数控毕业设计范文

XXXX学院毕业论文课题名称姓名学号专业班级指导老师月目录序言-----------------------------------------------------------2摘要-----------------------------------------------------------3绪论--------------------------------------------------51.1Mastercam软件介绍-------------------------------------51.2本论文研究目标及意义-----------------------------------6第二章Mastercam软件在机械行业中地位及应用----------------72.1塑料成型模发展----------------------------------------72.2Mastercam软件在机械行业中应用------------------------8第三章旋钮模型加工工艺分析-------------------------------103.1塑料及其分类-------------------------------------------103.2壳体塑料选材路径及注意点---------------------------------103.3注塑模工作原理及应用-----------------------------------123.4旋钮外壳注塑成型及其存在主要问题-----------------------133.5电火花成型机加工旋钮型腔---------------------------------15第四章Mastercam构图方法----------------------------------174.1惯用实体建模法----------------------------------------17第五章用Mastercam绘制旋钮外形----------------------------185.1绘制旋钮模型--------------------------------------------18第六章Mastercam刀具库设定方法------------------------------216.1铣削刀具库建立----------------------------------------216.2刀具发展及其选择--------------------------------------24第七章Mastercam刀具轨迹仿真--------------------------------287.1刀具轨迹仿真-------------------------------------------287.2程序仿真-----------------------------------------------30第八章Mastercam程序后置处理------------------------------328.1后置处理文件--------------------------------------------328.2后处理文件编辑通常规则--------------------------------348.3机床参数定义------------------------------------------348.4结论---------------------------------------------------34第九章Mastercam程序----------------------------------------35毕业设计总结--------------------------------------------------39参考文件-------------------------------------------------------41（目录中行距自己调，尽可能使目录在一页中）摘要伴随市场发展需要，对数控机床要求越来越高，尤其是对小而轻巧、精度高数控机床。所以此次毕业设计结合实习单位——扬州力创有限企业ZK7040型数控铣床，设计YZ-124型办公室用经济适用型数控铣床。结合在校所学机械专业知识，在工厂相关工程师与毕业设计指导老师指导下自己动手设计了一款整体结构紧凑、轻小、易于移动、经济、实用，具备全数控功效YZ-124型数控铣床，限于毕业设计时间较紧，此次设计先行完成机械部份、电气接口部份及进给电机与主轴电机选型。在本课题中我负担了其中Y轴及床身部分设计，包含：滚珠丝杠、滚动直线导轨副、外壳、脚轮等。Y轴采取步进电机经过同时带与滚珠丝杠相连，以实现Y轴方向进给运动。床身安装在底座上，床身后半部用来连接立柱，前半部滑鞍沿Y轴方向移动。导轨设有防护罩用来预防灰尘。Y向移动是由步进电机经过同时带带动滚珠丝杠副旋转，继而驱开工作台而实现。为了提升滚珠丝杠轴向刚性，滚珠丝杠副、丝杠螺母和丝杠之间均应施加预紧力，确保传动精度。滑轨采取4列圆弧接触及45°接触角钢珠，具备较高导向精度、良好刚性及耐磨性。关键词：CAD/CAM；MasterCAM；塑料；注塑模。第一章绪论1.1Mastercam软件介绍Mastrcam是美国专业从事计算机数控程序设计专业化企业CNCSoftwareINC研制出来一套计算机辅助制造系统软件。它将CAD和CAM这两大功效综合在一起，是我国现在十分流行CAD/CAM系统软件。它有以下特点：⑴Mastrcam除了可产生NC程序外，本身也是具备CAD功效（2D、3D图形设计、尺寸标注、图形阴影处理等功效）可直接在系统上制图并转换成NC加工程序，也可将用其余绘图软件绘好图形，经由一些标准或特定转换文件如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。