毕业设计（论文）-MasterCAM烟灰缸设计.doc

摘要 数控铣床是在普通铣床上集成了数字控制系统，可以在程序代码的控制下较 精确地进行铣削加工的机床。数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服 系统、冷却润滑系统等几大部分组成。数控铣床是目前功能强大、简便、高效的 加工机床，只需输入加工程序便可自动加工的自动化程度很高的数控加工中心之 一。 mastercam 软件是美国的 cncsoftware 公司开发的基于 pc 平台的 cad/cam 系统，现已广泛应用于机械加工、模具制造、汽车工业和航天工业等 领域。采用 mastercam 软件能方便的建立零件的几何模型，迅速自动生成数控 代码，缩短编程人员的编程时间，特别对复杂零件的数控程序编制，可大大提高 程序的正确性和安全性，降低生产成本，提高工作效率。 烟灰缸是日常用途广泛的环保工具，为了彰显烟灰缸的个性化和功能性，因 此希望利用现有知识和能力，制造一个外观美丽并且实用的烟灰缸。为此，用 proe 做出烟灰缸零件图，将其导入 mastercam 软件中进行模拟仿真加工，利 用 mastercam 自动编程功能，导出烟灰缸数控加工程序，并在 fanuc 仿真软 件中仿真模拟加工，最后将导出的数控加工程序输入数控铣床中，加工出我们需 要的烟灰缸凸模实体模型。 关键词：数控铣床，mastercam，烟灰缸，仿真，加工 湖北理工学院 毕业设计（论文） 2 abstract cnc milling machine is in the common milling machine with integrated digital control system in the program code， can control accurately for milling machine. cnc milling machine by the general nc system， main transmission system， feed servo system， cooling and lubrication system of several major components. cnc milling machine is the most powerful， simple， efficient processing machine， only need to input the processing program can automatically processing， high degree of automation of cnc machining centers. mastercam software is belong to the united states of america cncsoftware company，which developed the pc platform based on cad / cam system，now it has been widely used in machining， mold manufacturing， automobile industry and the aerospace industry and other fields。using mastercam software to facilitate the establishment of parts of the geometric model， rapid automatic generation of nc code， shorten programmers programming time， especially for complex parts of the nc programming， and can greatly improve the accuracy of the program and the security， reduces the production cost， improve work efficiency. ashtray is one of the most daily useful environmental protection tools， in order to reveal ashtray personalized and functional， so i decide to make full use of what i have leraned and my ability to create a beautiful appearance and practical ashtray 。