Mastercam x3实战教程

1、第1章 Mastercam基本操作本章重点介绍基础知识和最常用的操作命令。通过本章的学习，用户可以了解Mastercam软件的功能特点以及最常用的操作。本章要点& Mastercam简介& Mastercam X2工作界面& 快捷键& 文件管理& 系统规划本章案例 & 饭盒模具设计实例& 饭盒模具型腔数控加工实例1.1 Mastercam简介Mastercam软件是美国CNC_Software有限公司开发的产品。在国内外CAD/CAM领域，Mastercam是微机平台上装机量最多、应用最广泛的软件，成为CAD/CAM系统的行业标

2、准。Mastercam软件是最经济有效的CAD/CAM软件系统，包括美国在内的各工业大国皆一致采用本系统，作为设计、加工制造的标准。Mastercam为全球PC级CAM，全球销售量第一名，是工业界及学校广泛采用的CAD/CAM系统。Mastercam具有强大、稳定、快速的功能，使用户不论是在设计制图上，或是CNC铣床、车床和线切割等加工上，都能获得最佳的成果，而且Mastercam是一套兼容于PC平台下，配合Microsoft Windows操作系统，且支持中文操作，让用户在软件操作上更能无往不利。Mastercam是一套全方位服务于制造业的软件，包括铣削、车削、实体、木雕、浮雕、线

3、切割六大模块。铣削功能模块用于生成铣削加工刀具路径，车削功能模块用于生成车削加工刀具路径，实体功能模块用于创建二维及三维工程图形，木雕功能模块用于木雕刀具路径，浮雕功能模块用于创建浮雕刀具路径，线切割功能模块用于创建电火花切割刀具路径。本节重点介绍铣削模块以及结合实体模块设计模具两方面知识。 实体模块简介实体模块的主要功能及特点如下：l 具有完整的曲线曲面建模功能，建立2D、3D几何模型十分方便。 l 灵活、完整的曲线曲面编辑和分析功能，保证几何模型的精度。 l 修改几何模型后，相关的尺寸标注自动更新。 l 可在多个窗口内动态旋转、缩放几何图形。 l 导航功能自动捕捉常用的特征点，提高建模速度

4、。l 读取实体时，可选择是否修复有瑕疵的实体。 l 在实体管理员中，可直接切换“切割主体”及“增加凸缘”两个操作，而不需要先删除再重建新的操作。 l 在挤出、旋转及扫掠实体的“切割主体”或“增加凸缘”等操作中，选择多重串连时，可合并成单一操作。 l 在实体管理员中，单击鼠标右键可直接选择“编辑参数”或“编辑图形”。 l 将8版应用程序layout改为标准功能：实体下一页绘制三视图。 l 可将曲面转变成开放的薄片实体（sheet solid）或封闭的实体主体（solid body）。 l 可增加薄片实体的厚度，使其成为实体主体。 l 寻找特征。可将其他软件汇入的实体主体中的内孔或圆角等特征独立成

5、一单独的操作，以供以后的编辑。 l 可移除实体中指定的面，使其成一开放的主体。 l 可由布尔运算或修整操作分割实体，并保留所有的结果。 l 在实体管理员中右击修整操作，新增“重新建立修整的实体”。 l 增加【关联性】选项。执行布尔运算时，当“关联性”设为N，选完目标及工件主体后，可直接选择目标主体及工件主体是否保留，如图1-1和 图1-2所示。 图1-1 目标主体 图1-2 工件主体 铣削模块简介铣削模块主要功能及特点介绍如下。1操作管理器Mastercam的任务管理器（Operations Manager）把同一加工任务的各项操作集中在一起。管理器的界面很简练、清晰。在管理器中编辑、校验刀具

