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1、第6章自动编程系统概述及MasterCAM 9.0应用,教学时数：8学时教学目的与要求：要求学生掌MasterCAM 9.0 的编程方法。教学重点：MasterCAM 9.0 基本命令、线框模型、曲线模型、实体模型、自动编程。用MasterCAM 9.0 软件直接在多媒体教室讲解。,国内外流行的个人计算机CAD/CAM软件,1Pro/E（Pro/Engineer）是美国PTC公司（Parametric Technology Corporation，参数技术公司）开发的大型CAD/CAM/CAE集成软件。,2UG（Unigraphics）软件起源于美国麦道飞机公司，后于1991年11月并入世界上
2、最大的软件公司EDS公司。3Solid Edge是通用机械CAD/CAE/CAM 一体化软件，三维实体造型系统。Solid Edge V5采用了Unigraphics solutions 的parasolid造型内核作为软件核心。Solid Edge 将装配设计、零件造型、钣金设计和图纸生成结合在一起，为用户提供了从二维到三维的设计及加工等功能。,4Cimatron软件是以色列Cimatron公司的产品，最早被用来设计开发幼狮喷气式战斗机及潜艇等。该软件是一套全功能、高度集成的CAD/CAE/CAM系统，现已被广泛地应用于机械、电子、交通运输、航空航天、科研等行业。Cimatron软件的CAM
3、模块为加工制造业提供了从2轴到5轴的可靠的NC功能。,5CATIA 的产品开发商Dassault System（达索）成立于1981年。它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域，已经成为航空航天业的主流软件、汽车工业的事实标准。,6Mechanical Desktop是Autodesk公司为机械设计专门设计的新系统。Mechanical Desktop通过融合二维与三维的设计扩展了AutoCAD设计环境的能力。这套CAD/CAE/CAM软件可以由MDT/Inventor完成三维模型及其装配设计，利用MSC/FEA进行需要的分析，利用HyperMILL系统进行相关零部件的数控编程，自动生成N
4、C代码。,7SolidCAM是专业多轴数控加工软件，SolidCAM提供的加工方式有二轴半加工，三轴加工，3+2多面加工，旋转加工，驱动旋转加工和电线放电加工。SolidCAM 提供基于Windows的数据加工系统并与SolidWorks完全集成。,8PowerMILL AutoCAM是一基于知识库的智能加工模块，它为简单快速刀具路径产生提供了最终解决方案。该程序的使用十分简单，仅需简单输入需进行加工的CAD模型，指定毛坯尺寸以及将使用的加工机床包括是使用传统加工还是进行高速加工。,9MasterCAM软件是美国CNC Software,Inc.所研制开发的CAD/CAM系统，是最经济有效的全
5、方位的软件系统。,CAM编程的一般步骤,第一章 MasterCAM9.0基 础 知 识,1.1 MasterCAM V9.0 模块功能简介1.2 MasterCAM V9.0 的铣削加工特点1.3 MasterCAM V9.0 工作界面,Mastercam软件是美国CNC Software,INC开发的CAD/CAM系统，是最经济有效率的全方位的软件系统。在国内外CAD/CAM领域，它是微机平台上装机量最多、应用最广泛的软件，成为CAD/CAM系统的行业标准。,1.1 MasterCAM V9.0 模块功能简介,MasterCAM系统是一套CAD/CAM集成软件，它包含以下主要功能：(1)三维