⑵Mastrcam能预先依据使用者定义刀具、进给率、转速等，模拟刀具路径和计算加工时间，也能够从NC加工程序（NC代码）转换成刀具路径图。⑶Mastrcam是一套一图形驱动软件，应用广泛，操作方便，而且它能同时提供适合现在国际上通用各种数控系统后置处理程序（NC代码）。如FANUC、MELADS、AGIE、HITACHI等数控系统。⑷Mastrcam系统设有刀具库及材料库，能依照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具备方便直观几何造型，并提供了设计零件外形所需理想环境，其强大稳定造型功效可设计出复杂曲线、曲面零件，而且具 有强劲曲面粗加工及灵活曲面精加工功效。Mastercam提供了多个先进粗加工技术，以提升零件加工效率和质量。Mastercam还具备丰富曲面精加工功效，能够从中选择最好方法，加工最复杂零件。Mastercam多轴加工功效，为零件加工提供了更多灵活性。Mastercam拥有车削、铣削、钻削、线切割等多个加工模块，允许用经过观察刀具运动来图形化地编辑和修改刀具路径。另外，软件提供多个图形文件接口，包含DXF、IGES、STL、STA、ASCII等。1.2本论文研究目标及意义MasterCAM是当今广泛使用CAD/CAM软件，经过对CAD/CAM技术发展，极大地改变了人们设计伎俩和方法，更为主要是CAD/CAM技术广泛应用显著提升了设计效率和质量，大大地降低了设计师劳动强度，尤其是三维CAD/CAM技术日益广泛应用使其表现得更为显著。实践证实，基于MasterCAM产品结构设计和模具设计，不但能够缩短研发周期，还能够进行应力分析、运动仿真和模拟填充，从而优化产品及模具结构，为产品最终加工奠定了坚实基础。第二章Mastercam软件在机械行业中地位及应用2.1塑料成型模发展在社会主义市场经济条件下，面对激烈市场竞争，塑料制品厂家要想使产品赢得用户，抢占市场，首先必须缩短产品开发周期。所以，怎样快速生产塑料零件，成为人们关注课题。所谓快速生产注射零件就是要设法缩短注射零件成型周期，这包含从零件设计、模具设计、模具制造到注射成型整个过程。所以必须对整个生产过程进行综合考虑，并采取可行方法去加以实施。要达成快速生产注射零件目标，能够充分使用电脑来进行辅助设计，以缩短产品开发及模具设计与制造周期。在产品开发中，要缩短开发周期，就要尽可能地节约时间及工作量，在这个过程中关键就是要采取电脑辅助设计(CAD/CAM)，并行工程及高速数据传输。应用电脑辅助设计，使用CAD/CAM，不但能够节约时间，而且能够提升准确度。在绘图中经常发生错误在应用CAD/CAM后会极少发生，很多重复性工作均可被简化，所以能够省工省时。尤其是对于结构复杂制品，CAD优越性更为显著。使用CAD/CAM最好采取三维(3D)软件。因为使用3D软件比任何2D软件进行设计都快得多。它能将立体模型放大或缩小，加剖面线旋转或在任何位置取剖面，并可同时进行各配合件设计工作，同时还能立刻知道所设计任何零件体积，从而在设计早期便能精准地估算材料费用。现在，世界上应用最多3D软件就是MasterCAM。使用软件进行辅助设计，也能够使产品开发、模具设计、模具制造、零件测试等各个部门同时进行工作。在使用CAD/CAM开发时候，能够建立制造系统中共用电子数据库，工程资料及更新信息能够经过电脑系统及时与其它关于部门共享，所以每组工作人员都可同时取得最新资料。如有任何修改，也可随时通知关于人员。讨论和决定都能够经过电脑系统在相互沟通情况下进行。这种并行合作方式使各部门能及时行动，关于人员可依照预先发放工程资料，准备下一阶段工作，使产品设计、模具设计、模具制造同时进行，节约了很多时间。2.2Mastercam软件在机械行业中应用MasterCAM是一个能在计算机上进行自动编程、并能动态模拟加工轨迹、与数控机床有良好数据接口美国CNCsoftware企业研制基于PC平台MasterCAM辅助设计与辅助制造软件。作为一个CAD／CAM集成软件，MasterCAM系统包含有设计(CAD)和加工(CAM)两大部分。其中设计(CAD)部分主要由Design（设计）模块来实现，它具备完整曲线曲面功效，不但能够设计和编辑二维、三维空间曲线，还能够生成方程曲线；采取曲线曲面、参数设计等数学模型，能够以多个方法生成曲面，并具备丰富曲面编辑功效。加工(CAM)部分主要由铣削、车削和电火花三大模块来实现，而且各个模块本身都包含有完整设计(CAD)系统，其中铣削模块能够用来生成铣削加工刀具路径，并可进行外形铣削、型腔加工、钻孔加工、平面加工、曲面加工以及多轴加工等模拟；车削模块能够用来生成车削加工刀具路径，并可进行粗／精车、切槽以及车螺纹加工模拟；电火花模块用来生成线切割激光加工路径，从而能高效地编制出任何线切割加工程序，可进行2-4轴上下异形加工模拟，并支持各种CNC控制器。在此次设计中，我们利用MasterCAM系统，我们做了以下工作:一、利用MasterCAM进行手工编程，并进行程序校验数控程序手工编制是计算机自动数控编程墓础，应用计算机进行数控加工自动编程最终也还要经过后置处理转换成NC程序代码。在MasterCAM系统中只要将NC代码输入该系统，经过加工轨迹校验,NC程序结果就非常直观地仿真出来了。二、设置工艺参数，定义零件加工工艺利用MasterCAM系统中CAD绘图建模功效绘制生成三维零件模型，或利用该系统提供数据接口将在其它CAD系统中做好零件模型数据读人，然后综合利用所学过如《机械制造加工工艺》、《机械设计基础》等课程相关知识，选择适宜加工工艺方法，安排零件加工工序，确定粗加工、精加工所对应不一样加工表面刀具、切削用量、进退刀路径、主轴转速等参数后，该系统便自动计算出机加工余量，并动态显示出和粗加工、精加工所对应不一样加工表面刀位轨迹和机床代码，省去了人为编制NC程序烦恼。这一过程将数控编程、制造工艺、刀具、数控机床、数控加工等课程有机地结合起来，在数控技术课程中达成了融汇贯通，并在计算机上变得生动、形象起来。三、利用MasterCAM系统，对计算机计算刀具轨迹进行模拟仿真

