安踏标志设计与数控加工.docx
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安踏标志设计与数控加工
安踏标志设计与数控加工
摘要：
Mastercam是美国专业从事计算机数控程序设计专业化的公司CNCSoftwareINC研制出来的一套计算机辅助制造系统软件。
它将CAD和CAM这两大功能综合在一起，是我国目前十分流行的CAD/CAM系统软件。
它有以下特点：
（1）Mastercam除了可产生NC程序外，本身也具有CAD功能（2D、3D、图形设计、尺寸标注、动态旋转、图形阴影处理等功能）可直接在系统上制图并转换成NC加工程序，也可将用其他绘图软件绘好的图形，经由一些标准的或特定的转换文件如DXF文件（DrawingExchangeFile）、CADL文件（CADkeyAdvancedDesignLanguage）及IGES文件（InitialGraphicExchangeSpecification）等转换到Mastercam中，再生成数控加工程序。
（2）Mastercam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。
以便将刀具路径文件（NCI）转换成相应的CNC控制器上所使用数控加工程序（NC代码）。
如FANUC、MELADS、AGIE、HITACHI等数控系。
（3）Mastercam能预先依据使用者定义的刀具、进给率、转速等，模拟刀具路径和计算加工时间，也可从NC加工程序（NC代码）转换成刀具路径图。
（4）Mastercam系统设有刀具库及材料库，能根据被加工工件材料及刀具规格尺寸自动确定进给率、转速等加工参数。
（5）提供RS－232C接口通讯功能及DNC功能。
关键词：
2D、3D、图形设计、曲面生成、实体生成、刀路模拟
引言 ……………………………………………………………………………3
1机床数控技术与MasterCAM自动编程加工概述
1.1数控加工概述……………………………………………………………………………3
1.2数控机床的组成及工作原理……………………………………………………………4
1.3数控铣加工概述…………………………………………………………………………4
1.4Mastercam自动编程加工概述…………………………………………………………4
2零件工艺分析
2.1利用MasterCAM进行安踏外型加工的自动编程基本步骤……………………………5
2.2零件分析及造型…………………………………………………………………………6
3应用MasterCAM进行安踏外型加工
3.1工件设定…………………………………………………………………………………7
3.2粗加工刀具路径生成……………………………………………………………………8
3.3精加工刀具路径生成……………………………………………………………………9
3.4执行实体切削模拟并后置处理生成NC程序…………………………………………11
4.结论……………………………………………………………………………14
5致谢……………………………………………………………………………14
6.参考文献…………………………………………………………………………………15
7.附表1………………………………………………………………………………………16
引言
Mastercam是美国CNCSoftwareNC公司研制与开发的CAD/CAM一体化软件。
自1981年推出第一代产品开始就以其强大的加工功能闻名于世。
二十年来在此基础上进行不断地更新与完善，Mastercam是被工业界及学校广泛采用。
Mastercam作为众多CAD/CAM软件中的一种，之所以能有第一位的装机量，其优点是显而易见的。
它对硬件的要求不高，在一般配置的计算机上就可运行；它操作灵活，界面友好，易学易用，适用于大多数用户，能使企业迅速使用并取得很好的经济效益。
另外，Mastercam的性价比，是其他同类软件所不能比拟的。
随着我国加工制造业的崛起，Mastercam在中国的销量逐步提升，在全球的CAM市场份额雄居榜首。
因此对每个机械设计与加工人员来说，学习Mastercam是十分必要的。
目前在国际市场上最有影响的机械CAD/CAM软件有：
Pro/E、I-DEAS、UGⅡ、AutoCAD。
这四大软件约占全世界CAD软件市场的60%以上。
MasterCAM集CAD与CAM于一体，是一套完整的CAD/CAM系统，是我国目前机械加工行业使用最普遍的一种软件，它可用于数控车床、数控铣床、数控镗床、加工中心、数控线切割机床等，而且能适应于多种数控装置的机床。
MasterCAM的新版本都在不断的得到改进，利用实体功能画产品立体图很快速，组合运用，易于生成复杂的实体；Toolpaths部份改进不小，运算速度提高很多，其速度比以前任何一个版本都快很多；另外以曲面计算速度比实体快；MasterCAM数控编程和数控加工功能也很强大，使数控加工实际应用功能又上了一个台阶；在制定每种的刀具路径参数时，当选择刀具形式、直径和工件材料后，各种曲面的刀具路径参数对话框中的所有参数根据刀具形式、直径和工件材料都能自动计算设定，大大地减少了人工输入发生的错误，提高了工作效率，增加了准确性。
1机床数控技术与MasterCAM自动编程加工概述
1.1数控加工概述
数控（NumericalControl,简称NC）是以数字化信号对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。