therefore， to use proe to make the ashtray parts diagram， import it to mastercam software in the simulation process， the use of mastercam automatic programming function， derived ashtray nc program， and the fanuc simulation software in the simulation process， finally will export the nc machining program of cnc milling machine processing of input， we need an ashtray. mold model. key words: cnc milling machine， mastercam， ashtray， 湖北理工学院 毕业设计（论文） 3 simulation， processing 目录 第 1 章 概述 1.1 数控机床的产生. 1.2 fanuc 机床的发展史 . 1.3 fanuc 数控系统的特点 . 1.4 斯沃数控仿真软件概述 1.4.11.4.1 斯沃数控仿真软件简介斯沃数控仿真软件简介 1.5 斯沃数控仿真软件的功能 1.5.11.5.1 控制器控制器. 1.5.21.5.2 功能介绍功能介绍. 1.6 fanuc 铣床编程 1.6.11.6.1 坐标系坐标系. 1.6.21.6.2 g g 代码命令、代码组及其含义代码命令、代码组及其含义 第 2 章 数控铣床刀具、夹具、量具的结构 2.1 刀具的结构 . 2.1.12.1.1 对刀具的基本要求对刀具的基本要求 2.1.22.1.2 刀柄的类型刀柄的类型 2.1.32.1.3 刀柄的结构刀柄的结构 2.1.42.1.4 刀具的选择刀具的选择 2.2 夹具的结构 . 2.2.12.2.1 夹具的选择夹具的选择 2.3 量具的结构 . 第 3 章 烟灰缸凹模塑件成型工艺分析 3.1 塑件的使用要求 . 3.2 塑件的材料分析 3.3 塑件的尺寸精度、塑件表面质量、塑件的结构工艺性分析 . 3.3.13.3.1 塑件的尺寸精度分析塑件的尺寸精度分析. 3.3.23.3.2 塑件的表面质量分析塑件的表面质量分析. 湖北理工学院 毕业设计（论文） 4 3.3.33.3.3 塑件的结构工艺分析塑件的结构工艺分析. 第 4 章 mastercam 软件基础知识. 4.1 mastercam 软件概述 4.2 cad 设计功能 4.3 cam 加工功能 . 第 5 章 mastercam 的仿真加工及自动编程 5.1 烟灰缸三维零件视图的绘制 5.2 烟灰缸视图导入 mastercam 软件中. 5.3 烟灰缸凹模的仿真加工 5.4 mastercam 软件对烟灰缸的自动编程 第 6 章 烟灰缸凹模的斯沃数控仿真加工 6.1 提出与分析任务 6.1.16.1.1 提出任务提出任务 6.1.26.1.2 分析任务分析任务 6.2 任务实施 6.2.16.2.1 选择数控系统选择数控系统 6.2.26.2.2 定义毛坯定义毛坯 6.2.36.2.3 选择夹具选择夹具 6.2.46.2.4 选择刀具选择刀具 6.2.56.2.5 导入程序导入程序 6.2.66.2.6 自动加工自动加工 心得体会 . 致谢. 参考文献 . 湖北理工学院湖北理工学院 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 第 1 章 概述 1.1 数控机床的产生 随着生产的科学技术发展，机械产品日益精密、复杂、，而且改型频繁，因 此对制机械产品的机床提出三高要求，既高性能、高精度和高自动化.在机械产品 中单体和小批量的产品约占到 70%.由于这类产品的生产要机床与工艺装备具较强 的适应变化的能力，通用机床无法满足要求.1946 年第一台电子计算机的问世， 为数控机床的产生奠定了基础。 数控机床最早产生于美国.1947 年产生数控机床的设想，当时为了精确制作 直升飞机叶片的样板.1949 年美国 parsons 公司和麻省理工学院开始研制数控机 床，于 1952 年试制成了世界上第一台 3 坐标镗铣床。 1.2 fanuc 机床的发展史 fanuc 公司创建于 1956 年，1959 年首先推出了电液步进电机，在后来的若 干年中逐步发展并完善了以硬件为主的开环数控系统。进入 70 年代，微电子技术、 功率电子技术，尤其是计算技术得到了飞速发展，fanuc 公司毅然舍弃了使其发 家的电液步进电机数控产品，一方面从 gettes 公司引进直流伺服电机制造技术。 1976 年 fanuc 公司研制成功数控系统 5，随时后又与 siemens 公司联合研制了具 有先进水平的数控系统 7，从这时起，fanuc 公司逐步发展成为世界上最大的专业 数控系统生产厂家，产品日新月异，年年翻新。 1.3 fanuc 数控系统的特点 结构上长期采用大板结构，但在新的产品中已采用模块化结构。 采用专用 lsi，以提高集成度、可靠性，减小体积和降低成本。产品应用范围广。每一 cnc 装置上可配多种上控制软件，适用于多种机床。 不断采用新工艺、新技术。如表 面安装技术 smt、多层印制电路板、光导纤维电缆等。cnc 装置体积减小，采用面 板装配式、内装式 pmc（可编程机床控制器）。在插补、加减速成、补偿、自动 编程、图形显示、通信、控制和诊断方面不断增加六代历史。 1.4 斯沃数控仿真软件概述 1.4.11.4.1 斯沃数控仿真软件简介斯沃数控仿真软件简介 南京斯沃软件技术有限公司开发 fanuc、sinumerik、mitsubishi、广州数控 gsk、华中世纪星 hnc、北京凯恩帝 knd、大连大森 dasen 数控车铣及加工中心仿 湖北理工学院 毕业设计（论文） 6 真软件，是结合机床厂家实际加工制造经验与高校教学训练一体所开发的。