MasterCAM課程設(shè)計(jì)

1、 MasterCAM在三維數(shù)控加工功能中的應(yīng)用摘要：MasterCAM集CAD與CAM于一體，是一套完整的CAD/CAM系統(tǒng)，是我國目前機(jī)械加工行業(yè)使用最普遍的一種軟件，它可用于數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、加工中心、數(shù)控線切割機(jī)床等，而且能適應(yīng)于多種數(shù)控裝置的機(jī)床。該軟件使用方便，容易掌握，被廣泛用于機(jī)械制造業(yè)和模具行業(yè)中的零件二維繪圖三維設(shè)計(jì)、數(shù)控自動編程與加工。目錄1、 引言.32、 CAD/CAM技術(shù)的歷程.33、 MasterCAM軟件的功能及運(yùn)用.64、 利用MasterCAM軟件進(jìn)行加工仿真的根本步驟.75、 實(shí)體零件的加工仿真.86、 結(jié)論.127、 參考文獻(xiàn).12一、引言 隨

2、著現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)的開展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)已顯示出巨大的潛力，并廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和機(jī)械制造中，使用CAD/CAM系統(tǒng)產(chǎn)生的NC程序代碼可以替代傳統(tǒng)的手工編程，運(yùn)用CAD/CAM進(jìn)行零件的設(shè)計(jì)和加工制造，可使企業(yè)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，降低產(chǎn)品本錢，從而取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。 MasterCAM軟件是美國的CNC Software公司開發(fā)的基于PC平臺的CAD/CAM系統(tǒng)，由于它對硬件要求不高，并且操作靈活、易學(xué)易用并具有良好的價(jià)格性能比，因而深受廣闊企業(yè)用戶和工程技術(shù)人員的歡送，廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工、模具制造、汽車工業(yè)和航天工業(yè)等領(lǐng)域，它具有二維幾何圖形設(shè)計(jì)、三

3、維曲面設(shè)計(jì)、刀具路徑模擬、加工實(shí)體模擬等功能，并提供友好的人機(jī)交互，從而實(shí)現(xiàn)了從產(chǎn)品的幾何設(shè)計(jì)到加工制造的CAD/CAM一體化。是目前世界上應(yīng)用最廣泛的CAD/CAM軟件之一。二、CAD/CAM技術(shù)的歷程 20世紀(jì)50年代，美國麻省理工學(xué)院MIT首次研制成功了數(shù)控機(jī)床，通過數(shù)控程序?qū)α慵M(jìn)行加工。后來，MIT又研究成功了名為“旋風(fēng)的計(jì)算機(jī)。該計(jì)算機(jī)采用陰極射線管CRT作為圖形終端，加之后來研制成功的光筆，為交互式計(jì)算機(jī)圖形學(xué)奠定了根底，也為CAD/CAM技術(shù)的出現(xiàn)和開展鋪平了道路。MIT用計(jì)算機(jī)制作數(shù)控紙帶，實(shí)現(xiàn)NC編程的自動化，標(biāo)志著CAM的開始。在計(jì)算機(jī)圖形終端上直接描述零件，標(biāo)志著CAD

4、的開始。整個(gè)20世紀(jì)50年代，CAD/CAM技術(shù)都處在醞釀、準(zhǔn)備的開展初期。 1962年，美國學(xué)者I.E.Sutherland發(fā)表了“人機(jī)對話圖形通信系統(tǒng)的論文，首次提出了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、交互式技術(shù)等理論和概念，并研制出SKETCHPAD系統(tǒng)，第一次實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互的設(shè)計(jì)方法，使用戶可以在屏幕上進(jìn)行圖形的設(shè)計(jì)與修改，從而為交互式計(jì)算機(jī)圖形學(xué)理論及CAD技術(shù)奠定了根底。此后，隨著交互式計(jì)算機(jī)圖形顯示技術(shù)和CAD/CAM技術(shù)迅速開展，美國許多大公司都認(rèn)識到了這一技術(shù)的先進(jìn)性和重要性，看到了它的應(yīng)用前景，紛紛投以巨資，研制和開發(fā)了一些早期的CAD系統(tǒng)，例如，IBM公司開發(fā)出具有繪圖、數(shù)控編程和強(qiáng)度分析等

5、功能的基于大型計(jì)算機(jī)的SLT/MST系統(tǒng)，1964年美國通用汽車公司研制了用于汽車設(shè)計(jì)的DAC-1系統(tǒng)，1965年美國洛克希德飛機(jī)公司推出了CADAM系統(tǒng)，貝爾 公司也推出了GRAPHIC-1系統(tǒng)等。在制造領(lǐng)域，1962年在數(shù)控技術(shù)的根底上研制成功了世界上第一臺機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了物料搬運(yùn)自動化；1966年又出現(xiàn)了用大型通用計(jì)算機(jī)直接控制多臺數(shù)控機(jī)床的DNC系統(tǒng)，初步形成了CAD/CAM產(chǎn)業(yè)。 20世紀(jì)70年代，交互式計(jì)算機(jī)圖形學(xué)及計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)日趨成熟，并得到了廣泛的應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)硬件的開展，以小型機(jī)、超小型機(jī)為主機(jī)的通用CAD系統(tǒng)，以及針對某些特定問題的專用CAD系統(tǒng)開始進(jìn)入市場。這些大多數(shù)是

