畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）MASTERCAM用于實(shí)體建模和數(shù)控加工研討

1、 mastercam用于實(shí)體建模和數(shù)控加工研討作者姓名: 專(zhuān)業(yè)班級(jí): 指導(dǎo)教師: 摘 要masrercam是cad/cam系列軟件中用得較多，適用面較廣的一款優(yōu)秀軟件。因?yàn)樗某錾?，人們開(kāi)始在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中越來(lái)越多的使用到它來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。該軟件擁有不錯(cuò)的實(shí)體建模設(shè)計(jì)能力和強(qiáng)大的數(shù)控加工編程能力，同時(shí)該軟件還有較高的性?xún)r(jià)比、使用操作靈活簡(jiǎn)便、對(duì)系統(tǒng)最低運(yùn)行要求較低等等優(yōu)點(diǎn)。本文是通過(guò)我在對(duì)mastercam軟件的應(yīng)用進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，利用mastercam對(duì)幾個(gè)實(shí)體建模的例子進(jìn)行創(chuàng)建從而對(duì)mastercam的實(shí)體建模功能進(jìn)行了研討，并且通過(guò)對(duì)典型零件的加工工藝的分析，

2、研究了mastercam的數(shù)控加工功能。同時(shí)也針對(duì)mastercam與其他cad/cam軟件間的圖形互換功能進(jìn)行了一定的研究。關(guān)鍵詞：mastercam、實(shí)體建模、圖形轉(zhuǎn)換、數(shù)控加工mastercam for entity modeling and nc processingabsterct：masrercam is a section outstanding cad/cam software。in modernized industrial production，the people have started using it more often to carry on the desig

3、n and the development。the software has a good entity modeling design capability and a powerful nc processing capabilities, the software also have low cost and high performance, flexible and easy to use operation, the system lower the minimum performance requirements, and so on merit。this paper is my

4、 right mastercam software in the application of a more systematic study on the basis of studies, mastercam to use several entity modeling for example so as to create an entity mastercam modeling function of the seminars, also by analysis of the typical components processing craft, i has studied the

5、mastercam nc processing function。simultaneously also conduct certain research graph transformation function between mastercam and other cad/cam softwares。keywords: mastercam、entity modeling、graph transformation、nc processing目錄摘 要1目錄3第一章 概述5第二章 對(duì)mastercam軟件的研究學(xué)習(xí)6第三章 mastercam用于實(shí)體建模93.1mastercam實(shí)體建模的方

6、法93.2mastercam綜合建模的應(yīng)用9第四章 mastercam與其他cad/cam軟件的圖形轉(zhuǎn)換164.1進(jìn)行mastercam圖形轉(zhuǎn)換的意義164.2 mastercam圖形轉(zhuǎn)換的具體方法16第五章 mastercam用于數(shù)控加工195.1 mastercam數(shù)控加工的方法195.2利用mastercam對(duì)典型零件的加工分析195.3利用mastercam對(duì)刀具路徑進(jìn)行后處理25結(jié) 論26致 謝27參考文獻(xiàn)28第一章 概述mastercam是美國(guó)cnc software inc.公司開(kāi)發(fā)的基于pc平臺(tái)的cad/cam軟件。它集二維繪圖、三維實(shí)體造型、曲面設(shè)計(jì)、體素拼合、數(shù)控編程、刀具

7、路徑摸擬及真實(shí)感摸擬等到功能于一身。它具有方便直觀的幾何造型。mastercam提供了設(shè)計(jì)零件外形所需的理想環(huán)境，其強(qiáng)大穩(wěn)定的造型功能可設(shè)計(jì)出復(fù)雜的曲線、曲面零件。 mastercam9.0以上版本還有支持中文環(huán)境，而且價(jià)位適中，對(duì)廣大的中小企業(yè)來(lái)說(shuō)是理想的選擇，是經(jīng)濟(jì)有效的全方位的軟件系統(tǒng)，是工業(yè)界及學(xué)校廣泛采用的cad/cam系統(tǒng)。mastercam不但具有強(qiáng)大穩(wěn)定的造型功能，可設(shè)計(jì)出復(fù)雜的曲線、曲面零件，而且具有強(qiáng)大的曲面粗加工及靈活的曲面精加工功能。其可靠刀具路徑效驗(yàn)功能使mastercam可模擬零件加工的整個(gè)過(guò)程，模擬中不但能顯示刀具和夾具，還能檢查出刀具和夾具與被加工零件的干涉、碰

8、撞情況，真實(shí)反映加工過(guò)程中的實(shí)際情況，不愧為一優(yōu)秀的cad/cam軟件。同時(shí)mastercam對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境要求較低，使用戶(hù)無(wú)論是在造型設(shè)計(jì)、cnc銑床、cnc車(chē)床或cnc線切割等加工操作中，都能獲得最佳效果 mastercam軟件已被廣泛的應(yīng)用于通用機(jī)械、航空、船舶、軍工等行業(yè)的設(shè)計(jì)與nc加工，從80年代末起，我國(guó)就引進(jìn)了這一款著名的cad/cam軟件，為我國(guó)的制造業(yè)迅速崛起作出了巨大貢獻(xiàn)。 但是，我國(guó)在mastercam軟件的運(yùn)用上相對(duì)與發(fā)達(dá)國(guó)家還比較滯后，這與我國(guó)制造業(yè)相對(duì)落后有一定的關(guān)系。第二章 對(duì)mastercam軟件的研究學(xué)習(xí)通過(guò)對(duì)mastercam軟件的學(xué)習(xí)，使我對(duì)該軟件有了一定

