毕业设计（论文）-MASTERCAM软件进行鼠标的三维曲面建模仿真.doc

南京工程学院毕业设计说明书（论文）摘 要mastercam技术是实现产品设计和制造自动化的关键技术，在产品开发中，引入该技术进行产品设计及数控加工，能大大提高产品的生产效率和质量。曲面在机械产品和模具设计中应用广泛，而且由于曲面的特点，决定了只有用mastercam技术才能缩短产品的设计0、制造周期，提高产品的质量。本课题就是基于mastercam软件围绕着这一应用主题展开的。鼠标模型是一个比较典型的曲面模型，本课题就是用mastercam软件进行鼠标的三维曲面建模，仿真加工模型零件，生成加工程序并在数控机床上加工出其模型。首先根据图形实物，确定各部分之间的比例关系并参照自己的设计运用cad建模功能创建出鼠标的三维模型。创建后的实体模型可以在cam中生成精确的刀具路径。生成的刀具路径，可以通过后置处理产生用于特定数控机床的加工代码。生成的加工代码传输到指定的数控机床上来完成鼠标的数控加工。通过本次研究进一步证实了mastercam软件在曲面建模和加工中所具有的强大功能。关键词:鼠标；mastercam；建模；数控加工abstractmastercam technology is a product design and manufacturing automation of key technology, product development, the introduction of the technology, product design and cnc machining, can greatly increase production efficiency and quality. surface in the mold design of mechanical products and is widely used, and because the surface characteristics determine that only by mastercam technology to reduce product design, manufacturing cycle and improve product quality. this issue is based on mastercam software applications around the theme started. mouse model is a typical surface model, this issue is to use the mouse software mastercam three-dimensional surface modeling, simulation process model parts, build processing and processing of cnc machine tools out of their model. first of all, according to graphic objects, to determine the proportional relationship between the parts and the light of their own design using cad modeling to create three-dimensional model of the mouse. after creating a solid model can generate accurate cam tool path. generated tool paths can be generated by post-processing for specific cnc machining code. generated code for transmission to the designated processing cnc machining up to complete the mouse. through this study further confirmed the mastercam software in surface modeling and processing, which