6、以16位的小型機(jī)為主機(jī)，配置圖形輸入/輸出設(shè)備，如繪圖機(jī)等其它外部設(shè)備，與相應(yīng)的應(yīng)用軟件進(jìn)行配套，形成了所謂的交鑰匙系統(tǒng)Turnkey System。在此期間，三維幾何造型軟件也開展起來了，出現(xiàn)了一些面向中小企業(yè)的CAD/CAM商品化軟件系統(tǒng)。在制造方面，美國辛辛那提公司研制出了一條柔性制造系統(tǒng)FMS，將CAD/CAM技術(shù)推向了一個(gè)新階段。由于計(jì)算機(jī)硬件的限制，軟件只是二維繪圖系統(tǒng)及三維線框系統(tǒng)，所能解決的問題也只是一些比擬簡單的產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造問題。 20世紀(jì)80年代，CAD/CAM技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)得到了迅速的開展。促進(jìn)這一開展的因素很多，主要是計(jì)算機(jī)硬件的性能大幅度提高，32位字長的工作站及微機(jī)

7、的性能已到達(dá)甚至超過了過去的小型機(jī)及中型機(jī)；計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備如彩色高分辨率的圖形顯示器、大型數(shù)字化儀、大型自動繪圖機(jī)、彩色打印機(jī)等不但性能大幅提高，而且品種繁多，已經(jīng)形成了系列化產(chǎn)品；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，為將CAD/CAM技術(shù)推向更高水平提供了必要的條件。此外，企業(yè)界已廣泛認(rèn)識到CAD/CAM技術(shù)對企業(yè)的生產(chǎn)和開展具有的巨大促進(jìn)作用，在CAD/CAM軟件功能方面也對銷售商提出了更高的要求。需要將數(shù)據(jù)庫、有限元分析優(yōu)化及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于CAD/CAM系統(tǒng)中，使CAD/CAM不僅能夠繪制工程圖，而且能夠進(jìn)行三維造型、自由曲面設(shè)計(jì)、有限元分析、機(jī)構(gòu)及機(jī)器人分析與仿真、注塑模設(shè)計(jì)制造等各種工程應(yīng)用

8、。與此同時(shí)，還出現(xiàn)和開展了與產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過程相關(guān)的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，如計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)CAPP、計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量控制CAQ等。到了20世紀(jì)80年代后期，在各種計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的根底上，人們?yōu)榱私鉀Q“信息孤島問題，開始強(qiáng)調(diào)信息集成，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS，將CAD/CAM技術(shù)推向了一個(gè)更高的層次。 20世紀(jì)90年代，CAD/CAM技術(shù)已走出了它的初級階段，進(jìn)一步向標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、智能化及自動化方向開展。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成，更加強(qiáng)調(diào)信息集成和資源共享，強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品生產(chǎn)與組織管理的自動化，從而出現(xiàn)了數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)交換問題，出現(xiàn)了產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM軟件系統(tǒng)。在這個(gè)時(shí)期，國外許多CAD/CAM軟件系

9、統(tǒng)更趨于成熟，商品化程度大幅度提高，如美國洛克希德飛機(jī)公司研制的CADAM系統(tǒng)、法國Dassault Systems公司研制開發(fā)的CATIA系統(tǒng)、法國Matra Datavision公司開發(fā)的EUCLID系統(tǒng)、美國SDRC公司開發(fā)的I-DEAS系統(tǒng)、美國PTC公司推出的Pro/Engineer系統(tǒng)及美國UNIGRAPHICS公司研制的UG 系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)大都運(yùn)行在IBM、DEC、VAX、Apollo、SUN、SGI等大中型機(jī)及工作站上。隨著微機(jī)硬件性能的提高，出現(xiàn)了一批微機(jī)CAD/CAM系統(tǒng)，如Autocad系統(tǒng)、Cimreon90系統(tǒng)、Solidedge系統(tǒng)、Solidwork系統(tǒng)及Mas