6、设计系统（design）(2)铣削加工系统(mill),(3)车、铣复合加工系统(lathe)(4)线切割、激光加工系统(wire)其中，三维设计系统是CAD功能模块，其它为CAM功能模块并包括三维设计系统。,1.2 MasterCAM V9.0 的铣削加工特点,1.2.1 任务管理 1.2.2 强大的零件造型功能 1.2.3 刀具路径的相关性 1.2.4 型腔铣、轮廓铣和点位加工 1.2.5 强劲的曲面粗加工功能 1.2.6 灵活的曲面精加工,1.2.7 曲面修整加工 1.2.8 多轴加工 1.2.9 提高加工过程中走刀速度的方法 1.2.10 加工参数管理及优化工具 1.2.11 文件管理
7、及数据交换 1.2.12 易学易用 1.2.13 系统配置要求,1.3 MasterCAM V9.0 工作界面,图1-1是.MasterCAM V9.0的Mill模块的窗口界面。分五大部分：绘图区、主菜单区、辅助菜单区、工具栏区、系统提示区，依Windows程序风格，还有标题栏，帮助栏。,第二章 二维图形的构建,2.1 点 的 构 建2.2 直 线 的 构 建2.3 圆 弧 的 构 建2.4 倒 圆 角2.5 曲 线 的 构 建,2.6 矩形的构建2.7 倒角的构建2.8 文字的构建2.9 插入图形2.10 椭圆的构建2.11 多边形的构建2.12 边界盒的构建2.13 螺旋线/螺旋,第三章
8、几何图形的编辑和尺寸标注,3.1 删 除3.2 修 整3.3 转 换3.4 二维绘图综合实例3.5 图形尺寸标注,3.1 删 除,删除已经构建好的图素。,3.2 修 整,选取如图3-11主菜单上的“修整”或按功能键，弹出修整菜单，,3.3 转 换,选取如图3-37主菜单上的“转换”弹出如图3-38转换菜单，转换菜单功能描述如下表3-13所示。,3.4 二维绘图综合实例,3.5 图形尺寸标注,图形标注是机械工程制图中不可缺少的。Master cam作为CADCAM 一体化软件，同样也提供了标注的功能。本节将介绍图形的标注，内容包括尺寸标注、注解文字和尺寸标注的编辑等。用户进行尺寸标注，可以采用系
9、统的缺省设置，也可以通过图174所示的对话框对标注参数设置。,第四章 曲 面 的 构 建,4.1 曲面构建环境4.2 三维线框模型4.3 构 建 曲 面4.4 曲 面 编 辑4.5 曲 面 曲 线4.6 曲面构建综合实例,4.1 曲面构建环境,4.1.1 MasterCAM的坐标系统MasterCAM的作图环境有两种坐标系，即系统坐标系和工作坐标系。系统坐标系是Mastercam中固定不变的的坐标系，满足右手法则，如图4-1所示。工作坐标系（Work Coordinate System）是用户在设置构图平面时所建立的坐标系。,4.1.2 构图平面和图形视角在MasterCAM中引入构图平面的概
10、念是为了将复杂的三维绘图简化为简单的二维绘图。构图平面是用户当前要使用的绘图平面，与工作坐标系平行。设置好构图平面后，则所绘制的图形都在构图平面上，如构图平面设置为俯视图，则所绘制的图形就产生在平行于俯视图的构图面上。,4.1.3 工作深度工作深度是用户绘制出的图形所处的三维深度，是用户设置的工作坐标系中的Z轴坐标。通过工作深度的设置可使用户在二维图形中绘制出具备三维Z轴深度的图形。,4.2 三维线框模型,三维线框模型是以物体的边界来定义物体，其体现的是物体的轮廓特征或物体的横断面特征。三维线框模型不能直接用于产生三维曲面刀具路径。MasterCAM的曲面造型通常需要事先绘制好三维线框模型，然
