畢業(yè)設計---基于mastercam的零件編程

1、<p><b>　　畢業(yè)設計</b></p><p>　　專　　業(yè) 數(shù)控技術　 　　　　</p><p>　　姓　　名　　 　　　</p><p>　　準考證號　 </p><p>　　論文題目　基于MasterCAM的零件編程&l

2、t;/p><p>　　指導老師　　候伯杰　高建設　劉德平</p><p><b>　　2011年5月7日</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　畢業(yè)設計任務：基于MasterCAM的復雜工件編程</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 ………………………………………………………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)設計說明書……………………………………………………….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>　?。?結論……………………………………………………………………….34</p>

6、<p>　　謝辭…………………………………………………………………………...34</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………………...35</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　Mastercam是集計算機輔助設計與計算機輔助制造為一體的一套CAD/CAM軟件,是當今世界最經

7、濟、效率最高的全方位一體化軟件。分計算機輔助設計和計算機輔助制造兩個部分。計算機輔助設計有該系統(tǒng)中的design模塊實現(xiàn),它具有完整的構建編輯曲線曲面的功能。計算機輔助制造有該系統(tǒng)中的MILL、WIRE、LATHE、ROUTER4個功能模塊實現(xiàn),并且每個模塊都有完整的計算機輔助設計系統(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先在計算機上進行圖形設計,然后在CAM中編制刀具路徑,通過后處理轉換成NC程序式,傳送至機床立即可進行加工,從而大大節(jié)省時間、資源和產品成本。</p><p>　　本文葉輪零件圖加工設計為例,就如何利用master cam軟件進行復雜機械產品的加工設計以及如何生成數(shù)控指令進行了學習探討。 </p&

9、gt;<p><b>　　關鍵詞</b></p><p>　　數(shù)控技術 ，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</b></p><p><b>　　什么是數(shù)控技術？</b></p><p>　　數(shù)控技術，簡稱“數(shù)控”。英文：Numerical Control（NC）。是指用數(shù)字、文字和符號組成的數(shù)字指令

14、來實現(xiàn)一臺或多臺機械設備動作控制的技術。它所控制的通常是位置、角度、速度等機械量和與機械能量流向有關的開關量。數(shù)控的產生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進制形式數(shù)據(jù)運算的出現(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，香農在美國麻省理工學院進行了數(shù)據(jù)快速運算和傳輸，奠定了現(xiàn)代計算機，包括計算機數(shù)字控制系統(tǒng)的基礎。數(shù)控技術是與機床控制密切結合發(fā)展起來的。1952年，第一臺數(shù)控機床

15、問世，成為世界機械工業(yè)史上一件劃時代的事件，推動了自動化的發(fā)展?，F(xiàn)在，數(shù)控技術也叫計算機數(shù)控技術，目前它是采用計算機實現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術。這種技術用計算機按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設備的控制功能。由于采用計算機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、運算、邏輯判斷等各種控制機能的實現(xiàn)，均可以通過計算機軟件來完成。</p><p><b>　　數(shù)控技術的發(fā)展趨勢</b>

16、;</p><p>　　數(shù)控技術的應用不但給傳統(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)控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，他對國計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，因為這些行業(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)控技術及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面。 </p><p>　　1.高速、高精加工

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

18、重點問題之一；在航空和宇航工業(yè)領域，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”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結方式拼裝，使構件的強度、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展會情況來看，

19、高速加工中心進給速度可達80m/min，甚至更高，空運行速度可達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，已經采用以高速加工中心組成的生產線部分替代組合機床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度最大達60m/min，快速為100m/min，加速度達2g，主軸轉速已達60000r/min。加工一薄壁飛機零件，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12*!000r/mm和1g。 </p><p>　　在加工精度方面，近10年來，普通級數(shù)控機床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01μm)。 </p><p>　　在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的MTBF值已達6 000h以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達到

21、30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。 </p><p>　　為了實現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發(fā)展，應用領域進一步擴大。 </p><p>　　2. 5軸聯(lián)動加工和復合加工機床快速發(fā)展 </p><p>　　采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸

22、聯(lián)動機床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯(lián)動加工可比3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯(lián)動數(shù)控機床高出數(shù)倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯(lián)動機床的發(fā)展。 </p><p>　　當前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn)5軸聯(lián)動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小

