典型零件的自动编程与加工绪论正文结论Word格式.docx
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1）在零件造型中，要根据不同的加工对象，构建合适的辅助面，辅助线。
2）在零件加工时，要采用灵活多样的加工方法，选择不同的刀具、切削参数、走刀路线等来解决复杂曲面或实体的加工问题。
3）制定合理的工艺，模拟出走刀路线。
4）Mastercam根据西门子802D系统进行程序后处理及DNC在线加工。
1.4本课题的研究意义
是CAD/CAM软件的主流产品，且应用广泛，该课题研究具有很重要的意义。
具体归纳下来有以下几点：
第一，市场意义。
Mastercam广泛应用于机械、汽车、航空、标牌、印章、模具制作等行业，具有极好的市场前景。
目前大多数机械类工厂都采用此软件，为共产创造了极大地效益。
第二，学术研究意义。
Mastercam是由CAD部分在计算机上进行图形设计，然后在CAM环节编制刀具路径，通过后处理转化成NC程序（G代码指令），传递至数控机床即可加工。
如今，数控系统正在向高速度、高精度、高效率、多功能、及高自动化的方向飞速发展，技术含量越来越高，虽然我只是名专科生，但我将致力于此软件的应用学习。
第三，教学实践意义。
本课题有助于提高学生的综合应用和分析问题的能力，增强学生的实际开发能力。
这对一个学生的个人能力的培养和综合素质的训练都有着十分重要的作用。
生成零件造型
2.1造型步骤
绘制勺子平面轮廓线框和绘制截面线框，如图所示。
在主功能菜单中点击【create】-【spline】-【curves】-【single】，选择曲线1、2、3、4、5，再单击【done】-【doit】，完成曲线的连接，如图所示。
构图面改变为3D，创建辅助面，创建线架，如图所示。
使用直纹面功能创建供造型用的辅助面。
在主功能菜单上点击【create】-【surface】-【ruled】-【Chain】，选择复制的两条曲线，再点击【done】，形成直纹面，如图所示。
作辅助线勺子的底部是由各种半径不同的曲线组成的曲面，因此，在构造勺子曲面时引出辅助线。
间距根据曲面变化确定，如图所示。
将辅助线投影在直纹面上，如前所述，在主功能菜单上点击【create】-【curve】-【project】，如图所示。
选取直纹面，再点击【done】，选取一条辅助线，最后点击【done】-【doit】，以此作出所有线的投影，如图所示。
对投影线进行裁剪，去掉多余的部分，将直纹面隐藏，如图所示。
做辅助线的垂线首先，在次菜单中点击【cplane】-【front】-【create】-【line】-【vertical】-【midpoint】，选取一条辅助线，画垂线，以此画出各条线的垂线。
绘制截面圆弧首先，在次菜单中点击【cplane】-【3D】-【create】-【arc】-【3point】-【endpoint】-【intersec】-【endpoint】，将隐藏的勺子曲线回复，这样，曲线与垂直线的交点就可以得到，依次将各条线打断，如图所示。
创建勺子的昆式曲面，所谓的昆式曲面是指空间不规则的曲面，因此，创建昆式曲面的关键在于形成曲面的网格线，如勺子底部是不规则的曲面，要想造出此曲面，必须在不同的截面上作出辅助线，对变化大的部位，辅助线要多一些。
点击【create】-【surface】-【coons】，弹出对话框。
生成昆式曲面如图所示
勺柄造型，建立线架并建立直纹面，注意构图面的位置，如图所示。
裁剪，如图所示。
2.2生成勺模具实体
勺凹模的实体图如下：
零件结构及工艺分析
3.1零件结构
该零件的加工轮廓有圆弧构成，几何元素之间关系描述清楚简单完整。
该零件为勺凹模，加工精度及粗糙度的要求较高，是典型的曲面加工。
材料为45，切削性能良好。
勺子头部要求加工精度高，可安排为粗加工----半精加工----精加工。