通过 该软件可以使学生达到实物操作训练的目的，又可大大减少昂贵的设备投入。 斯沃数控仿真软件包括八大类，28 个系统，62 个控制面板。具有 fanuc、siemens(sinumerik)、mitsubishi、广州数控 gsk、华中世纪星 hnc、北 京凯恩帝 knd 系统、大连大森 dasen、南京华兴 wa 编程和加工功能，学生通过在 pc 机上操作该软件，能在很短时间内掌握各系统数控车、数控铣及加工中心的操 作，可手动编程或读入 cam 数控程序加工，教师通过网络教学，可随时获得学生 当前操作信息。 1.5 斯沃数控仿真软件的功能 1.5.11.5.1 控制器控制器 1.实现屏幕配置且所有的功能与 fanuc 工业系统使用的 cnc 数控机床一样。 2.实时地解释 nc 代码并编辑机床进给命令。 3.提供与真正的数控机床类似的操作面板。 4.单程序块操作，自动操作，编辑方式，空运行等功能。 5.移动速率调整，单位毫米脉冲转换开关等。 1 操作编程手册斯沃数控仿 图 11 fanuc 0-md(铣床) （1）在左边工具框，选择毛坯功能键： （2）选择基准芯棒选择 湖北理工学院 毕业设计（论文） 7 （3）选择基准芯棒规格和塞尺厚度如： （4）直接对工件，根据左下角提示确定是否对好。 （5）z 坐标工件零点=当前 z 坐标-基准芯棒长度-塞尺厚度 （6）把计算结果 z、y、x、坐标工件零点输入 g54g59。 图 12 fanuc 0i(铣床) 1.5.21.5.2 功能介绍功能介绍 1.国内第一款自动免费下载更新的数控仿真软件 2.真实感的三维数控机床和操作面板 3.动态旋转、缩放、移动、全屏显示等功能的实时交互操作方式 4.支持 iso-1056 准备功能码（g 代码） 、辅助功能码（m 代码）及其它指令代 码 5.支持各系统自定义代码以及固定循环 6.直接调入 ug、pro-e、mastercam 等 cad/cam 后置处理文件模拟加工 7.windows 系统的宏录制和回放 8.avi 文件的录制和回放 9.工件选放、装夹 10.换刀机械手、四方刀架、八方刀架 湖北理工学院 毕业设计（论文） 8 11.基准对刀、手动对刀 12.零件切削，带加工冷却液、加工声效、铁屑等 13.寻边器、塞尺、千分尺、卡尺等工具 14.采用数据库管理的刀具和性能参数库 15.内含多种不同类型的刀具 16.支持用户自定义刀具功能 17.加工后的模型的三维测量功能 18.基于刀具切削参数零件光洁度的测 1.6 fanuc 铣床编程 1.6.11.6.1 坐标系坐标系 编程坐标系采用右手直角笛卡尔坐标系如图 1-3 所示。 图 13 坐标系 安全距离:此功能不属于坐标系，它仅仅显示移动命令发出后目的位置与当前 机床位置之间的距离。仅当各个轴的剩余距离都为零时，这个移动命令才完成。 湖北理工学院 毕业设计（论文） 9 图 14 安全距离示意图 1.6.21.6.2 g g 代码命令、代码组及其含义代码命令、代码组及其含义 “模态代码”的功能在它被执行后会继续维持，而“一般代码”仅仅在收到 该命令时起 78 操作编程手册 fanuc 铣床编程作用。定义移动的代码通常是“模态 代码” ，像直线、圆弧和循环代码。反之，像原点返回代码就叫“一般代码” 。 每一个代码都归属其各自的代码组。在“模态代码”里，当前的代码会被加 载的同组代码替换。 湖北理工学院 毕业设计（论文） 10 表 15 g 代码组及解释 (带*者表示是开机时会初始化的代码) 湖北理工学院 毕业设计（论文） 11 第 2 章 数控铣床刀具、夹具、量具 2.1 刀具的结构 2.1.12.1.1 对刀具的基本要求对刀具的基本要求 铣刀刚性要好。要求铣刀刚性好目的，一是满足为提高生产效率而采用大切 削用量的要求；二是为适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点。在数 控铣削中，因铣刀刚性较差而断刀并造成零件损伤的事例是经常有的，所以解决 数控铣刀的刚性是至关重要的。 铣刀的耐用度要高。当一把铣刀加工的内容很多时，如果铣刀磨损较快，不 仅会影响零件的表面质量和加工精度，而且会增加与对刀的次数，从而导致零件 加工表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶，降低零件的表面质量。 除上述两点之外，铣刀切削刃的几何角度参数的选择与排削性能等也是很重 要的。切削粘刀形成积削瘤在数控铣削中是十分忌讳的。总之，根据被加工工件 材料的热处理状态、切削性能及加工余量，选择刚性好、耐用度高的铣刀，是充 分发挥数控铣床的生产效率并获得满意加工质量的前提条件。 2.1.22.1.2 刀柄的类型刀柄的类型 数控铣削刀柄系统标准，如图 2-1 所示: 图 2-1 刀柄的类型 2.1.32.1.3 刀柄的结构刀柄的结构 下面是一些典型的刀柄结构，如图 2-2 所示： 圆柱铣刀刀柄锥柄钻头刀柄盘铣刀刀柄 直柄钻头刀柄镗刀刀柄丝锥刀柄 湖北理工学院 毕业设计（论文） 12 图 2-2 数控铣床刀柄 2.1.42.1.4 刀具的选择刀具的选择 在数控铣床上使用的刀具主要为铣刀，包括面铣刀、立铣刀、球头铣刀、三 面刃盘铣刀、环形铣刀等，除此以外还有各种孔加工刀具，如钻头（锪钻、铰刀、 镗刀等）、丝锥等。 