MasterCAM特有模拟仿真功效，能够进行三维真实感动态仿真加工，省时间、省材料、省设备投人。在仿真过程中，刀具沿着所定义加工轨迹进行动态加工，我们能够直观地掌握数控加工过程，判断刀具轨迹连续性、合理性，是否存在刀具干涉、空走刀撞刀等情况，刀位计算机是否正确，从而加深了对加工工艺了解和对刀具轨迹认识。四、利用MasterCAM系统将刀具轨迹转换成数控加工程序，经过计算机机床接口传送，并控制数控机床进行实际加工第三章旋钮模型工艺分析3.1塑料及其分类塑料（Plastics）：具备塑性行为材料，所谓塑性是指受外力作用时，发生形变，外力取消后，仍能保持受力时状态。塑料弹性模量介于橡胶和纤维之间，受力能发生一定形变。软塑料靠近橡胶，硬塑料靠近纤维。依照名种塑料不一样使用特征，通常将塑料分为通用塑料、工程塑料和特种塑料三种类型。①通用塑料通常是指产量大、用途广、成型性好、价格廉价塑料。通用塑料有五大品种，即聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯及ABS。它们都是热塑性塑料。②工程塑料通常指能承受一定外力作用，具备良好机械性能和耐高、低温性能，尺寸稳定性很好，能够用作工程结构塑料，如聚酰胺、聚砜等。在工程塑料中又将其分为通用工程塑料和特种工程塑料两大类。通用工程塑料包含：聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚、热塑性聚酯、超高分子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等。特种工程塑料又有交联型非交联型之分。交联型有：聚氨基双马来酰胺、聚三嗪、交联聚酰亚胺、耐热环氧树指等。非交联型有：聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚醚醚酮（PEEK）等。③特种塑料通常是指具备特种功效，可用于航空、航天等特殊应用领域塑料。如氟塑料和有机硅具备突出耐高温、自润滑等特殊功用，增强塑料和泡沫塑料具备高强度、高缓冲性等特殊性能，这些塑料都属于特种塑料范围。a.强塑料:增强塑料原料在外形上可分为粒状（如钙塑增强塑料）、纤维状（如玻璃纤维或玻璃布增强塑料）、片状（如云母增强塑料）三种。按材质可分为布基增强塑料（如碎布增强或石棉增强塑料）、无机矿物填充塑料（如石英或云母填充塑料）、纤维增强塑料（如碳纤维增强塑料）三种。b.泡沫塑料:泡沫塑料能够分为硬质、半硬质和软质泡沫塑料三种。硬质泡沫塑料没有柔韧性，压缩硬度很大，只有达成一定应力值才产生变形，应力解除后不能恢复原状；软质泡沫塑料富有柔韧性，压缩硬度很小，很轻易变形，应力解除后能恢复原状，残余变形较小；半硬质泡沫塑料柔韧性和其余性能介于硬质他软质泡沫塑料之间。而制作旋钮材料通常选取通用塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯及ABS等，这些都属于热塑性塑料，它们产量大、用途广、成型性好、价格廉价。3.2壳体塑料选材路径及注意点3.2.1旋钮材料要求形状和尺寸稳定、美观，通常可采取高冲击强度聚苯乙烯、ABS、聚丙烯等。下面就以ABS做为介绍以下：ABS丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABSAcrylonitrile-Butadiene-Styrene

汽车（仪表板，工具舱门，车轮盖，反光镜盒等）电冰箱，大强度工具（头发烘干机，搅拌器，食品加工机，割草机等），电话机壳体，打字机键盘，娱乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪撬车等。干燥处理：ABS材料具备吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。提议干燥条件为80~90C下最少干燥2小时。材料湿度应确保小于0.1%。熔化温度：210~280C；提议温度：245C。模具温度：25…70C。（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则造成光洁度较低）。注射压力：500~1000bar。注射速度：中高速度。

ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具备不一样特征：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具备坚韧性、抗冲击特征；苯乙烯具备易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。三中单体聚合产生了具备两相三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS特征主要取决于三种单体比率以及两相中分子结构。这就能够在产品设计上具备很大灵活性，而且由此产生了市场上百种不一样质量ABS材料。这些不一样质量材料提供了不一样特征，比如从中等到高等抗冲击性，从低到高光洁度和高温扭曲特征等。ABS材料具备超强易加工性，外观特征，低蠕变性和优异尺寸稳定性以及很高抗冲击强度。3.2.2旋钮选材注意点我们通常所用塑料并不是一个纯物质，它是由许多材料配制而成。塑料成型工艺性能有:收缩性、流动性、结晶性、吸湿性、热敏性、应力开裂、熔体魄裂、比容和压缩率、固化速度。但制作旋钮时，我们应考虑其中收缩性、流动性、结晶性、吸湿性即可。收缩性：成型加工中所得塑料制品，其尺寸总是小于常温下模具成型尺寸，这种性质称为塑料收缩性。成型前对塑料进行预热，降低成型温度，提升注射压力，延长保压时间，能有效减小收缩率。收缩率是影响塑料制品尺寸精度主要原因之一。流动性：是指成型加工时塑料熔体在一定温度和压力作用下充满模腔各个部分能力。ABS流动性属于中等。结晶性：部分塑料在冷却固化过程中，树脂分子能够有规则排列，形成一定晶相结构，这种现象称为塑料结晶性。无结晶现象称为无定形塑料，无定形塑料为透明，但也有例外情况，ABS为定形塑料，但并不透明。吸湿性：是指塑料吸附水分倾向。ABS吸湿性较高，假如在成型前吸附过多水分，这些水分在成型时会在设备料筒内挥发成气体，或使塑料发生水解，造成树脂起泡，熔体黏度下降，从而显著降低制品外观质量和力学性能。应此，这些塑料在成型加工前必须进行干燥处理。3.3注塑模工作原理及应用3.3.1注塑模设计标准注塑模设计标准通常包含以下：⑴单方向流动设计标准是确保在填充过程中，塑料应该在一个方向上流动,而且保持一个直流动前沿。这造成单方向定位产生。平衡流动全部流动路径应该是平衡那就是,在相同时间以相同压力进行充填。

