基于Mastercam的典型双头螺纹轴零件数控车加工工艺编制及自动编程仿真

摘 要数控车床技术在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，已经显示了其在国家基础工业现代化生产中的战略性作用，而且已成为了传统机械制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。本次设计内容为车削零件数控加工工艺及编程加工。具体介绍了数控车床加工的特点、加工工艺分析以及数控编程加工过程，以及夹具的确定等等。关键词：数控车床；数控编程；数控加工工艺全套图纸加扣3012250582AbstractThe numerical control lathe technology in the machinery manufacturing industry today is important and great benefit, has shown its strategic role in the National basic industry modernization production, and has become the traditional machinery manufacturing industry to achieve automation, flexibility, integration of the important means and symbol of production.The content of this design is NC machining technology and programming processing of turning parts. The characteristics of NC lathe machining, the process analysis and the process of NC programming, and the fixture determination are introduced.This design content is the part numerical control processing craft and the programming process. This paper introduces the characteristics of CNC lathe processing, processing technology analysis and NC programming process, as well as fixture and so on.Key words: CNC lathe; NC programming; NC Machining TechnologyII目 录摘 要IAbstractII目 录11 绪论31.1 国内外数控车床研究现状31.2数控车床分类31.3 数控车床特点42 零件分析62.1零件图62.2零件图分析62.3确定加工方法72.4加工方案设计73 工艺设计93.1定位基准的选择93.2定位基准的选择原则93.3 确定零件的定位基准93.4 装夹方式的选择93.5 确定合理的装夹方式103.6 选择数控刀具的原则113.7 选择数控车削用刀具123.8 设置刀点和换刀点123.9 确定切削用量143.10 毛坯选择193.11轴类零件的预备加工194 零件的三维及仿真214.1 Mastercam软件简介214.2 零件三维造型设计224.3 左端仿真加工过程244.4 右端仿真加工过程354.5 后处理36总 结38参考文献39致 谢401 绪论1.1 国内外数控车床研究现状随着社会经济的快速发展，人们对生活用品的要求也越来越高，企业生产效率也有相应的提高。数控机床的出现实现了广大人们的这一愿望。数控车削加工工艺是实现产品设计、保证产品的质量、保证零件的精度，节约能源、降低消耗的重要手段，是企业进行生产准备、计划调度、加工操作、安全生产、技术检测和健全劳动组织的重要依据。也是企业对高品质、高品种、高水平、加速产品更新，提高经济效益的技术保证。这不但满足广大消费者的目的，即实现了产品多样化、产品高质量、更新速度快的要求，同时推动了企业的快速发展，提高了企业的生产效率。