下面是一些常用铣刀，如图 2-3 所示: 立铣 刀 机夹 式球 头铣 刀 机夹 式环 形铣 刀 图 2-3 铣刀的类型 湖北理工学院 毕业设计（论文） 13 2.2 夹具的结构 2.2.12.2.1 夹具的选择夹具的选择 数控铣床可以加工形状复杂的零件，但数控铣床上的工件装夹方法与普通铣 床一样，所使用的夹具往往并不很复杂，只要求有简单的定位、装夹机构就可以 了。但要将加工部位敞开，不能因装夹工件而影响进给和切削加工。选择夹具时， 应注意减少装夹次数，尽量做到在一次安装中能把零件上所有要加工的表面都加 工出来，下面是一些典型的装夹结构，如图 2-4 所示： 气 动 卡 盘 平 口 钳 图 2-4 夹具的类型 湖北理工学院 毕业设计（论文） 14 2.3 量具的结构 数控铣削加工零件的检测，一般常规尺寸仍可使用普通的量具进行测量，如 游标卡尺、内径百分表等，也可以采用投影仪测量；而高精度尺寸、空间位置尺 寸、复杂轮廓和曲面的检验则只有采用三坐标测量机才能完成，如图 2-5。 内径千分尺外径千分尺 游标卡尺高度游标卡尺 钢直尺卷尺 图 2-5 量具的类型 湖北理工学院 毕业设计（论文） 15 第 3 章 烟灰缸凹模塑件成型工艺分析 3.1 塑件的使用要求 该塑件（烟灰缸）作为日常用品，由于要承受烟头的温度，要耐高温性性能 好，且具备安全无毒，化学稳定性高，不易分解等特点和价格低廉的要求；同时， 要有一定的机械强度，在一定的高度掉下，不会出现裂纹的现象。 3.2 塑件的材料分析 根据 1.1 中对塑件的分析要求，同时考虑原材料价格要低廉，现决定选用工 程塑料 pp。pp 聚丙烯是继尼龙之后发展的又一优良树脂品种，它是一种高密度、 无侧链、高结晶必的线性聚合物，具有优良的综合性能。未着色时呈白色半透明， 蜡状；比聚乙烯轻。透明度也较聚乙烯好，比聚乙烯刚硬。物料性能 密度小，强 度刚度，硬度耐热性均优于低压聚乙烯，可在 100 度左右使用.具有良好的电性能 和高频绝缘性不受湿度影响，但低温时变脆，不耐模易老化. 适于制作一般机械 零件，耐腐蚀零件和绝缘零件。 pp 聚丙烯的主要特点是密度小，约为 0.9g/cm3。它的力学性能如屈服强度、 抗张强度、抗压强度及硬度等，均优于低压聚乙烯，并有很突出的刚性，耐热性 较好。可在 100以上使用。若不受外力，则温度升到 150也不变形。基本上不 吸水，并且有较好的化学稳定性，除对浓硅酸、浓硝酸外，几乎都很稳定。高频 电性能优良，且不受温度影响，成形容易。缺点是耐磨性不够高，成形收缩率较 大，低温呈脆性。热变形温度亦较低。 比重:0.9-0.91 克/立方厘米 成型收缩率:1.0-2.5% 成型温度：160-220成 型特性： 1.结晶料，吸湿性小，易发生融体破裂，长期与热金属接触易分解. 2.流动性好，但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔.凹痕，变形. 3.冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，并注意控制成型温度.料温 低温高压时容易取向，模具温度低于 50 度时，塑件不光滑，易产生熔接不良，流 痕，90 度以上易发生翘曲变形 4.塑料壁厚须均匀，避免缺胶，尖角，以防应力集中。 结论：经以上分析，pp 塑料比较适合用作烟灰缸的原材料，而且其成型性能 良好，适宜采用注射成型方法生产，成型前原料要充分干燥。 湖北理工学院 毕业设计（论文） 16 表 1 pp 塑料的部分技术指表 3.3 塑件的尺寸精度、塑件表面质量、塑件的结构工艺性分析 图 31 塑件模型 3.3.13.3.1 塑件的尺寸精度分析塑件的尺寸精度分析 塑件的尺寸要求并不严格，各尺寸均为自由尺寸，故选取低的精度等级就能 满足日常的使用要求，根据 gb/t 144861993，按 mt5 级塑料件精度来确定各尺 寸的公差值。 技术指标值 密度(g / cm-3)0.900.91 收缩率(%)1.03.0 透明度半透明 比热容/(jkg-1k-1)1930 吸水性（24 小时）（%）0.010.03 屈服强度/mpa37 拉伸弹性模量/gpa1.11.6 抗压强度/mpa67 弯曲弹性模量/gpa1.45 熔点170176 湖北理工学院 毕业设计（论文） 17 3.3.23.3.2 塑件的表面质量分析塑件的表面质量分析 该塑件用作盛烟灰烟蒂的器皿，同时也是居家饰品，所以要求外表面光亮 美观，塑件外表面应无尖锐的毛刺、斑点和明显的熔接痕。考虑到塑件表面质量 高时，其模具的加工成本也会增高，根据塑件的使用要求和模具加工成本综合考 虑，塑件外表面的粗糙度取 ra=1.6，其余表面没有较高的粗糙度要求。而成型其 内表面的模具大型芯表面粗糙度定为 ra=3.2。 3.3.33.3.3 塑件的结构工艺分析塑件的结构工艺分析 从零件图（图 1）可看出，该塑件为外形近似方形的壳类零件，其外形结构 简单、对称。腔体深 20mm，除局部地方壁厚受结构影响外，总体壁厚均匀为 3mm，在 pp 塑件壁厚推荐值中，塑件的总体尺寸适中，成型性能良好。塑件中， 在顶部边缘处有完全倒角，且在转角处也要倒圆角，倒圆角量相对较大。