⑵压力梯度最有效率填充方式是压力梯度(压力降低对单位长度)沿着流动路径是固定时候。⑶最大剪应力

剪应力在填充时候应该是小于材料临界最大剪切应力，数值依赖于材料和应用。⑷熔接/融合位置在最不敏感部位放置熔接和融合线。⑸防止滞留仅可能防止在流体流动路径分为厚和薄流动路径那里设置浇口。⑹防止潜流经过浇口设置防止潜流确保流体在最终充填区相遇。⑺磨擦加热为控制磨擦加热设计流道,增加型腔熔体温度，这将在产品中取得较低应力,而不不引发塑料降解因塑料长久处于较高温度。⑻流道热阀利用热阀设计流道系统,确保浇口冻结时型腔刚好充填完成和已充分保压这防止在模具充填完成后过保压或产生倒流。⑼流道/型腔比为高压力降设计流道系统,使流道材料最小取得一个低比率流道/型腔设计。在通常模具设计过程中，应遵照基本设计标准，确保设计模具合理性，而这些标准对注塑CAE分析结果研究提供分析3.4旋钮外壳注塑成型及其存在主要问题精密注塑成型是与常规注塑成型相对而言，指成型制品表面质量、重量重复精度和尺寸重复精度等指标要求很高，使用通用注塑机和常规注射成型工艺难以达成要求。在精密成型技术中，要严格选择成型材料，精心设计模具，选取精密注塑机以及按照精密注塑工艺进行操作是精密注塑成型主要内容。3.4.1白化白化现象最主要发生在ABS树脂制品推出部分。脱模效果不佳是其主要原因。可采取降低注射压力，加大脱模斜度，增加推杆数量或面积，减小模具表面粗糙度值等方法改进，当然，喷脱模剂也是一个方法，但应注意不要对后续工序，如烫印、涂装等产生不良影响3.4.2翘曲、变形注射制品翘曲、变形是很棘手问题。主要应从模具设计方面着手处理，而成型条件调整效果则是很有限。翘曲、变形原因及处理方法可参考以下各项：1）由成型条件引发残余应力造成变形时，可经过降低注射压力、提升模具并使模具温度均匀及提升树脂温度或采取退火方法给予消除应力。2）脱模不良引发应力变形时，可经过增加推杆数量或面积、设置脱模斜度等方法加以处理。3）因为冷却方法不宜，使冷却不均匀或冷却时间不足时，可调整冷却方法及延长冷却时间等。比如，可尽可能地在贴近变形地方设置冷却回路。4）对于成型收缩所引发变形，就必须修正模具设计了。其中，最主要是应注意使制品壁厚一致。有时，在不得已情况下，只好经过测量制品变形，按相反方向修整模具，加以校正。收缩率较大树脂，～般是结晶性树脂（如聚甲醛、尼龙、聚丙烯、聚乙烯及PET树脂等）比非结晶性树脂（如PMMA树脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS树脂及AS树脂等）变形大。另外，因为玻璃纤维增强树脂具备纤维配向性，变形也大。3.4.3充填不足

充填不足主要原因有以下几个方面：i.树脂容量不足。ii.型腔内加压不足。iii.树脂流动性不足。iv.排气效果不好。作为改进方法，主要能够从以下几个方面入手：1）加长注射时间，预防因为成型周期过短，造成浇口固化前树脂逆流而难于充满型腔。2）提升注射速度。3）提升模具温度。4）提升树脂温度。5）提升注射压力。6）扩大浇口尺寸。通常浇口高度应等于制品壁厚1／2～l／3。7）浇口设置在制品壁厚最大处。8）设置排气槽（平均深度0．03mm、宽度3～smm）或排气杆。对于较小工件更为主要。9）在螺杆与注射喷嘴之间留有一定（约smm）缓冲距离。10）选取低粘度等级材料。11）加入润滑剂。3.4.4消除模具内应力在模具零件切削加工时，因为加工刀具、电极、切割丝、冷热改变、紧固工具对材料施力等，被加工材料内部在不停积聚由此产生内应力；同时，内应力在不停积聚下企图释放。当积聚内应力达成相当程度，克服了材料刚性，改变了被加工件形状，产生了变形。首先，要在加工中心工作3-4小时以后对模具零件进行精加工，效果会愈加好。其次，要处理在全部加工过程中因内应力使模具零件变形问题，使加工过程中变形控制到最小。被加工材料在切削过程中积聚内应力是必定，那么内应力要造成模具零件变形也是必定。经过查找资料得知，在模具零件内积聚内应力最多，是打深孔、磨加工、粗加工和电加工阶段，以及焊接加工阶段。所以克服模具零件中内因力造成变形。不外两种路径：消除内应力和机械再加工或二者相结合。消除内应力通常是采取热处理方法，即我们通常所说“消应处理”。通常钢质零件进炉后，6-12小时内逐步升温至590℃左右，保温2-6小时（视工件大小及厚薄，还要依照当初当地季节温度），然后随炉冷却。这个过程通常需要24-48小时。通常铝质零件进炉后，6小时内逐步升温至290℃左右，保温2-4小时（视工件大小及厚薄，还要依照当初当地季节温度），然后随炉冷却。这个过程通常需要二十四小时。在机械加工时，尤其是粗加工时，紧固工具受力一定要均匀，通常采取多遍、对角紧固，紧－松－紧方法。我们通常习惯加工方法是认定一个基准面，加工过程中从头至尾不变，以它为基准来加工其余部位。其实，因为加工时内应力积聚造成变形，这个基准面也在变形。而基准面变形，会造成其余形状产生许多改变。在装配时经过修整，又产生许多改变，这些累积起来，就影响了模具品质和寿命。为了使制造模具性能达成设计要求状态，我们应该处理在加工过程中克服内应力造成变形这个模具制造过程中常见病。处理这个问题方法是：在粗加工时，选择几个不一样方向面作为自我检测三维变形程度观察面。