畢業(yè)設(shè)計(jì)---基于mastercam的零件編程

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　專　　業(yè) 數(shù)控技術(shù)　 　　　　</p><p>　　姓　　名　　 　　　</p><p>　　準(zhǔn)考證號(hào)　 </p><p>　　論文題目　基于MasterCAM的零件編程&l

2、t;/p><p>　　指導(dǎo)老師　　候伯杰　高建設(shè)　劉德平</p><p><b>　　2011年5月7日</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)：基于MasterCAM的復(fù)雜工件編程</p><p>　　摘要……………………………

3、…………………………………………….. ……4</p><p>　　Abstrct………………………………………………………………………5</p><p>　　1 緒論………………………………………………………………………7</p><p>　　1.1 數(shù)控技術(shù) ………………………………………………………7</p><p>　　1.2 Ma

4、stercam ………………………………………………………19</p><p>　　1.3 本題的主要工作…………………………………………………………22</p><p>　　2 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書……………………………………………………….23</p><p>　　2.1 繪制草圖………………………………………………………23</p><p>

5、;　　2.2 生成曲面………………………………………………………27</p><p>　　2.3 生成刀具路徑………………………………………………………28</p><p>　　2.4 Verify及Post生成NC代碼…………………………………32</p><p>　?。?結(jié)論……………………………………………………………………….34</p>

6、<p>　　謝辭…………………………………………………………………………...34</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………...35</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　Mastercam是集計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造為一體的一套CAD/CAM軟件,是當(dāng)今世界最經(jīng)

7、濟(jì)、效率最高的全方位一體化軟件。分計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造兩個(gè)部分。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)有該系統(tǒng)中的design模塊實(shí)現(xiàn),它具有完整的構(gòu)建編輯曲線曲面的功能。計(jì)算機(jī)輔助制造有該系統(tǒng)中的MILL、WIRE、LATHE、ROUTER4個(gè)功能模塊實(shí)現(xiàn),并且每個(gè)模塊都有完整的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng),其中MILL模塊可以用來生成銑削加工刀具路徑;WIRE模塊可以用來生成切割激光加工刀具路徑;LATHE模塊可以用來生成車削加工刀具路徑;ROUTER4模

8、塊可以用來生成刨削加工刀具路徑。 </p><p>　　使用mastercam的CAD先在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行圖形設(shè)計(jì),然后在CAM中編制刀具路徑,通過后處理轉(zhuǎn)換成NC程序式,傳送至機(jī)床立即可進(jìn)行加工,從而大大節(jié)省時(shí)間、資源和產(chǎn)品成本。</p><p>　　本文葉輪零件圖加工設(shè)計(jì)為例,就如何利用master cam軟件進(jìn)行復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品的加工設(shè)計(jì)以及如何生成數(shù)控指令進(jìn)行了學(xué)習(xí)探討。 </p&

9、gt;<p><b>　　關(guān)鍵詞</b></p><p>　　數(shù)控技術(shù) ，Mastercam， 加工編程， 刀具路徑， 數(shù)控加工指令</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Mastercam is the collection computer-aided design a

10、nd the computer assistance manufacture is a body set of CAD/CAM software, is the world is now most economical, the efficiency highest omni-directional integration software.Divides the computer-aided design and the comput

11、er assistance makes two parts.The computer-aided design has in this system design module realization, it has the integrity construction edition curve curved surface function.The computer assistance manufacture has in thi

12、s system </p><p><b>　　Key word</b></p><p>　　numerical control technology, MasterCammastercam, processing design, cutting tool way, numerical control ，processing instructio

13、n.</p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　數(shù)控技術(shù)</b></p><p><b>　　什么是數(shù)控技術(shù)？</b></p><p>　　數(shù)控技術(shù)，簡稱“數(shù)控”。英文：Numerical Control（NC）。是指用數(shù)字、文字和符號(hào)組成的數(shù)字指令

14、來實(shí)現(xiàn)一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作控制的技術(shù)。它所控制的通常是位置、角度、速度等機(jī)械量和與機(jī)械能量流向有關(guān)的開關(guān)量。數(shù)控的產(chǎn)生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進(jìn)制形式數(shù)據(jù)運(yùn)算的出現(xiàn)。1908年，穿孔的金屬薄片互換式數(shù)據(jù)載體問世；19世紀(jì)末，以紙為數(shù)據(jù)載體并具有輔助功能的控制系統(tǒng)被發(fā)明；1938年，香農(nóng)在美國麻省理工學(xué)院進(jìn)行了數(shù)據(jù)快速運(yùn)算和傳輸，奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，包括計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)是與機(jī)床控制密切結(jié)合發(fā)展起來的。1952年，第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床

