1、摘 要MASTERCAM技術是實現產品設計和制造自動化的關鍵技術，在產品開發(fā)中，引入該技術進行產品設計及數控加工，能大大提高產品的生產效率和質量。曲面在機械產品和模具設計中應用廣泛，而且由于曲面的特點，決定了只有用MASTERCAM技術才能縮短產品的設計0、制造周期，提高產品的質量。本課題就是基于MASTERCAM軟件圍繞著這一應用主題展開的。鼠標模型是一個比較典型的曲面模型，本課題就是用MASTERCAM軟件進行鼠標的三維曲面建模，仿真加工模型零件，生成加工程序并在數控機床上加工出其模型。首先根據圖形實物，確定各部分之間的比例關系并參照自己的設計運用CAD建模功能創(chuàng)建出鼠標的三維模型。創(chuàng)建后

2、的實體模型可以在CAM中生成精確的刀具路徑。生成的刀具路徑，可以通過后置處理產生用于特定數控機床的加工代碼。生成的加工代碼傳輸到指定的數控機床上來完成鼠標的數控加工。通過本次研究進一步證實了MASTERCAM軟件在曲面建模和加工中所具有的強大功能。關鍵詞:鼠標；MASTERCAM；建模；數控加工AbstractMASTERCAM technology is a product design and manufacturing automation of key technology, product development, the introduction of the technology

3、, product design and CNC machining, can greatly increase production efficiency and quality. Surface in the mold design of mechanical products and is widely used, and because the surface characteristics determine that only by MASTERCAM technology to reduce product design, manufacturing cycle and impr

4、ove product quality. This issue is based on MASTERCAM software applications around the theme started. Mouse model is a typical surface model, this issue is to use the mouse software MASTERCAM three-dimensional surface modeling, simulation process model parts, build processing and processing of CNC m

5、achine tools out of their model. First of all, according to graphic objects, to determine the proportional relationship between the parts and the light of their own design using CAD modeling to create three-dimensional model of the mouse. After creating a solid model can generate accurate CAM tool p

6、ath. Generated tool paths can be generated by post-processing for specific CNC machining code. Generated code for transmission to the designated processing CNC machining up to complete the mouse. Through this study further confirmed the MASTERCAM software in surface modeling and processing, which ha

7、s the power. Key words: mouse; MASTERCAM; modeling; NC 目 錄第一章 緒論1 1.1 引言1 1.2 課題背景及意義1 1.3 研究內容2 1.4MASTERCAM技術國內外發(fā)況4 1.5 數控加工技術概述6 數控加工工藝內容6 數控加工準備工作7第二章 鼠標的CAD模塊創(chuàng)建9 2.1 鼠標的建模分析9 2.2鼠標側面的建模9 2.3 鼠標頂面的建模12 2.4 畫側面曲面和畫頂面曲面13 2.5 頂面和側面倒圓角面14第三章 鼠標的加工17 3.1 鼠標仿真加工概述17 3.2 鼠標仿真加工過程18 工藝分析18 銑削四周選刀和切削參數設

8、定18曲面粗加工選刀和切削參數設定20曲面精加工選刀和切削參數設定21 生成刀具路徑24 毛坯設定25 3.3 鼠標凸模的數控加工26第四章 結論30 4.1 論文總結30 4.2 感想30參考資料32致謝33附錄A：程序清單34附錄B：英文資料37附錄C：英文資料翻譯42第一章 緒 論1.1 引言隨著CAD、CAM、CAE 等技術不斷發(fā)展和日趨完善,它們在各個領域得到了極其廣泛的應用。其中MASTERCAM軟件是這一技術發(fā)展得比較成功的軟件之一,它是從二維繪圖、數控加工編程、曲面造型等功能發(fā)展起來的軟件。目前已廣泛應用于航空、航天、汽車、通用機械等領域，同時也被當今許多世界領先的制造商用來從

9、事概念設計、工業(yè)設計、詳細的機械設計以及工程仿真和數控加工等領域。其CAM模塊尤其出色,在同類軟件中處于絕對領先地位,它提供了一種交互式編程工具,可計算生成精確可靠的刀具加工軌跡,是一個功能強大的計算機輔助制造模塊。1.2 選題背景及意義現代制造業(yè)所面對的經常是具有復雜型腔的高精度模具制造及復雜型面產品的外型加工,其共同特點是以復雜三維型面為結構主體,整體結構緊湊,制造精度要求高,加工成型難度極大。通過近幾年對MASTERCAM軟件的應用摸索,針對上述制造過程中普遍存在的技術難點,將傳統工藝方案中適用現代數控加工的精華部分溶入MASTERCAM的應用過程,總結出一套適用于各類復雜型面的數控加工

10、編程方法。鑒于傳統模具加工的缺點，采用MASTERCAM這樣一套當今世界上最先進和緊密集成、面向制造業(yè)的高端軟件，通過對目前電子市場上最常見的，具有典型曲面結構的鼠標模具進行造型和加工，實現模具的快速制造及對市場的快速響應，以此克服過去模具設計周期長，制造周期長的弊端。本課題主要是是鼠標的設計與數控加工，其研究意義如下：（1）課余參加過MASTERCAM軟件的培訓，但是只是掌握了該軟件的最基本的功能，通過這次的課題，可以使我更加多的掌握該軟件的功能。這次的鼠標造型主要是以曲面造型為主，而MASTERCAM軟件在自由曲面建模上有很強的功能，做起模型來較方便。（2）MASTERCAM的高端技術可使