has the power. key words: mouse; mastercam; modeling; nc 目 录第一章 绪论1 1.1 引言1 1.2 课题背景及意义1 1.3 研究内容2 1.4mastercam技术国内外发况4 1.5 数控加工技术概述61.5.1 数控加工工艺内容61.5.2 数控加工准备工作7第二章 鼠标的cad模块创建9 2.1 鼠标的建模分析9 2.2鼠标侧面的建模9 2.3 鼠标顶面的建模12 2.4 画侧面曲面和画顶面曲面13 2.5 顶面和侧面倒圆角面14第三章 鼠标的加工17 3.1 鼠标仿真加工概述17 3.2 鼠标仿真加工过程18 3.2.1 工艺分析18 3.2.2 铣削四周选刀和切削参数设定183.2.3曲面粗加工选刀和切削参数设定203.2.4曲面精加工选刀和切削参数设定21 3.2.5生成刀具路径24 3.2.6 毛坯设定25 3.3 鼠标凸模的数控加工26第四章 结论30 4.1 论文总结30 4.2 感想30参考资料32致谢33附录a：程序清单34附录b：英文资料37附录c：英文资料翻译4237 第一章 绪 论1.1 引言随着cad、cam、cae 等技术不断发展和日趋完善,它们在各个领域得到了极其广泛的应用。其中mastercam软件是这一技术发展得比较成功的软件之一,它是从二维绘图、数控加工编程、曲面造型等功能发展起来的软件。目前已广泛应用于航空、航天、汽车、通用机械等领域，同时也被当今许多世界领先的制造商用来从事概念设计、工业设计、详细的机械设计以及工程仿真和数控加工等领域。其cam模块尤其出色,在同类软件中处于绝对领先地位,它提供了一种交互式编程工具,可计算生成精确可靠的刀具加工轨迹,是一个功能强大的计算机辅助制造模块。1.2 选题背景及意义现代制造业所面对的经常是具有复杂型腔的高精度模具制造及复杂型面产品的外型加工,其共同特点是以复杂三维型面为结构主体,整体结构紧凑,制造精度要求高,加工成型难度极大。通过近几年对mastercam软件的应用摸索,针对上述制造过程中普遍存在的技术难点,将传统工艺方案中适用现代数控加工的精华部分溶入mastercam的应用过程,总结出一套适用于各类复杂型面的数控加工编程方法。鉴于传统模具加工的缺点，采用mastercam这样一套当今世界上最先进和紧密集成、面向制造业的高端软件，通过对目前电子市场上最常见的，具有典型曲面结构的鼠标模具进行造型和加工，实现模具的快速制造及对市场的快速响应，以此克服过去模具设计周期长，制造周期长的弊端。本课题主要是是鼠标的设计与数控加工，其研究意义如下：（1）课余参加过mastercam软件的培训，但是只是掌握了该软件的最基本的功能，通过这次的课题，可以使我更加多的掌握该软件的功能。这次的鼠标造型主要是以曲面造型为主，而mastercam软件在自由曲面建模上有很强的功能，做起模型来较方便。（2）mastercam的高端技术可使鼠标模型在cam中生成精确的加工路径，可以很清晰的观察到模拟加工的全过程。（3）mastercam的加工后置处理模块可方便地建立自己的加工后置处理程序，该模块适用于目前世界上几乎所有主流nc机床和加工中心，而且该模块在多年的应用实践中已被证明适用于25轴或更多轴的铣削加工、24轴的车削加工和电火花线切割 。（4）通过mastercam软件完成鼠标的设计，一方面可以培养学生的设计能力，掌握正确的思维方法和设计的基本技能，另一方面可以提高学生的独立思考、综合分析的能力，在设计过程中促使学生学习更多的新知识，掌握自我学习的能力。（5）通过在数控机床上实现鼠标的数控加工，可以在巩固学生学过的基础理论和专业知识的同时，使理论与实践相结合，掌握数控机床的操作方法以巩固和发展所学理论知识。（6）整个毕业设计以后，基本上培养了学生掌握正确的思维方法和利用计算机软件解决问题的基本技能，同时也培养了同学们在学习过程中的团结协作的作风，为以后的工作打下了良好的基础。 1.3 研究内容本课题是在mastercam软件及数控机床的基础上，完成鼠标的模型绘制、虚拟加工以及实际加工三部分的研究内容。详述如下：1.运用mastercam的cad模型的表达： cad模块包括了线框模型、曲面模型和实体模型。（1）线框模型： 线框模型是以物体的形状的轮廓、棱边或交线作为形状数据来描述物体的。