15、問世，成為世界機(jī)械工業(yè)史上一件劃時(shí)代的事件，推動(dòng)了自動(dòng)化的發(fā)展?，F(xiàn)在，數(shù)控技術(shù)也叫計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)，目前它是采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。這種技術(shù)用計(jì)算機(jī)按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設(shè)備的控制功能。由于采用計(jì)算機(jī)替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入數(shù)據(jù)的存貯、處理、運(yùn)算、邏輯判斷等各種控制機(jī)能的實(shí)現(xiàn)，均可以通過計(jì)算機(jī)軟件來完成。</p><p><b>　　數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢</b>

16、;</p><p>　　數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對國計(jì)民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面。 </p><p>　　1.高速、高精加工

17、技術(shù)及裝備的新趨勢 </p><p>　　效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術(shù)研究會(huì)將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)（CIRP）將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。 </p><p>　　在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的

18、重點(diǎn)問題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進(jìn)行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機(jī)翼、機(jī)身等大型零件來替代多個(gè)零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。 </p><p>　　從EMO2001展會(huì)情況來看，

19、高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá)80m/min，甚至更高，空運(yùn)行速度可達(dá)100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機(jī)床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機(jī)床進(jìn)給速度最大達(dá)60m/min，快速為100m/min，加速度達(dá)2g，主軸轉(zhuǎn)速已達(dá)60000r/min。加工一薄壁飛機(jī)零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h，在普通銑床加工需8h；德

20、國DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達(dá)12*!000r/mm和1g。 </p><p>　　在加工精度方面，近10年來，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級(jí)加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級(jí)(0.01μm)。 </p><p>　　在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6 000h以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達(dá)到

21、30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。 </p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。 </p><p>　　2. 5軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展 </p><p>　　采用5軸聯(lián)動(dòng)對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，1臺(tái)5軸

22、聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于2臺(tái)3軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí)，5軸聯(lián)動(dòng)加工可比3軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價(jià)格要比3軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展。 </p><p>　　當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn)5軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小

23、。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床（含5面加工機(jī)床）的發(fā)展。 </p><p>　　在EMO2001展會(huì)上，新日本工機(jī)的5面加工機(jī)床采用復(fù)合主軸頭，可實(shí)現(xiàn)4個(gè)垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)，還可實(shí)現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德國DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯(lián)動(dòng)加工，可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM直接或間接

24、控制。 </p><p>　　3. 智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢 </p><p>　　21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等；簡化編程

25、、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。 </p><p>　　為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，如美國的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、歐共體的OSACA(Open System Arch

26、itecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中國的ONC(Open Numerical Control System)等。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上，面向機(jī)床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象（數(shù)控功能），形

27、成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個(gè)性的名牌產(chǎn)品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運(yùn)行平臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。 </p><p>　　網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是

28、實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)，如在EMO2001展中，日本山崎馬扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生產(chǎn)控制中心，簡稱CPC)；日本大隈（Okuma）機(jī)床公司展出“IT plaza”（信息技術(shù)廣場，簡稱IT廣場)；德國西門子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing

29、Environment（開放制造環(huán)境，簡稱OME）等，反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢。 </p><p>　　4. 重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立 </p><p>　?。?） 關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)規(guī)范 </p><p>　　如前所述，開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性，美國、歐共體和日本等國紛紛實(shí)施戰(zhàn)略發(fā)展計(jì)劃，并進(jìn)行開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)

30、范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3個(gè)最大的經(jīng)濟(jì)體在短期內(nèi)進(jìn)行了幾乎相同的科學(xué)計(jì)劃和規(guī)范的制定，預(yù)示了數(shù)控技術(shù)的一個(gè)新的變革時(shí)期的來臨。我國在2000年也開始進(jìn)行中國的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。 </p><p>　?。?） 關(guān)于數(shù)控標(biāo)準(zhǔn) </p><p>　　數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。數(shù)控技術(shù)誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標(biāo)準(zhǔn)

31、，即采用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質(zhì)特征是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過程，乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。 </p><p>　　STEP-NC的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的一次革

32、命，對于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個(gè)制造業(yè)，將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。首先，STEP-NC提出一種嶄新的制造理念，傳統(tǒng)的制造理念中，NC加工程序都集中在單個(gè)計(jì)算機(jī)上。而在新標(biāo)準(zhǔn)下，NC程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上，這正是數(shù)控技術(shù)開放式、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向。其次，STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙（約75％）、加工程序編制時(shí)間（約35％）和加工時(shí)間（約50％）。 </p><p>　　目前，歐美國家非常重視STEP-NC的研究，

