毕业设计基于Mastercam91的移动块的仿真加工.docx
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毕业设计基于Mastercam91的移动块的仿真加工
基于Mastercam9.1的移动块的仿真加工
【摘要】
本课题是基于Mastercam的工件的建模与仿真加工。
Mastercam是一种常用于加工中心在加工复杂零件时所使用的一种编程软件。
本文重点描述了Mastercam中刀具的选择以及在加工时刀具的设定并通过模拟最终生成程序。
【关键词】:
Mastercam软件;建模;刀具设定
引言
Mastercam软件是美国CNCSoftwareInc.公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件。
它是一种集二维绘图、三维实体造型、曲面设计、数控编程、刀具路径摸拟及真实感摸拟等多种功能于一身的极其适用于现代复杂加工编程的一款软件。
它具有方便清晰的模具建设与清晰无比的刀具加工路径模拟,可以直观的让人感受到加工时刀具所需走的路径可以有效的帮助人们在加工时避免撞刀发生意外。
Mastercam软件提供的绘图功能简洁方便并且将Autocad中所绘的零件图直接进行调用非常方便对于以前只学习过Autocad的人可以令他们迅速上手使用。
Mastercam9.1版本是现在工厂加工中运用最为广泛地一种Mastercam软件本论文就以mastercam9.1版本作为例子进行叙写。
通过这次的选课,使我初步了解到了Mastercam9.1的一些基础知识,二维绘图、编辑和标注功能,三维设计系统的使用,包括线架造型、实体造型和曲面造型,铣床二维加工。
一、Mastercam软件介绍
(一)、Mastercam软件的基本介绍
Mastercam软件是一套以图形驱动的软件,应用广泛,操作方便,而且它能同时提供适合目前国际上通用的各种数控系统的后置处理程序文件,所以Mastercam软件是一种极为适用于在各种不同类型的机床上适用的软件。
所以也是现在工厂使用最为广泛的一套软件系统。
Mastercam软件包括了CAD和CAM两大部分。
Mastercam软件的CAD部分是构建2D平面图形、构建曲线、3D曲面和3D实体的绘图系统。
而Mastercam软件的CAM部分则包括Mill、Lathe、Art、Wire和Router5大模块。
Mastercam软件不仅造型功能极其的强大可以设计出复杂的曲线、曲面零件外,它的曲面粗加工及曲面精加工功能也是非常的强大且曲面的精加工也是相当的灵巧。
其清晰的刀具模拟可以是的Mastercam软件模拟整个工件加工的过程,并且在模拟中Mastercam软件不但能在显示加工刀具和夹具的同时还能检查出刀具和夹具与被加工零件之间是否会发生撞刀等情况。
从而真实反映零件在机床加工过程中的所发生的实际情况。
所以Mastercam软件是一款非常优秀的、便于使用的CAD/CAM软件。
并且在可以进行强大的模拟加工处理外Mastercam软件对系统运行环境要求也非常的低可以适用于是CNC车床、加工中兴或CNC线切割等机床加工中,都可以获得不错的效果。
所以在现在Mastercam软件已被广泛的应用于通用机械、航空、船舶、军工等行业的设计与NC加工。
成为现在生产中不可或缺的一款强大的图形驱动软件。
(二)、Mastercam软件的功能特色
Mastercam软件具备了强劲的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能。
在Mastercam软件中拥有许多的先进的加工方法这些先进的加工方法进一步的提升了机床对零件加工时的加工效率和工作质量。
Mastercam软件的曲面精加工功能也是同样的丰富,用户可以根据零件加工的实际情况选择自己所需要的曲面精加工方法,从而使得复杂的零件获得正确的加工方法使得可以准确的进行加工复杂零件。
并且Mastercam软件中拥有多轴加工的功能可以在实际的生产加工中为零件的加工提供了更多的灵活性与方便性。
Mastercam软件在模拟刀具路径的清晰与真实使得Mastercam软件在模拟零件加工的整个过程模拟中可以清晰的观察刀具在加工中是否会遇见工件与夹具发生碰撞发生意外,大大提高了在生产中的安全性,使得机床加工变得安全,同时减少了机床的碰撞更能进一步的提高机床的使用寿命。