9、的認(rèn)識(shí)。mastercam軟件在設(shè)計(jì)上不僅可以繪制和編輯復(fù)雜的二維曲線和三維曲線，還能生成方程曲線。mastercam還能通過(guò)十幾種有效的方法進(jìn)行曲面的繪制。通過(guò)對(duì)曲面的編輯能夠較方便的生成實(shí)體模型。mastercam同樣擁有強(qiáng)大的實(shí)體建模功能，它的實(shí)體建模功能以parasolid為核心，能夠在數(shù)學(xué)上建模任一對(duì)象。不過(guò)，利用曲面編輯實(shí)體和利用3d實(shí)體創(chuàng)建功能進(jìn)行實(shí)體建模在實(shí)際使用中各有所長(zhǎng)：從我在實(shí)際使用中的經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，利用曲面編輯實(shí)體主要用于創(chuàng)建表面特征比較復(fù)雜的模型，通過(guò)建立多個(gè)復(fù)雜表面特征的曲面，利用縫合、剪裁等曲面編輯命令將曲面組合成一個(gè)封閉實(shí)體，即完成復(fù)雜表面特征零件的建模；而利用3d

10、實(shí)體創(chuàng)建功能建模主要用于創(chuàng)建幾何特征比較復(fù)雜的實(shí)體零件，通過(guò)預(yù)定義實(shí)體或擠壓旋轉(zhuǎn)掃描等命令生成的多個(gè)實(shí)體模型，通過(guò)boolean運(yùn)算即能完成實(shí)體模型的建立。mastercam還具有可靠的數(shù)據(jù)交流功能。能夠與其他多種cad/cam軟件間進(jìn)行圖形文件的互換，從而可以為我們的學(xué)習(xí)工作帶來(lái)更多的便利。不過(guò)人們談起mastercam，最熟悉的還是它的數(shù)控加工功能。在它的數(shù)控加工模塊中同樣包含了design設(shè)計(jì)模塊，可進(jìn)行零件的設(shè)計(jì)及實(shí)體建模等操作。同時(shí)，可以通過(guò)mastercam的數(shù)控加工模塊進(jìn)行自定義刀具庫(kù)和材料庫(kù)，通過(guò)在加工參數(shù)的設(shè)置，系統(tǒng)可以自己地進(jìn)行刀具補(bǔ)正計(jì)算及過(guò)切偵測(cè)等。在mastercam

11、 9中，數(shù)控加工方面共分為3個(gè)模塊，包括mill（銑削模塊）、lathe（車(chē)削模塊）及wire（線切割模塊）。針對(duì)不同零件的特征，可根據(jù)其特點(diǎn)及加工模塊特點(diǎn)選用合適的模塊進(jìn)行數(shù)控加工。mill主要用于生成銑削刀具路徑，包括二維加工系統(tǒng)合三維加工系統(tǒng)。二維加工系統(tǒng)又包括外形銑削、型腔加工、面加工、鉆孔、鏜孔和進(jìn)行螺紋加工等。三維加工系統(tǒng)包括曲面加工，多軸加工和線框加工系統(tǒng)。mastercam具有強(qiáng)勁的曲面粗加工及靈活的曲面精加工功能。 mastercam提供了多種先進(jìn)的粗加工技術(shù)，以提高零件加工的效率和質(zhì)量。mastercam還具有豐富的曲面精加工功能，可以從中選擇最好的方法，加工最復(fù)雜的零件。

12、mastercam的多軸加工功能，為零件的加工提供了更多的靈活性。可靠的刀具路徑校驗(yàn)功能 mastercam可模擬零件加工的整個(gè)過(guò)程，模擬中不但能顯示刀具和夾具，還能檢查刀具和夾具與被加工零件的干涉、碰撞情況；lathe用于生成車(chē)削加工的刀具路徑，可用于粗車(chē)、精車(chē)、車(chē)削螺紋、徑向切槽、鉆孔及鏜孔等，同時(shí)，還可生成車(chē)削循環(huán)指令；wire模塊也是一款非常優(yōu)秀的線切割程序，能高效地編制任何線切割程序，可以快速的設(shè)計(jì)加工的機(jī)械零件，進(jìn)行幾何建模、二軸線切割編程及四軸線切割編程等。當(dāng)然，除開(kāi)mastercam自身功能設(shè)計(jì)比較強(qiáng)大，受到許多設(shè)計(jì)人員喜愛(ài)的原因外，mastercam還有個(gè)更大的受人喜愛(ài)的原因

13、mastercam價(jià)位適中，性?xún)r(jià)比極高。mastercam軟件飛速發(fā)展已經(jīng)出了最新的x5，綜合性能，口碑，以及硬件條件等各個(gè)方面的因素我選擇了x2版本。mastercam x2是與微軟公司的windows 技術(shù)緊密結(jié)合，用戶(hù)界面更為友好，設(shè)計(jì)更加高效的版本。借助于mastercam軟件，用戶(hù)可以方便快捷地完成從產(chǎn)品2d/3d外形設(shè)計(jì)、cnc編程到自動(dòng)生成nc代碼的整個(gè)工作流程，因此被廣泛應(yīng)用于模具制造、模型手板、機(jī)械加工、電子、汽車(chē)和航空等行業(yè)。mastercam基于pc平臺(tái)，易學(xué)易用，具有較高性?xún)r(jià)比，是廣大中小企業(yè)的理想選擇，也是cnc編程初學(xué)者在入門(mén)時(shí)的首選軟件。 mastercam包括c