11、后在此模型的基础上构建出曲面。,图418 图层管理员对话框,图422 在前视图构图面中选取Y轴进行镜像的结果,图425 旋转后的结果,图429 平移后结果,4.3 构 建 曲 面,4.3.1 曲面的基本概念和分类曲面是用数学方程式来定义物体表面的形状表现，一个曲面包含有多个段面（sections）或缀面（patches），它们熔接在一起而形成一个图素。使用曲面造型可以很好地表达和描述物体的形状，曲面造型已广泛地运用于汽车、轮船和飞机机身以及各种模具和模型的设计和造型中。,图4-39 构建出的直纹曲面,4.3.3 昆氏曲面昆氏曲面是用四条边界曲线定义，由许多缀面组合而形成的一张曲面。如图4-42
12、所示。昆氏曲面的构建有两种方法，即自动选取和手动选取。自动选取可能因为分歧点太多，以至于不能顺利地构建昆氏曲面，故在实际操作中一般选择手动选取的方法。,图4-42 昆氏曲面,4.4 曲 面 编 辑,曲面倒圆角曲面倒圆角可以把所选取的两组曲面通过圆角进行过渡，其主要用于将两组相交曲面平滑过渡及把物体的端部倒圆角处理的情况。曲面倒圆角有平面/曲面倒圆角、曲线/曲面倒圆角、曲面/曲面倒圆角三种方式，其中曲面/曲面倒圆角是使用最多的一种。,曲面/曲面倒圆角,C2 C1,图4-78 曲面/曲面倒圆角原始曲面,图4-80 曲面/曲面倒圆角后结果,4.5 曲 面 曲 线,曲面曲线是指通过已有的曲面或平面来绘
13、制曲线。一般都可以既生成曲线又生成曲面曲线，而曲面曲线只用于曲面休整的情况。有以下几种方法构建曲面曲线：,4.6 曲面构建综合实例,掌握一个软件，先要弄清楚基本的概念，然后做适当的具有代表性的练习，从而达到熟练掌握的效果。在实际生活中，大部分物体由多个曲面组成，因此在构建的时候要使用多种构建方法来进行复合造型，形成复合曲面模型。,第五章 实体模型的构建,5.1 实体建模的过程5.2 挤 出5.3 旋 转5.4 扫 掠5.5 举 升5.6 倒 圆 角5.7 倒角5.8 薄 壳5.9 布 林 运 算5.10 实 体 管 理 员,5.11 基 本 实 体5.12 牵 引 面5.13 修 剪 实 体5
14、.14 创建多面视角5.15 特征识别 5.16 曲面生成5.17 薄 片 加 厚5.18 移 除 面5.19 建 模 实 例,5.1 实体建模的过程,实体模型与线框模型、曲面模型一样也是描述三维物体的一种表达方式，它是由多个特征组成的一个整体，在MasterCAM中表示为一个图素，其不仅具有面积的特征，并且还具有体积的特征。MasterCAM中三维实体建模的过程和步骤如下。,一、构建三维实体外形三维实体外形如同曲面造型中所需要的三维线框模型，在构建三维实体之前需要事先构建。如需挤出图5-1a所示的实体，则要事先构建图5-1b所示的外形。,a)b)图5-1 实体模型,二、构建、编辑实体特征在M
15、asterCAM中通过挤出、旋转、扫掠、举升、基本实体来实现三维实体的基本构建特征，并在此基础上进行倒圆角、倒角、薄壳、布林运算、牵引、剪切等操作，最终构建出实体模型，如图5-2所示。,三、实体管理操作在MasterCAM 中通过实体管理员（如图5-3所示），可以方便地进行实体特征的管理，可以观察三维实体的构建记录，改变实体特征的次序，修改特征的参数和图形。,图5-3 实体管理操作,5.2 挤 出,挤出是指把若干共面的串连曲线外形，沿着一个指定的方向和距离拉伸而成。它既可进行实体材料的增加，也可进行实体材料的切除。5.2.1 挤出用挤出的方法构建的是实心的实体，但它的实体外形必须是封闭的。,图