假如没有现成，能够附加，待精加工时再切除。附加观察面不能太小，太小了观察起来不准确。标准是：能大则大，易切除。3.5电火花成型机加工旋钮型腔电火花是一个自激放电，其特点以下：火花放电两个电极间在放电前具较高电压，当两电极靠近时，其间介质被击穿后，随即发生火花放电。伴随击穿过程，两电极间电阻急剧变小，两极之间电压也随之急剧变低。火花通道必须在维持暂短时间（通常为10-7-10-3s）后及时熄灭，才可保持火花放电“冷极”特征（即通道能量转换热能来不及传至电极纵深），使通道能量作用于极小范围。通道能量作用，可使电极局部被腐蚀。利用火花放电时产生腐蚀现象对材料进行尺寸加工方法，叫电火花加工。电火花加工是在较低电压范围内，在液体介质中火花放电。电火花加工原理是基于工具和工件（正、负电极）之间脉冲性火花放电时电腐现象来蚀除多出金属，以达成对零件发尺寸、形状及表面质量预定加工要求。要形成注塑型腔，我选择方案是首先采取Mastercam软件进行造型后自动生成程序，在加工中心上进行加工，再用电火花成型机进行加工注塑型腔。设计重点放在了Mastercam软件应用和零件加工程序设计上。第四章Mastercam构图方法4.1惯用实体建模法实体建模惯用方法有E挤出、R旋转、W扫掠、O举升、F倒圆角、C倒角、S薄壳、B布林运算、M实体管理员等。其中E挤出和R旋转里又有C串连、W窗选、E区域、S单体、N区段、T单点、L选择上次、U回复选取、D执行等功效，W扫掠中除此之外还有O选项、P部分串连功效。O举升具备C串连、W窗选、E区域、S单体、N区段、T单点、Y对应原因、L选择上次、U回复选取、D执行功效。F倒圆角有B从反面、E实体边界、F实体面、S实体主体、V验证、L选上一次、D执行。C倒角有1单一距离、2不一样距离、A距离/角度功效。S薄壳有B从反面、F实体面、S实体主体、V验证、L选上一次、D执行功效。B布林运算有A结合R切割C交集功效。4.2交角处理对于三个面相交角部处理是经常碰到构面难题，对于这种情况，通常惯用方法有三种：倒固定圆角、倒变、R圆角。通常不用BEND连接方法。要注意是要在大R角上倒小R角，不要在小R角倒大R角三面倒圆面交面处理，先找出倒角面边界限，再找出边界限交点，将它连成线，然后修剪相交面，类似另外两个面。最终找出边界作成昆氏面。4.3曲面修剪曲面修剪是构建立体图另一个难题，象倒圆角时经常修剪不好，有几条技巧：1）、不要用面修剪曲面，而必用曲线，象倒圆角时找出圆角面边界限，用边界限去修剪。2）、修剪面曲面线要大于面,而且曲线不要刚好在面边界上。3）、选择合理构图面，变换不一样构图面修剪。4）、将允许误差改大一些。5）、有时要重复多试一试，看能不能剪掉。6）、将曲线近似转换成直线圆弧，有时也能够修剪，MasterCAM修剪功效是比较差，不过重复试，多用用种方法，耐心点也是能够修剪。用Mastercam绘制旋钮外形旋钮零件图以下：图5.1旋钮零件图5.1绘制旋钮模型步骤以下：在视图Top平面内绘制好中心线F9，利用MasterCAM中绘图“Creat几何实体创建命令”中“P多边形”画出旋钮底座，再用“实体”中“E挤出”后“串连”，再选择目标后按“执行”，后进行拉伸。绘图→直线→水平线→过原点→输入27→返回主菜单→圆弧→点半径圆R=78→过端点→过原点画垂直线与圆交于一点→圆弧→点半径圆R=78，圆心为直线与圆2交点→过原点画垂直线（四等分点）与圆2交与一点→进行剪切修整→修剪延伸→单一物体进行剪切。实体→旋转→串联选择目标→执行→选择中心点→执行，效果如图5.2。绘图→直线→水平线（两条18.5和-18.5）→垂直线（两条2.6和-2.6）→画圆与垂线相切。然后修整→导圆角，选择目标，保留所需图形。如图5.3。再实体→挤出→串连→选择目标→执行。如图5.4。最终对整个图形进行倒角处理，处理后图形如图5.5。图5.2图5.3图5.4图5.5Mastercam刀具库设定方法Mastercam各种加工方式加工参数，包含切削参数实现都是以对话框形式设置，使用时只需填写即可。MasterCAM铣削中提供公制、英制两类共6个刀具库，基本刀具在刀具库中都有收录，设置加工参数时，调用刀具库中刀具后切削参数即自动输入到对话框中。不过实际使用中我们发觉提供刀具几何参数各轴进给率、提刀速度、主轴转速等切削参数，并不符合车间现有刀具实际情况,同时它也不能反应车间刀具库中刀具拥有基本情况，在使用时必须对每一个项目进行设置。下面就MasterCAM铣削刀具库建立方法加以探讨，以建立适合车间使用刀具库。6.1铣削刀具库建立6.1.1铣削刀具库结构及设置要求刀具库由刀具库要求说明以及若干个单独刀具描述段组合而成，每个描述段又由9行组成，对刀具作详细说明，单个刀具描述段之间由一个空描述段隔开。下面分别对各行进行详细说明。（1）刀具库注释说明注释说明每行以＃开头，后接说明语句，包含刀具库建立日期，设置方法，各参数意义等。如#刀具库格式MonJan1414:51:19。（2）刀具描述段组成刀具描述段共由9行组成。第1行以TOOL开始，说明刀具定义开始，行号必须标出，而且后跟“”，二者中间以空格隔开，结果为：1——TOOL，以下各行要求和本行相同。第2行说明刀具材料，系统要求各数字代表材料为：1——HSS,2——CARBIDE,3——COATEDCAR,4——CERAMIC,5——BORZON,10——UNKNOWN，设置时应用数字代表填入。第3行为对刀具进行注解。第4行指定刀具名称。第5行指定刀具制造厂。第6行指定刀具夹头。第7行指定刀具各项参数。按照刀具号码、刀具型式、半径型式、直径、刀角半径、螺纹头数、刀尖角度、半径补正、刀长补正、XY进给率、Z轴进给率、提刀速率、主轴转速、冷却液、刃数次序指定各个刀具各项参数，各参数之间以空格隔开，0能够不带小数点。第8行指定刀具钻孔、铣削属性。钻孔属性包含以下内容：循环类型,首次下刀深度,其余下刀深度,安全间隙,切削回缩量,暂留时间,肩部角度,螺纹小径,镗孔偏移量。