6、路径也很方便。在操作管理中很容易复制和粘贴相关程序，如图1-3所示。图1-3 操作管理器2刀具路径的关联性在Mastercam系统中，挖槽铣削、轮廓铣削和点位加工的刀具路径与被加工零件的模型是相关一致的。当零件几何模型或加工参数修改后，Mastercam能迅速准确地自动更新相应的刀具路径，无须重新设计和计算刀具路径。用户可把常用的加工方法及加工参数存储于数据库中，以适合存储于数据库的任务。这样可以大大提高数控程序设计效率及计算的自动化程度。3挖槽、外形铣削和钻孔Mastercam提供丰富多变的2D、2.5D加工方式，如图1-4所示，可迅速编制出优质可靠的数控程序。极大地提高了编程者的工作效率，

7、同时也提高了数控机床的利用率。 图1-4 挖槽、外形铣削和钻孔l 挖槽铣削具有多种走刀方式，如ZigZag、One Way、True Spiral、Constant Overlap和Morph Pocketing。 l 挖槽加工时的入刀方法很多，如直接下刀、螺旋下刀、斜插下刀等。 l 挖槽铣削还具有自动残料清角，如螺旋渐进式加工方式、开发式挖槽加工、高速挖槽加工等。4曲面粗加工（高速高精度）在数控加工中，在保证零件加工质量的前提下，尽可能提高粗加工时的生产效率。Mastercam提供了多种先进的粗加工方式，如图1-5所示。Mastercam有先进的粗加工方法，例如，曲面挖槽时，Z向深度进给确定

8、，刀具以轮廓或型腔铣削的走刀方式粗加工多曲面零件；机器允许的条件下，可进行高速曲面挖槽。图1-5 曲面粗加工5曲面精加工（高速高精度）Mastercam有多种曲面精加工方法，如图1-6所示，根据产品的形状及复杂程度，可以从中选择最好的方法。例如，比较陡峭的地方可用等高外形曲加工，比较平坦的地方可用平行加工。形状特别复杂，不易分开，加工时可用3D环绕等距。 Mastercam能用多种方法控制精铣后零件表面的光洁度。例如，以程式过滤中的设置及步距的大小来控制产品表面的质量等。根据产品的特殊形状如圆形时，可用放射状走刀方式精加工（Radial Finishing），刀具由零件上任一点沿着向四周散发的

9、路径加工零件。流线走刀精加工（Flowline Finishing）刀具沿曲面形状的自然走向产生刀具路径。用这样的刀具路径加工出的零件更光滑，某些地方余量较多时，可以设定一范围单独加工它。图1-6 曲面精加工6多轴加工 Mastercam的多轴加工功能为零件的加工提供了更多的灵活性，应用多轴加工功能可方便、快速地编制高质量的多轴加工程序。Mastercam的五轴铣削方法共分6种：曲线五轴、钻孔五轴、沿边五轴、曲面五轴、沿面五轴、旋转五轴，如图1-7所示。图1-7 多轴加工1.2 Mastercam X2工作界面打开任意一个文件，进入Mastercam的工作界面，可以将该界面划分为7个区域，如图

10、1-8所示。1标题栏标题栏用来显示当前文件的名称，可以显示出文件路径，当文件没有被保存时，标题栏仅显示当前软件的版本。2主菜单主菜单包含了软件中所有的操作命令：文件、编辑、视图、分析、绘图、实体、转换、机床类型、刀具路径、屏幕、浮雕、设置、帮助功能模块。3工具栏工具栏以工具条的形式显示，每个工具条中包含了一系列相关的工具按钮，用户可以将工具条移动到合适的位置，也可以向工具条中增加或减少工具按钮。图1-8 Mastercam X2操作界面4状态栏状态栏显示当前操作的参数，例如，选择绘圆命令后，状态栏自动切换至如 图1-9所示的状态，提示用户进行相关参数的设置。图1-9 状态栏 5操作管理器操作管