16、5-4 构建实体的外形,图5-8 挤出的实体,5.3 旋 转,旋转是指把二维平面曲线链绕着轴线以指定的角度进行旋转的实体造型。即可通过旋转构建主体，也可产生凸缘或切割实体。该功能的构建过程基本同旋转曲面的构建过程，只不过曲面是没有厚度和质量的，而实体有质量和体积。,图5-19 生成的旋转实体,5.4 扫 掠,扫掠是指用封闭的平面曲线链（即断面轮廓外形）沿着一条曲线链（即路径曲线链）进行平移或旋转构建的实体，或在已知的目标实体上产生凸缘或切割目标实体。,图5-20 构建扫掠实体外形,图5-22 扫掠实体,5.5 举 升,举升是指将多个封闭的端面轮廓外形通过直线或曲线过渡的方法构建实体。该功能既可
17、构建实体主体，也可产生凸缘或切割实体。,图5-25 以圆弧连接的举升实体,5.6 倒 圆 角,倒圆角是指在实体的边缘通过圆弧曲面进行过渡。它是一种边的顺接形式，在要倒圆角的边上生成一个新的曲面，它正切于相邻面的边。,5.7 倒角5.8 薄 壳,5.9 布 尔 运 算,布林运算又叫布尔运算，它通过结合、切割、交集的方法将多个实体合并为一个实体。它是实体造型中的一种重要方法，利用它可以迅速地构建出复杂而规则的形体。在布林运算中选择的第一个实体为目标主体，其余的为工件主体，运算的结果为一个主体。,5.10 实 体 管 理 员,实体管理员是一个有效地管理实体操作的工具。一个复杂实体的创建过程一定包含了
18、多次的实体构建及编辑。实体管理员对每一个实体的构建过程都有详细的记录，而且是按构建顺序记录的，记录中包含了实体构建时的相关参数。因此可以对以前任一次的操作进行修改（如修改参数等），甚至还可以重排构建顺序，以便实体按新的顺序自动重新创建。,5.11 基 本 实 体,基本实体是系统内部定义好的由参数进行尺寸驱动的实体，包括圆柱体、锥体、圆球体和圆环体。这些简单实体的参数已被预先定义，用户可直接给这些参数赋以数值，生成实体。,5.12 牵 引 面,牵引面其实就是将实体上的某个面旋转一定的角度，其它和该面共交线的面也会跟着发生变化，保持与该面的连接关系。这种使某个面（某些面）倾斜一定角度的操作在设计模
19、具的拔模斜度时常常用到。,5.13 修 剪 实 体,修剪实体是指利用平面、曲面、实体薄片切割实体的操作。,5.14 创建多面视角5.15 特征识别 5.16 曲面生成,5.17 薄 片 加 厚,将曲面转为薄壁片实体。,将薄片实体增加厚度。,5.18 移 除 面5.19 建 模 实 例,本节以制作饮水机实体为例讲解实体建模的过程和方法。,第六章 其它功能及设置,6.1 文 件 管 理6.2 分 析 功 能6.3 荧 幕 设 置,6.1 文 件 管 理,文件管理用于所有MasterCAM文件中几何图形的存取、NC程序的传输（将NC程序传至CNC数控机床系统中）、几何图形的转换、几何图形的打印、NC
20、程序及NCI文件的编辑等功能。,6.2 分 析 功 能,分析功能可以查看图素的数据，有时也可以编辑图素的数据。当查看图素的数据时，系统会在提示区显示四行数据，第一、二行显示图素形式和其它相关属性信息，第三、四行显示几何图形信息。,该分析功能依赖于现有的构图面，计算两种形式的数值。在三维坐标系下，显示XYZ的数值为世界坐标系下的计算结果；在二维构图面下，系统根据当前的构图面计算图素坐标。即在某个构图面下作图，分析该图素数据时，应设置为该构图面。,6.3 荧 幕 设 置,荧幕设置主要是设置屏幕上图形的显示状态、工作状态等。在主功能表中选取“S屏幕”，显示屏幕菜单，点击“N下一页”显示第二页菜单，如