11、鼠標模型在CAM中生成精確的加工路徑，可以很清晰的觀察到模擬加工的全過程。（3）MASTERCAM的加工后置處理模塊可方便地建立自己的加工后置處理程序，該模塊適用于目前世界上幾乎所有主流NC機床和加工中心，而且該模塊在多年的應用實踐中已被證明適用于25軸或更多軸的銑削加工、24軸的車削加工和電火花線切割 。（4）通過MASTERCAM軟件完成鼠標的設計，一方面可以培養(yǎng)學生的設計能力，掌握正確的思維方法和設計的基本技能，另一方面可以提高學生的獨立思考、綜合分析的能力，在設計過程中促使學生學習更多的新知識，掌握自我學習的能力。（5）通過在數控機床上實現鼠標的數控加工，可以在鞏固學生學過的基礎理論和

12、專業(yè)知識的同時，使理論與實踐相結合，掌握數控機床的操作方法以鞏固和發(fā)展所學理論知識。（6）整個畢業(yè)設計以后，基本上培養(yǎng)了學生掌握正確的思維方法和利用計算機軟件解決問題的基本技能，同時也培養(yǎng)了同學們在學習過程中的團結協作的作風，為以后的工作打下了良好的基礎。 研究內容本課題是在MASTERCAM軟件及數控機床的基礎上，完成鼠標的模型繪制、虛擬加工以及實際加工三部分的研究內容。詳述如下：MASTERCAM的CAD模型的表達： CAD模塊包括了線框模型、曲面模型和實體模型。（1）線框模型： 線框模型是以物體的形狀的輪廓、棱邊或交線作為形狀數據來描述物體的。圓柱圓錐等情況，除棱線以外沒有多余的輪廓線的

13、多面體形狀，用線框模型就難以表達，即不清楚用怎樣的棱線來形成側面的，所以需要加入輔助線。線框模型在計算機內部數據存放結構簡單，計算機處理速度快，但形狀所帶的信息不完整，所以無法得到剖面圖，消除隱蔽線和兩個形體間的交線，不能計算出物體的體積，重量，表面積，中心等。（2）曲面模型： 曲面模型是在三維物體線框模型的基礎上加進面的信息，即把三圍線框模型的物體表面定義成面。最簡單的面是由多邊形和圓形成的平面，其他有旋轉面，球面，錐面以及負載的自由曲面。自由曲面是繪制復雜曲面的主要手段，在MASTERCAM中有：用邊界表達的昆式曲面，用截面輪廓表達的舉升曲面和直紋曲面、掃描曲面、牽引曲面及倒圓角面。不論哪

14、種面都帶有方向的信息，這些信息可以生成陰影線、截面輪廓線、相貫線等。曲面模型雖然邊界得到了定義，但是每個面都是單獨存儲，并沒有記錄面與面之間的相鄰拓撲關系，并沒有表示實體在面的哪一側的信息，即不明確邊界包圍的是實心體還是空洞。（3）實體模型：實體模型是在曲面模型的基礎上，定義了曲面之間的相互位置關系，實體就在面的哪一側的信息。定義實體側的方法主要有三種：一點指定法，線矢量指定法，包圍面的線指定法。實體造型的方法：CSG法和B-rep法。 CSG法-結構實體造型表達法：使用立方體、圓柱體、圓錐體、四分之一圓柱體、倒圓角體等單一的基本實體進行和、差、殘留共同部分的運算來表達復雜的形狀。 B-rep

15、法-實體邊界表達法：用模型的面與面之間的邊界來表達的意思，即空間實體可以定義有限面包圍而成，每個面都是由有限條邊界圍成的封閉區(qū)域。 B-rep法比CSG法表達麻煩一些，但邊界表達能看清楚表達出形體的面、邊、點及其相互關系，目前大多數幾何造型系統都一種造型方法為主兼用另一種。 特征建模：實體模型在集合造型上已經很完善了，它不僅僅是集合形狀的描述，還能提供產品開發(fā)整個周期所需要的信息。集合模型還帶上工藝設計中所需其他信息：如加工特征、材料、公差及表面粗糙度等，稱為零件特征。特征造型將促進CAD/CAM一體化進程，實現工藝自動化。再零件設計時采用前述的具有某些功能和加工信息的形狀特征進行組合、拼裝，

16、這樣構建的模型稱為特征模型。此次課題的任務是鼠標的設計，所以實體建模的功能用的比較多。2. MASTERCAM的銑削加工創(chuàng)建后的實體模型可以在CAM中生成精確的刀具路徑。用戶可以在圖形界面中編輯刀具路徑，觀察刀具的運動過程，并進行加工模擬。生成的刀具路徑，可以通過后置處理產生用于特定數控機床的加工代碼。目前, MASTERCAM是全球應用最普遍、最富競爭力的一流計算機輔助設計、輔助制造、輔助工程的一體化軟件系統之一，是目前市場上功能最極致的產品設計工具。MASTERCAM軟件的CAM模塊向用戶提供了當今世界上最好的CAM技術。利用它可針對任何加工任務生成優(yōu)化而可用的加工路徑，加工路徑通過后置處

17、理生成數控程序，將程序用于特定機床即可用來加工各類零件。MASTERCAM所支持的加工方法有平面銑、點位加工、線切割和薄片加工等。此外，其強大的后處理工具可實現與任何機床的接合，是一個高效的制造解決方案。利用它這一技術已成功應用于模具及零件的制造過程,為企業(yè)帶來了極高的加工質量和可觀的經濟效益。MASTERCAM銑削加工的基本過程：（1）繪制產品設計圖：利用MASTERCAM9軟件的二維或者三維繪圖功能，繪制產品設計圖。（2）繪制曲面模型：依據產品設計圖，利用MASTERCAM9軟件的三維實體或曲面功能繪制產品曲面模型。（3）由曲面模型生成凹凸模：依據產品曲面模型，結合材料特性（如收縮率），利