由于采 用是塑料 pp，且该塑件属于小塑件，外表面质量要求较高，于是取脱模斜度为 1。 湖北理工学院 毕业设计（论文） 18 第 4 章 mastercam 软件的基础知识 4.1 mastercam 软件概述 master cam 是美国 cnc 系统公司开发的一套适用于机械产品设计、制造的运 行在 pc 平台上的 3dcad/cam 交互式图形集成系统(图 20)。 它不仅可以完成产品的设计，更能完成各种类型数控机床的自动编程，包括 数控铣床(25 轴)、车床(可带 c 轴)、线切割机(4 轴)、激光切割机、加工中心 等的编程加工。 图 41 mastercam 软件的三维绘图工作界面 产品零件的造型可以由系统本身的 cad 模块来建立模型，也可通过三坐标测 量仪测得的数据建模。系统提供的 dxf， iges， cadl， vda， stl 等标准图形 接口可实现与其他 cad 系统的双向图形传输，也可通过专用 dwg 图形接口直接与 autocad 进行图形传输。系统具有很强的加工能力，可实现多曲面连续加工、毛 坯粗加工、刀具干涉检查与消除、实体加工模拟、dnc 连续加工以及开放式的通 用后置处理功能。 湖北理工学院 毕业设计（论文） 19 4.2 cad 设计功能 1) 2d，3d 设计及尺寸标注，输出工程图。 2)可构建 3d 线筐造型，曲面造型和实体造型。 3)曲面造型可生成直纹曲面、举升曲面、扫描曲面、旋转曲面、昆氏曲面、 牵引曲面以及对曲面修整、熔接、投影、补正和多曲面倒圆角。 4)具有非均匀 b 样条 nurbs 曲面的构造能力，以满足复杂曲面的构造及制造 需求。 5)实体造型可对实体布尔运算、倒圆角、延伸和修整。 6)可自定义方程式，构建复杂的 2d，3d 模型。 7)有动态导航功能，可动态捕捉特殊点。 8)具有多种过滤方式(图层、颜色、类型)来选择图素。 9)可对图形作镜像、旋转、缩放、平移等转换处理。 10)可构建 true type 的所有字符。 11)具有与 c 语言的二次开发接口。 12)对 3d 图形可作渲染、着色处理。 4.3 cam 加工功能 1) 2d，3d 外形铣削加工包含刀具半径补偿和转角计算。 2)钻、攻、镗等固定循环加工。 3)带多岛的往复式及环绕式挖槽加工，可螺旋式下刀，外轮廓和岛屿可设定 倾斜角加工。 4)单曲面、多曲面精加工和粗加工。 5)提供环绕等距加工、平行式加工、放射状加工、等高加工等加工方式。 6)提供残料及清角加工、播拉刀方式加工、投影加工、沿面加工、挖槽式加 工、浅平面及陡斜面加工等加工方式。 7)支持高速加工方式。 8)曲面加工过切检查及消除。 9)建立具有相联性的操作管理，集刀具、工件材料、加工参数、刀具路径和 串联的几何图素于一操作组。任一参数修改不必从头做起，只要更新操作就可生 成新的刀具路径。 10)用户定义加工坐标系及选择刀具平面。 湖北理工学院 毕业设计（论文） 20 11)修改、定义刀具库和材料库，可自动生成推荐的主轴转速及进给率。 12)动态刀具路径模拟。 13)刀位中间文件和数控加工文件的双向转换。 14)编辑刀位义件并对刀具路径作镜像、旋转、缩放、平移等转换处理。 15)在给出的误差范围内对刀位文件作过滤处理，可缩短加工程序。 16)提供 400 多种专用后处理程式及开放式的通用后处理程式，可适用于各 种型号的数控系统。 17)产生加工参数报表，计算加工时间，可供操作者参考。 18)实现计算机与数控机床的双向数据传输及 dnc 边加工边传输。 湖北理工学院 毕业设计（论文） 21 第 5 章 mastercam 的仿真加工 5.1 利用 proe 软件绘制烟灰缸三维零件视图 1.打开 proe 软件，草绘烟灰缸平面视图。设置工作目录，选着工作目录 d 盘， 新建文件， 设置文件名，取消使用缺省模块，点“确定” ，选择公制模板，点 “确定” 。如图 51 图 51 新建文件过程 2.绘制草图，选择拉伸命令 ，选择放置命令，再选择 top 平面作为草绘平面 ，开始草绘：关闭基准面显示命令，关闭尺寸参照命令，点击绘制“圆”命令， 绘制圆，再点击绘制“圆弧”命令，设置圆弧半径相同，接着标注尺寸，修改尺 寸，圆直径 110mm，圆弧直径 90mm，再生，最后绘制平面草图如下：图 52 湖北理工学院 毕业设计（论文） 22 图 52 平面草图 3.选择圆，选择编辑命令，选择“切换构造”命令，结束剖面命令，输入拉 伸高度 26mm，确定拉伸参数产生拉伸实体如下图：图 53 所示;选择草绘，选择 实体表面为草绘平面，选择绘“圆”命令，绘制圆，关闭基参照，设置圆直径为 70mm，结束剖面绘制。选择“拉伸”命令，选择圆，切换拉伸方向，设置拉伸高 度为 20mm，单击切除命令，产生拉伸切除实体，如图 54 所示： 图 53 烟灰缸初始外形实体 图 54 拉伸切换实体 4.单击“圆角”命令，线架显示，选择圆角边，输入圆角半径 12mm，点击 “确定” ，圆角绘制完毕;选择“拔模”命令，选择顶面，选择顶面顶面边线，设 置拔模角度 20，切换拔模方向，点击“确定” ；选择“拔模”命令，选择拔模面， 选择虚轴项目栏，选择顶面，设置拔模参数，拔模角度 30，切换拔模方向，点击 湖北理工学院 毕业设计（论文） 23 “确定” ，产生拔模实体：如图 55 图 5-4 烟灰缸框架拉升倒圆角及拔模后的三维视图 5.