铣削属性包含以下内容：适用切削形态（粗加工、精加工或者二者都能够），粗加工步距（以刀具直径百分率指定）,粗加工步距,精加工步距,精加工步距,刀尖角度,刀具根圆直径(螺纹铣刀)，刀尖角度。第9行指定夹头以及刀具几何参数，刀端中心孔直径,切刃长,刀长,刃长,刀柄直径,夹头直径，夹头长度,主轴旋转方向,转速（线速度）,每刃切削量,计量方法。必须注意，全部刀具设定必须包含9行以及“TOOL”标头，假如不标定则必须以空格代替内容。6.1.2铣削刀具库设置方法（1）基本刀具库建立在mill\tools目录下系统已经建立起各惯用刀具基本图形，我们能够利用它建立基本刀具库。1）用记事本建立一文本文件（*.TXT），按要求格式将刀具参数加入文件中，将文件存入C:\Mcam8\mill\tools目录下，文件名命名规则按照通常要求，如slider.txt。2）运行Mill9，在主菜单中单击“NC管理”→“定义刀具”→“资料库”，如图6.1在出现刀具管理对话框中单击右键，在快捷菜单中单击“由文字产生刀具库，打开读取对话框，如图6.2指定你产生文本文件slider.txt后，按确定，出现指定保留刀具库路径对话框，命名slider确定即可。3）将slider.txt和slider.tl8保留到C:\Mcam8\Mill\Tools目录下（假设软件安装在C:\Mcam8目录下）。4）使用时调用刀具库。图6.1（2）自定义刀具建立1）绘制刀具半剖图存至C:\MCAM8\MILL\TOOLS目录中，绘图时x方向半径长度按照1mm绘制。2）在主菜单中单击“NC管理”→“定义刀具”→“当前”，打开刀具管理对话框，右键点击快捷菜单中“建立新刀具”，打开定义刀具框，指定直径。3）点击刀具类型标签中自定义按钮。4）点击“参数标签”中“选择”按钮，选择前面保留刀具后保留。5）假如要保留至刀具库，选择“savetolibrary。（3）使用效果实际加工时可依照车间现有刀具进行切削方式选取，杜绝了NC程序不适用性，在进行刀具路径参数设置时，如图6.3刀具部分参数已经不用在重图6.2新定义，降低刀具参数设置了时间。图6.36.2刀具发展及其选择MasterCAM软件包提供自动编程功效，该软件通常是在编程界面中提醒工艺规划关于问题，比如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了关于参数，就能够自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。所以，数控铣床刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成，这与普通机床加工形成鲜明对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定基本标准，在编程时充分考虑数控加工特点。6.2.1刀具材料主要作用及其发展过程刀具材料发展与人类社会生活、生产发展，有着极为亲密关系。对于古人类，“刀”和“火”认识和应用，是两项最伟大创造，是人类登上历史舞台主要标志刀具材料改进推进着人类社会文化和物质文明发展。在传统机械加工中，刀具材料、刀具结构和刀具几何形状是决定刀具切削性能三大要求，其中刀具材料起着关键作用。在计算机集成先进制造系统出现后，在刀具使用中还应考虑“刀具系统”问题。近年来，各种难加工材料出现和应用，先进制造系统、高速切削和超高速切削、精密加工和超精密加工、“绿色制造”和“洁净制造”发展与付诸实用，都对刀具尤其是对刀具材料提出了更高、更新要求。伴随生产水平提升，高速钢刀具已不能满足高效率加工、高质量加工以及难加工材料切削要求。20世纪代到30年代，人们创造了钨钴类和钨钛钴类硬质合金，其常温硬度达89-93HRA,能承受800-900℃以上高温，切削速度能够是高速钢刀具4-5倍以上，因而被快速推广应用。在第二次世界大战期间，因为兵工生产需要，美、英、苏、德各国开始部分使用硬质合金刀具;二战结束后，逐步扩大使用。50年代初，我国从苏联少许引进硬质合金，代替高速钢刀具在生产中应用。日后，在苏联援助下，我国建设了株洲硬质合金厂；又自力更生，用本国技术和力量，建成了自贡硬质合金厂。经过40年努力，中国硬质合金刀具材料产量已居世界各国前列，成为生产硬质合金大国，20世纪后半期，工件材料品种不停增多，其机械性能不停提升，工件批量和加工精度也不停加大和提升，因而对刀具使用性能不停提出更新、更高要求。硬质合金刀具材料为了适应新要求，本身有了更新发展，出现了许多新品种，其性能比之过去有了很大提升。与高速钢刀具相比，硬质合金刀具较脆，韧性不足，可加工性也不好，故开始时只用于通常车刀，后发展到用于面铣刀及其余刀具；但迄今为止，仍不能用于全部种类刀具。高速钢刀具也有了发展，出现了许多新品种。然而，半个世纪来，二分之一以上高速钢刀具被硬质合金刀具所代替；高速钢刀具材料凭借其良好韧性和可加毛性，仍固守着切削刀其中不足二分之一阵地。当代，硬质合金和高速钢是两种最主要、用得最多刀具材料。它们总和当占全部刀具95%以上。硬质合金刀具仍不能满足当代高硬度工件材料和超精密加工要求，于是更新刀具材料相继出现。20世纪中期出现了氧化铝及氧化铝基复合陶瓷，稍后又出现了氮化硅及氮化硅基复合陶瓷。20世纪中后期，又制造出人造立方氮化硼和人造金刚石两种超硬刀具材料，它们硬度大幅度地高于硬质合金与陶瓷因为韧性和可加工性不足，以及价格等原因，陶瓷、氮化硼及金刚石刀具材料应用尚受到更大局限。总而言之，刀具(工具)材料发展，对人类社会发展发挥了极其主要作用。20世纪中，刀具(工具)材料发展比过去几十世纪要快得多C刀具材料品种、类型、数量、性能都有了很大发展和提升。“百花齐放，推陈出新”；20世纪尤其是后平个世纪，刀具材料大发展，大提升，令人眼花缭乱，目不暇接，从而推感人类物质文明迅猛前进。6.2.2刀具材料化学成份在古代，人类所用刀具材料多为天然物质，如石材等。近代、当代所用刀具材料大多数出于人造，方便确保大量供给，并使质地均匀、可靠。纵观当代各种刀具材料，除金刚石原料为石墨(碳元素)外，其余品种都离不开碳化物、氮化物、氧化物和硼化物。