23、。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯(lián)動機床和復合加工機床（含5面加工機床）的發(fā)展。 </p><p>　　在EMO2001展會上，新日本工機的5面加工機床采用復合主軸頭，可實現(xiàn)4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一臺機床上實現(xiàn)，還可實現(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)絡化成為當代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢 </p><p>　　21世紀的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程

25、、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內容、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)控應用軟件的產業(yè)化生產存在的問題。目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究，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)一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數(shù)控功能），形

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

28、實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎單元。國內外一些著名數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機，如在EMO2001展中，日本山崎馬扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生產控制中心，簡稱CPC)；日本大隈（Okuma）機床公司展出“IT plaza”（信息技術廣場，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)控機床加工向網(wǎng)絡化方向發(fā)展的趨勢。 </p><p>　　4. 重視新技術標準、規(guī)范的建立 </p><p>　?。?） 關于數(shù)控系統(tǒng)設計開發(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、適應性、擴展性，美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰(zhàn)略發(fā)展計劃，并進行開放式體系結構數(shù)控系統(tǒng)規(guī)

30、范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3個最大的經濟體在短期內進行了幾乎相同的科學計劃和規(guī)范的制定，預示了數(shù)控技術的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進行中國的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。 </p><p>　?。?） 關于數(shù)控標準 </p><p>　　數(shù)控標準是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。數(shù)控技術誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標準

31、，即采用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質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)標準ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機制，能夠描述產品整個生命周期內的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程，乃至各個工業(yè)領域產品信息的標準化。 </p><p>　　STEP-NC的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術領域的一次革

32、命，對于數(shù)控技術的發(fā)展乃至整個制造業(yè)，將產生深遠的影響。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計算機上。而在新標準下，NC程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上，這正是數(shù)控技術開放式、網(wǎng)絡化發(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％）、加工程序編制時間（約35％）和加工時間（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計劃(1999.1.1～2001.12.31)。參加這項計劃的有來自歐洲和日本的20個CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學術機構。美國的STEP Tools公司是全球范圍內制造業(yè)數(shù)據(jù)交換軟件的開發(fā)者，他已經開發(fā)了用作數(shù)控機床加工信息交換的超級模型(Super Model)，其目標是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過程。目前這種新的數(shù)據(jù)交換格式已經在配備了SIEMENS、FIDIA以及歐洲OSACA-NC

34、數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機上進行了驗證。</p><p><b>　　數(shù)控機床程序編制</b></p><p>　　一.數(shù)控機床編程的方法 </p><p>　　數(shù)控機床程序編制的方法有三種：即手工編程、自動編程和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)值計算、書寫程序清單直到程序的輸入和檢驗。適用于點位加工或幾何形狀不太復雜的零件，但是，非常費時，且編制復雜零件時，容易出錯。 </p><p><b>　　2. 自動編程 </b></p><p>　　使用計算機或程編機，完成零件程序的編制的過程，對于復雜的零件很方便。 </p><p

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

37、床編程的主要內容 </p><p>　　分析零件圖樣、確定加工工藝過程、進行數(shù)學處理、編寫程序清單、制作控制介質、進行程序檢查、輸入程序以及工件試切。 </p><p>　　2. 數(shù)控機床的步驟 </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，技術要求進行分析，明確加工的內容及要求，決定

38、加工方案、確定加工順序、設計夾具、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>　　同時還應發(fā)揮數(shù)控系統(tǒng)的功能和數(shù)控機床本身的能力，正確選擇對刀點，切入方式，盡量減少諸如換刀、轉位等輔助時間。 </p><p><b>　　2) 數(shù)學處理 </b></p><p>　　編程前，根據(jù)零件的幾何特征，先建立一個工件坐標系，

39、根據(jù)零件圖紙的要求，制定加工路線，在建立的工件坐標系上，首先計算出刀具的運動軌跡。對于形狀比較簡單的零件（如直線和圓弧組成的零件），只需計算出幾何元素的起點、終點、圓弧的圓心、兩幾何元素的交點或切點的坐標值。 </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) 程序校驗與首件試切 </p><p>　　三.數(shù)控加工程序的結構 </p><p>　　1. 程序的構成：由多個程序段組成。 </p><p>　　O0001；Ｏ（FANUC-O,AB8400-P,SINUMERIK8M-%）機能指定程序號，