以底面为定位基准。
该零件毛坯尺寸为186×
53×
32的方料，下表面已加工。
选用立式加工中心加工，采用台虎钳进行装夹，以工件毛坯上表面中心为工件坐标系原点。
3.2制定工艺路线
零件各表面的加工方法和方案选择，首先要保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，另外还要考虑生产率和经济方面的要求，在选择时，应根据各种加工方法的特点及其经济加工精度和表面粗糙度，结合零件的特点和技术要求决
定。
一、利用平行铣削的方法产生粗加工程序，选用刀具φ8球刀，为避免刀具在工件上产生切削进给，故将刀具路径延长至工件外侧，为提高工作效率，采用往复切削，因为工件上有一侧为平面，利用球刀加工不合适，故可采用其他方法将平面处先加工出来。
如果利用端铣刀或磨削的方法，球头刀可单独加工曲面部分，在实际编程当中，可利用边界或限制线，控制程序的生成范围。
二、粗加工完成后的工件表面，余量不均匀，如直接进行精加工，会影响分型面的质量，而这类分型面通常情况下加工完成后是不可能利用其他设备进行修整的，而只能靠钳工研合，为减轻劳动强度，最大限度地保证工件质量，故增加了半精加工，根据零件的特征，采用曲面流线的方法加工，刀具同样选用φ8球刀。
三、经过半精加工后的分型面，余量十分均匀，选用φ6球刀采用曲面流线的方法进行精加工。
在粗加工直至精加工分型面的加工过程中，并没有实际按照模型去加工，而是将工件分型面规划为一个整张曲面，在实际的编程当中对工件的规划以及几何特征的优化时需要做大量工作的，这样可以极大的优化加工条件，保证加工质量，提高刀具的寿命。
四、粗加工勺子的型腔采用φ4球刀，采用曲面粗加工，以外型环切方式，留精加工余量0.3mm，路径生成后，要对其进行修剪。
五、精加工采用φ4球刀45°
平行铣的方法加工型腔，这样可以保证型腔内部刀具纹路一致，有利于抛光。
在整个型腔的加工过程中，包括粗加工在内，为保证模具分型面与型腔交接处（刃口）的精度，将整个分型面抬高0.05mm，作为干涉面。
六、采用φ2球刀清角加工。
七、采用φ1球刀清角加工，注意刀具路径的平滑性，尽量保证切削的稳定性。
（注意下切方式使用螺旋方式。
）
3.3工序路线如下
工序
工序内容
简要说明
下料
人工时效
消除内应力
工序1
铣四周
铣床
工序2
铣下端面
先加工端面
工序3
铣上端面
保证上下端面的平行度
工序4
调质
加工凹模
在加工中心完成
工序5
清洗去毛刺
钳工
工序6
镀锌
防氧化
工序7
终检
工序8
入库
3.4加工工序卡
工厂
数控加工工序卡片
产品名称或代号
零件名称
材料
零件图号
45锻件
工序号
程序编号
夹具名称
夹具编号
使用设备
车间
台虎钳
工步号
工步内容
刀具号
刀具规格/mm
主轴转速/（r/mm）
进给量/（mm/r）
切削深度/mm
备注
1
曲面粗加工----平行铣削
T1
Ф8立铣刀
1800
240
2
曲面精加工----平行铣削
T2
Ф4球头刀
2000
180
3
曲面精加工----浅平面精加工
T3
Ф2球头刀
200
生成零件造型的粗、精加工轨迹（参考实体切削模拟）
4.1粗加工-平行加工
点击主菜单中【toolpaths】-【surface】-【rough】-【parallel】-【cavity】-【solids】；
将【faces】设置为N，选择实体，点击【Done】。
加工角度：
若沿X轴方向，角度设置为0°
；
沿Y轴方向，角度设置为90°
。
此处，角度设置为90°
刀具路径延伸到工件外侧两种方法：
一是将曲面扩大延长；
二是设置切削参数，间隙设定-进退刀之切线长度。
生成的刀路，如图所示。
4.2精加工——平行加工
φ4球刀，点击【toolpaths】-【surface】-【finish】-【parallel】。
注意，走刀角度选为90°
选择型腔外轮廓的水平投影作为边界。