11、理器对执行的操作进行管理。操作管理器会记录大部分操作，可以在其中对操作进行重新编辑和定义。例如，通过操作管理器可以对先前生成的刀具路径参数进行修改，并重新生成刀具路径；可以模拟加工、对操作加工进行后处理等。6信息栏信息栏显示当前操作的提示信息、构图面信息、层别信息、属性信息等。在信息栏中包含有一系列的工具，如图层工具、颜色工具、线型工具等。7绘图区域绘图区域相当于工程图纸，用来绘制和操作图形。绘图区域左下角的坐标系方向代表了当前图形的视角方向。在绘图区域中单击鼠标右键，可以显示相应的快捷菜单。1.3 快 捷 键通过快捷键可以加快操作速度。Mastercam提供了大量的快捷键，同时，用户可以根据

12、自己的喜好定义快捷键。 常用快捷键在默认情况下，Mastercam常用快捷键如表1-1所示。表1-1 Mastercam常用快捷键快 捷 键功 能 按 钮功 能Alt+1切换视图至俯视图Alt+2切换视图至前视图Alt+3切换视图至后视图Alt+4切换视图至底视图Alt+5切换视图至右视图Alt+6切换视图至左视图Alt+7切换视图至等轴视图Alt+A打开【自动存档】对话框，设置自动保存参数Alt+C选择并执行动态连接库（CHOOKS）程序Alt+D打开【Drafting】对话框，设置工程制图的各项参数Alt+E启动图素隐藏功能，将选取的图素隐藏Alt+G打开【栅格参数】对话框，设置栅格捕捉的

13、各项参数Alt+H启动在线帮助功能Alt+O打开或关闭【操作管理器】对话框Alt+P自定义视图，可以将视图切换至自定义视图状态Alt+S实体着色显示Alt+T控制刀具路径的显示与隐藏Alt+UCtrl+UCtrl+Z回退功能，取消当前操作恢复到上一步操作Alt+V打开帮助文件，显示当前帮助内容Alt+X设置颜色/线型/线宽/图层Alt+Z打开【图层管理】对话框进行图层设置Alt+A选取所有图素Ctrl+C复制功能，将图素复制到剪贴板中Shift+Ctrl+R刷新屏幕，清除屏幕垃圾Ctrl+V粘贴功能，将剪贴板中的图素复制到当前环境中Ctrl+X剪切功能，将图素剪切到剪贴板中Ctrl+Y向前功能

14、，恢复已经撤销的操作续表 快 捷 键功 能 按 钮功 能Ctrl+F1环绕目标点进行放大F1选定区域进行放大Alt+F1全屏显示全部图素F2以原点为基准，将视图缩小至原来的50%Alt+F2以原点为基准，将视图缩小至原来的80%F3重画功能，当屏幕垃圾较多时，重画功能能够重新显示屏幕F4对图素进行分析，并能够修改图素的属性Alt+F4关闭功能，退出Mastercam软件F5将选定的图素删除Alt+F8对Mastercam系统参数进行规划F9显示或隐藏基准对象Alt+F9显示所有的基准对象左箭头键盘区域将视图向左移动右箭头键盘区域将视图向右移动上箭头键盘区域将视图向上移动下箭头键盘区域将视图向下

15、移动Page Up键盘区域将视图放大Page Down键盘区域将视图缩小Esc键盘区域结束正在执行的命令End键盘区域自动旋转视图 快捷键定义 选择主菜单中的【设置】【设置快捷键】命令，打开【设置快捷键】对话框，按如图1-10所示设置快捷键。图1-10 快捷键定义 1.4 文 件 管 理 Mastercam文件菜单如图1-11所示，常用的文件管理命令有新建文件、打开文件、保存文件、输入目录、输出目录等命令。图1-11 文件管理 打开文件Mastercam不但可以打开目前版本和以前版本的文件，如MCX、MC9、MC8，而且可以打开其他软件的文件格式。选择【文件】【打开文件】命令，如图1-12所示