数控机床是指应用数控技术对加工过程进行控制的机床。
数控机床适用于加工：
1）多品种小批量零件。
2）结构较复杂，精度要求高的零件。
3）要频繁改型的零件。
4）价格昂贵，不允许报废的关键零件。
5）要求精密复制的零件。
6）需要缩短生产周期的急需零件。
7）要求100%检验的零件。
数控机床的加工特点：
1）适用性强，适合加工单件或中小批量复杂零件。
2）加工精度高，产品质量稳定。
3）自动化程度高，劳动强度降低。
4）生产效率高。
5）良好的经济效益。
6）有利于生产管理的现代化。
7）易于建立计算机通信网络。
1.2数控机床的组成及工作原理
1数控的组成采用数控技术控制的机床，或者说装备了数控系统的机床，称之为数控机床。
现代数控机床都采用计算机作为控制系统，其组成如图1-1所示
图1-1数控组成
2数控机床的工作原理
数控机床加工工件，首先要将被加工工件图上的几何信息和工艺信息数字化，用规定的数字化码程序格式编写加工程序，并存储到程序载体内，然后用相应的输入装置将所编的程序指令输入到CNC单元。
CNC单元将程序进行译码运算后，向机床各个坐标的伺服系统和辅助控制装置发出信号，以驱动机床的各运动部件，并控制所需要的辅助动作，最后加工出合格的工件。
（下面所使用的数控机床XK713、XH714D汉川机械、XK714G汉川机械）
1.3数控铣加工概述
数控铣床是最具有代表性的数控加工设备。
它具有高适应性、高效率、高精度、高柔性、大大减轻了操作者的劳动强度。
主要运用于轮廓的加工、曲面加工、孔加工。
1.4Mastercam自动编程加工概述
MasterCAM是一套具有CAD与CAM功能的强大软件，它内建的CAD功能可以帮助用户轻松的创建2D或3D图形，并且可以透过刀具路径来配置和设定各项必要的参数来加工完成用户所需的产品。
创建的图形完全适用与MasterCAM的铣床，车床与线切割，在模块中无须再重新绘制。
MasterCAM不但提供了精确可靠的刀具路径，而且还能让NC程序设计师可以随心所欲地配置出心目中最有效率的加工程序。
MasterCAM在CAM上的特点说明如下：
1）提供可靠与精确的刀具路径
2）可以直接在曲面及实体上加工
3）拥有完整的刀具库及加工参数数据库
4）提供多种后处理程序，可以适用的NC程序
2零件加工工艺
从数控加工程序的编制过程和内容中可以看出，数控机床使用的工件加工程序中应包含机床的运动过程、工件的加工过程、刀具的形状及切削用量、走刀路线等工艺。
因此要求编程人员不仅要了解数控机床的工作原理、性能特点及结构，掌握编程语言和标准程序格式，还应能熟练掌握工件加工工艺，确定合理的切削用量，正确选用刀具和夹紧方法，并熟悉测量方法等等。
2.1利用MasterCAM进行安踏外型加工的自动编程基本步骤
根据安踏标志的结构特点，利用MasterCAM进行安踏标志加工编程，可按如下步骤进行：
分析零件图纸；
↓
建立加工模型；
↓
确定加工工艺（装卡、刀具等）
↓
刀具的选择、切削用量的选择；
↓
生成刀具轨迹及模拟加工；
↓
生成数控程序及传输；
2.2零件分析及造型
1、该零件主要由平面外形组成标志，内外轮廓由直线和圆弧组成，底座外部轮廓由长方体构成，几何元素之间描述的清楚完整，利用Pro/e软件进行三维造型：
图2.1零件的二维图
图2.2安踏标志实体
2、工件的装夹与定位
工件的外形是标准的长方体，且对工件的上表面进行加工，根据基准重合原则以工件的下底面为基准，使用的是通用的台虎钳装夹。
工件坐标系X、Y轴原点设定在中心位置，工件坐标系Z轴零点设定在工件是上表面。
3、刀具的选择
刀具的材料为工程塑料，刀具材料选用高速钢
4、编制数控加工工艺卡如表2-1
表2-1加工程序工艺单
编程员姓名
林鑫杰
电脑编号
编程日期
机床
加工中心
刀具材料
高速钢
模拟加工时间
程序名
刀路方式
刀具
切削参数
加工余量
安全
高度
刀号
类型
刀具
直径
主轴转速R/mm
进给速度mm/mm
背吃刀量mm
O0001
曲面粗加工平行铣削
1
平刀
2
3000
100
1.5
0.5
11
曲面精加工等高外形铣削
1
平刀
2
3000
100
0.5
0
11
工件坐标系设定指令
G54
加工起始点
（0，0）
图形
总高
程序审核
陈老师
审核日期
操作员姓名
林鑫杰
加工日期
实际加工时间
检验员
陈老师
日期
备注
符合要求
3应用MasterCAM进行安踏外型加工
图3-1Pro/e转MasterCAM后的模型图
3.1工件设定
在操作管理器中，单击图标，在弹出的“机器群组属性”对话框中打
开“材料设置”选项卡，按照图3-2所示设定工件参数。
图3-2材料设置图3-3边界盒
单击“边界盒”按钮后，工作区零件图形如图3-3所示。
3.2粗加工刀具路径生成
1）采用直径2MM力铣刀粗加工去除大部分余量，预留0.5MM精加工余量。
1.选择菜单“刀具路径”→曲面粗加工命令，系统提示选择加工曲面，选择工件形状为凸，视窗选择如图3-4所示所以曲面为加工曲面，按确认。
图3-4工件形状为凸
2.系统弹出如图3-4所示加工曲面、干涉面、加工范围边界、指定下刀点设置对话框，按确定。
3.系统弹出如图3-5所示曲面平行铣削的对话框，打开“刀具参数”选项卡。
并按照图3-7所示设置刀具参数
4.选择如图3-6所示曲面参数选项卡，设置相关参数。
5.选择如图3-7所示“粗加工平行铣削参数”设置相关参数。
6.加工模拟效果如图3-8
图3-4刀具路径图3-5曲面参数
图3-6粗加工平行铣削参数
图3-7粗加工平行铣
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