基于Mastercam车削编程de方法

1毕业设计课题名称：《基于Mastercam车削编程》专业：数控加工技术班级：设计者：指导教师：2007年3月20日2序言毕业设计论文是专科生培养方案中的重要环节。学生通过毕业论文，综合性地运用几年内所学知识去分析、解决一个问题，在作毕业论文的过程中，所学知识得到疏理和运用，它既是一次检阅，又是一次锻炼。不少学生在作完毕业设计后，感到自己的实践动手、动笔能力得到锻炼，增强了即将跨入社会去竞争，去创造的自信心。毕业设计论文是专科学生在校学习期间最后一个综合性教学环节，目的是培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能，分析与解决实际问题的能力，使学生得到科学研究与科技开发的初步训练，综合检验学生所学知识和技能，以完成学生从学习岗位到工作岗位的初步过渡。毕业设计论文教学是注重培养学生独立工作能力和创造力，培养学生在设计论文中具有全局观点、经济观点及注重社会效益，同时培养学生具有高尚的思想品质、严谨的科学态度、虚心好学协同工作的优良作风。毕业设计论文教学环节是一个综合训练的环节，对学生的成长及适应社会需要具有深刻影响。就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己从事的工作进行更深刻的了解，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。3第一章Mastercam简介Mastercam是美国CNCSoftware公司开发的基于微机CAD/CAM软件。自问世以来，以其较低的价格和完善的功能，在CAD/CAM领域内具有较高的市场占有率。该软件的图形界面简洁明快，菜单结构层次清晰，图标、热键方便灵活，易学易用。Mastercam具有完善的零件造型功能，可设计出复杂的曲线、曲面以及各类3D实体模型。使用Mastercam能够方便地实现型腔铣削、轮廓铣削以及点位加工，由于刀具路径具有相关性，型腔铣削、轮廓铣削和点位加工的刀具路径与被加工零件的模型相关一致。当零件几何模型或加工参数修改后，Mastercam能迅速准确地自动更新相应的刀具路径，无需重新设计和计算刀具路径。此外，Mastercam还具有强大的曲面粗加工功能，能够方便地提高粗加工的速度和效率。Mastercam灵活丰富的曲面精加工功能更为加工复杂的零件提供了更大的选择空间。Mastercam系统中，走刀路径与零件模型、刀具参数、加工参数的相关性，使您可以获取加工知识、积累加工经验。加工零件时，可以在管理器中修改与走刀路径有关的各种数据：几何模型、刀具参数、加工参数等，并可立即得到更新后的走刀路径，无需从头开始。另外，它还能够把加工策里储存在数据库中，当加工新零件时,只需从库中选取相似的加工策路,作用于待加工零件，即可快速、便捷地生成加工程序。一、车削编程更方便刀具路径与几何模型完全相关(FullAssociative)。当修改几何模型、刀具参数或加工参数后，刀具路径自动更新。在Ma4stercam的任务管理器中，可生成、修改和分析走刀路径。可把经常使用的加工工步存于数据库中，以提高编程的自动化程度。如，粗、精车零件时，可从库中调用储存的加工工步，作用于待加工零件。自动选刀功能在选择刀具时，优先显示本加工工步所需的刀具类型。如无合适的，也可访问刀具库中其它的刀具。二、强大的车削编辑功能智能化的内、外圆粗车功能。在粗车内、外圆时，还可用边界线(OuterBoundary)限定走刀区域。优化后的端面车功能，同时包含了粗车端面和精车端面走刀。粗车有两种走刀方式：往复走刀(Zigzag)和单向走刀(OneWay)。可精车外轮廓。粗、精车内外轮廓时，可先车内外圆，然后再车凹槽或凹形。完整的螺纹加工功能。包括多头螺纹加工功能、螺纹查表功能以及螺纹直径自动计算功能。可沿任一角度车、凿径向槽。用一个点或多个点即可定义待加工的槽，无需构造槽的几何形状。加工槽时，槽深、槽宽、槽侧面倾角、槽底圆角半径及槽顶倒角的定义十分方便。具有镗孔、钻孔功能。还可用多个点定义走刀路径。