机械工艺是国民经济各部门的装备军，而数控加工在机械行业占有领头羊的地位，因此国民经济各部门的生产技术水平和所取得的经济效益，在很大程度上取决于机械行业和数控行业中所能提供的机械装备的技术性能、指令和可靠性。因此数控加工技术水平和生产规模是衡量一个国家科技水平和经济实力的重要标志。数控工艺规程的编制是直接指导产品或零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件，它将直接影响企业产品质量、效益、竞争能力。本文通过对典型轴类零件数控加工工艺的分析，对零件进行编程加工，给出了对于凸台板零件的数控加工工艺分析的方法，对于提高制造质量、实际生产具有一定的意义。1.2数控车床分类1.2.1数控车床分类1）简易数控系统 简易数控车床一般由单片机进行控制，机床主体部分由普通车床略作改进而成。此类车床结构简单，价格低廉，但功能较低，无刀尖圆弧半径自动补偿功能。2）经济型数控车床 经济型数控车床一般采用开环或半闭环控制系统，此类车床显著特点是无恒线速度切削功能。3）全功能数控车床 全功能型数控车床一般采用半闭环或闭环控制系统，具有高刚度、高精度和加工高速度等特点。此类车床具备恒线速度切削和刀尖圆弧半径自动补偿功能。4）数控车削中心 车削中心是在数控车床的基础上增加其他的附加坐标轴，并配置刀库和自动上下料机构，因此其功能更加全面，但价格较高。1.2.2按加工零件的基本类型分类1）卡盘式数控车床 这类数控车床未设置尾座，适于车削盘类（含轴类）零件，其夹紧方式多为电动液压控制。2）顶尖式数控车床 这类数控车床设置有普通尾座或数控尾座，适于车削较长的轴类零件及直径不大的盘、套类零件。1.2.3按数控车床主轴位置分类1）立式数控车床 车床主轴轴线处于垂直于水平面，并有一个直径很大的圆形工作台，供装夹工件用。这类数控车床主要用于加工径向尺寸较大，轴向尺寸较小的大型复杂零件。2）顶尖式数控车床 车床主轴轴线处于水平位置，他的床身和导轨有多种布局形式1.2.4按刀架数量分类1）单刀架数控车床 普通数控车床一般都配有各种形式的单刀架，如四刀位卧室回转刀架、多刀位回转刀架等。2）双刀架数控车床 这类数控车床中，双刀架的配置可以是平行交错结构，也可以是同轨垂直交错结构。1.2.5数控系统的分类常用的数控系统有发那科、西门子、三菱、广数、华中等数控系统。机床数控系统按被控机床的运动轨迹分类1. 点位控制数控系统2. 直线控制数控系统3. 轮廓控制数控系统、按伺服系统分类1.开环控制数控系统2.半闭环控制数控系统3.全闭环控制数控系统、按数控系统功能水平分类1.经济型数控系2.普及型数控系统3.高档型数控系统。1.3 数控车床特点数控加工，也称之为NC（Numerical Control）加工，是以数值与符号构成的信息，控制机床实现自动运转。数控加工经历了半个世纪的发展已成为应用于当代各个制造领域的先进制造技术。数控加工的最大特征有两点：一是可以极大地提高精度，包括加工质量精度及加工时间误差精度；二是加工质量的重复性，可以稳定加工质量，保持加工零件质量的一致。也就是说加工零件的质量及加工时间是由数控程序决定而不是由机床操作人员决定的。（1）数控加工具有如下优点：（2）提高生产效率；（3）提高加工精度并且保持加工质量；（4）可以减少工装卡具；（5）缩短加工周期，提高生产效率；（6）容易进行加工过程管理；（7）可以减少检查工作量；（8）可以降低废、次品率；（9）容易实现操作过程的自动化，一个人可以操作多台机床；（10）机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；（11）可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；2 零件分析2.1零件图本次车削轴类零件（图1）数控加工工艺及编程加工毕业设计系高校高级考证的车加工零件，也是学院为了提高我们的数控技术及相关技能等综合运用能力。该零件几乎包含了我们平时实训的所有内容和工序。能够将该零件的工艺、工序和编程出来是对我们在车加工技术上的极大提升，同时也为我们以后的工作打下理论与实践的基础。图2.1零件图2.2零件图分析2.2.1零件的形状分析由零件图2.1可知，是整个车削件的主体。由于车削件是学校高级技能鉴定的图。