14、ad和cam兩個(gè)部分，master cam的cad部分可以構(gòu)建2d平面圖形、構(gòu)建曲線、3d曲面和3d實(shí)體。cam包括5大模塊：mill、lathe、art、wire和router。 mastercam x2具有全新的windows操作界面，在刀路和傳輸方面更趨完善和強(qiáng)大，其功能特點(diǎn)如下： （1）操作方面，采用了目前流行的“窗口式操作”和“以對(duì)象為中心”的操作方式，使操作效率大幅度提高； （2）設(shè)計(jì)方面，單體模式可以選擇“曲面邊界”選項(xiàng)，可動(dòng)態(tài)選取串連起始點(diǎn)，增加了工作坐標(biāo)系統(tǒng)wcs，而在實(shí)體管理器中，可以將曲面轉(zhuǎn)化成開(kāi)放的薄片或封閉實(shí)體等； （3）加工方面，在刀具路徑重新計(jì)算中，除了更改刀具直

15、徑和刀角半徑需要重新計(jì)算外，其他參數(shù)并不需要更改。在打開(kāi)文件時(shí)可選擇是否載入nci資料，可以大大縮短讀取大文件的時(shí)間； （4）mastercam系統(tǒng)設(shè)有刀具庫(kù)及材料庫(kù)，能根據(jù)被加工工件材料及刀具規(guī)格尺寸自動(dòng)確定進(jìn)給率、轉(zhuǎn)速等加工參數(shù)；（5）mastercam是一套以圖形驅(qū)動(dòng)的軟件，應(yīng)用廣泛，操作方便，而且它能同時(shí)提供適合目前國(guó)際上通用的各種數(shù)控系統(tǒng)的后置處理程序文件。以便將刀具路徑文件（nci）轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的cnc控制器上所使用的數(shù)控加工程序（nc代碼）。第三章 mastercam用于實(shí)體建模3.1mastercam實(shí)體建模的方法 mastercam的三維模型可以分為線框模型、曲面模型以及實(shí)體模

16、型三種。這三種模型從不同的角度來(lái)描述一個(gè)物體，它們各有側(cè)重，各具特色。其中，實(shí)體模型具有體的特征，可以進(jìn)行boolean（布爾）運(yùn)算等各種體的操作。實(shí)體建模的步驟如下：（1） 創(chuàng)建基本實(shí)體。利用命令extrude（拉伸實(shí)體）、revolve（旋轉(zhuǎn)實(shí)體）、sweep（掃描實(shí)體）、loft（牽引實(shí)體）、primitives（預(yù)定義實(shí)體）進(jìn)行創(chuàng)建。（2） 編輯實(shí)體。創(chuàng)建完基本實(shí)體后，利用以下命令對(duì)實(shí)體進(jìn)行編輯，boolean（布爾運(yùn)算）、fillet（倒圓角）、chamfer（倒直角）、shell（抽殼實(shí)體）、trim（修剪實(shí)體）等。（3） 對(duì)實(shí)體進(jìn)行管理。通過(guò)重新定義solids mgr（實(shí)體管理

17、器）中列出的當(dāng)前文件中定義實(shí)體的所有操作對(duì)實(shí)體對(duì)象的特征進(jìn)行操作管理。 而利用曲面模型進(jìn)行實(shí)體創(chuàng)建主要通過(guò)對(duì)曲面編輯進(jìn)行建模，特別適用于表面特征復(fù)雜的實(shí)體表面的創(chuàng)建。3.2mastercam綜合建模的應(yīng)用 mastercam的實(shí)體建模功能不單單只能創(chuàng)建上述幾種簡(jiǎn)單的實(shí)體模型，通過(guò)mastercam中各種實(shí)體創(chuàng)建編輯命令、基本2d構(gòu)圖命令和曲面的創(chuàng)建編輯等命令的靈活運(yùn)用，可利用mastercam軟件創(chuàng)建出各種外觀漂亮、實(shí)用的復(fù)雜實(shí)體出來(lái)。下面我利用mastercam軟件進(jìn)行實(shí)體建模實(shí)例研究的內(nèi)容中，我將著重對(duì)建模過(guò)程中各種參數(shù)的設(shè)置及創(chuàng)建過(guò)程中需注意進(jìn)行詳細(xì)介紹。1.利用mastercam創(chuàng)建軸

18、類(lèi)模型（如圖3-1a 3-1b所示） 圖 3-1a 長(zhǎng)平軸模型 圖3-1b 軸模型這是軸類(lèi)零件模型，是我在剛剛熟悉了mastercam x2軟件后，做的第一次練習(xí)，長(zhǎng)平軸只需運(yùn)用extrude（拉伸實(shí)體）、fillet（倒圓角）兩個(gè)實(shí)體特征命令就可以做出來(lái)，當(dāng)然要除開(kāi)畫(huà)2d圖這一過(guò)程。第二個(gè)軸如果用實(shí)體拉伸命令要用4次，而用旋轉(zhuǎn)命令一次就可以基本成型。2.利用mastercam創(chuàng)建底板模型（如圖 3-4）圖 3-2 底板模型通過(guò)分析該零件造型，我們可以看出，該零件也主要通過(guò) extrude 、fillet 、chamfer 操作進(jìn)行建模。分析該零件特征，我們不難發(fā)現(xiàn)該零件只需要對(duì)一個(gè)面進(jìn)行實(shí)體