4.3精加工——浅斜面精加工
点击【toolpaths】-【surface】-【finish】-【shallow】。
选择勺底面进行浅斜面精加工，参数设置如图所示：
生成的刀具路径如下：
4.4刀路模拟
经过实体验证后，即可进行后处理，产生G代码。
零件的后置处理在SIEMENS802D系统加工中心上的加工
5.1Mastercam软件及其后处理技术
Mastercam软件由CAD模块绘制图形，存盘后保存为*.MC9；
进行加工刀路定义后，即可生成相对独立的*.NC刀路数据文件，该文件存放了关于刀具、工艺参数、加工节点坐标等按照道路定义顺序产生的一些格式固定的数据；
最后需要生成NC程序时，由后置处理模块读取NCI文件中的数据，根据选用的机床数控系统后置处理文件（MP*.PST）的要求，编译组合成适于数控加工机床的NC程序清单文件*.NC。
当然，Mastercam中还有存放刀具参数、毛坯以及刀具材质、配置系统状态、加工工艺表单等的一些数据格式文件。
系统提供适于各种不同数控系统的后置处理文件，如适于日本FANUC系统的MPFAN.PST，适于美国Dynapth数控系统的Mpdypth.pst等等。
尽管如此，由于我们所使用到得机床很多功能处理上经过机床生产厂家做过各式各样的改变，可能无法直接使用由默认后置处理格式生成的NC程序，在这里，我们使用SIEMENS802D系统，由于Mastercam中没有相应的.PST文件，因此对默认MPFAN.PST文件进行修改和设置。
5.2Mastercam软件后置处理文件的修改
在安装目录里依次找到Mill-Posts文件夹，打开后即原来系统默认的Fanuc系统后处理文件，用写字板打开该文件。
以下仅显示需要修改的PST文件内容，且加粗。
5.2.1注释部分：
5.2.2旋转轴设置：
旋转轴设为零关闭
5.2.3NC程序输出字符串格式：
5.2.4程序开始、结束和自动换刀格式的修改
将文件头“”%”,e”修改为“”%_N_”,Progname,”_MPF”,e”
将在802D中不能识别的程序段前面加“#”标记为注释，如下所示：
将第一程序段的输出格式：
“Pbld，n,*Sgcode,*Sgplane,”G40”,”G49”,”G80”,*Sgabsine,e”修改为
“Pbld,N,*Sgabsinc,”G54”,”G64”,e”。
802D操作编程要求换刀指令“M6”必须单独占一个程序段，所以将
“Pbld,N,*T,”M6”,e”
分两行写为
“Pbld,N,*T”
“N,”M6”,e”即输出占两个程序段。
删除重设项*Sgabsinc.将“Pcanl,Pbld,N,*Sgabsinc,Pwcs,Pfxout,Pfyout,Pfcout,*Speed,*Spindle,Pgear,Strcantext,e”中的重设项“*Sgabsinc”删除。
5.2.5通用G代码、M代码设置：
FANUC系统中使用M30作为程序结束符，而SIEMENS系统使用M02指令，所以将原M30指令修改为M02指令。
5.2.6换刀、NC输出变量初始化
5.2.7通信接口参数的设置（根据802D的接口参数和与计算机的实际接线情况进行设置）
5.3装夹工件，建相应刀具，对刀，自动加工
5.3.1钳口校正
此零件采用平口钳装夹，机用平口钳适用于安装中小尺寸和形状规则的工件，它是一种通用夹具，安装平口钳时必须先将底面和工作台面擦干净，利用百分表校正钳口，使钳口与相应的坐标轴平行，以保证铣削的加工精度。
先松开平口钳底座刻度盘的旋转调整螺母，通过百分表在X轴方向反复移动，来调整机用平口钳X轴方向的水平，调整好以后拧紧螺母。
5.3.2工件装夹
数控加工中心加工的工件多数为毛坯或者是半成品，利用平口钳装夹的工件尺寸一半不超过钳口的高度，所加工的部位不得与钳口发生干涉。