从图可以看出，整个零件的加工需要调头才能完成，左端内孔和内螺纹，中间则是椭圆外圆槽，而右端不仅有端面槽及外螺纹，整个件的加工精度较高，需要进行调头加工。需用数控车床完成加工。2.2.2零件分析由零件图可知，该轴零件各加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6um。2.2.3零件的工艺性分析由零件图2.1可知，其材料为45钢，该材料具有足够的强度、刚度和韧度，适用于承受弯曲应力和冲击载荷作用的工作条件。通过切割机、数控车床就可以达到加工要求；而主要加工表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来，由此可见，该零件的工艺性较好。该零件的主要工作表面为轴零件两端面、外螺纹M30X1.5-6h和内螺纹M30X1.5-6H，在设计工艺规程时应重点予以保证。2.3确定加工方法 该轴零件形状特殊、结构复杂，属于高级工车削零件。因此，加工精度要求较高。从零件图2.1可以看出，整个零件的加工需要调头才能完成，左端有锥度及内孔组成，而右端不仅螺纹还有端面槽，整个件的加工精度要求较高，需要进行调头加工，需用数控车床完成加工。2.4加工方案设计数控加工工序前后一般都穿插有其他普通加工工序，如衔接得不好就容易产生矛盾。因此在熟悉整个加工工艺内容的同时，要清楚数控加工工序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点，如：要不要留加工余量，留多少；定位面与孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；对毛坯的热处理状态等，这样一来才能使各工序达到相互满足加工需要，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。综合上述分析，轴类件的主要加工表面是外圆表面，还有常见的特形表面，因此针对各种精度等级和表面粗糙度要求，按经济精度选择加工方法。由基面先行、先粗后精、先主后次、先面后孔、就近不久远的原则确定（如图1）工艺路线如下：加工方案的制定与选择根据零件图样到工序原则，制定以下加工顺序方案，选取最佳一种，（即加工工时最短，且又能保证质量）下面分析两套加工顺序方案进行比较。加工方案一：下料粗、精车右端外轮廓车端面槽车外螺纹调头装夹，打表保证同轴度修端面保证总长粗精车左端外轮廓钻孔粗精镗左端内孔内孔槽车内螺纹切中间槽检验。加工方案二：下料粗精车左端外轮廓切中间槽钻孔粗精镗左端内孔内孔槽车内螺纹粗、精车右端外轮廓车端面槽车外螺纹。分析：以上两种加工方案，方案二调头通过与外螺纹配合装夹加工，大大节省了效率，根据图样，方案二更为合理，也更能满足要求，故选择方案二进行加工。183 工艺设计3.1定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。3.2定位基准的选择原则为保证各配合表面的位置精度，用三爪自定心卡盘找正工件轴心，用轴心线和工件的右端面作为粗、精加工的定位基准。这样，既符合基准统一和基准重合原则，也有利于生产率的提高。3.3 确定零件的定位基准 3.3.1精基准的选择原则定位基准简图如下图所示。图3.1定位基准简图3.3.2粗基准的选择原则重要表面原则、非加工表面原则、最小加工余量原则和不重复使用原则。根据粗基准的选择原则，选择外圆轴58mm的外圆面和轴零件头左端面作粗基准。在调头加工后采用轴零件头右端面作粗基准加工右端面，可以为后续工序准备好精基准。3.4 装夹方式的选择由于夹具确定了零件在机床坐标系中的位置，即加工原点的位置，因而首先要求夹具能保证零件在机床坐标系中的正确坐标方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸。故夹具选用三爪自定心卡盘如下图所示，三爪卡盘装夹工件时可自动定心，不需找正。但需要注意的是，用三爪卡盘夹紧工件时，为保证足够的夹紧力，一般要留有20mm以上的夹持长度。图3.2 三爪卡盘3.5 确定合理的装夹方式 工序一：以右端毛坯外圆为粗基准，加工左端，采用三爪卡盘装夹参考如下图所示。图3.3工序二：以左端内螺纹和端面为精基准，加工右端，采用三爪卡盘装夹参考如下图所示。图3.43.6 选择数控刀具的原则数控加工的刀具选择是数控加工工序设计的主要内容之一，不但影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。