具有自动干涉检测功能，可防止刀具前面、后面与零件干渉。在粗加工、精加工、切槽和阵列(PattenRepeating)加工中，支持固定循环和子程序。Chucjpartandtailstockdetection.可定义进、退刀矢量，以控制刀具进入切削、退出切削的方式。三、各种资源库应有尽有刀片库丰富多彩。库中包括的刀片(Insert)有：Sandvik、Kenametal、Iscar、Valenite。丰富的刀具(Cutter)和刀柄(Hold)库。切削材料库可由用户自己编辑。系统能根据库中的设定，自动计5算进给速率和转速。有上百种车削后置程序，用户也可根据所用机床定制后置程序。可靠的刀具路径效验功能可单步摸拟每一条走刀指令。显示刀片、刀柄及刀具路径。还可估算加工时间。可摸拟毛胚被切除的过程。实体摸拟功能，可摸拟零件由毛胚切出的过程。四、C-Axis(Mill/Turn)编程在车、铣组合中，提供完整的C轴(C-Axis)编程功能。可铣端面(Face)或截面(Cross)上的轮廓。可在端面(Face)或截面(Cross)钻孔，并可沿顺时针或逆时针方向分度钻孔位置。在铣端面轮廓(FaceCountor)和截面轮廓(CrossCountor)、或钻端面孔和截面孔时，系统能自动设定刀具平面(TPlane)和工作平面（CPlane)。加工C-Axis轮廓时，可用2D或3D几何形状定义零件模型。实用的NC工具刀具过滤功能可大幅度减小所编程序的长度。自动产生用户定制的加工清单。第二章数控自动编程原理我们在进行数控手工编程时，先是求出组成零件几何图形的基本线圆图素的节点（交点）坐标值，然后按数控程序的格式要求固定地排列起来，再少量地在某些部位嵌入一些加工工艺指令而已。也就是说只要求出各交点坐标，则转化成数控程序是就相当于填表一样有规6则。自动编程就是利用计算机来计算这些交点，再按规律自动组成数控程序。对于简单零件图形，由于各交点坐标很容易求出，通常都只需要采用手工编程即可，若用自动编程则感觉不出其优势，但对于复杂零件图形，由于交点坐标手工很难计算，所以往往需要借助于自动编程。当然，对于简单图形，若需要经常性地进行数学变换，同样需要使用自动编程系统。数控自动编程从发展的历史来分，可有：1．数控语言型批处理式自动编程早期的自动编程都是编程人员根据零件图形及加工工艺要求，采用数控语言，先编写成源程序单，再输入计算机，由专门的编译程序，进行译码、计算和后置处理后，自动生成数控机床所需的加工程序清单，然后通过制成纸带或直接用通讯接口，将加工程序送入到机床CNC装置中。这其中的数控语言是一套规定好的基本符号和由基本符号描述零件加工程序的规则，它比较接近工厂车间里使用的工艺用语和工艺规程，主要由几何图形定义语句、刀具运动语句和控制语句三种语句组成。编译程序是根据数控语言的要求，结合生产对象和具体的计算机，由专家应用汇编语言或其它高级语言编好的一套庞大的程序系统。这种自动编程系统的典型就是APT语言。APT语言最早于1955年由美国研制成功，经多次修改完善，于70年代发展成APT-Ⅳ，一直沿用至今。其它如法国的IFAPT、德国的EXAPT、日本的FAPT、HAPT以及我国的ZCK、SKC等都是APT的变形。这些数控语言有的能处理3～5坐标，有的只能处理2坐标，有车削用的、铣削及点位加工用的等。这种方式的自动编程系统，由于当时计算机的图形处理能力7较差，所以一般都无图形显示，不直观，易出错。虽然后来增加了一些图形校验功能，但还是要反复地在源程序方式和图形校验方式之间来回切换，并且还需要掌握数控语言，初学者用起来总觉不太方便。2．人机对话型图形化自动编程在人机对话式的条件下，编程员按菜单提示的内容反复与计算机对话，陆续回答计算机的提问。从一开始，对话方式就紧密与图形显示相联，从工件的图形定义，刀具的选择，起刀点的确定，走刀路线的安排直到各种工艺指令的及时插入，全在对话过程中提交给了计算机，最后得到的是所需的机床数控程序单。这种自动编程具有图形显示的直观性和及时性，能较方便地进行对话修改，易学且不易出错。