Mastercam软件提供了至少400种以上的后置处理文件从而可以适用于各种类型的数控系统,其中就包括了在中国最常见的FANUC,以及西门子系统。
正因如此Mastercam软件在中国的绝大多数公司的数控机床都是可以使用。
所以Mastercam软件也成为中国最为常用的一种图形驱动软件。
(三)、Mastercam操作特点
在生产中如果工件较大,需要处理的数据过多则数控机床的磁泡存储器无法满足需要的时候,就需要使用计算机与机床的直接连接。
DNC技术是实现计算机与数控机床连接的重要技术。
采用DNC加工方式,利用RS-232或者USB接口将计算机和数控机床连接起来。
然后利用Mastercam软件中的Communic功能来实现计算机与数控机床之间的通讯,从而可以机床可以不再顾虑内存不足问题。
经大量的实践,用Mastercam软件编制复杂零件的加工程序也是非常方便的,而且还能对加工零件的过程进行实时仿真,真实反映加工过程中的实际情况以避免在加工中出现的危险。
(四)、Mastercam软件的功能概述
一.基本二维绘图
Mastercam软件中包含了点、直线、矩形、曲面等常有的几何图形的创建,并且Mastercam软件还可以将在Autocad中所绘的图进行使用。
1.创建点
点的创建通常是用于在绘图时确定正确的位置从而需要绘制点。
点的创建可以通过坐标输入法、原点、中心点、端点、交点、中点、已知点、最后点等来创建所需的点。
在Mastercam软件中,可以创建各种不同的点例如:
建曲线的等分点、参数型样条曲线的节点、动态点、按指定长度创建点、剖切点、投影点、栅格点、圆周点等。
2.直线的创建
直线是在日常生产加工中运用最为广泛地一种基本图形在Mastercam中也是拥有极其强大的直线创建功能。
在Mastercam中拥有水平线、垂直线、极坐标线、平行线等多种类型的直线。
在生产绘图功能中,我们可以根据我们所要绘的零件图的具体要求来选择合适的直线。
3.圆弧的创建
在Mastercam9.1软件中可以通过选择绘图子菜单中的圆弧命令,可以打开创建圆弧和圆的子菜单,选择不同命令可以采用不同的方法来创建圆弧和圆。
Mastercam9.1软件中创建圆弧和圆的方法有:
极坐标创建圆弧、两点画圆弧、切弧、点和直径建圆、点和半径建圆等。
4.曲线的创建
在Mastercam9.1软件中的绘图子菜单中选择曲线命令。
曲线命令主要是用于曲线的类型及曲线参数的设置。
在Mastercam软件生产曲线的方法有中有选取样条曲线通过的点、转换已有曲线串联和熔接两条曲线三中方法。
而在Mastercam中要选择曲线通过的点的话则有手动和自动两种模式。
5.矩形的创建
选择矩形子菜单中的“一点”选项,可以通过设置矩形的宽度和高度并指定矩形的一特殊点位置来绘制矩形。
选择该选项后,系统弹出的“矩形一点”对话框。
该对话框用于指定矩形的宽度和高度,并设置特殊点在矩形中的位置。
设置完“矩形一点”对话框的各项参数后,在绘图区选取所需的点作为矩形的特殊点便可以按照刚刚设置好的矩形参数来绘制矩形。
选择“两点”命令时,则是通过选取矩形的两个对角点来绘制矩形。
矩形的宽度、高度及位置均由选取的两个对角点来确定。
二、图形编辑
在Mastercam9.1软件中同样拥有在Autocad中所拥有的修剪、延伸、倒角等几何图形的修改功能。
1.选取对象
在Mastercam9.1软件的绘图中经常会有到最后不需要的几何图形,在学习如何修改这些几何图形前首先要选中它们,才能进一步对这些对象进行编辑操作。
在Mastercam9.1中选取对象有快速选取,窗口选取,区域选取,选取单一对象,等几种方法。
2.删除和恢复被删除的对象
在对图形进行编辑时,有很多情况下需要删除对象,而有时候错误的删除了需要的对象时则需要恢复被删除的对象。
因此,在实际的绘图编辑中删除对象和恢复删除对象是非常重要的。
3.对象转换功能
在Mastercam9.1中所绘的图有时候并不是我们所需要的大小与方向。
这时可以通过主菜单中的转换命令中的镜像、旋转、缩放、平移等转换的方法来对我们需要的几何图进行复制或偏移将它们转换到我们需要它们的地方。
4.对几何对象的修整
在Mastercam9.1软件中对几何对象进行编辑的另一类操作就是对几何对象的修整。
在修整操作中包括倒角、修剪/延伸、分割、连接、改变控制点等方面。
三、图形标注