19、特征操作，算是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的零件。但由于該零件特征為兩邊對(duì)稱(chēng)，所以也可以將零件拆分成兩個(gè)，在對(duì)其中之一進(jìn)行鏡像操作，這樣可以大大節(jié)省時(shí)間，當(dāng)然這可以根據(jù)個(gè)人的喜好進(jìn)行，方法多種多樣。3.利用mastercam創(chuàng)建連桿模型（如圖 3-3）圖 3-3 連桿模型分析該連桿模型，由大小不同的2個(gè)凸臺(tái)和中間一段連接體組成。因此，該模型主體主要由3個(gè) extrude 實(shí)現(xiàn)。并在 extrude chain 中的設(shè)置 draft ，angle=5。兩凸臺(tái)上的凹槽通過(guò) revolve cut body 構(gòu)建。在進(jìn)行 fillet 前，應(yīng)對(duì)3個(gè) extrude 生成的實(shí)體進(jìn)行 boolean add 運(yùn)算。凸臺(tái)

20、是統(tǒng)一半徑倒角 radius=3 ，凸臺(tái)與中間連接部分為變半徑倒角。其中，大凸臺(tái) fillet 的 interior radius=8.0 ，小凸臺(tái) fillet 的 interior radius=5.0。他們的 vertex radius 都為0.1。4.利用mastercam建立泵蓋模型（如圖 3-4）。圖 3-4 泵蓋模型從上圖我們可以看出，該泵蓋模型主要是利用 extrude 進(jìn)行 creat body 創(chuàng)建模型主體。然后通過(guò) cut body 完成實(shí)體上的鉆孔。最后進(jìn)行 fillet （倒角）和 chamfer （倒邊），但需特別注意的是，在進(jìn)行 fillet （倒角）操作前，需對(duì)

21、 creat body 的幾個(gè)實(shí)體進(jìn)行 boolean add 操作，否則會(huì)影響凸臺(tái)的 fillet 效果（如圖 3-5）。圖 3-5 未進(jìn)行 boolean add 前的實(shí)體 fillet 5.利用mastercam創(chuàng)建汽車(chē)外殼模型（如圖 3-6）圖 3-6、汽車(chē)外殼模型 這是一個(gè)較為復(fù)雜的曲面模型，雖然用到不多的實(shí)體特征命令，但是，對(duì)2d平面作圖的要求相當(dāng)高。這里就不詳細(xì)描述了，做出這個(gè)圖用以說(shuō)明用mastercam x2畫(huà)較為復(fù)雜的二維圖，是可以成功勝任的。6.利用mastercam創(chuàng)建車(chē)輪模型（如圖 3-7）圖 3-7 車(chē)輪模型手柄模型同樣采用 extrude create body

22、和 cut body 構(gòu)建模型主體。在構(gòu)建該模型的結(jié)構(gòu)時(shí)，需采用 rotate （旋轉(zhuǎn)）操作（如圖 3-8）。圖 3-8 旋轉(zhuǎn)參數(shù)設(shè)置需注意的是，該模型建立中 rotate 的目的是要將對(duì)象平均旋轉(zhuǎn)陣列為7份，因此，rotation angle=51 ,而 number of steps （旋轉(zhuǎn)次數(shù)）應(yīng)為6，因?yàn)樵摯涡D(zhuǎn)陣列中所選取的旋轉(zhuǎn)對(duì)象本身構(gòu)成了此次陣列的一部分，若還將 copy 次數(shù)設(shè)為6，則會(huì)使旋轉(zhuǎn)對(duì)象與最后一次生成的目標(biāo)對(duì)象重合，將會(huì)在某些實(shí)體建模中造成后面的操作步驟無(wú)法完成預(yù)期的目標(biāo)。7.利用mastercam創(chuàng)建支架模型（如圖 3-9）圖 3-9 支架模型 該支架模型是可以說(shuō)是

23、各種實(shí)體特征集合的一個(gè)簡(jiǎn)單運(yùn)用，通過(guò)建立底板的實(shí)體特征以及兩個(gè)側(cè)面板的實(shí)體特征，然后再用布爾和運(yùn)算將它們組合成一個(gè)整體，就可以了。8.利用mastercam創(chuàng)建軸承座模型（如圖 3-10）圖 3-10 軸承座模型分析該模型的建立，第一眼看著這個(gè)模型的時(shí)候感覺(jué)好像很復(fù)雜，但是只要運(yùn)用了正確的方法就可以簡(jiǎn)單很多，如果知識(shí)運(yùn)用拉伸實(shí)體等特征命令的話光是看著就足夠煩惱了，但是如果在畫(huà)二維圖的時(shí)候簡(jiǎn)單的處理一下就會(huì)簡(jiǎn)單很多，意思就是說(shuō)在畫(huà)二維圖的時(shí)候盡可能多的考慮全部的實(shí)體特征，將它們?nèi)勘磉_(dá)在一個(gè)實(shí)體上面然后再在一個(gè)實(shí)體上進(jìn)行增減實(shí)體的操作，這樣會(huì)簡(jiǎn)單很多，對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)可能很難，但只要有了足夠的經(jīng)驗(yàn)