33、歐洲發(fā)起了STEP-NC的IMS計(jì)劃(1999.1.1～2001.12.31)。參加這項(xiàng)計(jì)劃的有來自歐洲和日本的20個(gè)CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)。美國的STEP Tools公司是全球范圍內(nèi)制造業(yè)數(shù)據(jù)交換軟件的開發(fā)者，他已經(jīng)開發(fā)了用作數(shù)控機(jī)床加工信息交換的超級(jí)模型(Super Model)，其目標(biāo)是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過程。目前這種新的數(shù)據(jù)交換格式已經(jīng)在配備了SIEMENS、FIDIA以及歐洲OSACA-NC

34、數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機(jī)上進(jìn)行了驗(yàn)證。</p><p><b>　　數(shù)控機(jī)床程序編制</b></p><p>　　一.數(shù)控機(jī)床編程的方法 </p><p>　　數(shù)控機(jī)床程序編制的方法有三種：即手工編程、自動(dòng)編程和CAD/CAM 。 </p><p><b>　　1. 手工編程 </b></p>

35、<p>　　由人工完成零件圖樣分析、工藝處理、數(shù)值計(jì)算、書寫程序清單直到程序的輸入和檢驗(yàn)。適用于點(diǎn)位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件，但是，非常費(fèi)時(shí)，且編制復(fù)雜零件時(shí)，容易出錯(cuò)。 </p><p><b>　　2. 自動(dòng)編程 </b></p><p>　　使用計(jì)算機(jī)或程編機(jī)，完成零件程序的編制的過程，對于復(fù)雜的零件很方便。 </p><p

36、>　　3. CAD/CAM </p><p>　　利用CAD/CAM軟件，實(shí)現(xiàn)造型及圖象自動(dòng)編程。最為典型的軟件是Master CAM，其可以完成銑削二坐標(biāo)、三坐標(biāo)、四坐標(biāo)和五坐標(biāo)、車削、線切割的編程，此類軟件雖然功能單一，但簡單易學(xué)，價(jià)格較低，仍是目前中小企業(yè)的選擇。 </p><p>　　二.數(shù)控機(jī)床程序編制的內(nèi)容和步驟 </p><p>　　1. 數(shù)控機(jī)

37、床編程的主要內(nèi)容 </p><p>　　分析零件圖樣、確定加工工藝過程、進(jìn)行數(shù)學(xué)處理、編寫程序清單、制作控制介質(zhì)、進(jìn)行程序檢查、輸入程序以及工件試切。 </p><p>　　2. 數(shù)控機(jī)床的步驟 </p><p>　　1) 分析零件圖樣和工藝處理 </p><p>　　根據(jù)圖樣對零件的幾何形狀尺寸，技術(shù)要求進(jìn)行分析，明確加工的內(nèi)容及要求，決定

38、加工方案、確定加工順序、設(shè)計(jì)夾具、選擇刀具、確定合理的走刀路線及選擇合理的切削用量等。 </p><p>　　同時(shí)還應(yīng)發(fā)揮數(shù)控系統(tǒng)的功能和數(shù)控機(jī)床本身的能力，正確選擇對刀點(diǎn)，切入方式，盡量減少諸如換刀、轉(zhuǎn)位等輔助時(shí)間。 </p><p><b>　　2) 數(shù)學(xué)處理 </b></p><p>　　編程前，根據(jù)零件的幾何特征，先建立一個(gè)工件坐標(biāo)系，

39、根據(jù)零件圖紙的要求，制定加工路線，在建立的工件坐標(biāo)系上，首先計(jì)算出刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡。對于形狀比較簡單的零件（如直線和圓弧組成的零件），只需計(jì)算出幾何元素的起點(diǎn)、終點(diǎn)、圓弧的圓心、兩幾何元素的交點(diǎn)或切點(diǎn)的坐標(biāo)值。 </p><p>　　3) 編寫零件程序清單 </p><p>　　加工路線和工藝參數(shù)確定以后，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的指定代碼及程序段格式，編寫零件程序清單。 </p>&

40、lt;p><b>　　4) 程序輸入 </b></p><p>　　5) 程序校驗(yàn)與首件試切 </p><p>　　三.數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu) </p><p>　　1. 程序的構(gòu)成：由多個(gè)程序段組成。 </p><p>　　O0001；Ｏ（FANUC-O,AB8400-P,SINUMERIK8M-%）機(jī)能指定程序號(hào)，

41、每個(gè)程序號(hào)對應(yīng)一個(gè)加工零件。 </p><p>　　N010 G92 X0 Y0；分號(hào)表示程序段結(jié)束 </p><p>　　N020 G90 G00 X50 Y60； </p><p>　　...；可以調(diào)用子程序。 </p><p>　　N150 M05； </p><p>　　N160 M02； </p>

