吹风机型芯三维造型及数控仿真加工

1、吹风机型芯三维造型及数控仿真加工机械设计制造及其自动化专业101班周超 摘 要：以吹风机型芯为研究对象，通过应用masterCAM对模具的造型与编程，给mastercam使用者提供一些较为简洁、快速的编程方法，同时给出了在实际加工中的对刀技巧。通过本次仿真加工，达到了初步了解掌握数控编程技术的目的。关键词：Mastercam；数控编程；仿真加工Blowing machine core 3 d modelling and numerical control simulation processingElectronic information engineering class 101 zhou

2、 chao Abstract： In blowing machine core as the research object, by using masterCAM for mold modelling and programming, to the masterCAM users provide some programming is simple and rapid method, at the same time gives in the actual processing of knife skills. Through the simulation processing, to ac

3、hieve the purpose of the preliminary understanding to master CNC programming technology.Key words：Key words: Mastercam; CNC programming; The simulation process目录1.1MasterCAM 概述32.1进入加工环境42.2设置工件42.3粗加工挖槽52.4 粗加工等高外形72.5精加工等高外形102.6精加工浅平面122.7曲面粗加工挖槽142.8精加工交线清角172.9生成加工NC代码203.1结束语224.1参考书籍221.1Mast

4、erCAM 概述MasterCAM是美国CNC Software Inc 公司开发的一款功能很强的CAD/CAM软件，它集成了二维绘图、三维实体、曲面设计、数控编程、刀具路径模拟等功能，可实现产品的几何设计到加工制造的CAD/CAM一体化，是目前世界上应用最广泛的CAD/CAM软件之一。在数控铣削加工中经常会遇见零件的曲面加工，MasterCAM针对复杂的曲面外形，提供了很多种曲面加工方式。它将 CAD 和 CAM 这两 大功能综合在一起，是我国目前十分流行的 CAD/CAM 系统软件。它有以下特点： Mastrcam 除了可产生 NC 程序外，本身也是具有 CAD 功能（2D、3D 图 形p

5、age 1设计、尺寸标注、图形阴影处理等功能）可直接在系统上制图并转换成 NC 加工程序，也可将用其他绘图软件绘好的图形，经由一些标准的或特定的转 换文件如 DXF 文件 CADL 文件及 IGES 文件等转换到 Mastrcam 中， 再生成数控 加工程序。 Mastercam 能预先依据使用者的定义的刀具、进给率、转速等，模拟刀 具路径和计算加工时间，也可以从 NC 加工程序（NC 代码）转换成刀具路径 图。 Mastercam 是一套一图形驱动的软件，应用广泛，操作方便，而且它能同时提供适合目前国际上通用的各种数控系统的后置处理程序（NC 代码）。如 FANUC、MELADS、AGIE、

6、HITACHI 等数控系统。 Mastercam 系统设有刀具库及材料库，能根据被加工工件材料及刀具规格尺寸自动确定进给率、转速等加工参数。 Mastercam 具有方便直观的几何造型 ，并提供了设计零件外形所需的理 想环境，其强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲面零件，而且具 有强劲的曲面粗加工及灵活 的曲面精加工功能。 Mastercam 提供了多种先进的粗加工技术，以提高零件 加工的效率和质量。Mastercam 还具有丰富的曲面精加工功能，可以从中选 择最好的方法，加工最复杂的零件。Mastercam 的多轴加工功能，为零件的 加工提供了更多的灵活性。 Mastercam 拥有车削

7、、铣削、钻削、线切割等多种加工模块，允许用通过观察刀具运动来图形化地编辑和修改刀具路径。近几年，随着计算机和数控技术的飞速发展，CAD/CAM已广泛应用于航空航天、汽车、机械和模具制造等行业。特别是CAM数控加工技术的普遍使用，极大地提高了产品质量和生产效二维刀具路径中的外形铣削和挖槽加工巧妙结合，可方便地实现文字的铣刻功能。数控加工经历了半个世纪的发展已成为目前制造领域中的先进制造技术。其最大特点是可极大地提高加工精度，保证加工质量。传统的加工依赖于操作人员的熟练程度，数控加工则取决于数控程序。在模具行业，数控技术的运用尤为重要。MasterCAM软件可精确设计出二维和三维模型，并通过设置刀

