【毕业学位论文】（Word原稿）Mastercam在电风扇设计中的应用-软件工程

电风扇设计中的应用 I 电风扇 设计中的应用 摘 要 美国 司开发的基于 台的 件。该软件自 1984 年问世以来，就以其强大的三维造型与加工功能闻名于世。根据国际 域的权威调查公司 的装机量居世界第一。 基于 台的 件，虽然不如工作站级软件功能全、模块多，但就其性价比来说更具有灵活性。它对系统运行环境要求较低，且操作灵活，易学易用，集二维绘图、三维 曲面（实体）设计、体素拼合、数控编程、刀具路径模拟及真实感模拟等功能于一体，无论是在造型设计、床加工、 床加工，还是 火花线切割等加工中，都能使用户获得最佳效果。 伴随着全世界范围内机械加工技术的发展和计算机技术的进步，“面向产品”设计的三维设计软件系统日臻完善，它们的发展大大超出了设计师们的预想。目前， 件被广泛应用于航空航天、机械、电子、汽车、家电、玩具、模具等多种行业中。 用图形交互式自动编程方法实现 序的编制。交互式编制是一种人机对话的编 程方法，编程人员根据屏幕提示的内容与计算机对话，选择菜单目录或回答计算机的提问，直至将所有问题回答完毕，然后即可自动生成 序。 序的自动产生是受软件的后置处理功能控制的，不同的加工模块（如车削、铣削、线切割等）和不同的数控系统对应于不同的后处理文件。软件当前使用哪一个后处理文件，是在软件安装时设定的，而在具体应用软件进行编程之前，一般还需要对当前的后处理文件进行必要的修改和设定，以使其符合系统要求和使用者的编程习惯。有些用户在使用软件时由于不了解情况，没有对后处理文件进行修改，导致生成的 序中某 些固定的地方经常出现一些多余的内容，或者总是漏掉某些词句。这样，在将程序传入数控机床之前，就必须对程序进行手工修改，如果没有全部更正，则可能出现不良后果。 关键词 ： 交互式编制 序 AM 984, to AM in of as It on to a a 3-d NC in DM of in of D At is in to a C. is an to or a by on to C C is by as C to a is an is in in to so it of of no to in C in is a or In NC if of NC 目录 摘要 . . 录 . V 前言 . 1 述 . 3 主要特点 . 3 计方面的特点 . 3 工方面的特点 . 4 基本功能 . 4 作 . 4 作 . 5 用户界面 . 5 菜单 . 6 菜单 . 6 统提示区 . 7 标右键菜单 . 7 具栏按钮 . 8 . 9 构建步骤 . 9 总结 . 31 参考文献 . 32 致谢 . 33 电风扇设计中的应用 1 前言 本次毕业设计是为了让我们清楚地理解怎样使用 件设计曲面，为我们即将走上工作岗位打基础，最后，让我们在加工中心加工出该零件达 到图纸要求。 数控技术的广泛应用给传统的制造业的生产方式，产品结构带来了深刻的变化。也给传统的机械，机电专业的人才带来新的机遇和挑战。 伴随着我国综合国力的迅速强大，我国经济全面与国际接轨，并逐步成为全球制造中心，我国企业广泛应用现代化数控技术参与国际竞争。数控技术是制造实现自动化，集成化的基础，是提高产品质量，提高劳动生产率不可少的物资手段。 此次设计是基于 件的制图，它集二维绘图、三维曲面（实体）设计等，是将二维或三维图像转换成数控加工程序的先进制造工具，大大提高了数控编程的精准度和 高效性，为现代先进生产提供了有力的精准保障。 本设计主要讲述电风扇的曲面设计，及制图过程。包括本软件的主要特点、基本功能以及用户界面等介绍和使用。此次毕业设计为让我们毕业生更好的熟悉零件图纸和零件生产以及计算机编程之间的转化，学会分析零件为走上工作岗位打下基础。 由于本人不够专业，最后 通过教师的悉心指导和自己的努力，完成了毕业设计的各项任务，有不足之处请老师给予指导。 电风扇曲面设计图 述 美国 司开发的基于 台的 件。该软件自 1984 年问世以来，就以其强大的三维造型与加工功能闻名于世。根据国际 域的权威调查公司 的装机量居世界第一。 