圆柱圆锥等情况，除棱线以外没有多余的轮廓线的多面体形状，用线框模型就难以表达，即不清楚用怎样的棱线来形成侧面的，所以需要加入辅助线。线框模型在计算机内部数据存放结构简单，计算机处理速度快，但形状所带的信息不完整，所以无法得到剖面图，消除隐蔽线和两个形体间的交线，不能计算出物体的体积，重量，表面积，中心等。（2）曲面模型： 曲面模型是在三维物体线框模型的基础上加进面的信息，即把三围线框模型的物体表面定义成面。最简单的面是由多边形和圆形成的平面，其他有旋转面，球面，锥面以及负载的自由曲面。自由曲面是绘制复杂曲面的主要手段，在mastercam中有：用边界表达的昆式曲面，用截面轮廓表达的举升曲面和直纹曲面、扫描曲面、牵引曲面及倒圆角面。不论哪种面都带有方向的信息，这些信息可以生成阴影线、截面轮廓线、相贯线等。曲面模型虽然边界得到了定义，但是每个面都是单独存储，并没有记录面与面之间的相邻拓扑关系，并没有表示实体在面的哪一侧的信息，即不明确边界包围的是实心体还是空洞。（3）实体模型：实体模型是在曲面模型的基础上，定义了曲面之间的相互位置关系，实体就在面的哪一侧的信息。定义实体侧的方法主要有三种：一点指定法，线矢量指定法，包围面的线指定法。 实体造型的方法：csg法和b-rep法。 csg法-结构实体造型表达法：使用立方体、圆柱体、圆锥体、四分之一圆柱体、倒圆角体等单一的基本实体进行和、差、残留共同部分的运算来表达复杂的形状。 b-rep法-实体边界表达法：用模型的面与面之间的边界来表达的意思，即空间实体可以定义有限面包围而成，每个面都是由有限条边界围成的封闭区域。 b-rep法比csg法表达麻烦一些，但边界表达能看清楚表达出形体的面、边、点及其相互关系，目前大多数几何造型系统都一种造型方法为主兼用另一种。 特征建模：实体模型在集合造型上已经很完善了，它不仅仅是集合形状的描述，还能提供产品开发整个周期所需要的信息。集合模型还带上工艺设计中所需其他信息：如加工特征、材料、公差及表面粗糙度等，称为零件特征。特征造型将促进cad/cam一体化进程，实现工艺自动化。再零件设计时采用前述的具有某些功能和加工信息的形状特征进行组合、拼装，这样构建的模型称为特征模型。此次课题的任务是鼠标的设计，所以实体建模的功能用的比较多。2. mastercam的铣削加工创建后的实体模型可以在cam中生成精确的刀具路径。用户可以在图形界面中编辑刀具路径，观察刀具的运动过程，并进行加工模拟。生成的刀具路径，可以通过后置处理产生用于特定数控机床的加工代码。目前, mastercam是全球应用最普遍、最富竞争力的一流计算机辅助设计、辅助制造、辅助工程的一体化软件系统之一，是目前市场上功能最极致的产品设计工具。mastercam软件的cam模块向用户提供了当今世界上最好的cam技术。利用它可针对任何加工任务生成优化而可用的加工路径，加工路径通过后置处理生成数控程序，将程序用于特定机床即可用来加工各类零件。mastercam所支持的加工方法有平面铣、点位加工、线切割和薄片加工等。此外，其强大的后处理工具可实现与任何机床的接合，是一个高效的制造解决方案。利用它这一技术已成功应用于模具及零件的制造过程,为企业带来了极高的加工质量和可观的经济效益。mastercam铣削加工的基本过程：（1）绘制产品设计图：利用mastercam9软件的二维或者三维绘图功能，绘制产品设计图。（2）绘制曲面模型：依据产品设计图，利用mastercam9软件的三维实体或曲面功能绘制产品曲面模型。（3）由曲面模型生成凹凸模：依据产品曲面模型，结合材料特性（如收缩率），利用mastercam9软件三维实体或曲面编辑功能产生凹凸模。（4）规划凹凸模刀具路径：依据产品凹凸模，集合材料模具特性、世纪生产条件等因素规划凹凸模道具路径。（5）加工方式的选择：加工道具的选择。 定义刀具。 设定加工刀具参数 设定加工参数设定工件参数 生成道具路径（6）实体加工模拟：依据生成凹凸模加工刀具路径，利用mastercam9软件的实体加工模拟功能进行实体加工模拟，及时发现存在的问题并尽心改进。（7）执行后处理生成nc程序：在检验实体切削模拟结果无误后，选择对应的后处理器将刀具路径转换成数控机床所能接受的nc代码，再利用dnc方式传送到cnc数控铣床或加工中心进行加工。3.鼠标的数控加工鼠标的实体mastercam程序生成后，就可以在数控机床上进行数控加工了。