18、用MASTERCAM9軟件三維實體或曲面編輯功能產生凹凸模。（4）規(guī)劃凹凸模刀具路徑：依據產品凹凸模，集合材料模具特性、世紀生產條件等因素規(guī)劃凹凸模道具路徑。（5）加工方式的選擇：加工道具的選擇。 定義刀具。 設定加工刀具參數 設定加工參數設定工件參數 生成道具路徑（6）實體加工模擬：依據生成凹凸模加工刀具路徑，利用MASTERCAM9軟件的實體加工模擬功能進行實體加工模擬，及時發(fā)現存在的問題并盡心改進。（7）執(zhí)行后處理生成NC程序：在檢驗實體切削模擬結果無誤后，選擇對應的后處理器將刀具路徑轉換成數控機床所能接受的NC代碼，再利用DNC方式傳送到CNC數控銑床或加工中心進行加工。的數控加工鼠標

19、的實體MASTERCAM程序生成后，就可以在數控機床上進行數控加工了。加工時要注意零件的裝夾、工件坐標系的建立、對刀方法等數控機床的操作方法。1.4 MASTERCAM技術國內外發(fā)展狀況MASTERCAM技術經過幾十年的發(fā)展，先后走過大型機、小型機、工作站、微機時代，每個時代都有當時流行的MASTERCAM軟件?，F在，工作站和微機平臺MASTERCAM軟件已經占據主導地位，并且出現了一批比較優(yōu)秀、比較流行的商品化軟件。下面我們將分別介紹國內外一些流行的軟件。 （1）Unigraphics(UG) 在UG中，優(yōu)越的參數化和變量化技術與傳統的實體、線框和表面功能結合在一起，這一結合被實踐證明是強有

20、力的，并被大多數MASTERCAM軟件廠商所采用?，F在已經發(fā)展成了一個從低端到高端，兼有Unix工作站版和Windows NT微機版的較完善的企業(yè)級CAD/CAE/CAM集成系統。（2）AutoCAD AutoCAD是當今最流行的二維繪圖軟件，它在二維繪圖領域擁有廣泛的用戶群。AutoCAD有強大的二維功能，如繪圖、編輯、剖面線和圖案繪制、尺寸標注以及二次開發(fā)等功能，同時有部分三維功能。（3）SolidWorks SolidWorks是基于Windows平臺的全參數化特征造型軟件，它可以十分方便地實現復雜的三維零件實體造型、復雜裝配和生成工程圖。圖形界面友好，用戶上手快。該軟件可以應用于以規(guī)則

21、幾何形體為主的機械產品設計及生產準備工作中，其價位適中。（4）Pro/Engineer Pro/Engineer軟件能將設計至生產全過程集成到一起，讓所有的用戶能夠同時進行同一產品的設計制造工作，即實現所謂的并行工程。Pro/Engineer系統主要功能如下：a)真正的全相關性，任何地方的修改都會自動反映到所有相關地方。 b)具有真正管理并發(fā)進程、實現并行工程的能力。 c)具有強大的裝配功能，能夠始終保持設計者的設計意圖。d)容易使用，可以極大地提高設計效率。 Pro/Engineer系統用戶界面簡潔，概念清晰，符合工程人員的設計思想與習慣。整個系統建立在統一的數據庫上，具有完整而統一的模型。

22、Pro/Engineer建立在工作站上，系統獨立于硬件，便于移植。我國MASTERCAM技術及產品發(fā)展的未來之路經過多年的推廣，CAD技術已經廣泛地應用在機械、電子、航天、化工、建筑等行業(yè)。應用CAD技術起到了提高企業(yè)的設計效率、優(yōu)化設計方案、減輕技術人員的勞動強度、縮短設計周期、加強設計的標準化等作用。近年來，我國CAD技術的開發(fā)和應用取得了長足的發(fā)展，除對許多國外軟件進行了漢化和二次開發(fā)以外，還誕生了不少具有自主版權的CAD系統，如高華CAD，開目CAD等，由于這些軟件價格便宜，符合本國國情和標準，所以受到了廣泛的歡迎，贏得了越來越大的市場份額。 但是，我國MASTERCAM軟件不管是從產

23、品開發(fā)水平還是從商品化、市場化程度都與發(fā)達國家有不小的差距。由于國外MASTERCAM軟件出現得較早，開發(fā)和應用的時間也較長，所以它們發(fā)展比較成熟，現在基本上已經占領了國際市場。這些國外軟件公司利用其技術和資金的優(yōu)勢，開始大力向我國市場進軍，目前，國外一些優(yōu)秀軟件，如UG、SolidWorks、Pro/Engineer、CATIA等，已經占領了一部分國內市場。所以，我國MASTERCAM軟件前景不容樂觀。但是，我們也應該看清自己的優(yōu)勢，比如了解本國市場，提供技術支持方便，價格便宜等。在這些前提下，我們不僅要緊跟時代潮流，跟蹤國際最新動態(tài)，遵守各種國際規(guī)范，在國際國內形成自己獨特的優(yōu)勢，更要立足

24、國內，結合國情，面向國內經濟建設的需要，開發(fā)出有自己特色，符合中國人習慣的MASTERCAM軟件。在工作站時代，MASTERCAM是工作站平臺三維模型軟件的佼佼者，而在當今微機時代，SolidWorks在Windows NT平臺的三維MASTERCAM軟件中處于領先地位。由于國外在Unix工作站平臺上開發(fā)MASTERCAM軟件已有一定的時間和投入，我國軟件在這方面比美國等發(fā)達國家落后許多。但是在微機平臺上開發(fā)MASTERCAM軟件是一個全新的領域，我國與國外起點差不多，都是使用Visual C+，OpenGL等工具進行軟件開發(fā)，在這基礎上開發(fā)出先進的，符合本國用戶習慣的MASTERCAM軟件還

