开题报告-鼠标曲面的建模及数控加工研究.doc

2016届毕业设计（论文）开题报告毕业设计（论文）题目鼠标曲面的建模及数控加工分析学生姓名专业班级机械设计制造及其自动化指导教师姓名职称教授一、 课题背景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软件的应用的摸索，针对上述制造过程中普遍存在的技术难点，将传统的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密集集成，面向制造业的高端软件，通过对目前电子市场上的最常见的，具有典型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。1.1.1 曲面建模的基本原则曲面建模不同于实体建模，其不是完全参数化的特征。在曲面建模时，需要注意以下几个基本原则： 1）、创建曲面的边界曲线尽可能简单。一般情况下，曲线阶次不大于3。当需要曲率连续时，可以考虑使用五阶曲线。 2）、用于创建曲面的边界曲线要保持光滑连续，避免产生尖角、交叉和重叠。另外在进行创建曲面时，需要对所利用的曲线进行曲率分析，曲率半径尽可能大，否则会造成加工困难和形状复杂。 3）、避免创建非参数化曲面特征。 4）、曲面要尽量简洁，面尽量做大。对不需要的部分要进行裁剪。曲面的张数要尽量少。 5）、根据不同部件的形状特点，合理使用各种曲面特征创建方法。尽量采用实体修剪，再采用挖空方法创建薄壳零件。 6）、曲面特征之间的圆角过渡尽可能在实体上进行操作。 7）、曲面的曲率半径和内圆角半径不能太小，要略大于标准刀具的半径，否则容易造成加工困难。1.2.2 曲面建模理论Function plot(F plot)绘图功能Master CAM的CAD部分的一种附加功能,采用方程式绘制图形 ,通过编写曲线方程式,可绘制齿轮的齿形轮廓用的渐开线、摆线, 凸轮设计用的阿基米德曲线等.用户可根据参数方程绘制高精度的参数曲线,复杂曲面,方便后续CAM中编制刀具路径,快速生成 NCI文件及相应的NC文件。Master CAM 的 F plot绘图功能 通过调用预先给定的方程式文件进行曲线图形绘制,用户需先编制相应的方程式文件(文件后缀名为. EQN ),可用任何文本编辑器编写方程式文件,然后在F plot菜单中调入该文件,可绘制出符合精度要求的曲线或曲面。用户可在方程式文件中指定图形类型、变量的取值范围、变量的变化步距大小,图形的原点等，也可以在Master CAM 的F plot菜单下设定方程。本文基于mastercam建立了鼠标曲面模型, 并进行了数控仿真加工分析，取得了较好的效果。 二、 Master CAM国内外研究状况和应用前景1.2.1 国内外研究状况 Master CAM是集设计和制造、数控机床自动编程于一体的CAD /CAM软件,是目前世界上应用最广泛、最优秀的软件之一,也是目前在我国应用最广泛、最有代表性的CAD /CAM软件之一,完成零件几何造型、刀具路径生成、加工模拟仿真、数控加工程序生成和数据传输,最终完成零件的数控机床加工。与传统的设计方法比较,Master CAM软件优越性体现在:强大的零件造型功能,型腔铣、轮廓铣和点位加工功能,强劲的曲面粗加工功能,灵活的曲面精加工功能,提高曲面加工效率的最优功能,简捷的加工参数管理及优化工具功能,方便的文件管理及数据交换功能。Master CAM软件可以通过多种途径来完成零件造型,其具有全特征化造型功能和强大的图形编辑、转换处理功能。Master CAM的制造模块可生成和管理多种类型(铣、车、线切割)的数控加工操作。Master CAM具有的关联性特征将加工操作和几何图形、工艺参数联系在一起,既当零件图形或工艺参数被修改时,刀具加工路径可以方便地自动重新生成。 美国CNC Softvare公司开发的Master CAM软件集CAD/CAM功能于一体，用户在CAM部分绘制零件的二维或者三维图形，即可在CAM部分选择相应的刀具路径，Master CAM自动生成刀具路径的NCI文件，通过与数控机床适应的后置处理器文件，可快速生成加工用NC文件。和常规CAD类设计软件一样，其CAD部分可绘制的图素主要有直线、圆弧，椭圆和多边形等。其他一些较复杂的曲线的绘制。需另行编写程序绘制图形，然后将生成的图形调入进行修改方可使用。