件虽然不如工作战级软件功能全、模块多，但具有很大的灵活性。它对硬件的要求不高，且操作简单，易学易用，能使企业较快地创造效益。 以前版本的基础上又增加了很多新的功能和模块，它集二维绘图、三维曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径模拟 及真实感模拟等功能于一身。 主要特点 计方面的特点 设计方面具有以下特点： （ 1） 2D 和 3D 的线框、曲面、实体造型于一体。 （ 2） 通过 统本身提供的标准图形转换接口，如 以把其他 样可以实现图形文件的共享。当今的 件发展很快，并且每个软件都有各自的侧重点，如我们比较熟悉的 用于二 维工程图纸的绘制， 于模具设计，还有 G、 件。 （ 3） 通过 统提供的 形转换接口，可以把经三坐标测量仪或扫描仪测得的实物数据（ X、 Y、 Z 坐标离散点）转变成图形文件。 工方面的特点 加工方面具有以下特点： （ 1） 提供可靠和精确的刀具路径。 （ 2） 可以直接在曲面及实体上加工。 （ 3） 提供多种加工方式。 （ 4） 提供完整的刀具库、材料库及加工参数资料库。 基本功能 件分 大部分。 使用 分在计算机上进行图形设计，然后在编制刀具路径（ 通过后处理转换成 式，传送至数控机床即可进行加工，大大节约了时间，提高了工作效率和加工精度。 作 （ 1） 二维平面图形的设计 系统提供了强大的绘图工具（直线、圆弧、椭圆、矩形、任意曲线、螺旋线）、编辑工具（旋转、修剪、断开、缩放、平移、偏置、删除 ）、辅助绘图工具（捕捉、分析、隐藏、视角）。灵活应用这些工具，可以绘制出任意复杂的平面图形，并能在封闭区域填充图案（画剖面线）、标注各类和各种形式的尺寸、任意书写文字。 （ 2） 三维立体模型设计 零件在计算机中可以用曲面和实体两种形式表示。 用曲面表示的零件称为曲面模型，零件内部是空心的，其创建过程称为曲面造型。用实体表示的模型称为实体模型，零件内部是实心的，其创建过程称为实体造型。 供了齐全的三维造型的创建命令和修改命令，操作直观、方便、迅速，并提供了着色（渲染）功能，可 使创建出来的零件具有非常逼真的效果，并随心所欲地从各个角度观察零件。 仅能够创建各种各样的图形，还能够将其他一些软件中画出来的图形转换到 境中，并在此基础上进行修改。反过来， 图形也可以保存为其他格式文件，并可以为其他软件所识别，这种过程称为“数据转换”。在目前的 域，这是很有实际意义的，也是必须解决的关键问题之一 作 使用 最终目的是将设计出来的产品进行加工。在计算机上 仅能完成模拟加工，通过后处理产生数控机床加工需要的数控程序（ （ 1） 以按平面图形生成二维加工的刀具路径，简称二维刀具路径，包含平面铣削、外形铣削、挖槽加工、钻孔加工等。 （ 2） 可以按三维图形生成三维加工的刀具路径，简称三维刀具路径，包含平行铣削、曲面挖槽加工、放射状加工、流线加工、等高外形加工、投影加工等十多种加工方式。 （ 3） 为了直观观察刀具运动轨迹是否合乎要求， 供了模拟加工路径的功能和实体验证，可帮助判断加工刀具 路径是否正确。 （ 4） 生成好的刀具路径可以转化为加工信息文件 件，可以将加工过程定义为一种独特的操作进行保存，还可以生成一份包含刀具信息、加工时间等情报的加工报表。 （ 5） 以在已有图形和刀具路径的基础上极为迅速地自动生成数控机床说必须的程序 序，而且可以根据数控机床上采用的不同的控制系统，生成符合要求的 序（即后处理）。 用户界面 用户界面主要包括标题栏、工具栏、主菜单、次菜单、系统提示区、绘 图区、坐标系图标和鼠标右键菜单等。 如图 1示。 图 1 用户界面 菜单 主菜单与其他三维软件有所区别，位于用户界面的左上方，如图 1示。其每一个功能都采用折叠式，单击每一个功能即可进入下一级子菜单。 图 1主菜单 菜单 次菜单位 于用户界面的左侧中部，如图 1示，主要包括菜单返回、 Z 轴设置、图层设置、颜色设置、图素属性设置、群组设定、构图面 的 选择及 荧幕视角的选择等功能。 图 1次菜单 统提示区 系统提示区位于用户界面的最下方，主要用于在执行某一功能时。