选择“拉伸”命令，选择草绘，单击“放置”命令，单击定义按钮，显示 基准平面，选择 front 平面为基准平面，开始草绘；关闭尺寸基准参照，点击绘 “圆”按钮，选择圆心放置点，选择尺寸修改，设置圆直径为 12mm;选择贯穿法 相，切换贯穿方向，预览，点击“确定”产生拉伸切除实体；将鼠标指示放置在 拉伸 3 上，单击鼠标右键，选择“阵列”命令，选择轴向阵列方式，选择基准轴， 输入阵列个数 3，阵列角度 120，确定阵列参数，产生阵列，关闭基准轴；单击 “圆角”命令，选择圆角边，设置圆角半径为 5mm，确定圆角参数，产生圆角； 单击“圆角”命令，选择圆角边，输入圆角半径 3mm，确定圆角参数产生圆角； 单击“圆角”命令，选择圆角边，设置圆角半径 8mm，确定圆角参数，产生圆角， 着色实体：如图 55 图 55 烟灰缸拉伸切换圆角实体 6.单击“抽壳”命令，旋转视图，选择抽壳面，设置抽壳厚度为 2mm，确定 参数设置产生抽壳实体如图 56 所示。点击“等角视图” ，保存文件，接受默认 湖北理工学院 毕业设计（论文） 24 的文件名，三维造型绘图完毕。 图 56 三维抽壳实体 7.打开先前保存的三维实体文件，新建文件，选择“制造” 、 “模具型腔” ，输 入文件名 ygh，取消使用缺省模块，点击“确定” ，选择公制模板，点击“确定” 。 设置过程如 57 所示： 如图 57 文件参数设置过程 8.选择“菜单管理器” ，进入模具模型，选择装配模具模型，选择参考文件， 打开文件，如图 58 所示。选择缺省装配方式，确定参考文件名称，并确认绝对 精度值，完成返回。 湖北理工学院 毕业设计（论文） 25 图 58 装配模具模型 9.影藏参考模型基准面和基准轴。选择参考模型，选择参考面。选择基准轴 和基准面，单击鼠标右键，影藏对象，如图 59 所示：并返回模型树 。 图 59 参考设置操作过程 湖北理工学院 毕业设计（论文） 26 10.设置收缩率，按尺寸设置收缩率，所有尺寸一致，输入收缩率 0.005，点 击“确定” 。显示收缩信息，最后关闭收缩信息窗口，完成后返回。创建毛坯工件， 选择手动创建，输入文件创建名称 workpiece，点击“确定” 。选择创建特征 ， 点击“确定” 。加材料，选择“拉伸”实体，选择“草绘”命令，选择“放置”命 令，单击“定义”按钮，选择 mold-front 平面为草绘基准平面，单击“草绘” ， 开始草绘。选择“尺寸参照”命令，选择底边为参照尺寸，关闭尺寸参照，并关 闭基准面显示。绘制矩形，选择修改尺寸，设置尺寸参数，再生矩形尺寸如图 510； 结束剖面设置，选择往两侧拉伸，设置拉伸高度为 160mm，确定拉伸， 完成返回，完成毛坯工件。如图 511 所示： 图 510 矩形尺寸生成图 湖北理工学院 毕业设计（论文） 27 图 512 烟灰缸毛坯工件图 11.打开“菜单管理器” ，选择创建“分型面” ，点击“确定” ，确定分型面名 称。选择“增加”命令，再选择“着色”命令，点击“完成”命令。弹出阴影曲 面对话框，点击“确定” ，完成曲面参数设置。点击“完成返回”命令，点击“着 色”命令，弹出对话框，点击“确定” ，确定分型面如图 513 所示；连续两次点 击“完成返回”命令，回到“菜单管理器”对话框，选择分割“模具体积块” ，接 着选择“分割”命令，点击“完成” 。选择分型面，连续两次点击“确定”命令， 弹出体积块名称对话框，点击“着色”按钮，点击“确定” ，选择模具上模块，同 样操作，完成模具下模块着色。抽取模具元件，弹出创建模具元件对话框，上下 模块全部选取，点击“确定” ，点击“完成返回” 。在菜单管理器，选择创建铸模 零件，输入零件名称 molding，点击“确定” ，创建铸模零件完毕。打开铸模零件， 显示铸模零件，再关闭铸模零件。返回铸模模块，隐藏参考模型和毛坯工件，遮 蔽分型面，胎膜显示，选择上模，点击“确定” ，选择上铸模上表面作为移动方向 参照，输入移动距离 350mm，上模向上移动，继续选择开模，选择铸模零件，点 击“确定” ，选择下模上边面为移动参照方向，输入移动距离 150mm，点击“确定” 湖北理工学院 毕业设计（论文） 28 ，完成，显示如图 514 所示，点击“完成返回” 。 图 513 烟灰缸毛坯分型面显示 图 514 上下胎膜分开效果图 12.保存文件，确认默认的文件名 yhg.mfg。打开上模零件，选择“文件” ， 保存副本，选择保存为 iges（*igs）格式，如图 515 所示，点击“确定” ，并 确定输出参数，点击“确定” 。选择“窗口”对话框，选择模具文件，返回模具模 块，打开下模零件，保存副本，同上保存为 iges（*igs）格式，确认输出参数， 点击“确定” ，保存完毕，模具设计完毕。 湖北理工学院 毕业设计（论文） 29 图 5-15 铸件保存格式及其路径 5.2 烟灰缸视图导入 mastercam 软件中 打开 mastercam 软件，在文件一栏，打开先前保存的 iges(*igs)可读文件， 分别打开上下模块，确定参数，并删除当前文件，然后回主菜单分别命名为 shangmo 文件和 xiamo 文件，分别另存为可读文件（*mc），完成格式转换，以 便于烟灰缸模具的后处理，保存后，其上下模块如下图 516: 图 516 烟灰缸上下模块 5.3 烟灰缸凹模的仿真加工 1.设置当前图层为第二层，点击“确定” 。