6.2.3数控加工刀具选择刀具选择是在数控编程人机交互状态下进行。应依照机床加工能力、工件材料性能、加工工序、切削用量以及其它相关原因正确选取刀具及刀柄。刀具选择总标准是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在满足加工要求前提下，尽可能选择较短刀柄，以提升刀具加工刚性。选取刀具时，要使刀具尺寸与被加工工件表面尺寸相适应。生产中，平面零件周围轮廓加工，常采取立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片玉米铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形加工，常采取球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。在进行自由曲面加工时，因为球头刀具端部切削速度为零，所以，为确保加工精度，切削行距通常取得很能密，故球头惯用于曲面精加工。而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，所以，只要在确保不过切前提下，不论是曲面粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀。另外，刀具耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须引发注意是，在大多数情况下，选择好刀具即使增加了刀具成本，但由此带来加工质量和加工效率提升，则能够使整个加工成本大大降低。通常应遵照以下标准：①尽可能降低刀具数量；②一把刀具装夹后，应完成其所能进行全部加工部位；③粗精加工刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格刀具；④先铣后钻；⑤先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；⑥在可能情况下，应尽可能利用数控机床自动换刀功效，以提升生产效率等。6.2.4数控加工切削用量确实定合理选择切削用量标准是，粗加工时，通常以提升生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在确保加工质量前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。详细数值应依照机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。⑴切削深度ap在机床、工件和刀具刚度允许情况下，ap就等于加工余量，这是提升生产率一个有效方法。为了确保零件加工精度和表面粗糙度，通常应留一定余量进行精加工。数控机床精加工余量可略小于普通机床。⑵切削宽度L通常L与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。经济型数控加工中，通常L取值范围为：L=（0.6～0.9）d。⑶切削速度Vc提升Vc也是提升生产率一个方法，但Vc与刀具耐用度关系比较亲密。伴随Vc增大，刀具耐用度急剧下降，故v选择主要取决于刀具耐用度。另外，切削速度与加工材料也有很大关系，比如用立铣刀铣削合金刚30CrNi2MoVA时，Vc可采取8m/min左右；而用一样立铣刀铣削铝合金时，Vc可选200m/min以上。⑷主轴转速n(r/min)。主轴转速通常依照切削速度Vc来选定。数控机床控制面板上通常备有主轴转速修调（倍率）开关，可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。⑸进给速度VfVf应依照零件加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。Vf增加也能够提升生产效率。加工表面粗糙度要求低时，Vf可选择得大些。在加工过程中，Vf也可经过机床控制面板上修调开关进行人工调整，不过最大进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等限制。伴随数控机床在生产实际中广泛应用，数控编程已经成为数控加工中关键问题之一。在数控程序编制过程中，要在人机交互状态下即时选择刀具和确定切削用量。所以，编程人员必须熟悉刀具选择方法和切削用量确实定标准，从而确保零件加工质量和加工效率，充分发挥数控机床优点，提升企业经济效益和生产水平。第七章Mastercam刀具轨迹仿真7.1刀具轨迹仿真MasterCAM软件能够进行数控自动编程，不过数控编程之前加工工艺分析和规划必须由用户自行完成。本模具型腔、型芯加工可采取粗加工→精加工→辅助加工加工工艺。粗加工时采取立式铣刀，精加工时采取球头刀进行加工。以粗加工为例,其刀具路径生成步骤以下：①在主功效区依次单击Toolpaths和Surface命令；②在主功效区选择粗加工；③选择加工方式为等高外形铣削加工如图7.1图7.1图7.2④系统提醒区显示SelectDriveSurface，则窗选旋钮，在主功效区选Solids，将Surface后Y改为N，用鼠标单击屏幕中注射模型芯，选取整个实体，点击Done/Done;⑤确定刀具参数及生成刀具路径。在ToolParameters空白区域单击鼠标右键，选GetToolFromLibrary,从刀库中直接选取直径为8圆头铣刀，点击SurfaceParameters标签,设置安全高度Clearance、退刀高度Retract、进给高度Feed等参数如图7.3。点击平行铣削粗加工参数，设置好最大步距如图7.4。点击确定和主菜单中Done，完成刀具路径生成，在工作区中出现曲面铣削刀具路径如图7.5。图7.3图7.4图7.57.2程序仿真程序仿真步骤以下：先选择T刀具路径→J工作设定，输入对应坐标值后确认，输入坐标值是确定毛坯大小。