8、具路径及相关参数生成数控机床加工程序。文字雕刻常用于零件表面上雕刻文本，是其典型应用之一，其他图案或文字铣刻也可参照此方法，以满足数控加工的需要。MasterCAM软件能方便的建立零件的几何模型，迅速自动生成数控代码，缩短编程人员的编程时间，大大提高程序的正确性和安全性。同时，使用该软件还可以省去手工编程的试切过程，降低了生产成本，提高工作效率。因此它在模具制造业中的应用会越来越广泛。 2.1进入加工环境本仿真加工通过对一个吹风机模具型芯的加工，让读者熟悉使用MasterCAM X4加工模块来完成复杂零件的数控编程。下面结合曲面加工的各种方法来加工吹风机型芯，其造型以及数控加工过程如下：1.打

9、开原始模型。选择下拉菜单文件F打开文件O命令，系统弹出“打开”对话框。在文件类型T下拉列表中选择IGES 文件（*.IGS;*.IGES）选项，在“查找范围”下拉列表中学则文件目录D:mcx4.1workch10ch10.01,然后在中间的文本列表框选择MICRO-OVEN_SWITCH_MOLD.IGS，单击确定，系统打开模型进入MASTERCAM X4的建模环境。2.转换文件类型。选择下拉菜单文件F保存S命令，系统弹出“另存为”对话框，接受系统默认的文件名MICRO-OVEN_SWITCH_MOLD.MCX,单击确定按钮完成文件类型的转换。3.进入加工环境。选择下拉菜单机床类型M铣床默认命

10、令，系统进入加工环境，此时零件模型如图1.1.2所示。图2.1.1 零件模型2.2设置工件 1.在“操作管理”中单击属性节点钱的“+”号，将该节点展开，然后单击材料设置节点，系统弹出“机器群主属性”对话框。 2.设置工件的形状。在“机器群主属性”对话框的形状区域选中立方体单选框。 3.设置工件的尺寸。在“机器群主属性”对话框中单击边界盒按钮，系统弹出“边界盒选项”对话框，接受系统默认的参数设置，单击确定按钮，返回至“属性”对话框。4.单击“机器群主属性”对话框中的确定按钮，完成工件的设置。此时零件如图1.1.2所示，从图中可以观察到零件的边缘多了红色的双点画线，点画线围城的图形即为工件。图2.

11、1.2 显示工件2.3粗加工挖槽 1绘制切削范围。绘制图1.1.3所示的切削范围（以俯视图为方位绘制大致形状即可）。 2.选择下拉菜单刀具路径T曲面粗加工R粗加工挖槽加工K命令，系统弹出“输入新NC名称”对话框，采用系统默认的NC名称，单击确定按钮，完成NC名称的设置。 3.设置加工区域。 （1）设置加工面。在图形区中选取图1.1.4所示的面（共110个面），然后按Enter键，系统弹出“刀具路径的曲面选取”对话框。 （2）设置加工边界。在边界范围区域单击箭头按钮，系统弹出“串联选项”对话框。在图形区中选取图1.1.3中所绘制的边线，单击确定按钮，系统返回至“刀具路径的曲面选取”对话框。 （3

12、）单击确定按钮，完成加工区域的设置，同时系统弹出“曲面加工挖槽”对话框。 图2.1.3绘制切削范围 图2.1.4设置加工面 4.确定刀具类型。在“曲面加工挖槽”对话框中，单击刀具过滤按钮，系统弹出“刀具过滤设置”对话框，单击刀具类型区域中的全关按钮后，在刀具类型按钮群中单击（圆鼻刀）按钮，然后单击确定按钮，关闭“刀具过滤设置”对话框，系统返回至“曲面粗加工挖槽”对话框。 5.选择刀具。在“曲面粗加工挖槽”对话框中，单击选择库中的刀具按钮，系统弹出“选择刀具”对话框，在该对话框的列表框中选择图1.1.5所示的刀具。单击确定按钮，关闭“选择刀具”对话框，系统返回至“曲面粗加工挖槽”对话框。图2.1