在进行产品设计时用Master CAM绘制复杂曲线与曲面，经常会涉及到复杂曲线、曲面的绘制，如电脑鼠标曲线，齿轮的渐开线、心形线轮廓的凸轮、阿基米德螺旋面等，设计人员使用AutoCAD, ProENGINEER或者UG均能绘制出相应曲线、曲面，只是方法比较复杂，不利干掌握和使用。设计者使用Master CAM中的Fplot命令可以精确绘制各种复杂曲线、曲面，只要调用软件中chook文件夹中的*.eqn文件，结合所绘制曲线、曲面的参数方程对文件稍加修改，便可得出所需要的曲线或曲面的形状。通过这种方法绘制的曲线和曲面简便快捷，易于掌握，给设计者提供了方便。李波介绍了基于Master Cam的绘图环境下，提出一种应用Master CAM的Function绘图功能，绘制方程式及参数式曲线及曲面，用于高精度几何图形的绘制。使用Master CAM的Fplot的绘图功能，采用方程式绘制图形，可会知相应的图形（如点、线、样条曲线、参数是曲面）,通过编写曲线方程式，可会知齿轮的齿形轮廓的渐开线，摆线等。用户可根据参数方程绘制高精度的参数曲线, 复杂曲面。张征介绍了应用Master CAM 软件进行鼠标凸模数控加工的情况。针对其曲面特点及加工难点就如何运用Master CAM 编制合理的刀具路径和实际加工进行了研究分析。冯乔生介绍Master CAM 软件的特点和功能，重点说明了Master CAM软件在数控中的应用Master CAM是一种功能很强的CAD/CAM软件，它由CAD设计模块和CAM制造模块组成，并分成Design(造型)，Mill(铣削加工)、Lathe(车削加工)和Wire(线切割)4个功能模块。Design设计模块集2D和3D线框、曲面和实体造型于一体，具有全特征化造型功能和强大的图形编辑、转换处理能力。CAM制造模块可生成和管理多种类型的数控加工操作。Master CAM软件将CAD设计和CAM制造模块集成于一个系统环境中，完成零件几何造型、刀具路径生成、加工模拟仿真、数控加工程序生成和数据传输，最终完成零件的数控机床加工。焦恩璋介绍了CADCAM 数控加工的工艺特点, 利用Master CAM 软件对工件进行几何建模, 确定其加工工艺, 并选取适当的工艺措施和合理的工艺路线, 实现了工件的数控加工。软件自动生成数控代码, 并通过计算机仿真验证了加工的正确性。1.2.2 发展前景Mastercam强项在数控加工，简单易用，产生的NC程序简单高效。主要竞争对手有UG NX，Edgecam，WorkNC,Cimtron, Delcam（Powermill），PTC（Pro/NC），Space-e，CAMWORKS，HyperMILL等，与这些软件相比，在2D加工方面有压倒性优势；曲面方面，在简单规则类方面占优势；多轴曲面方面，在X3中引入了第三方的5轴多曲面加工，使其在通用数控加工中依然是王者。Mastercam对硬件的要求不高，在一般配置的计算机上就可以运行，且操作灵活，界面友好，易学易用，适用于大多数用户，能迅速地给企业带来经济效益。另外，Mastercam相对其他同类软件具有非常高的性价比。随着我国加工制造业的崛起，Mastercam在中国的销量，在全球的CAM市场份额雄居榜首，因此对机械设计与加工人员来说，学习Mastercam是十分必要的。三、 毕业设计主要内容和研究方案主要内容：1、鼠标曲面的建模; 2、鼠标的数控仿真加工; 3、运用mastercam软件对仿真生成的鼠标进行优化分析;4、完成论文的编写和外文翻译研究方法： 进行文献查询，学习并掌握 mastercam 曲面建模设计原理，mastercam 软件的使用，然后对鼠标曲面进行实体建模，并进行鼠标曲面的数控加工仿真。 研究思路：查阅资料-学习并掌握mastercam 曲面建模设计原理- mastercam 软件的使用鼠标曲面的建模及数控加工仿真。四、 课题前期工作课题前期工作 在开始本课题之前，通过查阅有关mastercam软件曲面建模和数控加工的资料，对mastercam软件系统学习, 通过相关知识的学习，了解如何用mastercam 软件进行鼠标曲面的建模和数控加工仿真，并进行相应的优化五、 总体安排和进度（包括阶段性工作内容及完成日期）： 第一周:确定设计内容和要求，准备好设计所需设计手册等资料，以及 所需设备、设计软件等工具，资料的查阅;第二周:英文资料的翻译，学习并掌握曲面设计原理 ; 第三周-第五周:熟练掌握mastercam软件; 第六周-第八周:利用mastercam对鼠标进行建模;第