42、<p>　　2. 程序段格式： </p><p>　　1) 字地址格式：如N020 G90 G00 X50 Y60； </p><p>　　最常用的格式，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都采用它。地址Ｎ為程序段號(hào)，地址Ｇ和數(shù)字９０構(gòu)成字地址為準(zhǔn)備功能，...。 </p><p>　　2) 可變程序段格式：如B2000 B3000 B B6000； </p>

43、<p>　　使用分割符Ｂ各開各個(gè)字，若沒有數(shù)據(jù)，分割符不能省去。常見于數(shù)控線切割機(jī)床，另外，還有３Ｂ編程等格式。 </p><p>　　3) 固定順序程序段格式：如00701+0； </p><p>　　比較少見。其中的數(shù)據(jù)嚴(yán)格按照順序和長度排列，不得有誤，上面程序段的意思是：N007 G01 X+02500 Y-13400 F15 S30 M02； </p>&l

44、t;p><b>　　零件圖的數(shù)學(xué)處理 </b></p><p>　　零件圖的數(shù)學(xué)處理主要是計(jì)算零件加工軌跡的尺寸，即計(jì)算零件加工輪廓的基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，或刀具中心輪廓的基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，以便編制加工程序。 </p><p>　　一．基點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算 </p><p>　　一般數(shù)控機(jī)床只有直線和圓弧插補(bǔ)功能。對于由直線和圓弧組成的平面輪廓，編

45、程時(shí)數(shù)值計(jì)算的主要任務(wù)是求各基點(diǎn)的坐標(biāo)。 </p><p>　　1. 基點(diǎn)的含義　 </p><p>　　構(gòu)成零件輪廓的不同幾何素線的交點(diǎn)或切點(diǎn)稱為基點(diǎn)。基點(diǎn)可以直接作為其運(yùn)動(dòng)軌跡的起點(diǎn)或終點(diǎn)。 </p><p>　　2. 直接計(jì)算的內(nèi)容 </p><p>　　根據(jù)填寫加工程序單的要求，基點(diǎn)直接計(jì)算的內(nèi)容有：每條運(yùn)動(dòng)軌跡的起點(diǎn)和終點(diǎn)在選定坐標(biāo)

46、系中的坐標(biāo)，圓弧運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心坐標(biāo)值。 </p><p>　　基點(diǎn)直接計(jì)算的方法比較簡單，一般可根據(jù)零件圖樣所給的已知條件用人工完成。即依據(jù)零件圖樣上給定的尺寸運(yùn)用代數(shù)、三角、幾何或解析幾何的有關(guān)知識(shí)，直接計(jì)算出數(shù)值。在計(jì)算時(shí)，要注意小數(shù)點(diǎn)后的位數(shù)要留夠，以保證足夠的精度。 </p><p>　　二．節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算 </p><p>　　對于一些平面輪廓是非圓方程曲

47、線Y=F（X）組成，如漸開線、阿基米德螺線等，只能用能夠加工的直線和圓弧去逼近它們。這時(shí)數(shù)值計(jì)算的任務(wù)就是計(jì)算節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。 </p><p><b>　　1. 節(jié)點(diǎn)的定義 </b></p><p>　　當(dāng)采用不具備非圓曲線插補(bǔ)功能的數(shù)控機(jī)床加工非圓曲線輪廓的零件時(shí)，在加工程序的編制工作中，常用多個(gè)直線段或圓弧去近似代替非圓曲線，這稱為擬合處理。擬合線段的交點(diǎn)或切點(diǎn)稱為

48、節(jié)點(diǎn)。 </p><p>　　2. 節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算 </p><p>　　節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算難度和工作量都較大，故常通過計(jì)算機(jī)完成，必要時(shí)也可由人工計(jì)算,常用的有直線逼近法（等間距法、等步長法、和等誤差法）和圓弧逼近法。 </p><p>　　有人用AutoCAD繪圖，然后捕獲坐標(biāo)點(diǎn)，在精度允許的范圍內(nèi)，也是一個(gè)簡易而有效的方法． </p><p&g

49、t;<b>　　培養(yǎng)目標(biāo)： </b></p><p>　　本專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生從事數(shù)控加工、機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造、生產(chǎn)技術(shù)管理方面的高等工程技術(shù)應(yīng)用型人才。要求學(xué)生能在生產(chǎn)現(xiàn)場從事產(chǎn)品制造、開發(fā)工作，或在技術(shù)部門從事工藝、管理工作。主要培養(yǎng)學(xué)生數(shù)控編程、加工及數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心及其它數(shù)控設(shè)備的操作維修、維護(hù)方面的理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)。并能獲得國家勞動(dòng)和社會(huì)保障部頒發(fā)的數(shù)控工藝員技術(shù)等級(jí)證