25、是有可能的。MASTERCAM技術可以應用在許多領域，機械制造是最早也是最廣泛應用MASTERCAM技術的領域。隨著MASTERCAM技術的發(fā)展，建筑、電子、化工的領域也開始應用該技術，在這些新的應用領域中，國外軟件的優(yōu)勢并不明顯。所以，我國MASTERCAM軟件在這些方面還是可以與發(fā)達國家競爭的，并且隨著MASTERCAM技術應用的深入，越來越多的領域將會使用該技術，所以，如果能夠緊跟時代潮流，不斷應用于新的領域，那么國產MASTERCAM軟件還是很有前途的。 15 數控加工技術概述隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，在制造行業(yè)所采用的制造手段日益增多，傳統的制造手段已不能滿足產品研制開發(fā)、制造的需要，特

26、別是一些復雜結構、帶有各種空間角度和曲面的零件，普通的機械加工手段已不可能完成。20世紀40年代后期發(fā)展的一種自動化加工技術，在制造業(yè)廣泛應用，為復雜零件的加工提供了較為完善的解決方案，這種加工技術就是數控加工技術，它綜合了計算機、電機、電氣傳動、自動控制、測量、機械制造等多學科的內容。對于一個零件的加工，傳統的方法是用常規(guī)的工藝和普通的設備來完成的，現在可以用數控設備來完成全部加工過程。數控加工工藝有別于常規(guī)工藝，以下將討論到數控加工工藝所涉及的內容。 數控加工工藝內容（1）零件工藝性分析。（2）使用合理的加工策略：包括確定粗加工、半精加工、精加工、清根的走刀路徑，切削余量的選擇，走到和退刀

27、方式的確定。（3）數控程序的編制。（4）切削參數的確定。（1）機床的選擇：選擇合適的機床既能滿足零件加工的外輪廓尺寸，又能滿足零件的加工精度。（2）刀具的選擇：選擇合適的刀具要求所選的刀具一定要滿足軟件部分提出的所有要求，它和切削參數一樣，影響零件的加工效率和刀具消耗的成本。在生產中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀等。針對本課題，在自由曲面加工時，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般取的很密，故球頭銑刀常用于曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工質量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀，因此，只要在保證不過切

28、的前提下，無論是曲面的粗加工還是精加工，都應優(yōu)先選用平頭刀。（3）工裝的選擇：在滿足零件的加工前提下，夾具越簡單越好。工裝夾具要使零件裝夾牢固、準確、不易使零件變形，不影響連續(xù)走刀。（4）劃分加工階段：對加工質量要求較高的零件，其加工過程一般劃分3個階段，即粗加工階段、半精加工階段、精加工階段。a)粗加工階段：粗加工的主要任務有兩個方面，一方面是以最快速度切除大部分的加工余量，減少工件的內應力，為精加工階段做好準備；另一方面可及時發(fā)現毛坯的缺陷。b)半精加工階段：半精加工一般安排在粗加工和熱處理之間，或熱處理與精加工之間，對毛坯余量大的工件，在精加工之前也可以安排半精加工，以保證零件的加工質量

29、。c)精加工階段：精加工后的零件已基本上達到了零件設計圖紙規(guī)定的尺寸，若零件表面的精度要求較高，則需要進行精細的光整加工，此時在精加工時應放些余量。 數控加工準備工作（1）建立工件坐標系或加工坐標系加工工件使工件必須夾緊在機床上，固定工件，保證工件坐標系坐標軸平行于機床坐標系坐標軸，因此在坐標軸上產生機床零點與工件零點的坐標值偏移量，該值作為可設定的零點偏移量輸入到給定的數據區(qū)。當MASTERCAM數控程序運行時，此值就可以用一個編程的指令例如G54選擇。（2）對刀在回參考點之后，機床的所有坐標均以機床零點為基準，而工件的加工程序則以工件零點為基準，這之間的差值就可以作為設定的零點偏移量輸入。

30、所以必須確定刀具和零件的相對位置即加工坐標系和機床坐標系之間的關系，因為必須通過機床參考點和機床坐標系之間的關系建立才能描述刀具的運動軌跡。（3）數控程序的導入將數控程序輸入到數控系統的方法有兩種，一種是通過操作面板上的按鈕直接將數控程序手工輸入到數控系統中，另一種是通過設備控制系統RS232接口與數控機床聯結以傳送程序（4）數控加工前檢查在數控加工執(zhí)行前，有效防止錯誤發(fā)生的措施是重新檢查零件、夾具、加工坐標系、刀具等方面的內容，具體包括：a)數控系統是否回到機床坐標系零點或滿足加工要求；b)數控程序單的內容和要求；c)刀具是否和數控程序要求一致；d)毛坯狀態(tài)是否滿足數控加工的要求；e)零件定

31、位基準的可靠性，定位面是否穩(wěn)定、準確、方便；f)裝夾是否穩(wěn)定；g)裝夾誤差、定位誤差是否影響數控程序執(zhí)行；h)零件的剛性是否影響零件的加工精度要求。 第二章 鼠標的CAD模塊創(chuàng)建2.1 鼠標的建模分析MASTERCAM中的CAD模塊包括了線框模型、曲面模型和實體模型。由于設計的鼠標實體基本上是曲面造型，所以結合MASTERCAM的草圖功能，主要運用實體模型功能。在本次課題設計中，自由曲面設計是CAD模塊的重要組成部分，也是體現CAD軟件建模能力的重要標志。自由曲面特征與其它特征建模方法不同，生成的結構可能是片體，也可能是實體。實體可以看成是具有一定體積和厚度的片體，片體則可以看成是由一個或多個