加工时要注意零件的装夹、工件坐标系的建立、对刀方法等数控机床的操作方法。1.4 mastercam技术国内外发展状况mastercam技术经过几十年的发展，先后走过大型机、小型机、工作站、微机时代，每个时代都有当时流行的mastercam软件。现在，工作站和微机平台mastercam软件已经占据主导地位，并且出现了一批比较优秀、比较流行的商品化软件。下面我们将分别介绍国内外一些流行的软件。 （1）unigraphics(ug) 在ug中，优越的参数化和变量化技术与传统的实体、线框和表面功能结合在一起，这一结合被实践证明是强有力的，并被大多数mastercam软件厂商所采用。现在已经发展成了一个从低端到高端，兼有unix工作站版和windows nt微机版的较完善的企业级cad/cae/cam集成系统。（2）autocad autocad是当今最流行的二维绘图软件，它在二维绘图领域拥有广泛的用户群。autocad有强大的二维功能，如绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注以及二次开发等功能，同时有部分三维功能。（3）solidworks solidworks是基于windows平台的全参数化特征造型软件，它可以十分方便地实现复杂的三维零件实体造型、复杂装配和生成工程图。图形界面友好，用户上手快。该软件可以应用于以规则几何形体为主的机械产品设计及生产准备工作中，其价位适中。（4）pro/engineer pro/engineer软件能将设计至生产全过程集成到一起，让所有的用户能够同时进行同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行工程。pro/engineer系统主要功能如下：a)真正的全相关性，任何地方的修改都会自动反映到所有相关地方。 b)具有真正管理并发进程、实现并行工程的能力。 c)具有强大的装配功能，能够始终保持设计者的设计意图。d)容易使用，可以极大地提高设计效率。 pro/engineer系统用户界面简洁，概念清晰，符合工程人员的设计思想与习惯。整个系统建立在统一的数据库上，具有完整而统一的模型。pro/engineer建立在工作站上，系统独立于硬件，便于移植。我国mastercam技术及产品发展的未来之路经过多年的推广，cad技术已经广泛地应用在机械、电子、航天、化工、建筑等行业。应用cad技术起到了提高企业的设计效率、优化设计方案、减轻技术人员的劳动强度、缩短设计周期、加强设计的标准化等作用。近年来，我国cad技术的开发和应用取得了长足的发展，除对许多国外软件进行了汉化和二次开发以外，还诞生了不少具有自主版权的cad系统，如高华cad，开目cad等，由于这些软件价格便宜，符合本国国情和标准，所以受到了广泛的欢迎，赢得了越来越大的市场份额。 但是，我国mastercam软件不管是从产品开发水平还是从商品化、市场化程度都与发达国家有不小的差距。由于国外mastercam软件出现得较早，开发和应用的时间也较长，所以它们发展比较成熟，现在基本上已经占领了国际市场。这些国外软件公司利用其技术和资金的优势，开始大力向我国市场进军，目前，国外一些优秀软件，如ug、solidworks、pro/engineer、catia等，已经占领了一部分国内市场。所以，我国mastercam软件前景不容乐观。但是，我们也应该看清自己的优势，比如了解本国市场，提供技术支持方便，价格便宜等。在这些前提下，我们不仅要紧跟时代潮流，跟踪国际最新动态，遵守各种国际规范，在国际国内形成自己独特的优势，更要立足国内，结合国情，面向国内经济建设的需要，开发出有自己特色，符合中国人习惯的mastercam软件。在工作站时代，mastercam是工作站平台三维模型软件的佼佼者，而在当今微机时代，solidworks在windows nt平台的三维mastercam软件中处于领先地位。由于国外在unix工作站平台上开发mastercam软件已有一定的时间和投入，我国软件在这方面比美国等发达国家落后许多。但是在微机平台上开发mastercam软件是一个全新的领域，我国与国外起点差不多，都是使用visual c+，opengl等工具进行软件开发，在这基础上开发出先进的，符合本国用户习惯的mastercam软件还是有可能的。