提示下一步的操作，或者是提示正在使用的某一功能的设置状态或系统所处状态等。 标右键菜单 在 绘 图区右击将弹出一个右键菜单，如图 1示。主要包括始创放大或缩小、图形的旋转或平移、图形动态缩放、图形适度化或重画及视图的切换等功能。 图 1 工具栏按钮 工具栏位于用户界面的上方，它由一组快捷按钮 组成，其中包含了大部分常用控制功能的工具按钮，如图 1示。 图 1工具栏 工具栏按钮的姑娘十分强大，可以通过单击如图 1示的 按钮，显示下一页工具栏。 需使用某个功能时，可以直接单击工具栏上的工具栏按钮来执行相应的功能。把光标指向某个快捷按钮时，一个弹出式标签会显示该按钮的名称及其功能，如图 1示。 图 1图 2建步骤 1. 在前视 构图面上绘制一条直线 （ 1） 选择次菜单中的“构图面”命令，选择“前视图”命令，完成构图面的选择。 （ 2） 选择次菜单中的“视角”命令，选择“前视图”命令，完成视角的选择。 （ 3） 选择次菜单中的“回主功能表”命令回主菜单。 （ 4） 选择“绘图” |“直线” |“垂直线”命令。 （ 5） 直接输入起始点坐标为（ x0,终点坐标为（ x0, （ 6） 完成的垂直线如图 2示。 图 2 垂直线 2. 在前视构图面上构建 3 条直线 （ 1） 选择次菜单中的 “回主功能表”命令回到主菜单。 （ 2） 选择“绘图” |“直线” |“连续线”命令。 （ 3） 直接输入坐标点依次为 :（ x0, 按回车键确认 ;（ x6,，按回车键确 ;（ x6, 按回车键确认 ;( 按回车键确认。 （ 4） 完成的 3 条直线如图 2示。 图 2 3. 构建一条水平线和一条垂直线 （ 1） 选择次菜单中的“上层功能表”命令回到上一层功能菜单。 （ 2） 选择“两点画线”命令。 （ 3） 输入水平线起始点坐标为（ 按回车键确认；再输入终点坐标（ 按回车键确认。 （ 4） 输 入垂直线起点坐标为（ 按回车键确认；再输入终点坐标（ 按回车键确认。 （ 5） 完成的水平线和垂直线如图 2示。 图 2. 绘制相切圆弧 （ 1） 选择次菜单中的“回主功能表”命令返回主菜单。 （ 2） 选择“绘图” |“圆弧” |“切弧” |“切三物体”命令。 （ 3） 利用图 2次选取直线。 （ 4） 完成的切弧如图 2示。 图 2. 倒圆角 （ 1） 选择次菜单中的“回主功能表”命令返回主菜单。 （ 2） 选择“修整” |“倒圆角” |“圆角半径”命令。 （ 3） 在系统提示中输入圆角半径的数值为 3。 （ 4） 利用图 2次选取直线并进行分别倒圆角。 （ 5） 完成倒圆角后的图形如图 2示。 图 2. 修剪与删除多余图素 （ 1） 选择次菜单中的“回主功能表”命令返回主菜单。 （ 2） 选择“修整” |“修剪延伸” |“单一物体”命令。 （ 3） 利用图 2别选取直线和圆弧修剪垂直线与斜线。 （ 4） 选择次菜单中的“回主功能表”命令返回主菜单。 （ 5） 选择“删除”命令。 （ 6） 直接利用鼠标选取水平线。 （ 7） 经修整 之后的外形图形如图 2示。 图 2. 构建叶片的边界 （ 1） 单击次菜单中的 按钮来设置 Z 坐标值。 （ 2） 直接输入数值 82，按回车键确认。 （ 3） 选择次菜单中的“回主功能表”命令返回主菜单。 （ 4） 选择次菜单中的“构图面”命令，选择“前视图”命令，完成构图面的选择。 （ 5） 选择次菜单中的“视角”命令，选择“等角视图”命令，完成视角的选择。 （ 6） 选择“绘图” |“圆弧” |“两点画弧”命令。 （ 7） 直接输入 圆弧 起始点坐标为（ 按回车键确认；再输入终点坐标（ 按回车键确认 ；再根据提示输入圆弧半径值为 60。 （ 8） 系统提示选择需要保留的圆弧，直接选取较小的凹形圆弧为所需圆弧。 （ 9） 最后绘制的圆弧如图 2示。 图 2. 绘制一条斜线与圆弧相交 （ 1） 选择次菜单中的“回主功能表”命令返回主菜单。 （ 2） 选择“绘图” |“直线” |“极坐标线” |“端点”命令。 （ 3） 选取如图 2示的 凹 形圓弧的一 端点。 （ 4） 在系统提示行中输入角度的数值为 回车键确认；再输入极坐标线的长度数值为 30。 （ 5） 完成后的极坐标线如图 2示。 图 2. 绘制相切圆弧 （ 1） 选择次菜单中的“回主功能表”命令返回主菜单。 （ 2） 选择“绘图” |“圆弧” |“切弧” |“切圆外点”命令。 （ 3） 选取如图 2示的斜线作为圆弧的相切物体。 （ 4） 选取如图 2示 凹形 圆弧的 另一 端点作为圆外点。 （ 5） 根据提示 在系统提示行中输入圆弧半径值为 3。 （ 6） 系统提示选择需保留的圆弧，选取如图 2示的小圆弧为所需圆弧。 （ 7） 完成的相切圆弧如图 2示。 图 20. 修剪斜线上的多余部分 （ 1） 选择次菜单中的“回主功能表”命令返回主菜单。 （ 2） 选择“修整” |“修剪延伸” |“单一物体”命令。 （ 3） 选取如图 2示的斜线上的 较长部分 作为斜线的保留部分。 （ 4） 选取如图 2示的相切圆弧来修剪斜线 。 （ 5） 经修剪后的图形如图 2示。 图 21. 旋转复制叶片边界图形 （ 1） 选择次菜单中的“回主功能表”命令返回主菜单。 （ 2） 选择“转换” |“旋转” |“串联”命令。 （ 3） 直接选取如图 2示的凹形圆弧 ，串联整个叶片边界图形。 （ 4） 选择“执行”命令。 （ 5） 选择“原点”作为旋转中心。 （ 6） 设置旋转参数如图 2示。 图 2 7） 完成复制后的叶片图形如图 2示。 图 22. 构建旋转曲面 （ 1） 选择次菜单中的“回主功能表”命令返回主菜单。 （ 2） 选择“绘图” |“曲面” |“旋转曲面” |“串联”命令。 （ 3） 选取如图 2短垂直线 ，串联整个图形。 （ 4） 选择“执行”命令。 （ 5） 系统提示选取旋转轴线，直接选取如图 2示的垂直线作为旋转轴线。 （ 6） 选择“起始角度”命令，在系统提示行输入数值为 0。 （ 7） 在 系统提示区输入终止角度的数值为 360。 （ 8） 选择“执行”命令。 （ 9） 完成后的旋转曲面如图 2示。 图 23. 绘制叶片边界图形的投影曲线 （ 1） 选择次菜单中的“回主功能表”命令返回主菜单。 （ 2） 选择“绘图” |“曲面曲线” |“投影线”命令。 （ 3） 直接选取如图 2示的旋转曲面。 （ 4） 选择“执行”命令。 （ 5） 选取需投影的曲线，选择“串联”命令。 （ 6） 选取如图 2示的 旋转后 的 叶片外形。 （ 7） 选择“执行”命令。 （ 8） 设置投影方式为 V。 （ 9） 设置修剪延伸为 N. （ 10） 选择“选项”命令，设置投影选项参数如图 2示。 图 2 11） 选择“执行”命令。 （ 12） 完成的投影曲线如图 2示。 图 24. 删除投影曲线的原曲线 （ 1） 选择次菜单中的“回主功能表”命令返回主菜单。 （ 2） 选择“删除” |“串 联”命令 . （ 3） 串联选取方法同上。 （ 4） 选择“执行”命令。 （ 5） 删除后的图形如图 2示。 图 25. 接叶片的两个外形轮廓 （ 1） 选择次菜单中的“回主功能表”命令返回主菜单。 （ 2） 选择次菜单中的“构图面”命令，选择“空间绘图”命令，完成构图面的选择。 （ 3） 选择次菜单中的“视角”命令，选择“等角视图”命令，完成视角的选择。 （ 4） 选择“绘图” |“直线” |“两点画线”命令。 （ 5） 选取如图 2示的点。 （ 6） 完成 的两条连接线如图 2示。 图 26. 建单一叶片曲面 （ 1） 选择次菜单中的“回主功能表”命令返回主菜单。 （ 2） 选择“绘图” |“曲面” |“昆氏曲面”命令。 （ 3） 在系统弹出的对话框中选择“不使用自动串联”复选框。 （ 4） 在系统提示行中输入切削方向的缀面数 为 1。 （ 5） 在系统提示行中输入截断方向的缀面数为 1。 （ 6） 根据提示定义切削方向的段落 1 和外形 1。 （ 7） 选择“串联”命令。 （ 8） 选取如图 2示的直线。 （ 9） 选择“结 束选择”命令。 （ 10） 根据提示定义切削方向的段落 1 和外形 2。 （ 11） 选择“更换模式” |“串联”命令。 （ 12） 选取如图 2示的直线。 （ 13） 选择“结束选择”命令。 （ 14） 根据提示定义截断方向的段落 1 和外形 1。 （ 15） 选择“更换模式” |“串联”命令。 （ 16） 选取如图 2示的点，完成整个叶片外形轮廓的串联。 （ 17） 选择“结束选择”命令。 （ 18） 根据提示定义截断方向的段落 1 和外形 2。 （ 19） 选择“更换模式” |“串联”命令。 （ 20） 选取如图 2示的点，完成整个叶 片外形轮廓的串联。 （ 21） 选择“结束选择”命令。 （ 22） 选择“执行”命令。 （ 23） 选择“误差值”命令，直接输入误差值为 （ 24） 设置曲面形式为 N，熔接方式为 L。 （ 25） 选择“执行”命令。 （ 26） 完成后的单一叶片曲面如图 2示。 图 27. 构建单一叶片的端面曲面 （ 1） 选择次菜单中的“回主功能表”命令返回主菜单。 （ 2） 选择“绘图” |“曲面” |“直纹曲面” |“串联”命令。 （ 3） 选取如图 2示的 凹形 圆弧段。 （ 4） 选择“结束选择”命令。 （ 5） 选取如图 2示的切弧和斜线。 （ 6） 选择“执行”命令。 （ 7） 选择“误差值”命令，直接输入误差值为 （ 8） 设置曲面形式为 N。 （ 9） 选择“执行”命令。 （ 10） 完成后的单一叶片的端面曲面如图 2示。 图 28. 旋转复制单一叶片曲面 （ 1） 选择次菜单中的“回主功能表”命令返回主菜单。 （ 2） 选择“转换” |“旋转”命令。 （ 3） 直 接选取前面创建的单一叶片曲面和叶片端面前面。 （ 4） 选择“执行”命令。 （ 5） 选择“原点”作为旋转中心点。 （ 6） 设置旋转参数如图 2示。 图 2 7） 确定旋转参数。 （ 8） 完成旋转复制后的图形如图 2示。 图 29. 构建电风扇杆曲面 （ 1） 选择次菜单中的“回主功能表”命令返回主菜单。 （ 2） 选择次菜单中的“构图面”命令，选择“ 俯视图 ”命令， 完成构图面的选择。 （ 3） 选择次菜单中的“视角”命令，选择“等角视图”命令，完成视角的选择。 （ 4） 单击次菜单中的 按钮，直接输入数值80。 （ 5） 选择“绘图” |“圆弧” | “点半径圆”命令。 （ 6） 在系统提示行中输入半径值为 （ 7） 根据系统提示选取圆弧的放置位置，选择“原点”命令，将圆弧放置在原点处。 （ 8） 选择次菜单中的“回主功能表”命令返回主菜单。 （ 9） 选择“绘图” |“曲面曲线” |“单一边界”命令。 （ 10） 直接选取如图 2示的箭头 所指的位置。 图 2 11） 完成的圆弧与单一边界曲线如图 2示。 图 2 12） 选择次菜单中的“回主功能表”命令返回主菜单 。 （ 13） 选择“绘图” |“曲面” |“直纹曲面” |“串联”命令。 （ 14） 选取如图 2示的 小 圆弧。 （ 15） 选择“结束选择”命令。 （ 16） 选取如图 2示的 边界曲线 。 （ 17） 选择“结束选择”命令。 （ 18） 选择“执行”命令。 （ 19） 完成的电风扇杆曲面如图 2示。 图 20. 构建电风扇底部曲面 （ 1）选择次菜单中的“回主功能表”命令返回主菜单。 （ 2）单击次菜单中的 按钮，直接从键盘输入数值为 （ 3）选择“绘图” |“圆弧” |“点半径圆”命令。 （ 4） 在系统提示行中输入圆弧半径为 17。 （ 5） 根据系统提示选取圆弧的放置位置，选择“原点”命令，将圆弧放置在原点处。 （ 6） 选择次菜单中的“回主功能表”命令 回主菜单。 （ 7） 单击次菜单中的 按钮，直接从键盘输入数值为 （ 8） 选择“绘图” |“点” |“指定位置”命令。 （ 9） 选择“原点”命令，将点放置在原点处。 （ 10） 选择次菜单中的“回主功能表”命令回主菜单。 （ 11） 选择“绘图” |“曲面曲线” |“单一边界”命令。 （ 12） 选取如图 2示的位置。 （ 13） 曲面曲线绘制如图 2示。 图 2 14） 选择次菜单中的“回主功能表”命令回主菜单。 （ 15） 选择“绘图” |“曲面” |“举升曲面” |“串联”命令。 （ 16） 选取如图 2示的边界曲线。 （ 17） 选择“结束选择”命令。 （ 1