32、表面構成，厚度為0的幾何體。它將會影響通過曲線網格、通過曲線、掃略、截面和直紋等曲面特征生成選項以及拉伸體和旋轉體等特征生成選項。曲面特征設計的方法有很多種，主要有通過點、從極點、由點云、直紋、通過曲線、通過曲線網格、掃描、截面、橋接等。鼠標的設計結構決定了鼠標上表面的曲面結構用到“通過曲線”選項，“通過曲線”選項可以通過同一方向上的一組曲線輪廓線生成一個實體或片體。這些曲線輪廓稱為截面線串?！巴ㄟ^曲線網格”可以沿著兩個不同方向的一組現有的曲線線串生成曲面。“掃描”可以將外形輪廓以預先描述的方式沿空間路徑移動從而形成曲面輪廓，包括截面線串和引導線串。鼠標的建模包括側面曲面、頂面曲面兩部分。其各

33、部分的建模以下將給出具體的介紹。2.2 鼠標側面的建模打開MASTERCAM軟件，新建一個文件，命名為shubiao.mc9。1 在俯視中畫外形輪廓：設定：作圖平面T，圖形視角T，工作深度Z0，以后簡寫：T ， T， Z0工作層設定：單擊“Level”，在Number的文本輸入框輸入1，回車，切換中文輸入，在Name的文本輸入框輸入“線框模型”，之后切換回英文輸入。如圖。 圖 層別1設定 畫R15的圓?。篊reatArcPolarCenter pt繪圖圓弧極坐標圓心點。輸入圓心坐標80，0，回車。輸入半徑135，回車。輸入起始角度135，回車。輸入終止角度225，回車。用同樣的方法畫出上R21

34、0弧和下R210弧。數據如表。 表 俯視圖中外形作圖尺寸圓弧名稱圓心坐標角度范圍R13580，0135 225R210-15，-18245 135R210-15，182225 315作出如圖的3條相交圓弧。 圖 三條相交弧 修剪3個相交圓?。篗odifyTrim2 entities修整修剪兩個圖素。如圖所示 圖 修建點 分別倒R21.7和2個R4的圓角：CreateFillet繪圖倒圓角選項設定：Radius半徑：21.7；Angie180：S;Trim修剪，Y。 在要靠近倒圓角的兩條圓弧的相交處，分別選取兩條圓弧，倒出R21.7的圓角。倒2個R4圓弧的方法與倒R21.7圓弧相同。如圖 圖 修

35、剪后的圖片2 圖形Z向平移復制3D，I：XformTranslate轉換平移。 選“Chain”串聯，用鼠標選取要平移的圖素，按“Done”執(zhí)行。 選“Rectang”設定平移量0，0，35，彈出平移選擇菜單。 選“Copy”復制，平移次數為1，單擊OK，顯示平移后的圖形，如圖所示。 圖 平移復制后的圖片2.3 鼠標頂面的建模1 畫頂面曲面輪廓：S，I，從左向右分別畫7個圓弧。 畫第一個圓弧，Z -56。 CreatevArcPolarCenter繪圖圓弧極坐標圓心點輸入圓心坐標0，-184，回車；輸入半徑200，回車。輸入起始角度70，回車。輸入終止角度110，回車。用同樣的方法根據表中的數

36、據畫其他6個圓弧，效果如圖2.3.02所示。深度Zmm圓弧圓心mm圓弧半徑mm角度范圍-560，300，-518050130-120，-48805013000，-437650130180，-154835145360，-53330150560-153360120 表 2.3.0 7個輪廓線的數據 圖2.3.02 7個截面輪廓線 2.4 畫側面曲面和畫頂面曲面。 畫側面曲面 3D I：工作層設定：單擊“Level”，在Number的文本輸入框輸入2，回車，切換中文輸入，在Name的文本輸入框輸入“曲面模型”，之后切換回英文輸入。如圖所示。 圖 層別2設定 CreateSu

37、rfaceRuled繪圖曲面直紋曲面。 選“Chain”串連，選取第一條相連的曲線，再選取第二條相連的曲線，按“Dong”執(zhí)行，接受曲面定義。選項設定：Tolearnce公差：0.01，Type曲面類型：P。按Done執(zhí)行，生成直紋曲面。 畫頂面曲面：按“BACKUP”退回繪制曲面菜單，選Loft舉升曲面。 一個一個的順序選取7個圓弧，接著按“Done”執(zhí)行。 設定：Tolearnce公差：0.01，Type曲面類型：P。按Done執(zhí)行，生成舉升曲面。如圖所示。 圖 側面和頂面曲面 2.5 頂面與側面倒圓角面 頂面與側面倒圓角面：按“BACKUP”退回繪制曲面菜單，選“Fillet”倒圓角面。

38、選“Surf/Surf”曲面/曲面，選取圖上第一組曲面，按“Done”執(zhí)行，選取圖上第二組曲面，按“Done”執(zhí)行，輸入倒圓角半徑2，回車。 設定：“Trim”修剪：Y；確認曲面法向：側面朝里，頂面朝下；“Options”選項設定：Chordheight玄高誤差：1；Fillet Type倒圓角類型：P參數式；Trim Surface修剪曲面：Y；Delete刪除，Both兩者。如圖所示。 圖 倒圓角曲面設定 選“Do it”執(zhí)行，產生倒圓角曲面，且刪除多余曲面如圖所示。按“MAIN MENU”回主菜單。 圖 倒圓角后的鼠標模型 隱藏線框模型：單擊“Level”圖層，選“All off”全關，