24、就很容易了。9.利用mastercam軟件創(chuàng)建鬧鐘殼模型（如圖 3-11）。圖 3-11 鬧鐘殼實(shí)體模型圖從上圖可以看出，該鬧鐘殼實(shí)體模型是一個(gè)較為復(fù)雜的實(shí)體模型，這個(gè)實(shí)體模型的建模過(guò)程也相對(duì)前面幾個(gè)模型的建模過(guò)程復(fù)雜。不過(guò)，通過(guò)對(duì)該模型的特征進(jìn)行仔細(xì)的分析，我們還是可以看出，該零件主要通過(guò)extrude擠壓拉伸鬧鐘殼主體，拉伸時(shí)設(shè)置draft angle=5，然后通過(guò)在擠壓實(shí)體上進(jìn)行trim、shell、fillet、extrude cut body等操作創(chuàng)建鬧鐘殼的表面特征。最后，通過(guò)boolean運(yùn)算，將鬧鐘殼主體和建立的表面特征組合，即可完成鬧鐘殼實(shí)體的建立。通過(guò)對(duì)以上實(shí)體模型的創(chuàng)建，

25、使我掌握了mastercam通過(guò)創(chuàng)建3d實(shí)體模型進(jìn)行實(shí)體建模和利用曲面創(chuàng)建編輯進(jìn)行實(shí)體建模的各種基本方法：利用3d實(shí)體模型創(chuàng)建主要用于創(chuàng)建幾何特征比較復(fù)雜的實(shí)體模型，通過(guò)預(yù)定義實(shí)體或擠壓旋轉(zhuǎn)掃描等命令生成的多個(gè)基本實(shí)體模型，然后通過(guò)進(jìn)行boolean運(yùn)算完成實(shí)體模型的建立；而利用曲面編輯創(chuàng)建實(shí)體主要用于創(chuàng)建表面特征比較復(fù)雜的實(shí)體模型，通過(guò)建立多個(gè)復(fù)雜表面特征的曲面，利用縫合、剪裁等曲面編輯命令將曲面組合成一個(gè)封閉實(shí)體，即完成復(fù)雜表面特征零件的建模。第四章 mastercam與其他cad/cam軟件的圖形轉(zhuǎn)換4.1進(jìn)行mastercam圖形轉(zhuǎn)換的意義現(xiàn)今社會(huì)，人們?cè)谌粘９ぷ鲗W(xué)習(xí)中常用到的cad/

26、cam軟件多達(dá)數(shù)十種。每款軟件的開(kāi)發(fā)商各不相同，而每個(gè)開(kāi)發(fā)商又以自己的小型幾何數(shù)據(jù)庫(kù)和算法來(lái)管理和存貯本身的圖形文件。例如，ugii的圖形文件后綴名是*.prt，autocad的圖形文件后綴名是*.dwg，mastercam 9的圖形文件后綴名是*.mc9等等。這些圖形文件的存儲(chǔ)格式是不同的，相互之間不能交換和共享，這給cad技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了很大的障礙。為此，很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，人們就開(kāi)始對(duì)圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究、開(kāi)發(fā)和制定。同時(shí)，由于圖形文件是不可讀的，而圖形數(shù)據(jù)交換的文件可以是以 ascii 碼表達(dá)的可讀文件，因此，可實(shí)現(xiàn)cad系統(tǒng)與高級(jí)語(yǔ)言程序系統(tǒng)之間交換圖形數(shù)據(jù)信息，使cad系統(tǒng)成為開(kāi)放式

27、系統(tǒng)，從而擴(kuò)展軟件的功能。而mastercam系統(tǒng)正是通過(guò)運(yùn)用上述理論的研究成果，在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了 converters （文件轉(zhuǎn)換）模塊，從而可實(shí)現(xiàn)*.mc9文件與其他類(lèi)型圖形文件之間的相互轉(zhuǎn)換。因此，對(duì)mastercam與其他cad軟件的研究能使我們更充分地認(rèn)識(shí)該軟件更好地利用該軟件來(lái)為我們的工作學(xué)習(xí)服務(wù)。4.2 mastercam圖形轉(zhuǎn)換的具體方法在mastercam x2中圖形格式的轉(zhuǎn)換有了很大的改變，簡(jiǎn)單了很多。如果要打開(kāi)其它類(lèi)型的文件，只需要在mastercam x2主菜單欄中選擇文件-打開(kāi)文件（如圖4-1所示） 圖 4-1 文件打開(kāi)格式圖選擇要打開(kāi)文件的類(lèi)型，然后再選擇正確的文件名

28、就可以打開(kāi)了。如果要將用mastercam x2保存的文件用其他的軟件打開(kāi)，只需要在mastercam x2主菜單欄中選擇文件-另存文件（如圖4-2所示）圖 4-2 文件另存為格式圖將其另存為將要用其它軟件打開(kāi)的文件類(lèi)型即可。這些文件格式分別是由不同的公司各自開(kāi)發(fā)的互不兼容的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，但通過(guò) mastercam 軟件的 converters 文件轉(zhuǎn)換功能即實(shí)現(xiàn)了文件間的相互轉(zhuǎn)換，從而為我們的工作學(xué)習(xí)帶來(lái)了更多的便利。除此之外，mastercam 對(duì)自己公司的老版本也有較好的兼容性。在 mastercam 9 中，只需在 converters 中選擇 save as mc8 便可將當(dāng)前的 *.m