在Mastercam9.1中的图形标注包括尺寸标注、注释、尺寸界线、指引线和图案填充等。
四、三维绘图基础
在Mastercam9.1软件中三维绘图包括:
三维造型,设置构图及视角,三维线架造型。
1.三维图形的观察
在Mastercam9.1软件中进行三维造型时,需要对构图面、构图深度及视角进行设置后,才能进行正确的绘图。
这三中命令的参数可以在辅助菜单中修改。
3.线架造型
线架造型是三维模型使用点线将三维图形的模型表达出来,所并不是真的面和体,因此不能进行消影和渲染。
4.曲面的创建
在Mastercam9.1软件中可以创建一些基本三维曲面,例如:
圆柱面、圆锥面、立方面、球面、圆环面和挤压面等。
在Mastercam9.1软件中的曲面造型中,还可以利用已有的线架模型,通过不同的方法从而创建不同类型的曲面。
这些创建曲面的方法包括:
举升曲面、直纹曲面、旋转曲面、扫掠曲面等多种方法。
6.实体造型
在Mastercam9.1软件中实体造型,在创建了实体后,还可以通过导圆角、倒角、取壳和修剪等操作来对实体的边进行修改从而获得自己想要的实体图形。
五、二维铣床加工系统
Mastercam9.1软件中包括工件设定及操作管理,刀具参数设置,等模组功能。
1.工件设定
在Mastercam软件中工件的形状只能设置为立方体,并且在设置了工件大小后,还需设定工件的位置。
系统中是通过设置工件的原点位置来定义工件的位置的。
2.加工模式
在Mastercam软件中有以下几种加工模式:
外形铣削、钻孔、挖槽、面铣、曲面加工、多轴加工等。
3.刀具选择
在生成刀具路径前,我们需要先选择加工中的所需刀具。
我们可以在主菜单中的“刀具路径”的子菜单中选择加工的方式然后选择要加工的对象点击执行,然后在刀具对话框中设定我们需要的刀具参数。
4.刀具的路径模拟与程序的生产
在设定好所需的刀具后,通过操作管理器来进行刀具路径模拟和加工模拟以验证刀具路径是否正确,如果刀具路径不正确还可以通过操作管理器来对刀具路径进行编辑和修改,当刀具路径正确以后在操作管理器中选择执行后处理从而生成CNC控制器可以解读的NC码。
二、移动块图纸
选择毛坯的种类和制造方法时,应当充分考虑道机械加工和毛坯制造的成本,以达到降低零件在加工生产过程中的成本、提高生产效率的目的。
同时也要明白在实际生产加共过程中影响毛坯选择的因素;生产规模的大小;工件结构形状和尺寸;零件机械性能要求;本厂现有设备和技术水平;毛坯的种类、制造方式和尺寸偏差。
综上所述:
本论文所设计加工的零件毛坯选择尺寸规格为45*45*85的锻造铝块。
三、工件加工工艺分析
考虑该工件使用台虎钳装夹,所以该工件分为三次加工。
首先加工工件的顶部,先采用面铣对其顶面进行粗加工槽,接着采用面铣对其槽进行精加工,最后钻孔。
第二步,加工工件底面。
同样先使用面铣的方式进行粗加工。
在使用面铣方式进行精加工,最后钻孔和打沉头孔。
第三步,加工工件背面。
先钻孔三个大孔,然后使用面铣的方式进行粗挖槽,再使用面铣方式进行精挖槽,之后钻小孔,最后使用镗刀镗孔。
第四步,模拟加工
四、刀具路径及编程
(一)、工件顶部:
选用Φ20粗铣平刀。
再选用Φ20
精铣平刀,再用倒角刀倒角。
最后使用Φ3.3的钻头钻M4的螺纹孔。
每个工步的加工方法,刀具参数,公差余量等见表4-1
序号
工步
刀具名称
刀具直径(mm)
余量(mm)
1
槽粗加工
T01D20
Φ20
3
2
槽精加工
T01D20
Φ20
0
3
定位
T01D5
Φ5
0
4
钻孔
T01D3.3
Φ3.3
0
表4-1加工刀具卡
首先在mastercam中画出图形如图4-1所示:
图4-1
选择刀具
首先选择“刀具路径”选取采用的加工方法,在这里采用“外形铣削”选择要加工的轮廓,点击“执行”。
出现如图4-2所示对话框。
图4-2
在空白处,鼠标右击选择“建立新刀具”。
如图4-3所示:
图4-3
在这里选择需要的刀具如下图4-4所示:
图4-4
刀具路径如下图4-5所示:
图4-5
点击“操作管理”在点击“执行后处理”生成程序。
以下是第一部分的一段程序
%
O0000
(PROGRAMNAME-MS50200-04)
(DATE=DD-MM-YY-02-04-14TIME=HH:
MM-23:
48)
N100G21
N102G0G17G40G49G80G90
(TOOL-1DIA.OFF.-1LEN.-1DIA.-20.)