41、每個程序號對應一個加工零件。 </p><p>　　N010 G92 X0 Y0；分號表示程序段結束 </p><p>　　N020 G90 G00 X50 Y60； </p><p>　　...；可以調用子程序。 </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)控機床都采用它。地址Ｎ為程序段號，地址Ｇ和數(shù)字９０構成字地址為準備功能，...。 </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)學處理 </b></p><p>　　零件圖的數(shù)學處理主要是計算零件加工軌跡的尺寸，即計算零件加工輪廓的基點和節(jié)點的坐標，或刀具中心輪廓的基點和節(jié)點的坐標，以便編制加工程序。 </p><p>　　一．基點坐標的計算 </p><p>　　一般數(shù)控機床只有直線和圓弧插補功能。對于由直線和圓弧組成的平面輪廓，編

45、程時數(shù)值計算的主要任務是求各基點的坐標。 </p><p>　　1. 基點的含義　 </p><p>　　構成零件輪廓的不同幾何素線的交點或切點稱為基點?；c可以直接作為其運動軌跡的起點或終點。 </p><p>　　2. 直接計算的內容 </p><p>　　根據(jù)填寫加工程序單的要求，基點直接計算的內容有：每條運動軌跡的起點和終點在選定坐標

46、系中的坐標，圓弧運動軌跡的圓心坐標值。 </p><p>　　基點直接計算的方法比較簡單，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用代數(shù)、三角、幾何或解析幾何的有關知識，直接計算出數(shù)值。在計算時，要注意小數(shù)點后的位數(shù)要留夠，以保證足夠的精度。 </p><p>　　二．節(jié)點坐標的計算 </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。這時數(shù)值計算的任務就是計算節(jié)點的坐標。 </p><p><b>　　1. 節(jié)點的定義 </b></p><p>　　當采用不具備非圓曲線插補功能的數(shù)控機床加工非圓曲線輪廓的零件時，在加工程序的編制工作中，常用多個直線段或圓弧去近似代替非圓曲線，這稱為擬合處理。擬合線段的交點或切點稱為

48、節(jié)點。 </p><p>　　2. 節(jié)點坐標的計算 </p><p>　　節(jié)點坐標的計算難度和工作量都較大，故常通過計算機完成，必要時也可由人工計算,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，然后捕獲坐標點，在精度允許的范圍內，也是一個簡易而有效的方法． </p><p&g

49、t;<b>　　培養(yǎng)目標： </b></p><p>　　本專業(yè)培養(yǎng)學生從事數(shù)控加工、機械產品設計與制造、生產技術管理方面的高等工程技術應用型人才。要求學生能在生產現(xiàn)場從事產品制造、開發(fā)工作，或在技術部門從事工藝、管理工作。主要培養(yǎng)學生數(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)控設備的操作維修、維護方面的理論知識和專業(yè)知識。并能獲得國家勞動和社會保障部頒發(fā)的數(shù)控工藝員技術等級證

50、書，車鉗工等級證書。 </p><p><b>　　主干課程設置： </b></p><p>　　機械制圖及計算機繪圖，工程力學，機械設計，單片機原理及接口技術，機械制造技術基礎，電工電子基礎，電氣控制技術，數(shù)控機床控制技術和系統(tǒng)，數(shù)控機床原理及應用，數(shù)控機床編程與操作，CAD/CAM技術，機床夾具，數(shù)控機床維修技術。AUTOCAD平面繪圖,MASTERCAM三維設計

51、,PRO/E實體造型。以及金工實訓，車鉗工實訓，數(shù)控車實訓 。 </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、設備維護等部門，主要培養(yǎng)數(shù)控機床操作人員、數(shù)控編程工藝人員、NC數(shù)控編程、數(shù)控設備維修人員、數(shù)控設備營銷人員。此外還能從事CAD/CAM軟件應用，數(shù)控系