13、.5“选择刀具”对话框 6.设置刀具参数。（1）完成上步操作后，在“曲面粗加工挖槽”对话框的刀具路径参数选项卡的列表框中显示出上一步选择的刀具，双击该刀具，系统弹出“定义刀具-机床群组最小1”的对话框。（2）设置刀具好。在“定义刀具-机床群组最小1”对话框中的刀具号码文本框中，将原有的数据改为1。（3）设置刀具的加工参数。单击“定义刀具-机床群组最小1”对话框的参数选项卡，在下刀速率文本框中输入值1200.0，在提刀速率文本框中输入值1200.0，在主轴转速文本框输入值1200.0（4）设置冷却方式。在参数选项卡中单击Coolant按钮，系统弹出“Coolant”对话框，在Flood（切削液）

14、下拉列表中选择On选项，单击该对话框的确定按钮，关闭“Coolant”对话框。 7单击“定义刀具-机床群组最小1”对话框中的确定按钮，完成刀具的设置，系统返回至“曲面粗加工挖槽”对话框。 8.设置曲面加工参数。在“曲面粗加工挖槽”对话框中单击曲面加工参数选项卡，设置图1.1.6所示的参数。图2.1.6 “曲面加工参数”选项卡 9.设置粗加工参数选项卡。在“曲面粗加工挖槽”对话框中单击粗加工参数选项卡，设置图1.1.7所示的参数。图2.1.7“粗加工参数”选项卡10.设置挖槽参数。在“曲面粗加工挖槽”对话框中单击挖槽参数选项卡，设置图1.1.8所示的参数。图2.1.8“挖槽参数”选项卡11.单击

15、“曲面粗加工挖槽”对话框中的确定按钮，完成加工参数的设置，此时系统将自动生成图1.1.9所示的刀具路径。图2.1.9 刀具路径2.4 粗加工等高外形 1.选择下拉菜单刀具路径T曲面粗加工R粗加工等高外形加工C命令。 2.设置加工区域。在图形区中选取图1.1.10所示的面（共109个）然后按ENTER 键，系统弹出“刀具路径的曲面选取”对话框。单击确定按钮，完成加工区域的设置，同时系统弹出“曲面粗加工等高外形”对话框。 3.确定刀具类型。在“曲面粗加工等高外形”对话框中，单击刀具过滤按钮，系统弹出“刀具过滤设置”对话框，单击刀具类型区域中的全关按钮后在刀具类型按钮群中单击（圆鼻刀）按钮，然后单击

16、确定按钮，关闭“刀具过滤设置”对话框，系统返回至“曲面粗加工等高外形”对话框。图2.1.10 设置加工面 4.选择刀具。在“曲面粗加工等高外形”对话框中，单击选择库中的刀具按钮，系统弹出“选择刀具”对话框，在该对话框的列表框中选择图1.1.11所示的刀具。单击确定按钮，关闭“选择刀具”对话框，系统返回至“曲面粗加工等高外形”对话框。图2.1.11 “选择刀具”对话框 5设置刀具参数。 （1）完成上步操作后，在“曲面粗加工等高外形”对话框的刀具路径参数选项卡的列表框中显示出上一步选择的刀具，双击该刀具，系统弹出“定义刀具-机床群组最小1”对话框。 （2）设置道具好。在“定义刀具-机床群组最小1”