29、c9 文件輕松地轉(zhuǎn)存為 *.mc8 文件。使我們能在一些較老版本的軟件上打開(kāi)圖形文件。第五章 mastercam用于數(shù)控加工5.1 mastercam數(shù)控加工的方法mastercam軟件擁有很強(qiáng)的數(shù)控加工編程能力，根據(jù)加工對(duì)象的特征及方法的不同，mastercam的加工模塊分為了3個(gè)：mill（銑削加工）、lathe（車(chē)削加工）及wire（線切割加工）。在對(duì)零件進(jìn)行加工前，首先對(duì)利用已建模零件實(shí)體進(jìn)行加工工藝分析，根據(jù)工藝分析中所確定的切削加工方案選擇合適的加工模塊進(jìn)行操作，然后選擇合適的加工刀具和工件材料，選擇合適的加工工藝參數(shù)，即可生成零件的加工刀具軌跡，再對(duì)刀具軌跡進(jìn)行模擬加工以驗(yàn)證工藝

30、分析及材料刀具選擇的正確性，最后，通過(guò)后處理器進(jìn)行后處理，生成數(shù)控加工程序，將其傳入數(shù)控加工機(jī)床，即可進(jìn)行實(shí)際零件的數(shù)控加工。5.2利用mastercam對(duì)典型零件的加工分析在本次設(shè)計(jì)中，我著重對(duì)mastercam的加工模塊中mill（銑削）模塊進(jìn)行了研究。該模塊也是大家在平常工作中最常使用，使用最方便的一個(gè)模塊。利用該模塊，通過(guò)對(duì)零件的進(jìn)行的工藝分析及必要的參數(shù)設(shè)置，可以進(jìn)行二軸三軸甚至多軸加工的刀具路徑的生成。在接下來(lái)的工作，我將通過(guò)對(duì)鼠標(biāo)殼凹模進(jìn)行加工工藝分析及刀具路徑的生成來(lái)完成對(duì)mill模塊的研究工作。鼠標(biāo)殼凹模模型如圖 5-1。圖 5-1、鼠標(biāo)殼凹模該模型的建立是將鼠標(biāo)殼模型通過(guò)繞

31、xoy平面rotate（旋轉(zhuǎn)）180度，建立個(gè)100*50*30的線框，將上表面與鼠標(biāo)殼底面邊框利用trim/extend建立平面。并將長(zhǎng)方體線框其余5個(gè)面用draft封閉，最后刪除鼠標(biāo)殼底面，即完成鼠標(biāo)殼凹模的創(chuàng)建。因?yàn)樵撃Ｐ偷膭?chuàng)建涉及加工工藝的分析，故在此將涉及加工工藝所需的凹模的主要尺寸給出：凹模邊緣最大尺寸為75*37.5，最深處高度為20，鼠標(biāo)模頂面與側(cè)面的倒角半徑為r=5。對(duì)該鼠標(biāo)殼凹模模型的具體工藝分析如下：（1）毛坯的確定及材料的選擇。由于該凹模形腔尺寸為75*37.5*20,故選擇毛坯尺寸大小為100*50*30。材料選擇常用的45#鋼。（2）加工機(jī)床及夾具的確定。該模型的加

32、工面主要是從上表面向下進(jìn)行型腔加工，故機(jī)床選擇普通3軸立式銑床或加工中心進(jìn)行加工，而該零件毛坯為一標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)方體鋼件，且僅加工一件樣品，屬于單件生產(chǎn)，故夾具使用普通平口鉗夾緊毛坯即可。（3）加工坐標(biāo)原點(diǎn)的選擇。為方便加工，將x、y軸原點(diǎn)取在毛坯模型的中點(diǎn)，z軸原點(diǎn)取在毛坯上表面。該點(diǎn)亦為模型在mastercam中的坐標(biāo)原點(diǎn)（origin）。（4）在凹模中間預(yù)鉆孔。打開(kāi)mastercam的mill模塊，讀取“鼠標(biāo)殼凹?！蔽募?，選擇 toolpaths drill manual ，下刀點(diǎn)選擇在加工坐標(biāo)原點(diǎn)。在 tool parameters （刀具參數(shù)設(shè)置）中選擇13的鉆頭。feed rate （進(jìn)給

33、速度）設(shè)為200mm/min，spindle （主軸轉(zhuǎn)速）設(shè)為1000r/min，coolant （冷卻液）方式選擇為 flood。由于加工原點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的加工深度為凹模深度最大值20，預(yù)鉆孔是為后面進(jìn)行切削加工作準(zhǔn)備，故在 simple drill-no peck （鉆孔參數(shù)設(shè)置）中設(shè)置 depth （鉆孔深度）為-19.5，剩余0.5余量在后面的加工工序中切削。鉆孔刀具路徑如圖 5-2。圖 5-2、鉆孔加工刀具路徑圖（5）進(jìn)行曲面挖槽粗加工。該工序的目的大量切除凹模型腔中多余材質(zhì)，使模型基本成形。在 toolpaths surface rough pocket 進(jìn)行曲面挖槽粗加工。選擇刀具為1