16、。图1-12 打开文件 保存文件Mastercam不但可以将文件保存为目前版本和以前版本的文件，如MCX、MC9、MC8，而且可以保存为其他软件的文件格式，实现与其他软件的共享交换。选择【文件】【保存文件】命令，如图1-13所示。图1-13 保存文件 输入输出文件输入输出文件功能可以批量导入和导出其他格式的文件，指定好文件夹，即可将该文件夹中的所有文件导入或导出。选择【文件】【输入目录】命令，如图1-14所示。图1-14 输入文件 选择【文件】【输出目录】命令，如图1-15所示。图1-15 输出文件 1.5 系 统 规 划用户可以根据自己的实际需求对系统进行整体规划，可以进行刀路模拟设置、CA

17、D设置、颜色设置、公差设置等，如图1-16所示。图1-16 系统规划 以颜色设置为例，将绘图背景颜色修改为白色时，选择【设置】【系统规划】命令，打开【系统配置】对话框，按如图1-17所示步骤操作。【系统配置】对话框的【主题】栏中的各选项含义介绍如下。l 刀路模拟设置：设置在模拟刀具路径时刀具的各部分显示方式，如快速步进量、夹头颜色等。l CAD设置：设置CAD绘图时图素的显示方式，如线型、曲面显示密度等。图1-17 【系统配置】对话框l 串连设置：设置串连选择的各部分默认参数，如串连方向、串连模式等。l 颜色：对整个Mastercam的系统颜色进行管理，例如，可以设置各种部件（如车床素材颜色、

18、工具条背景颜色）的颜色、选择时对象显示的颜色（如绘图颜色、高亮显示的颜色）等。l 传输：设置计算机和机床之间默认的传输参数，如格式参数、端口参数等。l 转换参数：设置文件输入和输出的各项参数，如输出Parasolid的版本号、输入DWG或DXF时是否打断其尺寸标注等。l 默认机床：选择默认的铣削机床类型、车床类型、雕铣机床类型、线切割机床类型等。l 标注与注释：设置标注的属性、标注文本、尺寸标注、注解文本、引导线/延伸线等各部分参数，例如，可以设置标注尺寸的小数点位数、标注比例等。l 文件：设置Mastercam在默认条件下利用的文件类型，例如，可以在其中设置各种类型的默认打开目录、各种项目默

19、认的存放目录等。l 后处理设置：对输出的后处理文件摘要进行定义，例如，输出NC文件时，是否要询问或编辑等。l 打印设置：设置打印的各项参数，如打印线宽和颜色等。l 屏幕：设置屏幕显示的各项参数，例如，设置旋转时图素显示的数量、定义鼠标中键为平移或旋转等。l 着色设置：设置图素的着色模式，如着色材质、光源、透明度等。l 实体：设置创建实体时系统默认的各图素显示方式，例如，当由曲面转换为实体时，默认为删除曲面还是保留曲面等。l 启动/退出：定义启动系统、退出系统、更新几何体时默认的各项参数，例如，启动时系统默认要加载的工具条、功能快捷键等。l 公差：设置Mastercam执行操作时的精度，例如，可

20、以设置串联公差、刀具路径公差等。l 刀具路径设置：设置创建或模拟刀具路径时的相关参数，例如，可以设置模拟刀具路径时，刀具的运动形式为持续或步进等。l 刀具路径管理器：定义默认的机床群组名称、刀具路径群组名称、NC文件名称以及附加值等。l 检验设置：设置验证加工操作正确性时所使用的参数，例如，加工模拟的速度、停止选项等。l 线切割模拟设置：设置线切割运动模拟的各项显示参数，如颜色、速度等。1.6 模具设计入门实例饭盒的模具设计 本例采用的产品模型是一个饭盒，以该模型为素材，介绍Mastercam X2模具设计知识。 模具设计打开文件，如图1-18所示。本节以饭盒上盖作为参考模型，介绍型