N104T1M6
N106G0G90G54X-101.7Y-139.A0.S5000M3
N108G43H1Z50.M8
N110Z3.
N112G1Z-8.F1000.
N114Y-126.F1500.
N116Y0.
N118Y13.
N120G0Z30.
N122X-91.7Y-139.
N124Z3.
N126G1Z-8.F1000.
N128Y-126.F1500.
N130Y0.
N132Y13.
N134G0Z30.
N136X-101.7Y-139.
N138Z-5.
N140G1Z-16.F1000.
N142Y-126.F1500.
N144Y0.
N146Y13.
N148G0Z30.
N150X-91.7Y-139.
N152Z-5.
N154G1Z-16.F1000.
N156Y-126.F1500.
N158Y0.
N160Y13.
N162G0Z30.
N164X-101.7Y-139
……
……
……
N1174M5
N1176G91G28Z0.
N1178G28X0.Y0.A0.
N1180M30
(二)、工件底部
工件底部首先面铣选取粗精Φ63平刀,M10的螺纹孔选取Φ8.6的钻头,M6的螺纹孔选取Φ5的钻头,还有Φ7,Φ11的沉头孔选用Φ7、Φ11的平刀。
Φ6.5的通孔选取Φ6.5钻头,还有Φ4的球刀进行到角。
刀具加载如上。
刀具路径如下图4-6所示:
图4-6
重复上步执行后处理
0M5
N0G91G28Z0.
N0G28X0.Y0.A0.
N0M01
(TOOL-1DIA.OFF.-1LEN.-1DIA.-63.)
N0T1M6
N0G0G90G53X350.8281Y300.2806A0.S50M3
N0G43H1Z.25
N0Z.1
N0G1Z-3.F.19
……
……
……
N0G91G28Z0N0M5
.
N0G28X0.Y0.A0.
N0M30
%
(三)、工件背面
选用Φ20粗精平刀,为保证孔的精度选用Φ31.8的钻头钻孔在使用Φ32的镗刀进行镗孔。
最后使用Φ5的钻头钻M6的螺纹孔。
刀具路径如下图4-7所示:
图4-7
重复上步执行后处理,以下为一部分程序:
%
O0000
(PROGRAMNAME-MS50200-04-B)
(DATE=DD-MM-YY-03-04-14TIME=HH:
MM-23:
13)
N100G21
N102G0G17G40G49G80G90
(TOOL-1DIA.OFF.-1LEN.-1DIA.-29.)
N104T1M6
N106G0G90G54X-54.Y-29.A0.S500M3
N108G43H1Z100.M8
N110Z3.
N112G99G83Z-139.R3.Q3.F43.
……
……
……
N314X-16.617Y-52.617
N316X16.617Y-19.383
N318Y-52.617
N320X-16.617Y-19.383
N322G80
N324Z100.
N326M5
N328G91G28Z0.M9
N330G28X0.Y0.A0.
N332M30
%
总结
在写本论文时,加深我对mastercam的认识同时让我知道在一个工件加工之前,就要先想好需要使用什么样的刀具。
应当怎么样走刀才更加安全。
并且在选择刀具时要根据实际情况来给定转速以及进量和切削量。
在此期间我准备了大量的资料以及花费了近两个月的学习终于初步可以使用mastercam对工件进行编程和加工了。
在这两个月的论文编写过程里我感觉到在大学里所学习到的不仅仅是知识还有自主学习的能力,Mastercam软件在学校里是并没有学过的但是在编写论文的时候通过一些资料的学习和参考让我迅速的掌握了Mastercam在生产加工中的运用,这在以前是无法想象的。
或许真的像书上所说,在大学里学到的更多的是自主学习的能力。
只有在到社会上真正进行了工作才能感受到自己与原来的不同。
参考文献:
[1].黄爱华.《Mastercam基础教程》,清华大学出版社,2009年
[2].赵俊武.谭刚.汤浩.《Mastercam模具设计实例教程》,清华大学出版社2008年
[3].周敏.《Mastercam数控加工自动编程经典实例》,机械工业出版社,2011年
[4].孙祖和.《Mastercam设计和制造范例解析》,机械工业出版社,2003年
[5].XX文库
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