34、2高速鋼立銑刀。feed rate （進(jìn)給速度）為300mm/min，spindle （主軸轉(zhuǎn)速）設(shè)為800r/min，coolant （冷卻液）方式依然選擇為 flood，在后面的工序加工中，coolant 均采用 flood模式。其次在 surface parameters （曲面參數(shù)）中設(shè)置 drive surface/solid stock to leave （加工曲面預(yù)留量）為0.5。最后在 rough pocket parameters （挖槽加工參數(shù)）中設(shè)置挖槽粗加工參數(shù)：max stepdown （最大層深）為2；stepover distance （行間距）為3；并選中 pr

35、ompt for entry point ，選擇加工坐標(biāo)原點(diǎn)為下刀點(diǎn)，同時(shí)選擇 spiral inside to outside （從內(nèi)向外加工），選擇 constant 環(huán)形切削方式（如圖5-3）。圖 5-3、曲面挖槽粗加工參數(shù)設(shè)置最后，在 set depths （加工深度）選擇加工深度z的范圍為-2到-19，防止空刀和過(guò)切。生成的曲面挖槽粗加工刀具路徑如圖 5-4。圖 5-4、曲面挖槽粗加工刀具路徑圖（6）進(jìn)行曲面等高線外形粗加工。該工序?qū)η嫱诓鄞旨庸ず蟮男颓贿M(jìn)行進(jìn)行修整加工，使加工余量更加均勻，有利于后面精加工工序的進(jìn)行。在 toolpaths surface finish conto

36、ur 中，選擇10r5的高速鋼球頭銑刀進(jìn)行加工。feed rate （進(jìn)給速度）為350mm/min，spindle （主軸轉(zhuǎn)速）設(shè)為2000r/min。在 surface parameters （曲面加工參數(shù)）中設(shè)置drive surface/solid stock to leave （加工曲面預(yù)留量）為0.3。在 finish contour parameters （曲面等高線外形精加工參數(shù)）設(shè)置等高線外形加工參數(shù)：total tolerance （誤差）為0.05；max stepdown （最大層深）為0.5。最后生成曲面等高線外形粗加工刀具路徑（如圖 5-5）。圖 5-5、曲面等高線

37、外形粗加工刀具路徑圖（7）進(jìn)行曲面環(huán)繞等距半精加工。在 surface finishing 中選擇 scallop ，選擇同曲面等高外形粗加工相同的刀具10r5的高速鋼球頭銑刀。由于該工序切削量明顯加少，故可選擇更高的切削速度：feed rate=500mm/min，spindle=2500r/min。切削曲面預(yù)留量 stock to leave 設(shè)為0.15，tool containment compensate （加工范圍補(bǔ)償）為 center （中心）方式。加工范圍選擇鼠標(biāo)殼凹模型腔輪廓。最后在 finish scallop parameters （環(huán)繞等距加工參數(shù)）中設(shè)置環(huán)繞等距加工參

38、數(shù)：total tolerance （誤差）為0.05，max stepdown （最大層深）為0.3。 為防止空刀和過(guò)切現(xiàn)象的發(fā)生，在 depth limits （深度限制）中設(shè)置z值得范圍以刀尖 tip 為參考，在-0.4到-20之間。生成刀具路徑如圖 5-6。圖 5-6、曲面環(huán)繞等距半精加工刀具路徑圖（8）進(jìn)行曲面環(huán)繞等距精加工。該工序?yàn)樽詈笠坏兰庸すば?，采用與半精加工相同的加工方式。因?yàn)槭髽?biāo)殼凹模的圓角r=5，如果選用r5球頭刀加工，效果不好，因此，選用8r4的高速鋼球頭銑刀，為了最大限度保證加工質(zhì)量，最好選用一把全新的刀具進(jìn)行加工。相應(yīng)的切削速度和主軸轉(zhuǎn)速也應(yīng)選擇的更大：feed r

39、ate 選擇600mm/min,spindle選擇5000r/min。在 surface parameters 中設(shè)置曲面加工參數(shù)，加工曲面預(yù)留量 stock to leave=0，check surface/solid stock to leave （干涉面預(yù)留量）設(shè)為0.1，干涉面選擇毛坯的上表面，tool containment compensate （加工范圍補(bǔ)償）為 center ，加工范圍為型腔輪廓。最后進(jìn)行 finish scallop parameters （環(huán)繞等距加工參數(shù)）設(shè)置，total tolerance=0.02,max stepdown=0.2。精加工刀具路徑如圖

40、5-7。圖 5-7、曲面環(huán)繞等距精加工刀具路徑圖通過(guò)以上8道工序，即可完成鼠標(biāo)殼凹模模型加工。加工過(guò)程中各工序所選用刀具及加工參數(shù)如下表：表 5-1 加工工序刀具及參數(shù)選擇加工工序選用刀具主軸轉(zhuǎn)速(r/min)進(jìn)給速度 (mm/min)鉆孔13鉆頭1000200曲面挖槽粗加工12高速鋼立銑刀800300曲面等高線外形粗加工10r5高速鋼球頭銑刀2000350曲面環(huán)繞等距半精加工10r5高速鋼球頭銑刀2500500曲面環(huán)繞等距精加工8r4高速鋼球頭銑刀3500600 底座模型如下圖所示： 分析該模型需要加工的部分比上一個(gè)較為復(fù)雜，我們還是用mastercam x2的mill模塊進(jìn)行數(shù)控加工。首先