50、書，車鉗工等級(jí)證書。 </p><p><b>　　主干課程設(shè)置： </b></p><p>　　機(jī)械制圖及計(jì)算機(jī)繪圖，工程力學(xué)，機(jī)械設(shè)計(jì)，單片機(jī)原理及接口技術(shù)，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)，電工電子基礎(chǔ)，電氣控制技術(shù)，數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)和系統(tǒng)，數(shù)控機(jī)床原理及應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床編程與操作，CAD/CAM技術(shù)，機(jī)床夾具，數(shù)控機(jī)床維修技術(shù)。AUTOCAD平面繪圖,MASTERCAM三維設(shè)計(jì)

51、,PRO/E實(shí)體造型。以及金工實(shí)訓(xùn)，車鉗工實(shí)訓(xùn)，數(shù)控車實(shí)訓(xùn) 。 </p><p><b>　　就業(yè)情況： </b></p><p>　　本專業(yè)畢業(yè)生主要面向珠三角外資大中型企事業(yè)單位及國有企事業(yè)單位的操作、銷售、工藝、設(shè)備維護(hù)等部門，主要培養(yǎng)數(shù)控機(jī)床操作人員、數(shù)控編程工藝人員、NC數(shù)控編程、數(shù)控設(shè)備維修人員、數(shù)控設(shè)備營銷人員。此外還能從事CAD/CAM軟件應(yīng)用，數(shù)控系

52、統(tǒng)或設(shè)備的銷售與技術(shù)服務(wù)工作，數(shù)控設(shè)備的安裝調(diào)試及維護(hù)，以及車間生產(chǎn)組織與管理等工作.NC數(shù)控編程，現(xiàn)在在沿海一帶工資基本算數(shù)控方面非常高的一個(gè)項(xiàng)目！！</p><p>　　國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床技術(shù)的不足</p><p>　　長期以來，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床始終處于低檔迅速膨脹，中檔進(jìn)展緩慢，高檔依靠進(jìn)口的局面，特別是國家重點(diǎn)工程需要的關(guān)鍵設(shè)備主要依靠進(jìn)口，技術(shù)受制于人。究其原因，國內(nèi)本土數(shù)控機(jī)床企業(yè)大多處

53、于“粗放型”階段，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量、精度、性能等方面與國外先進(jìn)水平相比落后了5-10年；在高、精、尖技術(shù)方面的差距則達(dá)到了10-15年。同時(shí)中國在應(yīng)用技術(shù)及技術(shù)集成方面的能力也還比較低，相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的研究制定相對滯后，國產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床還沒有形成品牌效應(yīng)。同時(shí)，中國的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)目前還缺少完善的技術(shù)培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系，市場營銷能力和經(jīng)營管理水平也不高。更重要原因是缺乏自主創(chuàng)新能力，完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)少之又少，制

54、約了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 </p><p>　　國外公司在中國數(shù)控系統(tǒng)銷量中的80％以上是普及型數(shù)控系統(tǒng)。如果我們能在普及型數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品快速產(chǎn)業(yè)化上取得突破，中國數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)就有望從根本上實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略反擊。同時(shí)，還要建立起比較完備的高檔數(shù)控系統(tǒng)的自主創(chuàng)新體系，提高中國的自主設(shè)計(jì)、開發(fā)和成套生產(chǎn)能力，創(chuàng)建國產(chǎn)自主品牌產(chǎn)品，提高中國高檔數(shù)控系統(tǒng)總體技術(shù)水平。</p><p><b>　　

55、主要課程</b></p><p>　　機(jī)械制圖、公差配合與技術(shù)測量基礎(chǔ)、金屬材料與熱處理、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、工程力學(xué)、液壓與氣動(dòng)技術(shù)、機(jī)床夾具、金屬切削原理與刀具、機(jī)械制造工藝學(xué)、電工電子基礎(chǔ)及操作技能、鉗工技能培訓(xùn) 數(shù)控車床加工技術(shù)、數(shù)控銑床加工中心加工技術(shù)、電火花加工技術(shù)、AutoCAD、PRO/E三維造型與設(shè)計(jì)、UG三維設(shè)計(jì)與數(shù)控編程、MASTERCAM三維設(shè)計(jì)與數(shù)控編程、數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)與維護(hù)。<

56、;/p><p><b>　　Mastercam</b></p><p>　　Mastercam是美國CNC Software Inc.公司開發(fā)的基于PC平臺(tái)的CAD/CAM軟件。它集二維繪圖、三維實(shí)體造型、曲面設(shè)計(jì)、體素拼合、數(shù)控編程、刀具路徑摸擬及真實(shí)感摸擬等到功能于一身。它具有方便直觀的幾何造型 Mastercam提供了設(shè)計(jì)零件外形所需的理想環(huán)境，其強(qiáng)大穩(wěn)定的造型功能