17、对话框中的刀具号码文本框中，将原有的数值改为2。 （3）设置刀具的加工参数。单击“定义刀具-机床群组最小1”对话框中的参数选项卡，在进给率文本框中输入值3.2，在下刀速率文本框中输入值200.0，在提刀速率文本框中输入值500.0，在主轴转速文本框输入值800.0。 （4）设置冷却方式。在参数选项卡中单击Coolant按钮，系统弹出“Coolant”对话框，在Flood（切削液）下拉列表中选择On选项，单击该对话框的确定按钮，关闭“Coolant”对话框。 6单击“定义刀具-机床群组最小1”对话框中的确定按钮，完成刀具的设置，系统返回至“曲面粗加工等高外形”对话框。 7. 设置曲面加工参数。在

18、“曲面粗加工等高外形”对话框中单击曲面加工参数选项卡，设置图1.1.12所示的参数，然后选中进/退刀向量D复选框，并单击进/退刀向量D按钮，此时系统弹出“方向对话框”，在该对话框的进刀引线长度文本框中输入值1.0，然后单击退刀向量区域的向量V按钮，在系统弹出“向量”对话框的Y方向文本框中输入100.0，在Z方向文本框中输入0.0，单击确定按钮；然后在“方向”对话框中单击确定按钮。图2.1.12“曲面加工参数”选项卡8.设置等高外形粗加工参数。在“曲面粗加工等高外形”对话框中单击等高外形粗加工参数选项卡，设置图1.1.13所示的参数。图2.1.13“等高外形粗加工参数”选项卡9. 单击“曲面粗加

19、工等高外形”对话框中的确定按钮，完成加工参数的设置，此时系统将自动生成图1.1.14所示的刀具路径。图2.1.14 刀具路径2.5精加工等高外形 1. 选择下拉菜单刀具路径T曲面精加工精加工等高外形C命令。 2. 设置加工区域。在图形去选取图1.1.15所示的面（共109个），安ENTER键，系统弹出“刀具路径的曲面选取”对话框。单击确定按钮，完成加工区域的设置，同时系统弹出“曲面精加工等高外形”对话框。图2.1.15 设置加工面 3.确定刀具类型。在“曲面精加工等高外形”对话框中，单击刀具过滤按钮，系统弹出“刀具过滤设置”对话框，单击刀具类型区域中的全关按钮后，在刀具类型按钮群中单击（圆鼻刀

20、）按钮，然后单击确定按钮，关闭“刀具过滤设置”对话框，系统返回至“曲面精加工等高外形”对话框。 4.选择刀具。在“曲面精加工等高外形”对话框中，单击选择库中的刀具按钮，系统弹出“选择刀具”对话框，在该对话框的列表框中选择图1.1.16所示的刀具。单击确定按钮，关闭“选择刀具”对话框，系统返回至“曲面精加工等高外形”对话框。图2.1.16“选择刀具”对话框 5设置刀具参数。 （1）完成上述步骤后，在“曲面精加工等高外形”对话框的刀具路径参数选项卡的列表框中显示出上一步选择的刀具，双击该刀具，系统弹出“定义刀具”对话框。 （2）设置刀具号。在“定义刀具-机床群组最小1”对话框中的刀具号码文本框中，

21、将原有的数值改为3. （3）设置刀具的加工参数。单击“定义刀具-机床群组最小1”对话框的参数选项卡，在进给率文本框中输入值2.0，在下刀速率文本框中输入值1200.0，在提刀速率文本框中输入值1200.0，在主轴转速文本框输入值1500.0。 （4）设置冷却方式。在参数选项卡中单击Coolant按钮，系统弹出“Coolant”对话框，在Flood（切削液）下拉列表中选择On选项，单击该对话框的确定按钮，关闭“Coolant”对话框。 6单击“定义刀具-机床群组最小1”对话框中的确定按钮，完成刀具的设置，系统返回至“曲面精加工等高外形”对话框。7. 设置曲面加工参数选项卡。在“曲面粗加工等高外形

22、”对话框中单击曲面加工参数选项卡，设置图1.1.17所示的参数，然后选中进/退刀向量D复选框，并单击进/退刀向量D按钮，此时系统弹出“方向”对话框，在该对话框的进刀引线长度文本框和退刀引线长度文本框中输入值1.0，在“方向”对话框中单击确定按钮。图2.1.17“曲面加工参数”选项卡8.设置等高外形精加工参数选项卡。在“曲面精加工等高外形”对话框中单击等高外形精加工参数选项卡，设置如图1.1.18所剩余的参数。图2.1.18“等高外形精加工参数”选项卡9.单击“曲面精加工等高外形”对话框中的确定按钮，完成加工参数的设置，此时系统将自动生成图1.1.19所示的刀具路径。图2.1.19 刀具路径2.