10、tercam系統(tǒng)等。 進(jìn)入21世紀(jì)，CAD/CAM技術(shù)已經(jīng)注重其在工程中的工具性，把系統(tǒng)集成的焦點(diǎn)集中在新的設(shè)計(jì)與制造理念上，如基于知識工程的CAD/CAM技術(shù)、面向制造與裝配的CAD/CAM技術(shù)等，使得CAD/CAM技術(shù)更貼近工程實(shí)際和工程技術(shù)人員。同時(shí)，CAD/CAM技術(shù)一方面與CAE/CAPP更緊密的集成，一方面向逆向工程、快速成型等技術(shù)延伸，使得CAD/CAM技術(shù)在機(jī)械行業(yè)中的地位日趨穩(wěn)固。三、MasterCAM軟件的功能及運(yùn)用MasterCAM是一種功能強(qiáng)大CAD/CAM軟件， 由CAD和CAM兩大局部組成，并分成Design(造型),Mill(銑削加工)、Lathe(車削加工)和W

11、ire(線切割)4個(gè)功能模塊。集設(shè)計(jì)與制造于一體，通過對所設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行加工工藝分析，并繪制幾何圖形及建模，以合理的加工步驟得到刀具路徑，通過程序的后處理生成數(shù)控加工指令代碼，輸人到數(shù)控機(jī)床既可完成加工。四、利用MasterCAM軟件進(jìn)行加工仿真的根本步驟1 零件的二維或三維建模 按照圖紙要求建立零件的模型是實(shí)現(xiàn)自動編程及數(shù)控加工的前提,mastercam的二維、三維建模功能非常強(qiáng)大,幾乎所有零件模型都能繪制出來。除此之外mastercam還通過系統(tǒng)提供的DFX、IGES、CADL、VDA、STL、DWG等標(biāo)準(zhǔn)圖形轉(zhuǎn)換接口,把其他CAD軟件生成的圖形轉(zhuǎn)化為本系統(tǒng)的圖形文件實(shí)現(xiàn)建模,以及通過系統(tǒng)

12、提供的ASCII圖形轉(zhuǎn)換接口把經(jīng)過三坐標(biāo)測量儀或掃描儀測得的實(shí)物數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化本錢系統(tǒng)的圖形文件。2 零件的數(shù)控加工工藝分析零件的數(shù)控加工工藝分析是編制數(shù)控程序中最重要而又極其復(fù)雜的環(huán)節(jié),在數(shù)控加工中,從零件的設(shè)計(jì)圖紙到零件成品合格交付,不僅要考慮到數(shù)控程序的編制,還要考慮到諸如零件加工工藝路線的安排、加工機(jī)床的選擇、切削刀具的選擇、零件加工中的定位裝夾等一系列因素的影響,在開始編程前,必須要對零件設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)要求進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)控加工工藝分析,以最終確定哪些是零件的技術(shù)關(guān)鍵,哪些是數(shù)控加工的難點(diǎn),以及數(shù)控程序編制的難易程度。3 零件的刀具軌跡設(shè)定刀具軌跡反映的是工藝參數(shù)文件NCI,mastercam

13、中的刀具軌跡實(shí)際上是用于數(shù)控機(jī)床加工中,刀具相對與工件的運(yùn)動路徑與切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量的組合。刀具軌跡的選擇直接影響到零件的加工質(zhì)量和效率。對于那些精度及形位公差要求較高、外表粗糙度較低的零件應(yīng)留有余量安排精加工。4 路徑模擬、切削驗(yàn)證、干預(yù)檢查Mastercam系統(tǒng)可以通過Backplot和Verify進(jìn)行刀具路徑模擬與實(shí)體切削驗(yàn)證來檢驗(yàn)刀具軌跡的加工精度。對于需要滿足特殊工藝需要的mastercam系統(tǒng)還提供了對已生成刀具軌跡的編輯功能,以及利用干預(yù)檢查以圖形的方式檢驗(yàn)加工代碼的正確性。五、實(shí)體零件的加工仿真1>二維圖形的繪制這里主要用到一些簡單的操作，例如直線.修剪.鏡像.平

14、行偏移等命令2>毛坯的設(shè)置x y 軸方向的尺寸可以設(shè)置，也可以用自動尋找邊界盒，z 軸 方向厚度設(shè)置 31，最終尺寸 75*75*313>刀具的選擇及參數(shù)的設(shè)置端面和外形用平底銑刀，凹槽用槽刀，孔類用鉆頭加工即可。4>加工群組設(shè)置5>刀具路徑1. 平面銑削去除外表少量材料，以保證外表精度2. 外形銑銑出中間凸臺3. 挖槽中間大的凹槽4. 挖槽大圓形凹槽5.挖槽深孔通槽6.仿真加工三維圖6、 結(jié)論 采用 MasterCAM 軟件能方便的建立零件的幾何模型，迅速自動生成 數(shù)控 代碼，縮短編程人員的編程時(shí)間，特別對復(fù)雜零件的 數(shù)控 程序編制，可大大提高程序的正確性和平安性，降低生產(chǎn)本錢，提高工作效率。7、 參考文獻(xiàn)1姬振營,舒志兵,張曉.基于Mast