52、統(tǒng)或設備的銷售與技術服務工作，數(shù)控設備的安裝調試及維護，以及車間生產組織與管理等工作.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項目??！</p><p>　　國產數(shù)控機床技術的不足</p><p>　　長期以來，國產數(shù)控機床始終處于低檔迅速膨脹，中檔進展緩慢，高檔依靠進口的局面，特別是國家重點工程需要的關鍵設備主要依靠進口，技術受制于人。究其原因，國內本土數(shù)控機床企業(yè)大多處

53、于“粗放型”階段，在產品設計水平、質量、精度、性能等方面與國外先進水平相比落后了5-10年；在高、精、尖技術方面的差距則達到了10-15年。同時中國在應用技術及技術集成方面的能力也還比較低，相關的技術規(guī)范和標準的研究制定相對滯后，國產的數(shù)控機床還沒有形成品牌效應。同時，中國的數(shù)控機床產業(yè)目前還缺少完善的技術培訓、服務網(wǎng)絡等支撐體系，市場營銷能力和經營管理水平也不高。更重要原因是缺乏自主創(chuàng)新能力，完全擁有自主知識產權的數(shù)控系統(tǒng)少之又少，制

54、約了數(shù)控機床產業(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)產品快速產業(yè)化上取得突破，中國數(shù)控系統(tǒng)產業(yè)就有望從根本上實現(xiàn)戰(zhàn)略反擊。同時，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，提高中國的自主設計、開發(fā)和成套生產能力，創(chuàng)建國產自主品牌產品，提高中國高檔數(shù)控系統(tǒng)總體技術水平。</p><p><b>　　

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

56、;/p><p><b>　　Mastercam</b></p><p>　　Mastercam是美國CNC Software Inc.公司開發(fā)的基于PC平臺的CAD/CAM軟件。它集二維繪圖、三維實體造型、曲面設計、體素拼合、數(shù)控編程、刀具路徑摸擬及真實感摸擬等到功能于一身。它具有方便直觀的幾何造型 Mastercam提供了設計零件外形所需的理想環(huán)境，其強大穩(wěn)定的造型功能

57、可設計出復雜的曲線、曲面零件。 Mastercam9.0以上版本還有支持中文環(huán)境，而且價位適中，對廣大的中小企業(yè)來說是理想的選擇，是經濟有效的全方位的軟件系統(tǒng)，是工業(yè)界及學校廣泛采用的CAD/CAM系統(tǒng)。</p><p>　　Mastercam不但具有強大穩(wěn)定的造型功能，可設計出復雜的曲線、曲面零件，而且具有強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功能使Mastercam可模擬零件加工的整個過程

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，真實反映加工過程中的實際情況，不愧為一優(yōu)秀的CAD/CAM軟件。同時Mastercam對系統(tǒng)運行環(huán)境要求較低，使用戶無論是在造型設計、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軟件已被廣泛的應用于通用機械、航空、船舶、軍工等行業(yè)的設計與NC加工，從80年代末起，我國就引進了這一款著名的CAD/CAM軟件，為我國

59、的制造業(yè)迅速崛起作出了巨大貢獻。</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提供了多種先進的粗加工技術，以提高零件加工的效率和質量。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功能 Mastercam可模擬零件加工的整個過程，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)機床的實際結構，編制專門的后置處理文件，編譯NC

61、I文件經后置處理后便可生成加工程序。</p><p>　　使用Mastercam 實現(xiàn)DNC加工, DNC（直接數(shù)控）是指用一臺計算機直接控制多臺數(shù)控機床，其技術是實現(xiàn)CAD/CAM的關鍵技術之一。由于本工件較大，處理的數(shù)據(jù)多，所生成的程序長，數(shù)控機床的磁泡存儲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，將計算機和數(shù)控機床連接起來。利用Mastercam的Communic功能

62、進行通訊，而不必考慮機床的內存不足問題,經大量的實踐，用Mastercam軟件編制復雜零件的加工程序極為方便，而且能對加工過程進行實時仿真，真實反映加工過程中的實際情況。</p><p><b>　　曲面種類</b></p><p>　　使用曲面造型可以很好地表達和描述物體的形狀，曲面造型已廣泛地運用與汽車、輪船、飛機機身和各種模具的設計和制造中。 　　曲面分三大類：