平口钳校正好后，把工件放入钳口内，并在工件的下面垫上比工件窄、厚度适当且加工精度比较高的等高垫铁，然后把工件夹紧。
为了使工件紧密地靠在垫铁上，应用铜棒或橡皮锤轻轻敲打工件，直到用手不能轻易推动等高垫铁，最后再将工件夹紧在平口钳内。
工件应当紧固在钳口靠近中间的位置，装夹高度以铣削尺寸高出钳口平面3---5mm为宜。
5.3.3开机回参考零点
a、检查CNC机床的外观是否正常；
b、打开外部电源，启动空气压缩机；
c、等气压达到规定值后，将伺服柜左上侧总空气开关合上；
d、按下操作面板上NC启动按钮，系统进入自检；
e、自检结束后，检查位置屏幕是否显示。
如果通话后出现报警，就会显示报警信息，必须排除故障后才能继续以后的操作；
f、检查风扇电动机是否旋转；
g、机床回参考点是为了使数控系统对机床两点进行记忆
5.3.4建立相应的刀具，确定刀具补偿值
5.3.5试切对刀
1、开机回参考零点后，将工件通过台虎钳装在机床工作台上，装夹时，工件的四个侧面都应留出对刀位置。
2、将所用刀具装入机床主轴，通过MDI方式使主轴中速正转。
3、快速移动工作台和主轴，让刀具靠近工件的左侧。
4、改用手轮操作，让刀具慢慢接触到工件的左侧，直到铣刀周刃轻微接触到工件左侧表面，即听到刀刃与工件的摩擦声但没有切屑。
5、将机床相对坐标X、Y、Z置零’
6、将铣刀沿+Z向退至工件上表面之上，快速移动工作台和主轴，让刀具靠近工件右侧。
7、改用手轮操作，让刀具慢慢接触到工件右侧直到铣刀周刃轻微接触到工件右侧表面，即听到刀刃与工件的摩擦声但没有切屑。
8、记下此时机床相对坐标的X坐标值。
如：
140.420
9、将铣刀沿+Z向退离工件上表面之上，移动工作台和主轴，使机床相对坐标的X坐标值为140.420的一半，即140.420/2=70.210，此时机床机械坐标中的X坐标值即为工件坐标系远点在机床坐标系中的坐标值。
10、按下CNC控制面板上的“OFS/SET”键，将屏幕切换到参数设置界面，按下“工件系”对应的软键，将光标移动到G54的X处，在屏幕下方输入“X0”,按下“测量”对应的软键，G54的X值自动写入到该处，比较步骤9的机床坐标系的值，发现是一致的。
11、Y轴方向对刀与X轴一样，所不同的是应选择“Y”置零，像步骤10，将光标移动到G54的Y处，在屏幕下方输入Y0，按下“测量”对应的软键。
12、Z方向对刀：
加工中心要实现所有长短不一的刀具对刀后的G54都在工件的表面，首先将G54的Z值设定为0，然后通过调用刀具长度补偿的方法来实现。
将Z轴设定器置于工件表面，用校正棒校正表盘，使指针到“0”处，用手轮缓慢下刀，使刀尖轻轻碰触到Z轴设定器上表面的活动块，继续下一Z轴，使得指针指到“0”处，记下此时机床坐标系的Z值：
-301.241
13、按下CNC操作面板上的“OFS/SET”键，将屏幕切换到参数设置界面，按下“偏置”对应的软键，进入刀具补偿值界面，在第一把刀的“外形（H）”
的值输入-301.241，由于Z轴设定器的标准高度是50，所以必须再向下50mm,输入-50，按下“+输入”对应的软键，此时H1=-351.241
14、此时，第一把刀的对刀已经完成，重复以上步骤，注意换到指令改成相应的“TM6”将余下的刀全部对到完成，由于第一把刀的XY方向已经对好刀，后续刀具值需要Z方向对刀即可，不必再对XY方向了，这样所有刀具对刀完毕后就可以完成对刀进行加工了。
5.3.6程序的传输
在加工过程中，由于程序过大，超过了机床的内存，就必须外接存储器如CF卡或者DNC方式加工，也就是一边传送一边加工。
数据传送（DNC）采用RS232串口通信。
机床端：
先按机床上软件AUTO进入自动加工模式，单击“外部程序”，出现等待输入对话框。
PC端：
点击【file】-【nextmenu】-【communic】，弹出对话框如图所示
设置好数据后，点击【send】，选择文件如图所示：
单击【打开】，程序开始传输。
注意：