57、可設(shè)計(jì)出復(fù)雜的曲線、曲面零件。 Mastercam9.0以上版本還有支持中文環(huán)境，而且價(jià)位適中，對廣大的中小企業(yè)來說是理想的選擇，是經(jīng)濟(jì)有效的全方位的軟件系統(tǒng)，是工業(yè)界及學(xué)校廣泛采用的CAD/CAM系統(tǒng)。</p><p>　　Mastercam不但具有強(qiáng)大穩(wěn)定的造型功能，可設(shè)計(jì)出復(fù)雜的曲線、曲面零件，而且具有強(qiáng)大的曲面粗加工及靈活的曲面精加工功能。其可靠刀具路徑效驗(yàn)功能使Mastercam可模擬零件加工的整個(gè)過程

58、，模擬中不但能顯示刀具和夾具，還能檢查出刀具和夾具與被加工零件的干涉、碰撞情況，真實(shí)反映加工過程中的實(shí)際情況，不愧為一優(yōu)秀的CAD/CAM軟件。同時(shí)Mastercam對系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境要求較低，使用戶無論是在造型設(shè)計(jì)、CNC銑床、CNC車床或CNC線切割等加工操作中，都能獲得最佳效果 　　Mastercam軟件已被廣泛的應(yīng)用于通用機(jī)械、航空、船舶、軍工等行業(yè)的設(shè)計(jì)與NC加工，從80年代末起，我國就引進(jìn)了這一款著名的CAD/CAM軟件，為我國

59、的制造業(yè)迅速崛起作出了巨大貢獻(xiàn)。</p><p>　　2008年，CIMdata公司對CAM軟件行業(yè)的分析排名表明：Mastercam銷量再次排名世界第一，是CAD／CAM軟件行業(yè)持續(xù)11年銷量第一軟件巨頭。</p><p>　　Mastercam具有強(qiáng)勁的曲面粗加工及靈活的曲面精加工功能。 Mastercam提供了多種先進(jìn)的粗加工技術(shù)，以提高零件加工的效率和質(zhì)量。Mastercam還具有

60、豐富的曲面精加工功能，可以從中選擇最好的方法，加工最復(fù)雜的零件。Mastercam的多軸加工功能，為零件的加工提供了更多的靈活性。 　　可靠的刀具路徑校驗(yàn)功能 Mastercam可模擬零件加工的整個(gè)過程，模擬中不但能顯示刀具和夾具，還能檢查刀具和夾具與被加工零件的干涉、碰撞情況。 　　Mastercam提供400種以上的后置處理文件以適用于各種類型的數(shù)控系統(tǒng)，比如常用的FANUC系統(tǒng)，根據(jù)機(jī)床的實(shí)際結(jié)構(gòu)，編制專門的后置處理文件，編譯NC

61、I文件經(jīng)后置處理后便可生成加工程序。</p><p>　　使用Mastercam 實(shí)現(xiàn)DNC加工, DNC（直接數(shù)控）是指用一臺(tái)計(jì)算機(jī)直接控制多臺(tái)數(shù)控機(jī)床，其技術(shù)是實(shí)現(xiàn)CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于本工件較大，處理的數(shù)據(jù)多，所生成的程序長，數(shù)控機(jī)床的磁泡存儲(chǔ)器已不能滿足程序量的要求，這樣就必須采用DNC加工方式，利用RS-232串行接口，將計(jì)算機(jī)和數(shù)控機(jī)床連接起來。利用Mastercam的Communic功能

62、進(jìn)行通訊，而不必考慮機(jī)床的內(nèi)存不足問題,經(jīng)大量的實(shí)踐，用Mastercam軟件編制復(fù)雜零件的加工程序極為方便，而且能對加工過程進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真，真實(shí)反映加工過程中的實(shí)際情況。</p><p><b>　　曲面種類</b></p><p>　　使用曲面造型可以很好地表達(dá)和描述物體的形狀，曲面造型已廣泛地運(yùn)用與汽車、輪船、飛機(jī)機(jī)身和各種模具的設(shè)計(jì)和制造中。 　　曲面分三大類：

63、 　　幾何圖形曲面：牽引曲面、旋轉(zhuǎn)曲面 　　自由型式曲面：昆氏曲面、直紋曲面、舉升曲面、掃描曲面 　　編輯過的曲面：補(bǔ)正曲面、修整延伸曲面、曲面倒圓角、曲面熔接</p><p>　　Mastercam強(qiáng)項(xiàng)在數(shù)控加工，簡單易用，產(chǎn)生的NC程序簡單高效。主要競爭對手有UG NX，Cimatron, Delcam(Powermill)，與這些軟件相比，在2D加工方面有壓倒性優(yōu)勢；曲面方面，在簡單規(guī)則類方面占優(yōu)勢；多軸曲