mastercam技术可以应用在许多领域，机械制造是最早也是最广泛应用mastercam技术的领域。随着mastercam技术的发展，建筑、电子、化工的领域也开始应用该技术，在这些新的应用领域中，国外软件的优势并不明显。所以，我国mastercam软件在这些方面还是可以与发达国家竞争的，并且随着mastercam技术应用的深入，越来越多的领域将会使用该技术，所以，如果能够紧跟时代潮流，不断应用于新的领域，那么国产mastercam软件还是很有前途的。 15 数控加工技术概述随着制造业的快速发展，在制造行业所采用的制造手段日益增多，传统的制造手段已不能满足产品研制开发、制造的需要，特别是一些复杂结构、带有各种空间角度和曲面的零件，普通的机械加工手段已不可能完成。20世纪40年代后期发展的一种自动化加工技术，在制造业广泛应用，为复杂零件的加工提供了较为完善的解决方案，这种加工技术就是数控加工技术，它综合了计算机、电机、电气传动、自动控制、测量、机械制造等多学科的内容。对于一个零件的加工，传统的方法是用常规的工艺和普通的设备来完成的，现在可以用数控设备来完成全部加工过程。数控加工工艺有别于常规工艺，以下将讨论到数控加工工艺所涉及的内容。1.5.1 数控加工工艺内容1.软件部分（1）零件工艺性分析。（2）使用合理的加工策略：包括确定粗加工、半精加工、精加工、清根的走刀路径，切削余量的选择，走到和退刀方式的确定。（3）数控程序的编制。（4）切削参数的确定。2.硬件部分（1）机床的选择：选择合适的机床既能满足零件加工的外轮廓尺寸，又能满足零件的加工精度。（2）刀具的选择：选择合适的刀具要求所选的刀具一定要满足软件部分提出的所有要求，它和切削参数一样，影响零件的加工效率和刀具消耗的成本。在生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀等。针对本课题，在自由曲面加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般取的很密，故球头铣刀常用于曲面的精加工。而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选用平头刀。（3）工装的选择：在满足零件的加工前提下，夹具越简单越好。工装夹具要使零件装夹牢固、准确、不易使零件变形，不影响连续走刀。（4）划分加工阶段：对加工质量要求较高的零件，其加工过程一般划分3个阶段，即粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段。a)粗加工阶段：粗加工的主要任务有两个方面，一方面是以最快速度切除大部分的加工余量，减少工件的内应力，为精加工阶段做好准备；另一方面可及时发现毛坯的缺陷。b)半精加工阶段：半精加工一般安排在粗加工和热处理之间，或热处理与精加工之间，对毛坯余量大的工件，在精加工之前也可以安排半精加工，以保证零件的加工质量。c)精加工阶段：精加工后的零件已基本上达到了零件设计图纸规定的尺寸，若零件表面的精度要求较高，则需要进行精细的光整加工，此时在精加工时应放些余量。1.5.2 数控加工准备工作（1）建立工件坐标系或加工坐标系加工工件使工件必须夹紧在机床上，固定工件，保证工件坐标系坐标轴平行于机床坐标系坐标轴，因此在坐标轴上产生机床零点与工件零点的坐标值偏移量，该值作为可设定的零点偏移量输入到给定的数据区。当mastercam数控程序运行时，此值就可以用一个编程的指令例如g54选择。（2）对刀在回参考点之后，机床的所有坐标均以机床零点为基准，而工件的加工程序则以工件零点为基准，这之间的差值就可以作为设定的零点偏移量输入。所以必须确定刀具和零件的相对位置即加工坐标系和机床坐标系之间的关系，因为必须通过机床参考点和机床坐标系之间的关系建立才能描述刀具的运动轨迹。（3）数控程序的导入将数控程序输入到数控系统的方法有两种，一种是通过操作面板上的按钮直接将数控程序手工输入到数控系统中，另一种是通过设备控制系统rs232接口与数控机床联结以传送程序（4）数控加工前检查在数控加工执行前，有效防止错误发生的措施是重新检查零件、夹具、加工坐标系、刀具等方面的内容，具体包括：a)数控系统是否回到机床坐标系零点或满足加工要求；b)数控程序单的内容和要求；c)刀具是否和数控程序要求一致；d)毛坯状态是否满足数控加工的要求；e)零件定位基准的可靠性，定位面是否稳定、准确、方便；f)装夹是否稳定；g)装夹误差、定位误差是否影响数控程序执行；h)零件的刚性是否影响零件的加工精度要求。 