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模型數(shù)控加工技術(shù)中Mastercam的使用
摘要：主要介紹Mastercam在模型制造數(shù)控加工技術(shù)中的應(yīng)用， 并簡要介紹了模型制造的必要性和分類、Mastercam軟件的CAD\CAM功能、Mastercam編程方法和實踐經(jīng)驗。
關(guān)鍵詞：Mastercam模型CAD/CAM數(shù)控加工
1、模型簡介
1.1模型制造的必要性
傳統(tǒng)新品開發(fā)流程為:市場調(diào)研→概念設(shè)計→工業(yè)設(shè)計→結(jié)構(gòu)設(shè)計→模具開發(fā)→小批生產(chǎn)→批量生產(chǎn)。在這個鏈條中，有三個環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)問題：第一，調(diào)研的結(jié)果不一定是用戶的真正需求。第二，工業(yè)設(shè)計師的設(shè)計不一定能夠得到消費者的認可。第三，結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師對一些部件的運動干涉問題和裝配問題考慮不周。
為克服以上弊端，研發(fā)人員采用“模型驗證”法。即在完成設(shè)計后，利用ABS、亞克力、代木、鋁等易切割材料進行NC，完全遵循設(shè)計師意圖按照1:1比例制造全部零件，并對其進行拋光、噴漆、電鍍等后處理，再將所有零件進行實地裝配，這樣代替新品的模型就誕生了。通過模型進行外觀、結(jié)構(gòu)和功能驗證，進行模擬用戶測試，真正了解市場需求，使新品更具市場競爭力。
1.2模型的分類
模型根據(jù)行業(yè)，可分為汽車、家電、建筑模型等;根據(jù)材料，可分為金屬、塑料模型等;根據(jù)功能，又可分為外觀模型和結(jié)構(gòu)模型等。
1.3模型制造技術(shù)的發(fā)展
早期模型制造主要采用手工輔以簡單機械，是不精確的。隨著產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計被越來越多的企業(yè)重視，工業(yè)設(shè)計的效果確認日益成為一個突出問題，要求精細化的模型制造技術(shù)快速發(fā)展，其中CAD/CAM系統(tǒng)的應(yīng)用則是新型模型制造技術(shù)的核心內(nèi)容和根本保障。
2、Mastercam軟件
2.1軟件介紹
Mastercam是美國CNC公司開發(fā)的基于PC平臺的CAD/CAM集成化軟件，以其強大的加工功能聞名于世，廣泛應(yīng)用于模型模具制造、汽車、航空航天等領(lǐng)域。
2.2功能簡介
2.2.1計算機輔助設(shè)計(CAD)功能
Mastercam具備CAD的主要功能如下:(1)2D圖形構(gòu)建;(2)3D圖形構(gòu)建;(3)高階曲線構(gòu)建;(4)曲面構(gòu)建;(5)實體建模;(6)圖形分析功能;(7)尺寸標注及注釋;(8)動態(tài)旋轉(zhuǎn)、平移、縮放;(9)圖形渲染和陰影處理。
2.2.2計算機輔助制造(CAM)功能
Mastercam的CAM功能強大，擁有眾多后處理程序，數(shù)控車床、銑床、線切割等均可使用其CAM系統(tǒng)進行高質(zhì)量的數(shù)控加工。
以數(shù)控銑削為例，Mastercam除提供基本二維銑削功能，如鉆孔工、外形銑削、挖槽加工等，還提供高效簡潔的曲面銑削功能，如平行銑削、曲面投影工、曲面流線等曲面加工編程方法。
Mastercam為不同機床提供了后處理程序。計算機NCI數(shù)據(jù)文件根據(jù)機床不同操作系統(tǒng)，運行相應(yīng)后處理程序，形成機床可識別加工代碼(NC程序)。
Mastercam的Backplot功能可計算程序加工時間和進行刀軌模擬，通過模擬檢查程序是否正確，及時發(fā)現(xiàn)錯誤及時修改，避免因程序錯誤造成工件報廢等生產(chǎn)事故。
2.2.3良好的接口技術(shù)
Mastercam具有良好兼容性，提供多種文件格式接口，包括STEP、IGES、Parasolid等�？梢苑奖愕暮虯utoCAD、Pro-E、UG等軟件進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。
3、Mastercam在模型數(shù)控加工技術(shù)中的應(yīng)用
3.1簡介編程方法
為提高數(shù)控編程的效率和質(zhì)量，在建立產(chǎn)品加工模型時，應(yīng)針對產(chǎn)品加工對象的特點采取有效措施。一般分為兩種情況：第一種是按照產(chǎn)品的部位編程，多用于工序內(nèi)容單一且干涉較少的場合，如結(jié)構(gòu)零件的孔、凸臺等特征加工。一般將線框造型和曲面造型相結(jié)合，只針對需要加工的部位進行設(shè)計。第二種就是對產(chǎn)品模型進行整體造型，多用于加工工序較多、干涉區(qū)域多、復(fù)雜曲面等。加工對象可能包括三維空間曲面及干涉面較多或是加工特征出現(xiàn)在不同的加工平面，這時一般將曲面造型和實體造型相結(jié)合，對產(chǎn)品進行整體造型，同時將干涉面、輔助面和刀軌限制區(qū)域等一次全部設(shè)計完成。
3.2兩點編程技巧
(1)對空間曲面進行加工時，曲面造型應(yīng)依據(jù)產(chǎn)品部位的構(gòu)造特點進行。生成刀軌時適當對曲面進行放大以利于快速切削。采用邊界和干涉面對刀軌進行限制可提高程序的加工質(zhì)量。
(2)合理利用刀軌平移、旋轉(zhuǎn)、鏡像和拷貝等功能也可提高編程效率。當粗加工、半精加工的刀軌完成后，只需對其進行拷貝，再對刀具、加工步距及加工余量等參數(shù)修改，應(yīng)用其更新(Regenerate)功能即可生成新的刀軌。
4、結(jié)語
在模型制造技術(shù)中，Mastercam強大的數(shù)控編程和加工功能得到了廣泛推廣和應(yīng)用，配合應(yīng)用其三維造型模塊和實體模塊，更突出顯示其優(yōu)越性，實現(xiàn)了從產(chǎn)品設(shè)計到生產(chǎn)制造的CAD\CAM集成一體化。
參考文獻
[1]張灶法.mastercam X 實用教程.北京:清華大學(xué)出版社,2006.
[2]何滿才.mastercam X 基礎(chǔ)教程.北京:人民郵電出版社,2006.
[3]趙杰.機械CAD\CAM.大連:大連理工大學(xué)出版社,2004.
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