39、再選取“OK”，單擊刷新鍵刷新畫面，生成最后曲面模型。如圖所示。 圖a 俯視線框模型 圖 b 著色后的模型 圖 隱藏線框后的曲面模型。第三章 鼠標的仿真加工CAD/CAM軟件的加工模塊提供了強大的計算機輔助制造功能。由第二章中創(chuàng)建的CAD模型或其他CAD軟件創(chuàng)建的實體模型，可在該軟件的CAM功能中生成精確的刀具路徑。用戶可以在圖形界面中編輯刀具路徑，觀察刀具的運動過程并進行加工模擬。生成的刀具路徑，可以通過后置處理產生用于特定數控機床的加工代碼。CAD/CAM由三維建模、刀具軌跡設計、刀具軌跡編輯修改、加工仿真、后置處理、數控編程模板等組成。加工編程可分為數控銑、數控車以及數控電火花線切割等，

40、其中的數控銑是應用最廣的一種加工方法，能夠完成平面、型腔、曲面輪廓和螺紋等的加工。針對本課題的曲面加工，要選擇合適的加工方法。（1）型腔銑（Cavity Mill）用于從毛坯上去除大量材料，因此在粗加工時，選擇這種工步類型。型腔銑不用于精加工，如果要做精加工，可以選擇高輪廓銑（Z-Level Profile）等精加工工步類型。（2）型腔銑以固定刀軸快速而有效地粗加工平面或曲面類的幾何體，曲面類幾何體是指零件上有不規(guī)則形狀的曲面。（3）型腔銑以平面切削層的方式去除材料，在每個切削層上刀軌都沿著零件的輪廓切削。（4）型腔銑的幾何體可以是片體、線框和實體。其中，實體是最簡單易用的，而線框和片體往往需

41、要手工干預指定幾何體的材料側。（5）鼠標的精加工則采用輪廓區(qū)域銑削（Contour-Area）方法。CAM加工基本流程（以銑削加工為例）一般分為以下幾個步驟：創(chuàng)建部件模型根據部件模型制定加工工藝規(guī)程設置加工環(huán)境創(chuàng)建程序組創(chuàng)建刀具組創(chuàng)建幾何體創(chuàng)建方法創(chuàng)建操作生成刀路軌跡驗證刀路軌跡，生成車間文件后置處理生成NC文件3.2 鼠標模仿真加工過程 工藝分析 假定條件：毛坯為已經加工過的方塊鋁料：112mm*58mm*40mm 注：零件外形尺寸：110mm*56mm*33mm 刀具選用：由于材料軟，常選用高速鋼銑刀，允許切削速度很高，且數控銑床必定配備高速鋼銑刀，所以選用高速鋼銑刀。銑削四周及頂面選用1

42、6立銑刀，頂面精加工選用12球頭刀。 切削用量設定：鋁合金允許切學速度為180360m/min，取V=180m/min。粗加工V=180m/min*70%=128m/min；12和16的每齒切削量取Sz=/齒，精加工Sz=0。05mm/齒。 當選用16立銑刀時：N1000V/D1500r/min 2Sz300mm/min 當選用12立銑刀時：N1000V/D2860r/min 2Sz286mm/min 走刀方式選擇：根據鼠標模型的具體形狀，四周是直壁，選用外形銑削，粗加工兩次，精加工一次，頂面和倒圓角面用曲面加工，分粗、精銑削。銑削四周：粗銑在深度上分三刀切削，精銑一刀切到最終深度。沒有接刀痕

43、跡。銑削頂面和倒圓角面：粗加工每層切削深度最大mm，切削進給寬度mm。 銑削四周選刀和切削參數設定:按“Level”圖層，彈出管理器，選擇“All on”全開，單擊“OK”，為銑削四周準備輪廓曲線。見圖所示。 圖 準備輪廓曲線 銑削四周：ToolpathContour刀具路徑外形加工。主菜單欄提示Contour：Select chain 1外形選擇串聯1，選取見圖中1處，按“Done”。彈出設定菜單。設定刀具參數，外形參數。刀具參數：在定義刀具欄鼠標右擊，選Get tool from Library從刀具庫中選擇16的平頭銑刀，單擊“OK”。由于道具原設定的切削用量不合適，輸入上面工藝分析中計

44、算出的數據，具體如圖所示。 圖 選16立銑刀及外形加工參數設定菜單。參數設定結束，按“確定”鍵，系統計算刀具路徑。 曲面粗加工選刀和切削參數設定:關閉線框模型:選Level，在Number輸入2，選“All off”單擊OK。曲面加工入口：Tool pathssurface刀具路徑曲面加工。粗加工：RoMastercamhParallelBoss粗加工平行銑削凸形。用鼠標選取圖形頂部曲面及倒圓角曲面，按Done。彈出參數設定菜單：設定刀具參數，曲面參數，粗加工平行銑削參數。如圖所示。 圖 曲面粗加工參數設定菜單。設定結束參數選項，單擊確定。計算機開始計算刀具路徑軌跡。 曲面精加工選刀和切削參數

45、設定:曲面精加工：FinishParallel精加工平行銑削選取圖形頂面及倒圓角曲面，按“Done”。參數設定菜單：設定刀具參數，曲面參數，精加工平行銑削參數。具體如圖所示。 圖 選12立銑刀及其數據，曲面精加工參數設定菜單 生成刀具路徑：生成刀具路徑：所有參數設定結束后，按“Operations”，彈出操作管理菜單。按刀具路徑全選重新計算生成刀具路徑，如圖所示。 圖 參數設定完畢后生成的刀具路徑。 毛坯設定： 毛坯設定按“Job Setup”，彈出設定菜單，見圖所示。 圖 毛坯設定菜單及參數。實體切削驗證。如圖所示。 圖 實體切削驗證后效果3.3 鼠標凸模的數控加工此次課題是用西門子XKN7