第二章 鼠标的cad模块创建2.1 鼠标的建模分析mastercam中的cad模块包括了线框模型、曲面模型和实体模型。由于设计的鼠标实体基本上是曲面造型，所以结合mastercam的草图功能，主要运用实体模型功能。在本次课题设计中，自由曲面设计是cad模块的重要组成部分，也是体现cad软件建模能力的重要标志。自由曲面特征与其它特征建模方法不同，生成的结构可能是片体，也可能是实体。实体可以看成是具有一定体积和厚度的片体，片体则可以看成是由一个或多个表面构成，厚度为0的几何体。它将会影响通过曲线网格、通过曲线、扫略、截面和直纹等曲面特征生成选项以及拉伸体和旋转体等特征生成选项。曲面特征设计的方法有很多种，主要有通过点、从极点、由点云、直纹、通过曲线、通过曲线网格、扫描、截面、桥接等。鼠标的设计结构决定了鼠标上表面的曲面结构用到“通过曲线”选项，“通过曲线”选项可以通过同一方向上的一组曲线轮廓线生成一个实体或片体。这些曲线轮廓称为截面线串。“通过曲线网格”可以沿着两个不同方向的一组现有的曲线线串生成曲面。“扫描”可以将外形轮廓以预先描述的方式沿空间路径移动从而形成曲面轮廓，包括截面线串和引导线串。鼠标的建模包括侧面曲面、顶面曲面两部分。其各部分的建模以下将给出具体的介绍。2.2 鼠标侧面的建模打开mastercam软件，新建一个文件，命名为shubiao.mc9。1 在俯视中画外形轮廓：设定：作图平面t，图形视角t，工作深度z0，以后简写：t ， t， z0工作层设定：单击“level”，在number的文本输入框输入1，回车，切换中文输入，在name的文本输入框输入“线框模型”，之后切换回英文输入。如图2.2.01。 图2.2.01 层别1设定 画r15的圆弧：creatarcpolarcenter pt绘图圆弧极坐标圆心点。输入圆心坐标80，0，回车。输入半径135，回车。输入起始角度135，回车。输入终止角度225，回车。用同样的方法画出上r210弧和下r210弧。数据如表2.2.02。 表2.2.02 俯视图中外形作图尺寸圆弧名称圆心坐标角度范围r13580，0135 225r210-15，-18245 135r210-15，182225 315作出如图2.2.03的3条相交圆弧。 图2.2.03 三条相交弧 修剪3个相交圆弧：modifytrim2 entities修整修剪两个图素。如图2.2.04所示 图2.2.04 修建点 分别倒r21.7和2个r4的圆角：createfillet绘图倒圆角选项设定：radius半径：21.7；angie180：s;trim修剪，y。 在要靠近倒圆角的两条圆弧的相交处，分别选取两条圆弧，倒出r21.7的圆角。倒2个r4圆弧的方法与倒r21.7圆弧相同。如图2.2.05 图2.2.05 修剪后的图片2 图形z向平移复制3d，i：xformtranslate转换平移。 选“chain”串联，用鼠标选取要平移的图素，按“done”执行。 选“rectang”设定平移量0，0，35，弹出平移选择菜单。 选“copy”复制，平移次数为1，单击ok，显示平移后的图形，如图2.2.06所示。 图2.2.06 平移复制后的图片2.3 鼠标顶面的建模1 画顶面曲面轮廓：s，i，从左向右分别画7个圆弧。 画第一个圆弧，z -56。 createvarcpolarcenter绘图圆弧极坐标圆心点输入圆心坐标0，-184，回车；输入半径200，回车。输入起始角度70，回车。输入终止角度110，回车。用同样的方法根据表2.3.01中的数据画其他6个圆弧，效果如图2.3.02所示。深度zmm圆弧圆心mm圆弧半径mm角度范围-560，300，-518050130-120，-48805013000，-437650130180，-154835145360，-53330150560-153360120 表 2.3.0 7个轮廓线的数据 图2.3.02 7个截面轮廓线 2.4 画侧面曲面和画顶面曲面。 画侧面曲面 3d i：工作层设定：单击“level”，在number的文本输入框输入2，回车，切换中文输入，在name的文本输入框输入“曲面模型”，之后切换回英文输入。