如图7.6→选O操作管理→选择图形→V实体验证，确认即可，目标是进行程序仿真。如图7.7。如图7.6如图7.7在进行程序仿真正确后，再用Mastercam软件进行后置处理。第八章Mastercam程序后置处理Mastercam是一套应用广泛CAD/CAM/CAE软件包，它采取图形交互式自动编程方法实现NC程序编制。交互式编程是一个人机对话编程方法，编程人员依照屏幕提醒内容，重复与计算机对话，选择菜单目录或回答计算机提问，直至将全部问题回答完成，然后即可自动生成NC程序。NC程序自动产生是受软件后置处理功效控制，不一样加工模块(如车削、铣削、线切割等)和不一样数控系统对应于不一样后处理文件。软件当前使用哪一个后处理文件，是在软件安装时设定，而在详细应用软件进行编程之前，通常还需要对当前后处理文件进行必要修改和设定，以使其符合系统要求和使用者编程习惯。有些用户在使用软件时因为不了解情况，没有对后处理文件进行修改，造成生成NC程序中一些固定地方经常出现一些多出内容，或者总是遗漏一些词句，这么，在将程序传入数控机床之前，就必须对程序进行手工修改，假如没有全部更正，则可能造成事故。比如，某机床控制系统采取G54工件坐标系定位，G90绝对坐标编程，要求生成NC程序前面必须有G54G90设置，假如后处理文件设置为G55G91，则每次生成程序中含有G55G91，却不一定有G54G90，假如在加工时没有进行手工改过，则势必造成加工错误。8.1后置处理文件后置处理文件简称后处理文件，是一个能够由用户以回答下列问题形式自行修改文件，其扩展名为.PST。在应用MasterCAM软件自动编程功效之前，必须先对这个文件进行编辑，才能在执行后处理程序时产生符合某种控制器需要和使用者习惯NC程序，也就是说后处理程序能够将一个控制器NC程序，定义成该控制器所使用格式。以FANUC系列后处理系统为例，它能够定义成惯用于FANUC3M控制器所使用格式，也能够定义成FANUC6M控制器所使用格式，但不能用来定义其它系列控制器。不一样系列后处理文件，在内容上略有不一样，但其格式及主体部分是相同，通常都包含以下五个部分：1）注释对后处理文件及其设定方法作通常性介绍。2）问题该部分为后处理文件主要部分，FANUC系列后处理文件中共包含200个问题，对这些问题回答将决定未来输出NC程序格式。3）指令指令作用是对它后面变量施加影响，也是对刀具调用。4）变量是对机床参数设定。在主功效菜单中选取刀具路径，选择对象后进行操作管理，就会出现如图8.1。再将其进行存档，存入D盘中。在D盘中找出所建文件夹，打开后就能够和图一起生成程序如图8.2。图8.1图8.28.2后处理文件编辑通常规则对后处理文件编辑和设定只需要对第(4)部分“问题”进行。.PST文件每个问题前都有一个号码并于号码后加一个小数点。若问题前没有号码，那么这个问题在执行后处理时是被忽略不用。8.3机械参考点定义在主功效菜单中选取刀具路径，选择对象后进行操作管理，就会出现如图8.1。再将其进行存档，存入D盘中。在D盘中找出所建文件夹，打开后就能够和图一起生成程序如图8.2。变量定义在后处理文件开头部分已经作了说明，使用时可经过查阅了解变量意义。变量在回答下列问题时一经使用，就会在生成NC程序中表示确定意义.如变量spindle_on，转速为正时定义为M03，为负时定义为M04，假如回答下列问题时使用了该变量，则会在NC程序对应部分写出M03或M04。假如回答下列问题时使用了该变量，则会在NC程序对应部分写出M03或M04。变量prog_n若写到问题1或2中，则在NC程序规划时给定程序号将起作用。变量First_tool是用来呼叫程序中所使用第一把刀号码，此变量通惯用于程序结束时，将使用中刀具改变为第一把刀号码，方便在下一次执行程序时使用。next_tool用于无T字首刀具号码，使用这个变量可在刀具被呼叫前，选择另一把刀来进行换刀。变量xr、yr、zr是用来定义程序中快速定位X、Y、Z坐标位置。Xh、yh、zh是用来要求机械原点位置，通惯用于换刀和程序结束时使刀具返回机械原点。prev_x、prev_y、prev_z则是用来定义刀具所在前一个X、Y、Z坐标位置。其它变量定义可参看文件开头说明。8．4结论后置处理文件编辑和设定，对全部CAD/CAM软件来说都是需要。不过通常使用者经常忽略这一点，而是在每次生成NC程序后去对程序进行修改，不但浪费时间，而且轻易犯错造成事故。MasterCAM程序粗加工程序以下：%N0010G40G17G90N0040G0G90X47.9985Y-30.3401S1200M03N0050Z3.N0060Z-.675N0070G1Z-3.675F250.N0080X44.9985Y-36.6339N0090G2X42.4325Y-41.3191I-42.8806J20.4395N0100X39.9289Y-44.9846I-40.3963J24.9032N0110G0X37.6566Y-47.9985N0120Z-.675N0130Z3.N0140X-37.6447N0150Z-.675N0160G1Z-3.675N0170X-39.9262Y-44.9847N0180G2X-44.9985Y-36.6335I38.1935J28.9136N0190G0X-47.9985Y-30.3211N0200Z-.675N0210Z3.N0220Y30.9891N0230Z-.675N0240G1Z-3.675N0250X-44.9985Y36.6644N0260X-42.9858Y40.472N0270X-40.6841Y44.0398N0280X-39.9303Y44.9845N0290G0X-37.5255Y47.9985N0300Z-.675N0310Z3.N0320X-30.6783Y-47.9985N0330Z-.675N0340G1Z-3.675N0350X-33.4173Y-44.9985┇┇┇┇┇

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