随着刀具材料性能的提高与结构特性的改善，数控加工用刀具在耐用度、刚度、抗脆性、断屑和调整更换等方面的性能已有很大的改善。从如何加工的角度看，加工刀具类型与工艺方案的合理选择则极为重要。下面对目前的几种刀具进行初步分析：1.陶瓷刀具很容易因热裂纹产生崩刃等损伤，且切削温度亦较高。陶瓷刀具因其材质的化学稳定性好、硬度高，在耐热合金等难加工材料的加工中有广泛的应用。2.立方氮化硼刀具主要适用于高速加工。3.高速钢刀具在仍能保持较高的硬度，较之其他工具钢耐磨性好且比硬质合金韧性高，但压延性较差，热加工困难，耐热冲击性较弱。4.硬质合金刀具有较高的红硬性，能在保持较好的加工性能。复合碳化物系硬质合金在铣削金属的切削中显示出极好的性能。于是，硬质合金得到了很大的普及。5.聚晶金刚石刀具适用于高效地加工有色金属和非金属材料，能得到高精度、高光亮的加工表面，使其在高精加工领域中得到了普及。上述五大类刀具材料，材料的硬度、耐磨性，金刚石最高，递次降低到高速钢。因材料的韧性则是高速钢最高，金刚石最低。6.硬质合金类刀具是数控机床中采用最广泛的。这类材料目前从经济性、适应性、多样性、工艺性等各方面，综合效果都比高速刚好。3.7 选择数控车削用刀具为适应数控机床加工精度高、加工效率、加工工序集中及零件装夹次数少的要求，数控刀具具有很高的切削效率.高精度.高重复定位精度.可靠度和耐用度 。选择刀具通常要考虑（1）被加工工件的材料及性能（2）切削工艺的类别（3）被加工工件的几何形状，零件精度，加工余量（4）被吃刀量，进给速度，切削速度考虑到以上因素故粗车时，要选用强度高，耐用度高的刀具以满足粗车时大吃刀量，大进给量的要求.精车时要选用精度高,耐用度好的刀具以保证加工精度的要求. 表3-1所用刀具规格序号刀具号刀具名称型号备注1T0193外圆右偏车刀MVJNR2020K16机夹刀（硬质合金）2T02R1.5mm球头刀ZQ1616R刀片宽3mm3T0360外螺纹刀SER2020K16机夹刀（硬质合金）4T0493内孔车刀MVJNR2020K16机夹刀（硬质合金）5T053mm内切槽刀SER2020C16机夹刀（硬质合金）6T0660内螺纹刀SER2020K16机夹刀（硬质合金）7T073mm端面槽刀SER2020A16机夹刀（硬质合金）8T0820钻头高速钢3.8 设置刀点和换刀点3.8.1刀位点在进行数控加工的编程时，往往将整个刀具浓缩视为一个点，那就是刀位点，它是在刀具上用于表现刀具位置的参照点。对刀操作就是要测定出程序起点处刀具刀位点相对机床原点以及工件原点的坐标位置。在对刀时，常用的仪器有：对刀测头、千分表或对刀瞄准仪等。对刀点可以设置在零件、夹具上或机床上面（尽可能设置在零件的设计基准或工艺基准上）。3.8.2待加工毛坯的对刀试切端面 ： 将两端面已经加工好的待加工毛坯装夹到主轴上，在工件的伸出端安装Z 轴向设定器。快移刀具接近到Z 轴向设定器，改用增量方式控制刀具工进，至到指示灯亮时停止动作，保持 Z轴 向不动，取出轴向设定器。然后在机床操作面板上调出刀具补偿菜单栏中刀偏表，在相关的试切长度填空栏中键入有关数值（当前刀具刀位点相对于程序原点的距离）。试切外圆：快速将刀具刀位点移动刀毛坯端面角附近，然后用增量方式调节 X 、Z 轴向进给至刀位点刚好切到毛坯外表面，再用MDI方式运行进行外圆车削。同时保持X轴轴向坐标不变，退出刀具。用游标卡尺测量出试切外圆直径。然后在刀偏表中键入试切直径。3.8.3刀偏值的测定刀偏值就是各刀具相对于基准刀具的几何补偿。用点动或步进方式操作移动刀具，使基准刀具刀位点对准工件的基准点，然后进行X轴 Z轴坐标清零，退刀。换置刀具，再用点动或步进方式使该刀具刀位点对准工件上的同以一基准点，此时屏幕上显示的坐标既是该刀号刀具的几何偏置 Xj, Zj .同理，可依次测定出其它刀具相对于基准刀具的几何偏置。在相应的刀偏表中依次键入选用刀具刀位点的几何补偿。3.9 确定切削用量3.9.1主轴转速的确定在一般的切削加工中，切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量三个要素。而主轴转速主要根据允许的切削速度Vc(m/min)选取：=则：=式中 -工件直径，mm；-主轴转速，。