21、腔和型芯的设计过程。图1-18 饭盒参见附带光盘“StartCh01FanHe_mold_start.MCX”。参见附带光盘“EndCh01FanHe_mold_end.MCX”。参见附带光盘“AVICh01FanHe_mold.avi”。 设置模具坐标系在创建模具之前，首先应设置工件坐标系。在这里，用系统坐标系作为模具坐标系。一般情况下，应将模具坐标系放置到零件底面中心位置，Z轴指向开模方向。在本零件中，Z轴与开模方向不符，同时，不能确定其底面中心是否位于坐标系原点，因此，需要对其旋转和移动。设置模具坐标系的操作步骤如下所示。1因为开模方向与坐标系Z轴方向不一致，如右图所示，需要对其进行旋转

22、。2选择【转换】【旋转】命令，对产品模型旋转180°。3旋转的结果如右图所示，开模方向与坐标系Z轴方向保持一致。4因模具坐标系原点不在底面中心位置，需要对零件位置进行修正。打开【层别管理】对话框，设置新图层为构图层，并将其命名为“边界盒”，该图层用来放置边界盒。5为了方便查找到顶面中心点，需绘制边界盒作为辅助对象。选择【绘图】【画边界盒】命令，绘制边界盒。6选择【绘图】【任意直线】【任意直线】命令，经过底面两端点绘制直线，该直线用于后续平移操作的参考图素，直线的中点为底面中心点。7选择【转换】【平移】命令，将顶面直线中点移动至坐标原点的位置。 分模线分模线是型腔和型芯的交界线。创建型

23、腔和型芯的关键是确定分模线，创建分模线的目的是通过分模线创建分模面，通过分模面对毛坯工件进行修剪得到型腔和型芯，具体操作步骤如下所示。1将边界盒所在的图层2隐藏，设置新图层为构图层，将其命名为“分模线”，该图层用来放置分模线。2选择【绘图】【曲面曲线】【所有边界】命令，选取实体面，将实体面边界线提取。 3创建的边界曲线如右图所示，将多余的边界线删除，保留分模线。 分模面分模面是型腔和型芯的交界面。分模面是创建型腔和型芯的参照图素，具体操作步骤如下所示。1设置绘图平面如右图所示。2选择【绘图】【矩形】命令，绘制矩形。3选择【绘图】【绘制曲面】【平面修剪】命令，根据曲线边界创建分模面。 修补创建修

24、补面填补孔和槽，阻止型腔和型芯之间的模具材料发生溢流，具体操作步骤如下所示。1按照节的方法将实体面曲线提取，将多余线删除，仅保留孔曲线，如右图所示。2创建修补面层，选择【绘图】【绘制曲面】【平面修剪】命令，根据曲线边界创建修补曲面。3创建的修补面如右图所示。 型芯先创建型芯曲面，然后由型芯曲面形成型芯实体，具体操作步骤如下所示。1创建新图层，用来放置型芯曲面。选择【绘图】【绘制曲面】【由实体产生】命令，选择实体，将实体面提取。2选择分模线以下的曲面，将其删除，预留型腔曲面。3显示分模面和修补面，结果如右图所示。4显示分模线所在的图层，选择【绘图】【绘制曲面】【牵引曲面】命令，再选择分模面边缘线

25、作为牵引曲线，如右图所示。5设置牵引参数，创建牵引曲面如右图 所示。6单独显示分模线所在的图层，选择【转换】【平移】命令，平移复制分模线，为后续工作的封口面创建做准备。7将视图旋转，选择【绘图】【绘制曲面】【平面修剪】命令，根据曲线创建曲面。8选择【实体】【由曲面生成】命令，根据曲面生成型芯实体，如右图所示。 型腔型腔采用布尔切割的方法创建，首先创建毛坯实体，然后用产品实体对毛坯实体求差得到型腔实体，具体操作步骤如下所示。1创建新图层用来放置型腔实体。显示分模面边缘线和实体，选择【实体】【拉伸】工具，选择分模面边缘线作为拉伸对象。2设置拉伸方向和拉伸距离，创建实体。3为了防止后续的布尔操作对原