21、图6-32所示。下面对各个项目逐一介绍。,第七章 CAM加工基础,7.1 刀 具 管 理7.2 刀具参数设置7.3 材 料 设 置7.4 工 作 设 定7.5 操 作 管 理,7.1 刀 具 管 理,在Mastercam中，用户可以直接从系统的刀具库中选择要使用的刀具，也可以选用刀具库中刀具外形设置不同的参数来定义刀具，还可以自己定义刀具的外形加入刀具库中。下面将对刀具的管理进行简单的介绍。,7.2 刀具参数设置,MasterCAM产生刀具路径时需要输入各种刀具工艺参数。参数分为共 同参数和模组专用参数两大类。刀具参数表(如图7-4)是每个刀具路径都要输入的参数，属于共同参数，表中大部分参数可
22、以通过选择或新建刀具来更改，也可以在表中直接输入更改。,7.3 材 料 设 置,在Mastercam中，用户可以直接从系统的材料库中选择要使用的材料，也可以设置不同的参数来定义材料，下面将对材料的管理进行简单必要的介绍。,7.4 工 作 设 定,机械加工中的工件也是不可缺少的，工作设定就是用来设置当前的工作参数，包括毛坯的大小、原点和材料等设置，NCI设置和刀具偏置设置等。,7.5 操 作 管 理,7.5.1 鼠标快捷方式7.5.2 刀具路径模拟此功能用于重新显示已经产生的刀具路径，以确认其正确性，同时系统还会计算出理论上的工件加工时间。,第八章 二 维 加 工,8.1 外 形 铣 削8.2
23、挖 槽 加 工8.3 平 面 铣 削8.4 钻 孔 加 工,图8-1 外形铣削参数,(1)安全高度(2)参考高度(3)进给下刀位置(4)要加工表面(5)最后切削深度(6)快速提刀,8.2 挖 槽 加 工,挖槽加工或者称为口袋加工，主要用来切除一个封闭外形所包围的材料或切削一个槽，其特点是移除封闭区域里的材料，其定义方式由外轮廓与岛屿所组成。挖槽加工与外形铣削最大的区别是，挖槽加工是大量地去除一个封闭轮廓内的材料，另外通过轮廓与轮廓之间的嵌套关系，去除欲加工的部分。,图8-51 挖槽加工示例零件,图8-52 嵌套轮廓的铣削区域,图8-73 挖槽加工零件图,8.3 平 面 铣 削,平面铣削刀具路径
24、是将工件表面铣削一定深度后为下一次加工作准备。用户可以铣削整个工件的表面，也可以通过选取指定的区域。,8.4 钻 孔 加 工,MasterCAM的钻孔加工可以指定多种参数进行加工，设定钻孔参数后，自动输出相对应的钻孔固定循环加指令，包括钻孔，铰孔，镗孔，攻丝等加工方式，表8-7显示了钻孔循环加工的方式的选择。钻孔加工程序可以用于工件上各种点的加工，对于使用数控加工中心进行加工的工件来说，为了保证有足够的精度，通常在数控加工机床上直接进行孔的加工。,第九章 曲 面 加 工,9.1 曲面加工的公用参数设置9.2 曲 面 粗 加 工9.3 曲 面 精 加 工9.4 曲 面 加 工 实 例,9.1 曲
25、面加工的公用参数设置,9.1.1 曲面加工公用选项在进入曲面加工后，如图9-1（a）所示，在主功能表的上部为粗加工与精加工的选择，而在其下部有以下几个选项：,1加工面2CAD文件3检测面4刀具限制,9.2 曲 面 粗 加 工,对于MasterCAM中这么多的刀具路径类型，本书仅介绍常用的平行铣削粗加工与挖槽粗加工这两种最为常用的粗加工形式，其他粗加工方式的操作的设置参数可以参考这两种加工类型或者对应精加工方式的操作和参数设置。,9.3 曲 面 精 加 工,9.3.1 平行铣削精加工 平行铣削精加工方法是生成一组成一定角度相互平行的刀具路径。平行铣削精加工在实际中应用非常广泛，对于坡度不大，曲面过渡比较平缓的零件加工。,1切削方向延伸量,图9-38 切削方向延伸,(a)(b)图9-52 增加浅平面加工,图9-60 环绕等距加工示例,9.4 曲 面 加 工 实 例,(1)曲面造型,9.4 曲 面 加 工 实 例,(2)刀具设置,9.4 曲 面 加 工 实 例,(3)设置加工参数,9.4 曲 面 加 工 实 例,(4)生成刀具路径,9.4 曲 面 加 工 实 例,(5)后处理生成加工程序代码,
