基于Mastercam零件设计与数控机床零件加工论文

毕业设计说明书（论文）

作者: 学号：

系(院): 机械工程学院

专业: 机械设计制造及其自动化

题目: 基于Mastercam零件设计与数控机床零

件加工

（硬币）

指导者：

评阅者：

2015 年 6 月

毕业设计说明书（论文）中文摘要

数控加工，是指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法，数控机床加工与传统机床加工的工艺规程从总体上说是一致的，但也发生了明显的变化。用数字信息控制零件和刀具位移的机械加工方法。它是解决零件品种多变、批量小、形状复杂、精度高等问题和实现高效化和自动化加工的有效途径。是现代制造技术的基础，它的广泛应用使普通机械被数控机械所代替，使全球制造业发生了根本变化。数控技术的水准、拥有和普及程度已经成为衡量一个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志之一。

本课题是基于Mastercam软件的硬币造型设计与加工。主要运用三维CAD软件Solidworks对天鹅实体进行三维造型设计，然后运用Mastercam软件进行硬币刀具路径的设置及实体仿真加工，再经过后处理生成数控铣床上所用的NC程序，最后由数控铣床根据NC程序加工出硬币的实体。

关键词Mastercam，Solidworks，硬币，加工，设计

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title Design and machining parts Based on Mastercam

（coin）

Abstract

CNC machining, refers to the parts on the CNC machining of a process approach, CNC machining and conventional machining process of order generally speaking is the same, but it has also undergone a significant change. With digital information control parts and machining tool displacement method. It is to solve the changeable parts varieties, small batch, complex shape, high precision and achieving efficient and effective way to automated processing. Is the foundation of modern manufacturing technology, it is widely used to make general machinery replaced by CNC machinery to make a fundamental change in the global manufacturing industry. CNC technology level, with and penetration has become a measure of a country's comprehensive national strength and the level of industrial modernization is one important indicator. This topic is the coin shape design and processing based on Mastercam software. The main use of 3D CAD software Solidworks three-dimensional modeling design for the coin entity, and entity simulation processing and then use Mastercam software to carry on the coin tool path generation, then processed by CNC milling machine NC procedures, and finally by the CNC milling machine based on the NC program and the coin entity.

Keywords Mastercam , Pro-Engineer, swan, processing, design

目录

1 引言 (1)

2 零件的造型 (1)

2.1 Solidworks 2012 (1)

2.2 Master CAM在数控加工中应用 (2)

2.3 荷花的建模 (3)

3 应用Master CAM进行零件加工 (17)

3.1 利用Master CAM进行零件加工的自动编程基本步骤 (17)

3.2 利用Master CAM进行零件加工 (17)

3.2.1 零件曲面粗加工 (17)

3.2.2 零件曲面精加工 (18)

3.2.3 生成加工程序 (22)

4 数控加工中心的操作过程 (26)

5 数控加工中心的实物加工 (27)

结论 (29)

致谢 (30)

参考文献 (31)

1 引言

计算机辅助设计/计算机辅助制造（CAD/CAM）技术是先进制造技术的重要组成部分，是计算机技术在工程设计、制造等领域中具有重要影响的高新技术。CAD/CAM技术的推广应用有助于利用电子信息技术改造传统产业，提高企业的活力、竞争能市场应变能力和技术创新能力。CAD/CAM软件作为企业信息化基础应用软件，其发展过程和趋势是从单项技术的应用到各种技术的集成化应用，它的发展和应用使传统的产品设计、制造内容和工作方式等都发生了根本性的变化，并且产生了巨大的经济效益和社会效益。目前，中国制造业已跻身世界前列，但要从制造大国走向制造强国，必须优先发展先进制造业。这就要求，必须大力发展提高先进制造业的技术水平，提升计算机辅助设计与制造的技术水平。

Mastercam是由美国CNC Software公司推出的基于PC平台的CAD/CAM一体化软件，由于其卓越的设计及加工功能，在世界上拥有众多的忠实用户，被广泛应用于机械、电子、航空等领域。Mastercam软件是一种典型的CAD/CAM软件系统，它把CAD造型和CAM 数控编程集成与一个系统环境中，完成零件几何造型、刀具路径生成、加工模拟仿真、数控加工程序生成和数据传输，最终完成零件的数控机床加工。由于曲面模型技术可以构建复杂外形，而实体模型技术具有快速构建模型的能力，所以Mastercam融合了曲面与实体模型的加工方式，同时采用这些核心技术，在使用上讲更加方便且迅速。Mastercam系统具有强大完整的曲线、曲面实体造型功能，可以与典型的CAD系统进行数据交换，尤其是其具有完整的车铣、线切割等加工系统，不仅可以大大提高设计制造效率和质量，还能够充分发挥数控机床的优势，提高整体生产水平，实现设计/制造一体化，是企业很快地见到效益。

2 零件的造型

2．1 Soldworks 2012

SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，由于使用了Windows OLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内核（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术，SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱

乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。

在SolidWorks 2012 中，新增了和完善了200 多项功能，可以更好的帮助提高企业创新能力和设计团队的工作效率。在这个版本中增加了大型审阅图和走查等众多功能，其中大型审阅图可以快速打开复杂的大型装配体，节省系统资源。走查功能可以模仿人眼的观察走向，可以更加清晰的看到复杂的构造内部。且这个版本也是官方宣称更加符合GB的版本，例如加入了仿宋的新字体，GB的图纸模版。