由于每个外圆尺寸计算方式相同，现选取直径为28mm外圆；刀具刀尖半径为R0.4mm为例说明其计算过程。根据切削原理可知，切削速度的高低主要取决于加工余量、被加工零件的精度及表面粗糙度、刀具的材料和刀具耐用度等因素。通过化学工业出版社出版的机械切削工人工作手册查的本设计所适合的切削速度见（表3-2）所示：表3-2 按45#钢选择的车削切削速度工件材料硬度/HBS切削速度/ (m/min)高速钢车刀硬质合金车刀45#钢200250205080120从理论上讲，的值越大越好，因为这不仅可以提高生产率，而且可以避免生成积屑瘤的临界速度，获得较好低的表面粗糙度值。但实际上由于机床、刀具等的限制，综合考虑： 取粗车时：=80m/min 精车时：=120m/min 代入公式中：=609r/min ；=637.4r/min计算的主轴转速n要根据机床有的或接近的转速选取40mm外圆：取=600 r/min ；=650 r/min3.9.2进给量的确定 粗加工的时候一般尽量可能的选取较大的进给量，进给量的取值主要考虑刀具的强度、背吃刀量及工件直径。对于车刀而言，刀杆越大，其刀具强度就越大，允许取的进给量也越大。然而在一定的进给量时，背吃刀量的取值过大，将会导致切削力过大，一方面可能会超出机床的额定负荷或损坏刀具；另一方面，如果切削速度也较大，可能会超出机床额定功率。通常如果背吃刀量必须取大值的时候，进给量相应减少。精加工的时候一般按照零件的表面粗糙度来选择进给量，进给量的取值越小则加工的表面粗糙度就越好。对于车刀而言，在使用硬质合金车刀精车时相应的需提高切削速度Vc，用高速钢车刀精车时，Vc最好小于10m/min，避免产生积屑瘤。通过化学工业出版社出版的机械切削工人工作手册查的本设计所适合的进给量见（表4-3）所示：表3-3 硬质合金及高速钢车刀的进给量工件材料背吃刀量3mm每齿进给量/mm粗车精车高速钢铣刀硬质合金铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀45#钢0.110.150.110.170.30.40.40.5综合选取：=0.4（0.01*直径） mm/r =0.15（表面粗糙度为1.6）mm/r；0.2（表面粗糙度为3.2）mm/r注：进给量可由机床操作者根据被加工工件表面的具体情况进行手动调整，以获得最佳切削状态。3.9.3背吃刀量的确定 背吃刀量是根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，通过化学工业出版社出版的机械切削工人工作手册查的本设计所适合的背吃刀量一般留0.20.7mm。 总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时，使主轴转速、背吃刀量及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。3.9.4切槽三要素的确定通过化学工业出版社出版的机械切削工人工作手册查的本设计所适合的切槽刀的切削用量参考如下（表3-4）（表3-5）。表3-4硬质合金切槽刀的切削用量工件材料切削刃宽度/mm切削速度/mmin进给量/mmr碳钢36801500.200.40合金钢36601000.150.25不锈钢3630800.100.40铸铁3620500.200.60紫铜3620400.100.25脆铜3650800.100.15表3-5 切槽及切断的切削速度（mmin）进给量/mmr高速钢车刀W18Cr4VYT5YG6碳钢=735MPa可锻铸铁150HBS灰铸铁190HBS碳钢=735MPa灰铸铁190HBS加切削液不加切削液0.080.100.150.200.250.300.400.500.60353023191715121159534438343026243430262321201716151791501078773625041837665585349444037注：1.切削速度Vc与车刀宽度无关。2.切槽时，最终直径与最初直径之比不同应乘以下面修正系数。最终直径/最初直径（/）0.50.60.70.80.8Vc的修正系数高速钢刀具0.960.920.88硬质合金刀具0.970.90.843.用硬质合金车刀对碳钢零件切槽及切断，并使用切削液，切削速度Vc应乘以修正系数1.4。