64、面方面，在X3中引入了第三方的5軸多曲面加工，使其在通用數(shù)控加工中依然是王者。</p><p>　　Mastercam對硬件的要求不高，在一般配置的計(jì)算機(jī)上就可以運(yùn)行，且操作靈活，界面友好，易學(xué)易用，適用于大多數(shù)用戶，能迅速地給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益。另外，Mastercam相對其他同類軟件具有非常高的性價(jià)比。隨著我國加工制造業(yè)的崛起，Mastercam在中國的銷量，在全球的CAM市場份額雄居榜首，因此對機(jī)械設(shè)計(jì)與加工

65、人員來說，學(xué)習(xí)Mastercam是十分必要的。</p><p>　　1.3本題的主要工作</p><p>　　先繪制草圖，并生成曲面，然后仿真加工，最后POST生成NC代碼</p><p>　　2. 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書</p><p><b>　　2.1繪制草圖：</b></p><p>　　側(cè)視圖Ｓ

66、，Create/Rectangle/Options 設(shè)置如圖１，</p><p><b>　　圖１，</b></p><p>　　OK，，點(diǎn)１，出現(xiàn)矩形對話框：，設(shè)置參數(shù)后，OK?！?lt;/p><p>　　然后侄角：Create/Fiiet/,輸入３０，選擇圖中１，２，處，結(jié)果如下圖。</p><p>　?。?，視角Ｉ。平移

67、曲線</p><p>　?。豧orm/Translate 選擇圖中１，２處</p><p><b>　　，Done,,P。</b></p><p>　　菜單欄提示：Ｅnter the translation distance 輸入１５，</p><p>　　Enter the translation angle 輸入

68、０.</p><p><b>　　結(jié)果如圖：</b></p><p><b>　　平移后。</b></p><p><b>　?。疲琁，Ｚ－４０.</b></p><p>　　Ｃreate/Arc/Polar/End pt 選擇圖中１處。輸入半徑３０，</p>&

69、lt;p>　　提示：Ｅnter the initial angle ,輸入０</p><p>　　Enter the final angle ,輸入９０.　</p><p>　?。胷eate/Arc/Polar/Start pt 選２.輸入半徑５０，</p><p>　　提示：Ｅnter the initial angle ,輸入－１８０</p>

70、<p>　　Enter the final angle ,輸入－９０.</p><p>　　Create/Line/Polar/Endpoint 選中圖３處，</p><p>　　提示：Enter the angle in degrees,輸入０，</p><p>　　Eneter the line length,輸入５０，</p><

71、;p>　　MAIN MENU返回主菜單，</p><p>　　Ｃreate/Arc/Polar/End pt 選擇圖中4處。輸入半徑３０，</p><p>　　提示：Ｅnter the initial angle ,輸入０</p><p>　　Enter the final angle ,輸入９０.</p><p>　?。胷eate/L

72、ine/Polar/Endpoint,選中圖中５處，</p><p>　　提示：Enter the angle in degrees,輸入－９０，</p><p>　　Eneter the line length,輸入１５，</p><p><b>　　結(jié)果如圖：</b></p><p>　　再次平移3D,I,Z-40&

73、lt;/p><p>　　Xform/Translate 選圖中１、２、３、４，Done /Rectangle,輸入Y－４０　出現(xiàn)平移對話框</p><p><b>　　OK，　如圖：</b></p><p>　　Ｔ，Ｔ，Ｚ－６７.５</p><p>　　Create/Line/Endpoints 選圖中１、２處</p&

74、gt;<p>　?。胷eate/Line/Horizontal 選１，輸入長度１４５，</p><p>　?。胷eate/Arc/Polar/Start pt 選２.輸入半徑４０，</p><p>　　提示：Ｅnter the initial angle ,輸入－９０</p><p>　　Enter the final angle ,輸入０</p

75、><p>　　反復(fù)平移，旋轉(zhuǎn)?！。常?，I，</p><p>　　操作過程同４，把１平移至２，把３旋轉(zhuǎn)至４，把４平移至５，把６平移至７.如圖：</p><p><b>　?。裕?，Ｚ３７.５</b></p><p>　　作輔助線１，２，輔助圓４，得出圓心后，畫出圓?。?，修剪刪除。</p><p>　　F

76、,F，Ｚ４０，畫Ｒ９０的圓弧。結(jié)果如下：</p><p><b>　　2.2 生成曲面</b></p><p>　　Create/Surface/Coons 選擇手動(dòng)串結(jié)，輸入４，２，選擇Single,切削方向邊界１~１２處，，</p><p>　　選擇截?cái)喾较蜻吔鏰~h,換點(diǎn)模式i,換single，點(diǎn)j,Done ,Do it .</p