Solidworks 曲面建模是通过带控制线的扫描、放样、填充以及拖动可控制的相切操作产生复杂的曲面。可以直观地对曲面进行修剪、延伸、倒角和缝合等曲面的操作。

2．2 Master CAM在数控加工中的应用

Mastercam是美国CNC Software Inc.公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件。它集二维绘图、三维实体造型、曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径摸拟及真实感摸拟等到功能于一身。它具有方便直观的几何造型Mastercam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。Mastercam9.0以上版本还有支持中文环境，而且价位适中，对广大的中小企业来说是理想的选择，是经济有效的全方位的软件系统，是工业界及学校广泛采用的CAD/CAM系统。

Mastercam不但具有强大稳定的造型功能，可设计出复杂的曲线、曲面零件，而且具有强大的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能。其可靠刀具路径效验功能使Mastercam可模拟零件加工的整个过程，模拟中不但能显示刀具和夹具，还能检查出刀具和夹具与被加工零件的干涉、碰撞情况，真实反映加工过程中的实际情况，不愧为一优秀的CAD/CAM 软件。同时Mastercam对系统运行环境要求较低，使用户无论是在造型设计、CNC铣床、CNC车床或CNC线切割等加工操作中，都能获得最佳效果Master CAM 最新发行的Master CAM XV10·2MR2 版本对四轴、五轴和多轴功能做了一步大幅提升，包括四轴、五轴曲面加工和多轴刀具路径，可以直接读取许多其它CAD文档。

Master CAM软件在数控加工中主要按如下步骤进行：

1.零件加工工艺分析图2-1所示为加工的零件外形图，在运用Master CAM软件对零件进行数控加工自动编程前，首先要对零件进行加工工艺分析，确定合理的加工顺序，在保证零件的表面粗糙度和加工精度的同时，要尽量减少换刀次数，提高加工效率，并充分考虑零件的形状、尺寸和加工精度，以及零件刚度和变形等因素，做到先粗加工后精加

工;先加工主要表面后加工次要表面;先加工基准面后加工其他表面。

图2-1零件加工成型图

2. 零件图的几何建模图2-1加工零件图的几何建模建立零件的几何模型是实现数控加工的基础，本文选择用Solidworks 2012软件进行零件的三维几何建模。

2．3 荷花的建模

(1)启动Solidworks 2012，界面如图2-2所示。

图2-2 Solidworks 2012启动界面

(2)选择菜单栏中的/【新建】命令建立新的文件，系统弹出如图2-3所示新建对话框，单击【零件】后，点击【确定】键，进入建模界面。

图2-3 新建对话框

(3)系统启动零件设计模块，如图2-4所示。

图2-4零件设计模块

（4)单击按钮，出现如图2-5所示的界面。选取XY平面为草绘平面，单击确定按钮，完成草绘平面的设置。

图2-5 草图选择界面

(5)绘制草图，如图2-6所示，以中心为圆心画半径为60的圆，建立基准面，以确定

所绘图形的大小。如图2-8所示。

图2-6 草绘图形

（6)在处输入60，完成所绘图大小的确定。

（7）在圆中找一点，作为荷花的花心，如图2-7所示。

2-7花心的确定

（8）点击绘制样条曲线，完成第一片花瓣的草图绘制，如图2-8所示。

2-8 花瓣绘制

（9）以此类推，完成花瓣的绘制，如图2-9所示。

（10）再为荷花加上一条根，完成荷花的草图绘制，如图2-10所示。

2-10 荷花的草图

（11）退出草图，对花瓣进行拉伸，，单击拉伸凸台/基体。（12）选中草图中的一部分，对其进行拉伸，如图2-11所示。

2-11 拉伸基体

（13）点击，完成拉伸操作。

（14）再选中其他部分，对其进行拉伸，如图2-12所示。

2-12 拉伸基体

（15）点击，完成拉伸操作。

（16）对花瓣进行曲面修饰，使用【拉伸切除】，如图2-13，2-14所示。

2-13 拉伸切除

2-14 切除所用的刀

（17）点击，完成拉伸切除操作。

（18）花瓣曲面构建，使用【拉伸切除】，如图2-15所示。

2-15 花瓣曲面构建

（19）点击，完成拉伸切除操作。

（20）插入基准面，点击【插入】→【基准/点】→【基准平面】，选择类型为按某一距离，以XY平面为对象，偏置6mm，平面的数量为1，插入一个基准面，如图2-16 所示。

2-16 基准面的插入

（21）根茎的拉伸，选中根茎一快，用【拉伸基体】进行拉伸如图2-17所示

2-17 根茎的拉伸

（22）点击，完成拉伸操作。

（23）根茎曲面的构建，使用【拉伸切除】，选择一把弯刀进行切割如图2-18 ，2-19所示。

2-18 切除所用的刀

2-19根茎曲面的构建

（24）点击，完成拉伸切除操作。

（25）花瓣上的花瓣构建，先选中花瓣，对其进行拉伸处理，如图2-20所示。

2-20 花瓣上的花瓣

（26）点击，完成拉伸操作。

（27）花瓣上的花瓣的曲面构建，使用【拉伸切除】，如图2-21，2-22所示。