图形化自动编程系统有EZ-CAM、MasterCAM、UGII、PRO/E、CAXA制造工程师等。第三章Mastercam软件的数据处理流程MasterCAM软件由CAD模块绘制图形，存盘后保存为*.MCx(x为版本号，如MC7、MC8、MC9等)；进行加工刀路定义后，即可生成相对独立的*.NCI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刀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用的NC程序清单文件*.NC。当然，MasterCAM中还有存放刀具参数、毛坯及刀具材质、配置系统刀具参数文件*PRM后置处理文件*.PST8状态、加工工艺表单等的一些数据格式文件。从以上MasterCAM软件的数据处理流程可知，MasterCAM经刀路定义后生成的刀路数据文件NCI是不变的，最后生成NC程序时需要用到不同的后置处理格式文件*.PST，从而生成不同的NC格式程序代码。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，适于德国马豪数控系统的Mpmahoxy.pst、Mpmahoxz.pst，适于mazakm数控系统的Mpmazakm.pst等等。尽管如此，由于我们所使用到的机床很多功能处理上经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各式生成的NC程序，因此，研究探索后置处理文件就很有必要。第四章MasterCAM的车削编程在本章中将通过图4-1所示零件介绍Mastercam的车端面、粗车、精车、切槽、螺纹切削、钻孔和截断车削过程。几何图形数据*.MCx刀路数据文件*.NCI材质文件NC程序文件*.NC工艺表单文件*.SET刀具参数文件*PRM后置处理文件*.PST9三工艺过程设计(一)确定毛坯的制造形式金属毛坯的形成主要有铸造、锻压。焊接等。零件的材料为AL件,由于形状比较复杂,铸造设备简单,投资少,铸件形状与零件比较接近,可减少切削加工质量,节省金属材料,成本较低,所以选择铸造.(二)基准面的选择在零件加工过程中合理选择定位基准对保证零件加工质量是起着决定性的作用.选择合理,可提高生产效率.否则,就会使加工工艺过程问题百出,严重的还会造成零件大批报废,使生产无法进行.所以,基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一.1粗基准的选择按照粗基准的选择原则:当零件有不加工表面时应以这些不加工表面作粗基准。若零件有若干不加工表面时，粗基准的选择，应合理分配各加工表面的加工余量以保证各加工表面都有足够的余量，对某些重要的表面，尽量使其加工余量均匀，对导轨面且10要求加工余量尽可能小一些，以便获得硬度和耐磨性更好的表面，使工件上各加工表面总的金属切除量最小。作为粗基准的表面，应尽量平整，没有浇口、冒口或飞边等其它表面缺陷，以便使工件定位准确，夹紧可靠。同一尺寸方向上的粗基准表面只可能使用一次。2精基准的选择精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题,当设计基准不重合时,应该进行尺寸换算。它有基准重合原则、基准统一原则、互为基准原则、自为基准原则。(三)制定工艺路线制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状,尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证.尽量使工序集中,除此之外,还应考虑经济效率,以降低生产成本.。（四）工艺分析及处理1）根据图纸要求和毛坏情况，先主后次，按先主后次的加工原则确定工艺方案和加工路线。（1）车端面打中心孔。（2）对于细长轴类零件，轴心线为工艺基准，用三自定心卡盘夹持料棒一端使工件伸出卡盘300mm另一端用顶尖顶住，一次装夹完成精加工和螺纹加工。（3）先从右至左切削外轮廓，其路线为：倒角---切削螺纹的实际外圆---切削锥度部分---