63、 　　幾何圖形曲面：牽引曲面、旋轉曲面 　　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：補正曲面、修整延伸曲面、曲面倒圓角、曲面熔接</p><p>　　Mastercam強項在數(shù)控加工，簡單易用，產生的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，在一般配置的計算機上就可以運行，且操作靈活，界面友好，易學易用，適用于大多數(shù)用戶，能迅速地給企業(yè)帶來經濟效益。另外，Mastercam相對其他同類軟件具有非常高的性價比。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，因此對機械設計與加工

65、人員來說，學習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)設計說明書</p><p><b>　　2.1繪制草圖：</b></p><p>　　側視圖Ｓ

66、，Create/Rectangle/Options 設置如圖１，</p><p><b>　　圖１，</b></p><p>　　OK，，點１，出現(xiàn)矩形對話框：，設置參數(shù)后，OK。　</p><p>　　然后侄角：Create/Fiiet/,輸入３０，選擇圖中１，２，處，結果如下圖。</p><p>　?。樱暯牵?。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>　　Ｃreate/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>　?。胷eate/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>　?。裕?，Ｚ－６７.５</p><p>　　Create/Line/Endpoints 選圖中１、２處</p&

74、gt;<p>　　Ｃreate/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>　　反復平移，旋轉?！。常?，I，</p><p>　　操作過程同４，把１平移至２，把３旋轉至４，把４平移至５，把６平移至７.如圖：</p><p><b>　　Ｔ，Ｔ，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。結果如下：</p><p><b>　　2.2 生成曲面</b></p><p>　　Create/Surface/Coons 選擇手動串結，輸入４，２，選擇Single,切削方向邊界１~１２處，，</p><p>　　選擇截斷方向邊界a~h,換點模式i,換single，點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 　選擇截斷方向邊界，Single 7,8,9.</p><p>　　Create/Surface/Coons ,輸入3，１，選擇切削方向邊界，Single 1~6 　選擇截斷方向邊界，

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標簽</p><p>　　Surface paramerers選項卡　</p><p>　　Rough contour parameters 選項卡，</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>　　結論<

82、;/b></p><p>　　經過兩個多月的努力，MasterCam的編程與應用及策略論文終于完成，在整個設計過程中，出現(xiàn)過很多的難題，但都在老師和同學的幫助下順利解決了，在不斷的學習過程中我體會到：做設計寫論文是一個不斷學習的過程，從最初剛開始學習軟件模糊認識到最后能夠對該問題有深刻的認識，熟練的掌握，我體會到實踐對于學習的重要性，以前只是明白理論，沒有經過實踐及親自動手，對知識的理解不夠明確，通過這次的

83、做，真正做到理論與實際相結合。</p><p>　　總之，通過畢業(yè)設計,我深刻體會到要做好一個完整的事情，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、要善于運用已有的資源來充實自己。同時我也深刻的認識到，在對待一個新事物時，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、>　　本設計和論文是在侯伯杰老師，高建設老師和劉德平老師的悉心指導下完成的。從畢業(yè)設計題目的選擇、到選到課題的研究和論證，再到本畢業(yè)設計的編寫、修改，每一步都有三位老師的細心指導和認真的解析。在老師的指導下，我在各方面都有所提高，老師以嚴謹求實，一絲不茍的治學態(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習的榜樣。使我的知識層次又有所提高。同時感謝所有教育過我的專業(yè)老師，你們傳授的專業(yè)知識是我

85、不斷成長的源泉也是完成本設計和論文的基礎。也感謝我同一組的組員和班里的同學們，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。通過這次畢業(yè)設計不僅提高了我獨立思考問題解決問題的能力而且培養(yǎng)了認真嚴謹，一絲不茍的學習態(tài)度。由于經驗匱乏，能力有限，設計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</b></p

86、><p>　　１，《數(shù)控機床編程與應用》劉德平 劉武發(fā) 汪玉平編著 化學工業(yè)出版社 2007年7月版</p><p>　?。玻禡astercam９.０習題精解》何滿才編著　人民郵電出片社２００８年１２月第一版</p><p>　?。?，http://baike.baidu.com/ 百度百科</p><p>　?。?，http:/