如图2.4.01所示。 图 2.4.01 层别2设定 createsurfaceruled绘图曲面直纹曲面。 选“chain”串连，选取第一条相连的曲线，再选取第二条相连的曲线，按“dong”执行，接受曲面定义。选项设定：tolearnce公差：0.01，type曲面类型：p。按done执行，生成直纹曲面。 画顶面曲面：按“backup”退回绘制曲面菜单，选loft举升曲面。 一个一个的顺序选取7个圆弧，接着按“done”执行。 设定：tolearnce公差：0.01，type曲面类型：p。按done执行，生成举升曲面。如图2.4.02所示。 图2.4.02 侧面和顶面曲面 2.5 顶面与侧面倒圆角面 顶面与侧面倒圆角面：按“backup”退回绘制曲面菜单，选“fillet”倒圆角面。选“surf/surf”曲面/曲面，选取图上第一组曲面，按“done”执行，选取图上第二组曲面，按“done”执行，输入倒圆角半径2，回车。 设定：“trim”修剪：y；确认曲面法向：侧面朝里，顶面朝下；“options”选项设定：chordheight玄高误差：1；fillet type倒圆角类型：p参数式；trim surface修剪曲面：y；delete删除，both两者。如图2.5.01所示。 图 2.5.01 倒圆角曲面设定 选“do it”执行，产生倒圆角曲面，且删除多余曲面如图2.5.02所示。按“main menu”回主菜单。 图2.5.02 倒圆角后的鼠标模型 隐藏线框模型：单击“level”图层，选“all off”全关，再选取“ok”，单击刷新键刷新画面，生成最后曲面模型。如图2.5.03所示。 图a 俯视线框模型 图 b 着色后的模型 图2.5.03 隐藏线框后的曲面模型。第三章 鼠标的仿真加工3.1鼠标仿真加工概述cad/cam软件的加工模块提供了强大的计算机辅助制造功能。由第二章中创建的cad模型或其他cad软件创建的实体模型，可在该软件的cam功能中生成精确的刀具路径。用户可以在图形界面中编辑刀具路径，观察刀具的运动过程并进行加工模拟。生成的刀具路径，可以通过后置处理产生用于特定数控机床的加工代码。cad/cam由三维建模、刀具轨迹设计、刀具轨迹编辑修改、加工仿真、后置处理、数控编程模板等组成。加工编程可分为数控铣、数控车以及数控电火花线切割等，其中的数控铣是应用最广的一种加工方法，能够完成平面、型腔、曲面轮廓和螺纹等的加工。针对本课题的曲面加工，要选择合适的加工方法。（1）型腔铣（cavity mill）用于从毛坯上去除大量材料，因此在粗加工时，选择这种工步类型。型腔铣不用于精加工，如果要做精加工，可以选择高轮廓铣（z-level profile）等精加工工步类型。（2）型腔铣以固定刀轴快速而有效地粗加工平面或曲面类的几何体，曲面类几何体是指零件上有不规则形状的曲面。（3）型腔铣以平面切削层的方式去除材料，在每个切削层上刀轨都沿着零件的轮廓切削。（4）型腔铣的几何体可以是片体、线框和实体。其中，实体是最简单易用的，而线框和片体往往需要手工干预指定几何体的材料侧。（5）鼠标的精加工则采用轮廓区域铣削（contour-area）方法。cam加工基本流程（以铣削加工为例）一般分为以下几个步骤： 创建部件模型 根据部件模型制定加工工艺规程 设置加工环境 创建程序组 创建刀具组 创建几何体 创建方法 创建操作 生成刀路轨迹 验证刀路轨迹，生成车间文件 后置处理 生成nc文件3.2 鼠标模仿真加工过程3.2.1 工艺分析 假定条件：毛坯为已经加工过的方块铝料：112mm*58mm*40mm 注：零件外形尺寸：110mm*56mm*33mm 刀具选用：由于材料软，常选用高速钢铣刀，允许切削速度很高，且数控铣床必定配备高速钢铣刀，所以选用高速钢铣刀。铣削四周及顶面选用16立铣刀，顶面精加工选用12球头刀。 切削用量设定：铝合金允许切学速度为180360m/min，取v=180m/min。粗加工v=180m/min*70%=128m/min；12和16的每齿切削量取sz=0.1mm/齿，精加工sz=0。05mm/齿。 当选用16立铣刀时：n1000v/d1500r/min 2sz300mm/min 当选用12立铣刀时：n1000v/d2860r/min 2sz286mm/min 走刀方式选择：根据鼠标模型的具体形状，四周是直壁，选用外形铣削，粗加工两次，精加工一次，顶面和倒圆角面用曲面加工，分粗、精铣削。