本次设计所涉及的内孔槽为324的切削三要素选取如下：（1）主轴转速 由本工序采用硬质合金数控刀、内孔槽为324、齿数。查表7硬质合金数控车削速度，确定车削速度m。则：=367.5r/min计算的主轴转速n要根据机床有的或接近的转速选取324内孔槽：=370r/min（2）进给量 在工件或刀具的每一转或每一往复行程时间内，刀具与工件之间沿进给方向的相对位移成为进给量。由324内孔槽得硬质合金数控螺纹车刀车外圆槽时，该工序的进给量取为0.080.2mm/r。（3）背吃刀量 背吃刀量是指切削刃工作长度沿垂直于进给运动方向上的投影值，车削外圆槽时的背吃刀量一般选取为0.53mm；3.9.5切螺纹三要素的确定通过化学工业出版社出版的机械切削工人工作手册查的本设计所适合的硬质合金螺纹车刀的切削用量如下（表3-6）。表3-6 用YT（YT15）类硬质合金刀具车削螺纹的切削用量螺纹形式螺距P或模数m/mm工件材料碳钢、铬钢、镍铬钢及铬硅锰钢碳钢、铬钢、镍铬钢铬硅锰钢抗拉强度/ MPa63773583311281422行程次数/m行程次数/m行程次数/m行程次数/m行程次数/m三角形外螺纹P=1.5P=2221.471.35341.381.36341.251.22460.980.95560.820.78三角形外螺纹及梯型外螺纹P=3P=4P=5P=634561.301.281.241.2056891.261.211.211.1856891.131.101.101.00679110.900.830.820.8281012150.750.720.700.70梯型外螺纹P=8P=10P=12P=1691113161.291.231.201131.101.081.03111315191.170.980.960.93模数外螺纹M=2M=3M=4M=571014161.281.231.231.2191216191.181.121.101.0791216191.051.000.980.95三角形内螺纹P=1.5P=2P=3P=4P=5P=63345781.611.471.401.371.371.3345679101.501.431.331.271.251.2345679101.331.281.181.131.121.10678911131.061.020.930.880.870.8578101214170.880.830.780.750.720.72注：1.粗、精加工用同一把螺纹车刀时，切削速度应降低20%30%。2.刀具寿命改变时切削速度修正系数如下表：刀具寿命/min20306090120修正系数1.0810.870.80.76本次设计所涉及的螺纹为M301.5的切削三要素选取如下：（1）主轴转速 由本工序采用硬质合金数控车刀、外螺纹为M301.5、齿数。查表7硬质合金数控车削速度，确定车削速度m。则：=453.8r/min计算的主轴转速n要根据机床有的或接近的转速选取M301.5外螺纹：=450r/min（2）进给量 在工件或刀具的每一转或每一往复行程时间内，刀具与工件之间沿进给方向的相对位移成为进给量。由CKA6140数控车床功率为4.5kw，由M301.5外螺纹得硬质合金数控螺纹车刀车外螺纹时，该工序的进给量取为1.5mm/r。（3）背吃刀量 背吃刀量是指切削刃工作长度沿垂直于进给运动方向上的投影值，车削螺纹时的背吃刀量一般选取为0.10.5mm；3.10 毛坯选择由于该轴零件在工作过程中要承受径向冲击载荷，为增强轴零件的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用棒料。该轴零件的轮廓尺寸不大，且生产类型属单件生产，在考虑轴零件（如图2.1）的加工工艺后最后确定下料毛坯尺寸为65130mm。3.11轴类零件的预备加工在这里加工设备，我们选择学校有学过的数控车床，由于选择CNC系统时要综合考虑所需要的系统功能，我们所加工的保龄球用我们学过的法兰克数控系统可以实现。