绘制边界框，设定边界框参数，点 击“确定” 。回到主菜单，选择空间构图面，绘制线段。再回主菜单，选择“转移” 命令，选择所有的图形，选择在“两点间”转移图形，选择“中点”命令，选择 原点，确定转移参数，继续返回主菜单，设置图层，设置当前图层为第三层，并 湖北理工学院 毕业设计（论文） 30 关闭第二层，刷新屏幕，绘制曲面曲线，选择曲面，点击“执行” ，返回主菜单。 2.下模仿真加工，选择“刀具路径” ，选择曲面加工的挖槽粗加工，选中所有 的曲面，点击“执行”按钮。刀具选择单击鼠标右键，在刀具库选择刀具，选择 刀具直径为 20mm 的圆鼻刀，如图 5-17 所示： 图 5-17 选刀直径为 20mm 的圆鼻刀 3.将鼠标光标移到刀具上，单击鼠标右键，设置刀具参数，设置进给率 1200、主轴转速 1500、下刀速率 1200、刀角半径 1mm，其他具体参数如图 518 所示： 湖北理工学院 毕业设计（论文） 31 图 518 圆鼻刀刀具参数 4.设定曲面参数。安全高度 30mm，取消回刀，进给下刀位置 3.0，加工曲面 的预留量 0.3，其参数设置如图 519 所示： 湖北理工学院 毕业设计（论文） 32 图 519 曲面参数设置 5.粗加工参数设置，加工误差 0.05，下刀量 0.5，选择来回走刀方式，步进 60%，且优化加工参数，启动螺旋下刀，最小螺旋半径 10%，最大螺旋半径 30%， 设点加工深度为绝对深度，最小深度-1.0mm、最大加工深度-24.1199，点击“确 定”。设置如图 520 所示 图 520 粗加工参数设置 6.返回主界面，选择连接命令选择加工边界，点击“执行”，产生加工刀具 路径，如图 521 所示。返回上层菜单，设置工件，设定工件边界参数，产生工 件尺寸，如图 522 所示，点击“确定”，返回加工操作管理，关闭刀具路径显 示，关闭刀具加工管理。 湖北理工学院 毕业设计（论文） 33 图 521 刀具加工路径 图 湖北理工学院 毕业设计（论文） 34 图 522 工件尺寸图 7.选择“刀具路径” ，选择曲面加工的挖槽粗加工，选中所有的曲面，点击 “确定” 。从刀具库选择刀具，选择直径为 25mm 的平铣刀，刀具参数如 523 所 示;设定曲面加工参数，预留量变为零，其他参数同上；粗加工参数，加工误差变 为 0.02，最小加工深度变为-24.1199，其他参数不变同上，点击“确定” 。选择 链接命令，选择加工边界，执行命令，产生加工刀具路径，如图 524 所示：返 回加工操作管理，关闭刀具路径显示，关闭刀具加工管理。 图 523 刀具参数设置示意图 图 524 刀具加工路径示意图 8.在主菜单选择“刀具路径”，选择曲面平行铣削粗加工，凹体曲面粗加工， 选择曲面，如图 525 黄色标识部分，点击“确定”，在刀具库里选择直径为 6mm 的圆鼻刀，刀具参数如 526 所示；曲面参数设置，下刀位置预留量设为 湖北理工学院 毕业设计（论文） 35 0.1mm，其他同上，改为斜线进刀，进刀角度 3 度，进刀长度 5mm；粗加工参数， 加工误差设为 0.03mm，最大下进量 0.3mm，步进 0.3mm，加工角度为 90 度，点击 “确定”，执行加工命令，产生刀具加工路径，返回上层菜单，转移加工刀具路 径，选择旋转参数，旋转次数两次，起始角度 120 度，旋转角度 120 度，点击 “确定”产生旋转刀具加工路径，如图 527 所示:返回加工操作管理，关闭刀具 路径显示，关闭刀具加工管理。 图 525 平行铣削加工曲面 湖北理工学院 毕业设计（论文） 36 图 526 直径为 6mm 圆鼻刀参数设置 图 527 平行铣削旋转刀具加工路径 8.选择曲面平行精加工，选择所有曲面，从刀具库选择直径为 6mm 球刀，设 置刀具参数如图 528 所示；设定曲面参数，加工曲面预留量为 0mm，选择干涉 湖北理工学院 毕业设计（论文） 37 面，选择增加命令，选取要干涉的面，选取斜线进刀，进刀角度 3.0mm，进刀长 度 5mm，设定精加工参数，加工误差 0.02mm，步进量 0.3mm，加工角度四十五度； 设定间隙参数，选择优化加工切削顺序，点击“确定” ，选择链接命令，选择加工 边界，产生加工路径，如图 529 所示；返回加工操作管理，关闭刀具路径显示， 关闭刀具加工管理。 图 528 直径为 6mm 球刀参数 图 529 四十五度斜面球刀加工路径示意图 湖北理工学院 毕业设计（论文） 38 9.选择曲面精加工，等高外形精加工，选择所有的曲面，点击“执行” 。从刀 具库选择刀具，选择直径为 6mm 的平铣刀，设定刀具参数，具体参数如 530 所 示；设定曲面参数，选定斜线进刀，进刀角度 3 度，进刀长度 5mm。其他曲面参 数同上；设定精加工参数，加工误差为 0.02mm，最大进刀量为 0.2mm，设定加工 深度为绝对深度，最小加工深度为-22.0mm，最大加工深度为-24.1199mm，点击 “确定” ， 选择链接命令，选择加工边界，产生加工路径，如图 531 所示；返 回加工操作管理，关闭刀具路径显示，关闭刀具加工管理。 图 530 刀具直径为 6mm 平铣刀参数设置 图 531 刀具直径为 6mm 平铣刀加工路径示意图 湖北理工学院 毕业设计（论文） 39 10.