23、6精加工浅平面 1. 选择下拉菜单刀具路径T曲面精加工F精加工浅平面加工S命令。 2. 设置加工区域。在图形去选取图1.1.20所示的两个曲面，然后按ENTER键，系统弹出“刀具路径的曲面选取”对话框。单击确定按钮完成加工区域的设置，同时系统弹出“曲面精加工浅平面”对话框。图2.1.20 选取加工面 3.确定刀具类型。在“曲面精加工浅平面”对话框中，单击刀具过滤按钮，系统弹出“刀具过滤设置”对话框，单击刀具类型区域中的全关按钮后，在刀具类型按钮群中单击（圆鼻刀）按钮，然后单击确定按钮，关闭“刀具过滤设置”对话框，系统返回至“曲面精加工浅平面”对话框。 4.选择刀具。在“曲面精加工等高外形”对话

24、框中，单击选择库中的刀具按钮，系统弹出图1.1.21所示的“选择刀具”对话框，在该对话框的列表框中选择图1.1.21所示的刀具。单击确定按钮，关闭“选择刀具”对话框，系统返回至“曲面精加工浅平面”对话框。图2.1.21“选择刀具”对话框 5设置刀具相关参数。 （1）在“曲面精加工浅平面”对话框的刀具路径参数选项卡的列表框中显示出上一步选择的刀具，双击该刀具，系统弹出“定义刀具-机床群组最小1”对话框。 （2）设置刀具号。在“定义刀具-机床群组最小1”对话框中的刀具号码文本框中，将原有的数值改为4. （3）设置刀具的加工参数。单击“定义刀具-机床群组最小1”对话框的参数选项卡，在下刀速率文本框中

25、输入值1000.0，在提刀速率文本框中输入值1000.0，在主轴转速文本框输入值1000.0。 （4）设置冷却方式。在参数选项卡中单击Coolant按钮，系统弹出“Coolant”对话框，在Flood（切削液）下拉列表中选择On选项，单击该对话框的确定按钮，关闭“Coolant”对话框。 （5）单击“定义刀具-机床群组最小1”对话框中的确定按钮，完成刀具的设置。6. 设置曲面加工参数选项卡。在“曲面粗加工浅平面”对话框中单击曲面加工参数选项卡，设置图1.1.22所示的参数。图2.1.22“曲面加工参数”选项卡7.设置浅平面精加工参数。在“曲面精加工浅平面”对话框中单击浅平面精加工参数选项卡，在

26、浅平面精加工参数选项卡的最大切削间距文本框中输入值0.2，在到倾斜角度文本输入框中输入值20.0。8.单击“曲面精加工浅平面”对话框中的确定按钮，同时在图形区生成图1.1.23所示的刀具轨迹。图2.1.23 刀具路径2.7曲面粗加工挖槽 1. 选择下拉菜单刀具路径T曲面精加工R粗加工挖槽加工K命令。 2. 设置加工区域。在图形去选取图1.1.24所示的面（共110个），按ENTER键，系统弹出“刀具路径的曲面选取”对话框。在边界范围区域中单击箭头按钮，系统弹出“串联选项”。在图形区中选取前面所绘制的方框，单击确定按钮完成切削范围的设置；单击确定按钮，完成加工区域的设置，同时系统弹出“曲面粗加工