46、14型號的數控銑床進行銑削操作，如圖所示。 圖 西門子XKN714數控銑床銑削是機械加工中最常用的方法之一。數控銑床不僅適于加工盤、蓋板、箱體、殼體類零件，還適于加工各種形狀復雜的曲線、曲面以及模具型腔等平面或立體零件。對于鼠標這樣的曲面輪廓銑削加工，數學處理比較復雜，所以要借助計算機用CAD/CAM軟件來實現。以下是鼠標凸模的主要數控加工步驟：（1）選擇合適的毛坯。5811240mm3。（2）安裝刀具。銑刀的選擇是銑削加工的加工工藝中的重要內容之一，它不僅影響加工效率，而且會直接影響加工質量。對于本次課題所涉及的毛坯及凸模表面來說，粗、精加工分別選用直徑為12mm的立銑刀和16mm的球頭刀。

47、（3）把準備好的毛坯裝夾到數控銑床上。在數控加工過程中，為了避免毛坯發(fā)生任何移動，毛坯必須可靠定位和夾緊。也就是說，當承受切削力時，毛坯不能產生任何移動或竄動現象。而且在數控加工中，不可能一直檢測零件尺寸，因此任何移動即便是很小的移動，都會影響零件的尺寸精度。所以在裝夾毛坯時，要根據合適的力度和位置進行裝夾。一次裝夾，完成鼠標凸模的粗、精加工。（4）對數控銑床上進行對刀操作。用機床控制面板上回參考點鍵啟動“回參考點”，在“回參考點”窗口中顯示該坐標軸是否必須回參考點?！啊北硎咀鴺溯S未回參考點。分別按+X、+Y、+Z坐標軸方向鍵使機床回零，如果選擇了錯誤的回參考點方向，則不會產生運動。需要注意的

48、是“回參考點”只有在JOG方式下才可以進行。而且必須給每個坐標軸逐一回參考點。為安全起見，一般先回Z方向。對刀點是數控加工時刀具相對零件運動的起點，也是程序的起點。為了便于坐標的計算，對刀點最好選在該坐標系的原點上。根據設定的加工坐標系分別對X、Y、Z軸進行測量并計算。（5）在CIMCO EDIT LITE 4.10軟件中打開粗加工程序，并對該程序進行修改使該程序開頭必須改成系統能接受的格式，開頭格式如下：%_N_H_MPF;$PATH=/_N_MPF_DIR 以上兩行從格式上來說不允許有間隔。繼續(xù)添加G90、G17、G64、G54、G40、G49等指令，使程序和該機床相關聯的同時能夠保證加工

49、的正確性。在該軟件的“transmission”中選擇“DNC setup”選項，如圖“setup”，對照“port information”的信息在圖3.3.03里一一進行設置。圖 “DNC SETUP”傳輸數據設置 圖“machine 2”的相關設置（6）“transmission”菜單中選擇“send”，把修改好的程序傳輸到銑床上去，在傳輸過程中由于程序比較長，系統的內存有限，無法裝載程序用CNC來加工。按下“POSITION”鍵后按“AUTO”鍵，選擇“外部程序”后，這個外部程序就可以由接口輸入控制系統，且一邊傳送一邊執(zhí)行加工程序，這種方法也稱為DNC直接數控加工。這樣就可以完成鼠標凸

50、模的粗加工了。（7）粗加工完畢后，打開精加工程序，并對其進行修改。方法如步驟（5）。（8）把修改好的程傳輸到數控銑床上，開始鼠標的精加工。長度較短的精加工程序就可以按下“PROGRAM MANAGER”后選擇“讀入”把程序讀入到系統內存，再執(zhí)行加工。（9）精加工完畢后，關掉機床。使刀具退回到安全位置后取下鼠標凸模。第四章 結 論 論文總結本次課題通過對具有典型曲面結構，特別適于銑削加工的鼠標模具進行造型和加工，實現了模具的快速制造，在設計過程中克服了制造周期長的弊端。從鼠標的CAD模型設計到實現鼠標的數控加工這一過程再次證實了MASTERCAM軟件在建模技術和加工技術中的重要地位。相關工作總結

51、如下。（1）運用MASTERCAM的CAD模塊建立鼠標實物模型。主要掌握MASTERCAM的實體建模和自由曲面建模的方法，還要掌握在實體建模環(huán)境和草圖環(huán)境中針對三維模型的相關特征操作。（2）運用MASTERCAM中的“加工”功能，實現鼠標模型的虛擬制造。通過相關的資料掌握虛擬加工中各參數的相關設置和各種銑削方法的應用情況，在CAM中生成精確的刀具路徑，觀察刀具的運動過程，并進行加工模擬。生成的刀具路徑，可以通過后置處理產生用于特定數控機床的加工代碼。（3）將得出的數控加工程序通過接口傳輸到數控機床上實現鼠標模型的數控加工。在加工過程中，掌握西門子XKN714型號數控銑床的操作方法。特別注意虛擬

52、加工和實際數控加工時的區(qū)別和相同之處。（1）由于要考慮到鼠標的尺寸以及在加工中的可行性，所以最后設計出的鼠標模型外觀上粗糙，沒有達到精致的效果。（2）由于實際經驗不足，在完成課題過程中對該軟件的應用程度離掌握一個成熟的數控教學軟件仍有較大的距離，軟件的功能雖然很強大，但實現的功能有限，例如在生成數控加工程序中應加強系統的二次開發(fā)，提高編程效率和準確度，使數控加工程序更加專業(yè)化。這些問題期待在今后的發(fā)展過程中做進一步的改進和擴充。 感想在鼠標的設計過程中，使我掌握了正確的思維方法和設計的基本技能，另一方面也提高了我獨立思考、綜合分析問題的能力。在課題完成過程中盡管經常會出現各種不同的困難，但同時