程序号在机床上应该没有重名文件，否则，程序传输失败。
图中9999为本程序名。
然后，按机床循环启动键，数控程序在线加工开始。
程序开始自动运行，缓慢下刀，发现问题应及时按下“进给保持”，然后用“RESET”键复位，停机检查；
若没有问题，则取消“单步”，将进给倍率恢复到正常，快速倍率恢复到100%，开始加工。
结论
毕业之前，自己一直在中兵760厂的加工中心实习，在这里实习的日子让我看到了Mastercam软件的广泛应用，作为一名数控操作人员，掌握这项技能是非常必要的，特别是在曲面加工方面，前景更是可观，因此我选择在毕业之际做这份设计，在做的过程中，我更加了解了它，也让我坚定了一定要学好它的信念，下面是我对这个软件的基本理解：
一、基本二维绘图
包括创建点和直线，圆弧和圆，样条曲线，矩形、椭圆和正多边形。
1.对于创建点，可以通过坐标输入法、Origin（原点）、Center（中心点）、Endpoint（端点）、Intersec（交点）、Midpoint（中点）、Point（已知点）、Last（最后点）、Relative（相对点）来创建所需的点。
在Mastercam中，可以创建各种不同的点：
创建曲线的等分点，创建参数型样条曲线的节点，创建NURBS样条曲线的控制点，创建动态点，按指定长度创建点，创建剖切点，创建投影点，创建法线／距离点，创建栅格点，创建圆周点。
点的创建通常用于在确定的位置绘制点
2.直线的创建是二维绘图基本方法之一。
直线，有水平线，垂直线，任意两点间的连线，连续直线，极坐标线，切线，法线，平行线，分角线，最近直线等，这些直线在Mastercam9可以很方便的实现，这软件包含了这几种不同直线的创建方法，可根据所需，绘出不同的直线。
3.在Mastercam9中可以通过选择主菜单区中的Create—Arc命令，可以打开创建圆弧／圆的Arc子菜单，选择不同命令可以采用不同的方法来创建圆弧／圆（在角度定义中，系统以逆时针来表示角度正方向）。
其创建方法有：
极坐标创建圆弧，端点法创建圆弧，三点法创建圆弧，创建切弧，创建圆等。
4.Spline子菜单主要用于设置样条曲线的类型、选择生成样条曲线的方法及设置生成样条曲线时的参数。
有3种生成样条曲线的方法：
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。
而在选取曲线通过的点时又有两种方法：
手动选取和自动选取。
5.选择RectangleShape子菜单中的1point选项，可通过设置矩形的宽度和高度并指定矩形的一特殊点位置绘制矩形。
选择该选项后，系统弹出RectangleOnePoint对话框。
该对话框用于指定矩形的宽度（RectangleWidth）和高度（RectangleHeight），并设置特殊点在矩形中的位置（PointPlacement）。
用户可以将特殊点设置为矩形的4个角点、中心点或4条边的中点。
设置完RectangleOnePoint对话框的各参数后，在绘图区选取一点为矩形的特殊点即可按设置绘制出矩形。
选择2point命令时，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定义。
二、三维造型设置构图及视角，三维线架造型
1.Mastercam9中的三维造型可以分为线架造型、曲面造型以及实体造型3种，这3种造型生成的模型从不同角度来描述一个物体，它们各有侧重，各具特色，可以根据不同的需要加以选择。
2.在进行三维造型时，需要对构图面（Cplane）、构图深度（Z）及视角（Gview）进行设置后，才能准确地绘制和观察三维图形，这3个选项命令均可在辅助菜单中选择。
3.线架造型，其模型用来描述三维对象的轮廓及断面特征，它主要由点、直线、曲线等组成，不具有面和体的特征，不能进行消影、渲染等操作。
4.通过Mastercam9可以
升级会员 