铣削四周：粗铣在深度上分三刀切削，精铣一刀切到最终深度。没有接刀痕迹。铣削顶面和倒圆角面：粗加工每层切削深度最大mm，切削进给宽度mm。3.2.2 铣削四周选刀和切削参数设定:按“level”图层，弹出管理器，选择“all on”全开，单击“ok”，为铣削四周准备轮廓曲线。见图3.2.01所示。 图 3.2.01 准备轮廓曲线 铣削四周：toolpathcontour刀具路径外形加工。主菜单栏提示contour：select chain 1外形选择串联1，选取见图3.2.01中1处，按“done”。弹出设定菜单。设定刀具参数，外形参数。刀具参数：在定义刀具栏鼠标右击，选get tool from library从刀具库中选择16的平头铣刀，单击“ok”。由于道具原设定的切削用量不合适，输入上面工艺分析中计算出的数据，具体如图3.2.02所示。 图 3.2.02 选16立铣刀及外形加工参数设定菜单。参数设定结束，按“确定”键，系统计算刀具路径。3.2.3 曲面粗加工选刀和切削参数设定:关闭线框模型:选level，在number输入2，选“all off”单击ok。曲面加工入口：tool pathssurface刀具路径曲面加工。粗加工：romastercamhparallelboss粗加工平行铣削凸形。用鼠标选取图形顶部曲面及倒圆角曲面，按done。弹出参数设定菜单：设定刀具参数，曲面参数，粗加工平行铣削参数。如图3.2.03所示。 图 3.2.03 曲面粗加工参数设定菜单。设定结束参数选项，单击确定。计算机开始计算刀具路径轨迹。3.2.3 曲面精加工选刀和切削参数设定:曲面精加工：finishparallel精加工平行铣削选取图形顶面及倒圆角曲面，按“done”。参数设定菜单：设定刀具参数，曲面参数，精加工平行铣削参数。具体如图3.2.03所示。 图 3.2.03 选12立铣刀及其数据，曲面精加工参数设定菜单3.2.5 生成刀具路径：生成刀具路径：所有参数设定结束后，按“operations”，弹出操作管理菜单。按刀具路径全选重新计算生成刀具路径，如图3.2.04所示。 图3.2.04 参数设定完毕后生成的刀具路径。3.2.6 毛坯设定： 毛坯设定按“job setup”，弹出设定菜单，见图3.2.05所示。 图 3.2.05 毛坯设定菜单及参数。实体切削验证。如图3.2.06所示。 图3.2.06 实体切削验证后效果3.3 鼠标凸模的数控加工此次课题是用西门子xkn714型号的数控铣床进行铣削操作，如图3.3.01所示。 图3.3.01 西门子xkn714数控铣床铣削是机械加工中最常用的方法之一。数控铣床不仅适于加工盘、盖板、箱体、壳体类零件，还适于加工各种形状复杂的曲线、曲面以及模具型腔等平面或立体零件。对于鼠标这样的曲面轮廓铣削加工，数学处理比较复杂，所以要借助计算机用cad/cam软件来实现。以下是鼠标凸模的主要数控加工步骤：（1）选择合适的毛坯。5811240mm3。（2）安装刀具。铣刀的选择是铣削加工的加工工艺中的重要内容之一，它不仅影响加工效率，而且会直接影响加工质量。对于本次课题所涉及的毛坯及凸模表面来说，粗、精加工分别选用直径为12mm的立铣刀和16mm的球头刀。（3）把准备好的毛坯装夹到数控铣床上。在数控加工过程中，为了避免毛坯发生任何移动，毛坯必须可靠定位和夹紧。也就是说，当承受切削力时，毛坯不能产生任何移动或窜动现象。而且在数控加工中，不可能一直检测零件尺寸，因此任何移动即便是很小的移动，都会影响零件的尺寸精度。所以在装夹毛坯时，要根据合适的力度和位置进行装夹。一次装夹，完成鼠标凸模的粗、精加工。（4）对数控铣床上进行对刀操作。用机床控制面板上回参考点键启动“回参考点”，在“回参考点”窗口中显示该坐标轴是否必须回参考点。“”表示坐标轴未回参考点。分别按+x、+y、+z坐标轴方向键使机床回零，如果选择了错误的回参考点方向，则不会产生运动。需要注意的是“回参考点”只有在jog方式下才可以进行。而且必须给每个坐标轴逐一回参考点。为安全起见，一般先回z方向。对刀点是数控加工时刀具相对零件运动的起点，也是程序的起点。为了便于坐标的计算，对刀点最好选在该坐标系的原点上。根据设定的加工坐标系分别对x、y、z轴进行测量并计