27、挖槽”对话框。图2.1.24 设置加工面 3.选择刀具。在“曲面粗加工挖槽”对话框中，选择图1.1.25所示的刀具。 图2.1.25“选择刀具”对话框 4设置曲面加工参数。在“曲面粗加工挖槽”对话框中单击曲面加工参数选项卡，设置图1.1.26所示的参数。图2.1.26“曲面加工参数”选项卡 5. 设置粗加工参数在“曲面粗加工挖槽”对话框中单击粗加工参数选项卡，设置图1.1.27所示的参数。图2.1.27“粗加工参数”选项卡6. 设置挖槽参数选项卡。在“曲面粗加工挖槽”对话框中单击挖槽参数选项卡，设置图1.1.28所示的参数图2.1.28 “挖槽参数”选项卡7.单击“曲面粗加工挖槽”对话框中的确

28、定按钮，完成加工参数的设置，此时系统将自动生成图1.1.29所示的刀具路径。图2.1.29 刀具路径2.8精加工交线清角 1. 选择下拉菜单刀具路径T曲面精加工F精加工交线清角加工E命令。 2. 设置加工区域。在图形去选取图1.1.30所示的面（共110个），按ENTER键，系统弹出“刀具路径的曲面选取”对话框。单击确定按钮，完成加工区域的设置，同时系统弹出“曲面精加工交线清角”对话框。图2.1.30 设置加工面 3.选择刀具。在“曲面精加工交线清角”对话框中，取消选中刀具过滤按钮前的复选框，选择图1.1.31所示的刀具。 图2.1.31“刀具路径参数”选项卡 4 设置“曲面加工参数“选项卡。

29、 在“曲面粗加工挖槽精加工交线清角”对话框中单击曲面加工参数选项卡，设置图1.1.32所示的参数。图2.1.32“曲面加工参数”选项卡 5. 设置交线清角精加工参数。在“曲面精加工交线清角”对话框中单击交线清角精加工参数选项卡，取消选中限定深度D按钮前的复选框，其他参数采用系统默认的参数设置。6.单击“曲面精加工交线清角”对话框中的确定按钮，完成加工参数的设置，此时系统将自动生成图1.1.33所示的刀具路径。图2.1.33刀具路径 7.实体切削验证。 （1）在选项卡中单击按钮，然后单击“验证已选择的操作”按钮，系统弹出“验证”对话框。 （2）在“验证”对话框中单击按钮。系统将开始进行实体切削仿

30、真，结果如图1.1.33所示。图2.1.34 仿真效果图8保存模型、选择下拉菜单保存S命令，保存模型。2.9生成加工NC代码在模拟加工确认无误后，利用Masteream x5的Post后处理功能，在选项卡中单击按钮自动生成加工的该模型所需要的NC代码。部分代码如下：%O0000(1212)(DATE=DD-MM-YY - 14-06-13 TIME=HH:MM - 22:57)(MCX FILE - C:USERSTHIERRYDESKTOPMICRO-OVEN_SWITCH_MOLD.MCX-5)(NC FILE - C:USERSTHIERRYDESKTOP1212.NC)(MATERIA

31、L - ALUMINUM MM - 2024)( T1 | 10. BULL ENDMILL 3. RAD | H1 | XY STOCK TO LEAVE - 2. | Z STOCK TO LEAVE - 0. )( T2 | 8. BULL ENDMILL 1. RAD | H2 | XY STOCK TO LEAVE - 1. | Z STOCK TO LEAVE - 0. )( T3 | 6. BULL ENDMILL 1. RAD | H3 )( T4 | 4. BULL ENDMILL 0.2 RAD | H4 )N100 G21N102 G0 G17 G40 G49 G80 G

32、90N104 T1 M6N106 G0 G90 G54 X-14.783 Y-30.125 A0. S1200 M3N108 G43 H1 Z87.588N110 G1 Z86.588 F1200.N112 Y-30.222 Z85.612N114 Y-30.506 Z84.674N116 Y-30.968 Z83.81N118 Y-31.59 Z83.052N120 Y-32.348 Z82.43N9970 X-19.409 Y-31.309N9972 X-19.917 Y-32.337N9974 X-20.022 Y-32.545N9976 X-20.143 Y-32.792N9978 X-20.313 Y-33.1