选择所有的加工操作，点击“实体加工模拟” ，再点击“执行” ，开始模拟 加工，其加工模拟部分示意图如 532 和 533 所示；关闭刀具操作加工管理， 回到主菜单，保存文件，保存所有的文件，下模加工完毕。 图 532 圆鼻刀实体模拟加工示意图 图 533 平铣刀实体模拟加工示意图 湖北理工学院 毕业设计（论文） 40 11.继续打开文件，在 yhg 文件中找到 shangmo 文件并打开，返回主菜单，设 定图层，设定当前图层，第二层，点击“确定” ；绘制边界框，设定边界框参数， 点击“确定” ；返回主菜单，选择空间构图面，绘制线段，返回主菜单，选择“转 移”命令，选择所有的图形，点击“确定” ，在两点间转移，选择“中点”命令， 选择之前绘制的线段，在选择原定，确定转移参数。完成转移。回主菜单，设置 图层，设定当前图层为第三层，关闭第二层图层，刷新屏幕；绘制曲面曲线，选 择所有的边界，选择上表面平面部分，选择俯视构图面，选择刀具路径，选择曲 面挖槽粗加工，选择所有的曲面，点击“执行” 。单击鼠标右键，从刀具库中选择 刀具，选择直径为 12mm 的圆鼻刀，点击“确定” ，将鼠标光标移动到刀具上，设 置刀具参数，进给率 1000、下刀速率 1000、主轴转速 2200、提刀速率 2000.其他 参数及其详细数据，如图 534 所示：设定曲面参数，安全高度 30mm，取消回到 命令，下刀位置 3mm，加工曲面预留量 0.3mm；设定粗加工参数，整体误差 0.05mm，轴最大进给量 0.4mm，选择等高加工方式，切削间距 60%，步进间距 7.2mm，启动螺旋下刀方式，设定加工深度为绝对深度，点击“确定” ，选择“链 接”命令，选择加工边界，点击“执行” ，产生加工刀具路径，其示意图如 535 所示：返回上层菜单，设定工件参数，选定边界参数，产生工件尺寸，如图 5 36 所示：返回加工操作管理，关闭刀具路径显示，关闭刀具加工管理。 图 534 直径 12mm 圆鼻刀详细刀具参数设定曲面参数 湖北理工学院 毕业设计（论文） 41 图 535 直径 12mm 圆鼻刀刀具加工路径 图 536 工件加工尺寸 12. 选择刀具路径，选择曲面挖槽粗加工，选择所有的曲面，点击“执行” 。 单击鼠标右键，从刀具库中选择刀具，选择直径为 6mm 的圆鼻刀，点击“确定” ， 单击鼠标右键，设定刀具参数，详细参数如图 537 所示：设定曲面参数与上面 的相同，设定粗加工参数，下刀量变为 0.35mm，下刀深度变为 1mm，最小下刀深 湖北理工学院 毕业设计（论文） 42 度为-20mm，最大下刀深度为-24mm，其他数据不变，点击“确定” ， 选择“链接” 命令，选择加工边界，点击“执行” ，产生加工刀具路径，其示意图如 538 所示： 返回加工操作管理，关闭刀具路径显示，关闭刀具加工管理。 图 537 直径为 6mm 圆鼻刀刀具参数 湖北理工学院 毕业设计（论文） 43 图 538 直径为 6mm 圆鼻刀刀具加工路径 13. 选择刀具路径，选择曲面挖槽粗加工，选择所有的曲面，点击“执行” 。 单击鼠标右键，从刀具库中选择刀具，选择直径为 3mm 的圆鼻刀。单击鼠标右键， 设定刀具参数，其详细参数如图 539 所示，点击“确定” ；设定曲面参数，参数 设置不变，设定粗加工参数，加工整体误差 0.05mm。最大下刀量 0.15mm，启动螺 旋下刀，下刀高度 0.5mm，设定最小下刀深度-24.2mm，最大下刀深度-25.5mm， 点击“确定” 。 选择“链接” 命令，选择加工边界，点击“执行” ，产生加工刀 具路径，其示意图如 540 所示：返回加工操作管理，关闭刀具路径显示，关闭 刀具加工管理。 图 539 直径为 3mm 圆鼻刀刀具参数 湖北理工学院 毕业设计（论文） 44 图 540 直径为 3mm 圆鼻刀刀具加工路径 14. 选择刀具路径，选择曲面平行精加工，选择所有的曲面，点击“执行” 。 单击鼠标右键，从刀具库中选择刀具，选择直径为 6mm 球刀，点击“确定” ，单击 鼠标右键设定刀具参数，详细参数如图 541 所示，点击确定；设定曲面参数， 加工曲面预留量设为 0mm，启动斜线进刀，进刀角度 3 度，进刀长度 5mm，加工整 体误差 0.02mm，步进 0.25，加工角度 135 度，其他参数不变，点击“确定” 。 选 择“链接” 命令，选择加工边界，点击“执行” ， 产生加工刀具路径，其示意图 如 542 所示：返回加工操作管理，关闭刀具路径显示，关闭刀具加工管理。 图 541 直径为 6mm 球刀刀具参数 湖北理工学院 毕业设计（论文） 45 图 542 直径为 6mm 球刀刀具加工路径 15.选择所有的加工操作，点击“实体加工模拟” ，再点击“执行” ，开始模拟 实体加工，其加工模拟部分示意图如 543 所示：关闭刀具操作加工管理，回到 主菜单，保存文件，保存所有的文件，上模加工完毕。 湖北理工学院 毕业设计（论文） 46 图 543 球刀实体模拟加工示意图 5.4 mastercam 软件对烟灰缸的自动编程 打开烟灰缸凹模结果文件，点击按钮“” ，选择将 nc 程式传输至 m 传输参 数，保存为扩展名为“.nc”文件，点击“”按钮，弹出文件保存对话框， 点击“确定” ，导出程序，其部分加工程序如下：完成烟灰缸加工程序的自动编程。 n100 g0 g17 g40 g49 g80 g90 n102 g91g28 z0. n104 s2