设备的参数具体看（表3-7）：表3-7机床型号单位CK6140数控车床床身最大回转直径mm400拖板最大回转直径mm200最大切削直径mm400最大加工长度mm1000X/Z轴最大行程mm280/1000X/Z轴最小位移单位mm0.001主轴通孔直径mm83主轴内孔锥度1：20主轴级数无极主轴极限转速rpm150-2000工件夹紧方式mm手动卡盘主电机功率（变频）kW7.5变频器kW11X/Z轴N.m6/6X/Z轴快移速度M/min5/8刀架型式4工位电动刀架刀杆尺寸mm2020刀架重复定位精度mm0.004尾座型式有尾座套筒直径mm60尾座套筒行程mm100尾座顶尖锥孔莫氏4#机床净重kg1560机床外型尺寸（LWH）mm223012801640电力需求（功率/电流）kW/A10/20重量kg1650404 零件的三维及仿真4.1 Mastercam软件简介Mastercam是美国CNC Software NC公司研制与开发的CAD/CAM一体化软件。自1981年推出第一代产品开始就以其强大的加工功能闻名于世。二十年来在此基础上进行不断地更新与完善，Mastercam是被工业界及学校广泛采用。Mastercam作为众多CAD/CAM软件中的一种，之所以能有第一位的装机量，其优点是显而易见的。它对硬件的要求不高，在一般配置的计算机上就可运行；它操作灵活，界面友好，易学易用，适用于大多数用户，能使企业迅速使用并取得很好的经济效益。另外，Mastercam的性价比，是其他同类软件所不能比拟的。随着我国加工制造业的崛起， Mastercam在中国的销量逐步提升，在全球的CAM市场份额雄居榜首。因此对每个机械设计与加工人员来说，学习Mastercam是十分必要的。Mastercam x是Mastercam的最新版本，它在以前版本的基础上做了较大的改进，特别是在三维造型及加工方面增加了新的功能和模块，使其操作更方便，功能更强大，更适合用户的要求。Mastercam包括4大模块：Design、Lathe、Mill和Wire。Design模块用于被加工零件的造型设计，Mill模块主要用于生成铣削加工刀具路径，Lathe模块主要用于生成车削加工刀具路径，Wire模块主要用于生成线切割刀具路径。这4个模块可单独使用，在Mill模块，Lathe模块和Wire模块中也可以进行Design模块中的完整的造型设计，在其中一个模块中就可以实现造型设计与加工过程的统一。Mastercam x还增加了Router模块和 The MetaCut Utullities模块。本书仅对Mastercam X版本中的Mill模块进行介绍。4.2 零件三维造型设计首先我们要建立新文件，文件名只能是英文和数字组成。建好新文件后，分别对零件进行线架造型。（1）进入初始界面首先点击Mastercam进入Mastercam界面。如下图所示：图4.1 Mastercam界面（2）新建模型点击新建右上角先创建一个模型，并输入文件名3D，文件名不允许出现中文件了。在应用栏中点击模型按钮。（3）件1绘制步骤点击确定按钮，通过草图工具栏绘制草图，草图轮廓1如下图所示：图4.2 件1草图点击回转指令，对刚才的绘制的草图进行回转，如下图所示：图4.3 回转草图通过以上的步骤，最后得到三维图，如下图所示：图4.4 三维图4.3 左端仿真加工过程1.外圆仿真加工（1）机床选择打开Mastercam，点击工具栏,选择“车削”，点击“默认”。（2）材料设置点击左侧机床设置中的，点击Stock的按钮，根据工艺设置如下图所示：的毛坯，设置“外径”，“内径”，“长度”，“轴向位置”，然后点击“”设置完毕。图4.5（3）刀具选取和仿真加工点击工具栏，选择“粗车”，选择加工路径，然后确定，选取外圆刀，设置“进给率”，“下刀速率”，“主轴转速”等参数。然后点击“粗加工参数”，如下图所示： 图4.6 图4.7 图4.8（4）仿真验证。点击右侧验证按钮，点击验证，加工仿真图，表示仿真正确如下图所示： 图4.92.中间槽仿真加工（1）刀具选取和仿真加工点击工具栏，选择“粗车”，选择加工路径，然后确定，选取外圆刀，设置“进给率”，“下刀速率”，“主轴转速”等参数。然后点击“粗加工参数”，如下图所示： 图4.10 图4.11 图4.12图4.13（4）仿真验证。点击右侧验证按钮，点击验证，加工仿真图，表示仿真正确如下图所示： 图4.142.內孔仿真加工机床选择、材料设置以及验证请参考外圆仿真加工。刀具选择和仿真加工点击工具栏，选择“粗车”，选择加工路径，然后确定，选取外圆刀，设置“进给率”，“下刀速率”，“主轴转速”等参数，然后点击“粗加工参数”，如下图所示：图4.15图4.16图4.17（2）仿真验证。点击右侧验证按钮，点击验证，镗孔仿真如下图所示： 图4.183.切槽仿真加工机床选择、材料设置以及验证请参考