53、這也不斷促使著自己學習更多的知識，掌握自我學習的能力。更值得一提的是，經過這次畢業(yè)設計我深深的感受到了中國CAD/CAM技術和國外的相比還是有一定的差距的。MASTERCAM的CAD/CAM模塊是一個功能很強的計算機輔助制造模塊，它在國際市場已經占有了很重要的地位，當然同時也推動了整個工業(yè)現代化發(fā)展的步伐。與此同時，我國的CAD/CAM技術要先立足國內，緊跟時代發(fā)展的潮流，吸收外國先進水平的同時，大力提高我國的軟件開發(fā)水平，提高市場化程度，創(chuàng)造出有自己的特色且高水平的CAD/CAM軟件。參考文獻1 史翔，模具CAD/CAM技術及應用。北京：機械工業(yè)出版社，1998年2 嚴烈，Mastercam

54、9模具設計與制造。北京：冶金工業(yè)出版社，2004年3 魏明，劉偉明，Mastercam9模具設計與加工。北京：人民郵電出版社，2004年4 肖高棉 黃亮等，精通Mastercam9.X。北京：清華大學出版社，2004年5 何滿才，三維造型設計Mastercam9.0實例祥解。北京：人民郵電出版社，2003年6 張導成，三維CAD/CAMMastercam應用。北京：機械工業(yè)出版社，2002年V9實用教程。北京：機械工業(yè)出版社，2002年9 武藤一夫，高精度3次元金型技術，CAD/CAE/CAM/CAT入門。日刊工業(yè)新聞社，1995年10 張世琪 孫宇，現代制造導論理論、模式、技術、應用。北京：

55、兵器工業(yè)出版社，2000年11 趙世修，機械制造工藝學。北京：機械工業(yè)出版社，1985年12 何祖舜 蔡君亮，機械設計與工藝手冊。銀川：寧夏人民出版社，1989年13 華南工學院 甘肅工業(yè)大學，金屬切削原理夜刀具設計。上海：上海科學技術出版社，1979年14 庫特郎格，格因茨梅邁兒諾肯佩爾，杜忠權譯，模鍛。北京：機械工業(yè)出版社，1989年15 實用數控加工技術編委會編，實用數控加工技術。北京：兵器工業(yè)出版社，1994年16 中國機械工業(yè)教學協會組編，數控加工工藝及編程。北京：機械工業(yè)出版社，2001年發(fā)揮模范和致 謝 附錄A：程序清單外形加工程序O0000(PROGRAM NAME - LMD

56、2)(DATE=DD-MM-YY - 26-04-09 TIME=HH:MM - 17:08)N0G20N2G0G17G40G49G80G90( 1/4 SPOTDRILL TOOL - 1 DIA. OFF. - 21 LEN. - 2 DIA. - 16.)N4T1M6N6G0G1069M3N8GN10G1Z33.F111.333.N14G2X-4.9544Y-35.7684R16.N16G3X40.9182Y-28.7063R218.N20X-51.2824Y32.9595R218.N2000X-51.2824Y32.9595R218.N2002X-61.1281Y23.0622R12.

57、N2004Y-23.0622R143.N2006X-51.2824Y-32.9595R12.N2008X-4.9544Y-35.7684R218.N2010G2X11.7659Y-51.0141R16.N2012GN2014G0Z1.N2016M5N2018G91GN2020G28X0.Y0.A0.N2022M30曲面粗加工O0000(PROGRAM NAME - LMD6)(DATE=DD-MM-YY - 26-04-09 TIME=HH:MM - 17:22)N0G20N2G0G17G40G49G80G90( 1/4 SPOTDRILL TOOL - 1 DIA. OFF. - 21 LE

58、N. - 2 DIA. - 16.)N4T1M6N6G0G90G1069M3N8GN10G1Z33.F111.333.N14G2X-4.9544Y-35.7684R16.N16G3X40.9182Y-28.7063R218.N20X-51.2824Y32.9595R218.N22X-61.1281Y23.0622R12.N24Y-23.0622R143.N8102Z35.N8104G1Z111.288.N8126G0Z35.N8128Z38.N8130M5N8132G91GN8134G28X0.Y0.A0.N8136M30曲面精加工O0000(PROGRAM NAME - LMD7)(DATE

59、=DD-MM-YY - 26-04-09 TIME=HH:MM - 17:24)N0G20N2G0G17G40G49G80G90( 3/32 BALL ENDMILL TOOL - 2 DIA. OFF. - 2 LEN. - 2 DIA. - 12.)N4T2M6N6G0G2888M3N8GN10Z35.N12G1Z111.288.N30X-11.0191Z20.0124.N32X-10.4009Z19.6978.N8872G0Z35.N8874Z38.N8876M5N8878G91GN8880G28X0.Y0.A0.N8882M3009/20 11:46 102機體齒飛面孔雙臥多軸組合機床

60、及CAD設計09/08 20:02 3kN微型裝載機設計09/20 15:09 45T旋挖鉆機變幅機構液壓缸設計08/30 15:32 5噸卷揚機設計10/30 17:12 C620軸撥桿的工藝規(guī)程及鉆2-16孔的鉆床夾具設計09/21 13:39 CA6140車床撥叉零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設計83100308/30 15:37 CPU風扇后蓋的注塑模具設計09/20 16:19 GDC956160工業(yè)對輥成型機設計08/30 15:45 LS型螺旋輸送機的設計10/07 23:43 LS型螺旋輸送機設計09/20 16:23 P-90B型耙斗式裝載機設計09/08 20:17 PE10