77、><p>　　Create/Surface/Coons ,輸入２，１，選擇切削方向邊界，Single 1,Chain/Partial ,2,3, Single 4,Chain/Partial ,5,6 　選擇截?cái)喾较蜻吔?，Single 7,8,9.</p><p>　　Create/Surface/Coons ,輸入3，１，選擇切削方向邊界，Single 1~6 　選擇截?cái)喾较蜻吔纾?/p>

78、Single 7~10.</p><p>　　Create/Surface/Trim/extend/Falt bndy 選擇１~５，End here /Done/Do it</p><p>　　2.3 生成刀具路徑</p><p>　　Toolpaths/Surface/Rough/Countour 彈出對話框：</p><p>　　從

79、刀庫中選擇一把φ12的圓鼻刀，右擊刀，彈出Define tool 對話框，</p><p>　　Parameters標(biāo)簽</p><p>　　Surface paramerers選項(xiàng)卡　</p><p>　　Rough contour parameters 選項(xiàng)卡，</p><p><b>　　生成刀具路徑</b><

80、;/p><p>　　Toolpaths/Surface/Finish/Contour</p><p><b>　　選把φ6的球頭刀，</b></p><p><b>　　精加工對矩框</b></p><p>　　Surface parameters </p><p><b&

81、gt;　　精加工刀具路徑：</b></p><p>　　2.4 Verify及Post生成NC代碼</p><p>　　Toolpaths/Operations </p><p>　　Post 生成NC代碼：</p><p>　　Verify 仿真如果如圖：</p><p><b>　　結(jié)論<

82、;/b></p><p>　　經(jīng)過兩個(gè)多月的努力，MasterCam的編程與應(yīng)用及策略論文終于完成，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，出現(xiàn)過很多的難題，但都在老師和同學(xué)的幫助下順利解決了，在不斷的學(xué)習(xí)過程中我體會(huì)到：做設(shè)計(jì)寫論文是一個(gè)不斷學(xué)習(xí)的過程，從最初剛開始學(xué)習(xí)軟件模糊認(rèn)識(shí)到最后能夠?qū)υ搯栴}有深刻的認(rèn)識(shí)，熟練的掌握，我體會(huì)到實(shí)踐對于學(xué)習(xí)的重要性，以前只是明白理論，沒有經(jīng)過實(shí)踐及親自動(dòng)手，對知識(shí)的理解不夠明確，通過這次的

83、做，真正做到理論與實(shí)際相結(jié)合。</p><p>　　總之，通過畢業(yè)設(shè)計(jì),我深刻體會(huì)到要做好一個(gè)完整的事情，需要有系統(tǒng)的思維方式和方法，對待要解決的問題，要耐心、要善于運(yùn)用已有的資源來充實(shí)自己。同時(shí)我也深刻的認(rèn)識(shí)到，在對待一個(gè)新事物時(shí)，一定要從整體考慮，完成一步之后再作下一步，這樣才能更加有效。</p><p><b>　　致謝</b></p><p

84、>　　本設(shè)計(jì)和論文是在侯伯杰老師，高建設(shè)老師和劉德平老師的悉心指導(dǎo)下完成的。從畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的選擇、到選到課題的研究和論證，再到本畢業(yè)設(shè)計(jì)的編寫、修改，每一步都有三位老師的細(xì)心指導(dǎo)和認(rèn)真的解析。在老師的指導(dǎo)下，我在各方面都有所提高，老師以嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)，一絲不茍的治學(xué)態(tài)度和勤勉的工作態(tài)度深深感染了我，給我巨大的啟迪，鼓舞和鞭策，并成為我人生路上值得學(xué)習(xí)的榜樣。使我的知識(shí)層次又有所提高。同時(shí)感謝所有教育過我的專業(yè)老師，你們傳授的專業(yè)知識(shí)是我

85、不斷成長的源泉也是完成本設(shè)計(jì)和論文的基礎(chǔ)。也感謝我同一組的組員和班里的同學(xué)們，是你們在我遇到難題是幫我找到大量資料，解決難題。再次真誠感謝所有幫助過我的老師同學(xué)。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅提高了我獨(dú)立思考問題解決問題的能力而且培養(yǎng)了認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，一絲不茍的學(xué)習(xí)態(tài)度。由于經(jīng)驗(yàn)匱乏，能力有限，設(shè)計(jì)中難免有許多考慮不周全的地方，希望各位老師多加指教。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p

86、><p>　?。?，《數(shù)控機(jī)床編程與應(yīng)用》劉德平 劉武發(fā) 汪玉平編著 化學(xué)工業(yè)出版社 2007年7月版</p><p>　　２，《Mastercam９.０習(xí)題精解》何滿才編著　人民郵電出片社２００８年１２月第一版</p><p>　?。常琱ttp://baike.baidu.com/ 百度百科</p><p>　?。矗琱ttp:/