26、实体的破坏，应将其复制备份。在【实体管理器】中选择原实体特征，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【复制实体】命令，将其复制。4选择【实体】【布尔运算切除】命令，选择目标体和工具体。5布尔运算的结果如右图所示，产生两个非关联的实体，将多余的实体删除，形成型腔。6同时显示型腔和型芯，结果如右图所示。1.7 数控加工入门实例饭盒模具的数控加工 以饭盒型腔模具为例，规划刀具路径，实现对材料的切削。打开饭盒型腔，如图1-19所示。凸模形状比较简单，只需要规划二维挖槽刀具路径即可实现加工。图1-19 饭盒型腔参见附带光盘“StartCh01FanHe_nc_start.MCX”。参见附带光盘“EndCh

27、01FanHe_nc_end.MCX”。参见附带光盘“AVICh01FanHe_nc.avi”。 毛坯和对刀点的确定在创建刀具路径之前，应首先设置毛坯和对刀点，为了使对刀点位于原点，需要对零件进行移动，将上表面中心移动到原点位置，具体操作步骤如下所示。1因进刀方向与系统坐标系Z轴方向不协调，需要对参照模型（型腔实体）进行旋转。2选择【转换】【旋转】命令，将型腔实体旋转180°。3旋转结果如右图所示，进刀方向和坐标系Z轴相协调。4打开【层别管理】对话框，设置图层2为工作层，并将其命名为“边界盒”，该图层用来放置边界盒。5选择【绘图】【画边界盒】命令，绘制边界盒。6选择【绘图】【任意直线

28、】【任意直线】命令，经过两端点绘制直线，该直线将用于后续平移操作的参考图素。7选择【转换】【平移】命令，将顶面原点移动至坐标原点的位置。8设置图层3作为工作层，将其命名为“毛坯”，该图层用来放置毛坯，选择【机床类型】【铣削系统】【默认】命令，在【刀具路径管理器】中单击按钮，设置毛坯材料如右图所示。9生成的毛坯工件如右图所示。 二维挖槽加工规划二维挖槽刀具路径，实现对毛坯材料的挖槽切削，具体操作步骤如下所示。1为了便于视图显示，将毛坯工件隐藏。2选择【绘图】【曲面曲线】【所有边界】命令，选取实体面，将实体面边界线提取。3选择【机床类型】【铣削系统】【默认】命令，再选择默认的机床设备。选择【刀具路

29、径】【挖槽】命令，输入新NC名称，选择挖槽加工串连。4打开刀具库，选择圆鼻刀具。刀具的形状和尺寸根据槽的形状和尺寸确定。在条件允许的情况下，尽可能选择大的刀具。5可以看到，在对话框中创建了刀具。双击刀具，打开【定义刀具】对话框，进行刀具参数的设置。6设置刀具尺寸如右图所示。7设置刀具参数如右图所示。8 刀具参数最后设置的结果如右图所示。9 设置2D挖槽参数为后续的精加工设置，预留量为0.5，如右图所示。10单击【深度】按钮，在槽底面选择深度测试点，测试到的槽深度如右图所示。11单击【分层铣深】按钮，打开【深度分层切削设置】对话框，设置分层切削参数如右图所示。12设置粗切/精

30、修的参数如右图所示，其中，切削间距控制刀具路径的密度。13确认并退出【挖槽】对话框，生成的刀具路径如右图所示。14在【刀具路径管理器】中单击【验证已选择的操作】按钮，进行实体切削模拟，结果如右图所示。 曲面平行精加工根据零件形状创建平行精加工刀具路径，对粗加工的残料进行精加工，具体操作步骤如下所示。1为了显示方便，单击【切换刀具路径的显示方式】按钮，将操作的刀具路径隐藏。2选择【刀具路径】【曲面精加工】【精加工平行铣削】命令，选择整个实体作为加工对象，选择切削范围。3 选择刀具并设置刀具参数如右图所示。刀具的尺寸根据曲面的形状和尺寸确定。4 设置曲面加工参数如右图所示。5 设置精加工平行铣削参数如右图所示，最大切削间距控制刀具路径的密度。6 设置整体误差和刀具路径的间隙参数如右图所示。7确认