms } } }
激光加工
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1. LASER全称？
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
指通过受激辐射而产生，放大的光，即受激辐射的光放大。特点是单色性极好，发散度极小，亮度（功率）可以达到很高。产生激光需要“激发来源”，“增益介质”，“共振结构”这三个要素。
2. 什么是受激辐射、自发辐射？ 受激辐射：处于激发态的发光原子在外来辐射场的作用下，向低能态或基态跃进时，辐射光子的现象。
自发辐射：在没有任何外界的作用下，激发态原子自发的从高能级向低能级跃迁，同时辐射出一光子。
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3、构想一下激光器的结构？
（工作物质、谐振腔、“光源”（光泵浦）、窗口镜（部分反射、部分透射）、尾镜（全反射）
4. 激光器为什么需要冷却系统？
因为长时间的运转而高温发热，便需要冷水机在旁进行循环水冷却，把温度控制在一定范围，这样可以延长激光器的工作寿命，而且提高激光器工作精度，让激光器不至于长时间高温发热而有所损坏，所以激光器是需要用到冷却系统的。
固体激光器的基本结构
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1、 固体激光工作物质
固体激光工作物质是由发光中心的激活离子和为激活离子提供配位场的基质组成。一般有晶体和玻璃两大类：属于玻璃的激光工作物质有钕玻璃；属于晶体的有掺钕钇铝石榴石和红宝石晶体等。
固体激光工作物质应具有较高的荧光量子效率，较长的亚稳态寿命，较宽的吸收带和较大的吸收系数，较高的掺杂浓度及内损耗较小的基质，也就是说具有增益系数(G(υ))高、阈值(ΔN阈)低的特性。激光工作物质还应具有光学均匀性和物理特性好的特点，即棒无杂质颗粒、气泡、裂纹、残余应力等缺陷。 2、 谐振腔
激光谐振腔是由两块平面或球面反射镜按一定方式组合而成的。其中一个端面是全反射膜片，另一个端面是具有一定透过率的部分反射膜片。谐振腔是决定激光输出功率、振荡模式、发散角等激光输出参数的重要光学器件。为了提高激光器效率，全反射介质膜片(镀17~21层介质膜)应具有较好的光学均匀性；输出反射镜的透过率一般是由实验来确定。 3、 泵浦灯
在固体激光器中，激光工作物质内的粒子数反转是通过光泵的抽运实现的。目前常用的光泵源是脉冲氙灯和连续氪灯，泵浦灯发光的光谱特性应与被泵浦的工作物质的吸收光谱特性相匹配。 4、聚光腔(泵浦腔)
为了提高泵浦效率，使泵浦灯发出的光能有效地会聚，并均匀地照射在棒上，可在激光棒和泵浦灯外增加一个聚光腔。常见聚光腔的形式有单、双椭圆腔，圆形腔，紧裹形腔。除了采用上述聚光腔外，还使用一种漫反射腔。
聚光腔的材料以往大多采用铜、铝，然后在聚光腔内壁镀金、银或介质膜。但近几年也采用聚四氟乙烯或陶瓷制作聚光腔。这些聚光腔具有抗擦伤和聚光效率高等特点。
4、 Q开关技术
为了压缩脉宽，提高峰值功率，在脉冲激光器中使用Q开关技术。
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制造系统中的传感器—理解
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1. 传感器的作用？
采样，并转化成电子信号给电路 2. 传感器的标定。
已知某温度传感单元，温度值与电流值成线性关系，电流值（5—20mA）对应温度(5—50 ℃)， 10mA的温度是多少？ Y=3X-10 X=10mA Y =20℃
名词解释：
CAM：计算机辅助制造 CAPP：计算机辅助工艺过程设计 CAE：计算机辅助工程 FMS：柔性制造系统
CIMS：计算机/现代集成制造系统 ERP：企业资源计划
一款用来制作rmvb格式的软件
机床数控系统的组成及功能
组成：主要由数控装置、可编程控制器（PLC）、进给伺服驱动装置、主轴伺服驱动装置、输入输出接口，以及机床控制面板和人机界面等组成。
功能：运动轴控制和多轴控制联动控制功能；准备功能，插补功能，补偿功能，还有字符图形显示、故障诊断、系统通信、程序编辑等功能。
数控系统的工作过程
1、逐段读出数控程序、
2、对程序段进行译码，并将其中的数据的地址送到相应缓冲区，同时完成程序段语法检查
• 3、接着进行预处理，将预处理数据输入工作寄存器
• 4、接着进行插补运算，并逐次以增量坐标或脉冲序列形式输出，使伺服电机以给定
速度移动，控制刀具按预定的轨迹加工
• 5、数控程序中的M、S、T等辅助功能执行元件动作 • 6、最后对系统的控制量进行修正和调节。 描述两种常见的基于微机的开放式数控系统
• 1、PC机+专用数控模板 在PC机上嵌入专用数控模板，该模板具有位置控制功能、
实时信息采集功能、输入输出接口处理功能和内装式PLC单元等。这种结构形式使整个系统可以共享PC机的硬件资源，利用其丰富的支撑软件可以直接与网络和CAD/CAM系统连接。
• 2PC机+运动控制卡 这种基于开放式运动控制卡的系统结构是以通用微机为平台，
以PC机标准插件形式的开放式运动控制卡为控制核心。通用PC机负责如数控程序编辑、人机界面管理、外部通信等功能，运动控制卡负责机床的运动控制和逻辑控制
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