41、用平底銑刀進(jìn)行外形輪廓的銑削，然后再用銑刀進(jìn)行內(nèi)部?jī)蓚€(gè)像圓的輪廓的銑削，然后再用沉孔銑刀進(jìn)行8個(gè)沉孔的銑削，然后在用鉆頭，鉆輪廓外圍的四個(gè)孔。工藝卡片如附圖所示。5.3利用mastercam對(duì)刀具路徑進(jìn)行后處理當(dāng)我們利用mastercam軟件完成加工刀具路徑的生成后，就可以利用mastercam自動(dòng)生成加工所需的數(shù)控加工程序。在加工模塊的 toolpaths operations 中的 operation manager （刀路操作系統(tǒng)）選擇 post ，即可對(duì)所選擇的刀具路徑進(jìn)行保存或生成加工程序。在 post processing 中選擇 change post即可根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)得不同選擇相

42、應(yīng)得后處理文件。刀具路徑保存為*.nci文件，數(shù)控加工程序?yàn)?.nc文件。針對(duì)本次研究中所進(jìn)行工藝分析的鼠標(biāo)殼凹模模型進(jìn)行后處理分析，如果加工采用數(shù)控銑床，則需分別將加工工序的刀具路徑生成數(shù)控加工程序；如果采用加工中心進(jìn)行加工，則可將所有的刀具路徑共同選擇生成一個(gè)帶自動(dòng)換刀程序的數(shù)控加工程序。最后，將數(shù)控加工程序輸入數(shù)控機(jī)床，即可對(duì)零件進(jìn)行加工。結(jié) 論通過(guò)對(duì)mastercam軟件的學(xué)習(xí)，使我對(duì)用mastercam軟件的各項(xiàng)操作，如：二維平面圖形的畫(huà)法、曲面的創(chuàng)建和編輯、三維實(shí)體模型的建立和管理等，有了較詳盡的了解和掌握，能夠運(yùn)用該軟件進(jìn)行一般的實(shí)體建模操作；研究了mastercam軟件與其他c

43、ad軟件間圖形互換功能,對(duì)其圖形轉(zhuǎn)換功能有了相當(dāng)?shù)恼J(rèn)識(shí)和了解。同時(shí)掌握了利用masteracam進(jìn)行曲面粗加工和精加工的一些基本方法，并綜合利用這些加工方法，根據(jù)具體零件的特征對(duì)實(shí)體零件進(jìn)行了加工工藝分析。當(dāng)然，在這次課題研究中，我也存在著許多的不足之處。對(duì)于masteracam的學(xué)習(xí)研究主要還是針對(duì)mastercam在實(shí)體建模和數(shù)控加工中的應(yīng)用，而更深層次內(nèi)容如對(duì)于mastercam系統(tǒng)的底層開(kāi)發(fā)等方面沒(méi)有涉及到。還有是在對(duì)mastercam軟件的學(xué)習(xí)中，由于時(shí)間不足及課題需要等原因，對(duì)其cad功能的研究著重在實(shí)體造型方面，而對(duì)其二維繪圖和三維曲線曲面等方面的研究不足，對(duì)mastercam在

44、數(shù)控加工模塊中所提供的各種加工方法研究也不夠詳細(xì)全面，而由于條件地限制，對(duì)mastercam的圖形轉(zhuǎn)換功能也主要處于理論方面的研究。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，使我對(duì)在大學(xué)期間所學(xué)各科專(zhuān)業(yè)課程進(jìn)行了總體的復(fù)習(xí)，提高了我對(duì)知識(shí)融會(huì)貫通綜合運(yùn)用的能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。同時(shí)，通過(guò)畢業(yè)論文的撰寫(xiě)，使我的自學(xué)能力、資料查閱能力、外語(yǔ)能力及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力得到了綜合的訓(xùn)練，在指導(dǎo)老師朱江老師的精心指導(dǎo)下，培養(yǎng)了我嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的治學(xué)方法和刻苦鉆研、勇于探索的精神，使我學(xué)到了很多東西。而在這次設(shè)計(jì)中現(xiàn)出的問(wèn)題，也等待著我在今后的工作學(xué)習(xí)中進(jìn)一步去彌補(bǔ)改進(jìn)。致 謝 mastercam用于實(shí)體建模和數(shù)控加工研討論文研究工作是在朱江老師的精心指導(dǎo)下完成的，論文撰寫(xiě)的每一環(huán)節(jié)都凝聚著導(dǎo)師的大量心血，同時(shí)在設(shè)計(jì)過(guò)程中朱老師盡最大的力量給予了幫助。朱老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和精益求精的工作態(tài)度以及對(duì)待事業(yè)的奉獻(xiàn)精神，是我現(xiàn)在和將來(lái)學(xué)習(xí)的典范。在我遇到困難和思想困惑的時(shí)候，朱老師總是給予我及時(shí)和耐心的支持，使我不斷前進(jìn)，本文的完成無(wú)不滲透著導(dǎo)師的心血，在此，特向尊敬的朱老師表示最衷心的感謝，并致以崇高的敬意。在大學(xué)學(xué)習(xí)生活的四年中，得到了各位任課老師研究課題的方法和工