計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造(Computer Aided Design and Computer Aided Manufacturing)畢業(yè)論文

1 引言計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造(Computer Aided Design and Computer Aided Manufacturing，簡(jiǎn)稱CAD/CAM)技術(shù)作為傳統(tǒng)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，以不同方式廣泛用于各項(xiàng)工程實(shí)踐中，例如：繪圖和設(shè)計(jì)、生成著色圖和動(dòng)畫顯示、應(yīng)用幾何模型完成有限元等工程分析、生成工藝規(guī)劃及零件數(shù)控加工程序等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)的發(fā)展，CAD/CAM技術(shù)作為現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造方法及手段的綜合體現(xiàn)，在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮了重要的作用。Mastercam集二維繪圖、三維實(shí)體造型、曲面設(shè)計(jì)、體素拼合、數(shù)控編程、刀具路徑模擬及真實(shí)感模擬等功能于一身，其強(qiáng)大穩(wěn)定的造型功能可設(shè)計(jì)出復(fù)雜的曲線、曲面零件。Mastercan可靠刀具路徑校驗(yàn)功能模擬零件加工整個(gè)過(guò)程，模擬中不但能顯示刀具和夾具，還能檢查出刀具和夾具與被加工零件的干涉、碰撞情況，真是反映加工過(guò)程中的實(shí)際情況，不愧為一優(yōu)秀的CAD/CAM軟件。同時(shí)Mastercam對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境要求較低，使用戶無(wú)論是在造型設(shè)計(jì)、CNC銑床、CNC車床或CNC線切割等加工操作中，都能獲得最佳效果。2 零件的造型21 CAD/CAM技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的推廣，CAD技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在機(jī)械、電子、航天、化工、建筑等行業(yè)。應(yīng)用CAD技術(shù)起到了提高企業(yè)的設(shè)計(jì)效率、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、減輕技術(shù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、縮短設(shè)計(jì)周期、加強(qiáng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化等作用。90年代以后CAD技術(shù)進(jìn)入開(kāi)放式、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化和智能化的發(fā)展時(shí)期，這階段的CAD技術(shù)都具有良好的開(kāi)放性，圖形接口、功能日趨標(biāo)準(zhǔn)化。CAD體系結(jié)構(gòu)大體可分為基礎(chǔ)層、支撐層和應(yīng)用層三個(gè)層次。基礎(chǔ)層由計(jì)算機(jī)及外圍設(shè)備和系統(tǒng)軟件組成。隨著網(wǎng)絡(luò)的廣泛使用，異地協(xié)同虛擬CAD環(huán)境將是CAD支撐層的主要發(fā)展趨勢(shì)。應(yīng)用層針對(duì)不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求，有各自的CAD專用軟件來(lái)支援相應(yīng)的CAD工作。CAD /CAM技術(shù)隨著Internet/Intranet網(wǎng)絡(luò)和并行高性能計(jì)算及事務(wù)處理的普及，使奢地、協(xié)同、虛擬設(shè)計(jì)及實(shí)時(shí)仿真技術(shù)在CAD/CAE/CAM中得到了廣泛應(yīng)用。22 Master CAM在數(shù)控加工中的應(yīng)用Mastercam是美國(guó)CNC software公司推出的基于PC機(jī)平臺(tái)的CAD/CAM集成軟件。目前以優(yōu)良的性價(jià)比、常規(guī)的硬件要求、靈活的操作方式、穩(wěn)定的運(yùn)行效果、易學(xué)易用的操作方法等特點(diǎn)，成為國(guó)內(nèi)外制造業(yè)使用得最廣泛的CAD/CAM集成軟件，在CAD/CAM軟件行業(yè)持續(xù)11年銷量第一，主要應(yīng)用于機(jī)械、電子、汽車、航空等行業(yè)，特別是在模具制造業(yè)中應(yīng)用最廣。它具有Windows的標(biāo)準(zhǔn)界面：圖標(biāo)、窗口、對(duì)話框、菜單、工具欄、繪圖工作區(qū)域、狀態(tài)欄等。它將銑削系統(tǒng)、線切系統(tǒng)、雕銑系統(tǒng)和設(shè)計(jì)等5個(gè)模塊整合在一個(gè)平臺(tái)上，操作方便。Mastercam具有強(qiáng)大的二維繪圖功能、完整的曲線設(shè)計(jì)功能、豐富的曲面造型手段、先進(jìn)的實(shí)體建模功能、實(shí)體與曲面的綜合造型功能、著色曲面模型和實(shí)體模型。而在數(shù)控編程方面，Mastercam的加工方式多樣化，在型腔銑削、輪廓銑削以及點(diǎn)位加工中，提供了多種走刀方式。各種進(jìn)退刀方法豐富、實(shí)用，能迅速加工非常復(fù)雜的曲面。在曲面的粗、精加工中，mastercam仿照鉆削的方法可以快速去除毛坯上較大余量，極大提高了加工效率。Mastercam智能化的加工可以使加工刀具路徑與被加工零件的幾何模型一致。當(dāng)零件幾何模型或加工參數(shù)被修改后，可以迅速準(zhǔn)確地更新相應(yīng)的刀具路徑。在操作管理中可綜合管理實(shí)體模型、刀具參數(shù)及加工參數(shù)、刀具路徑等，修改和編輯上述參數(shù)都十分方便。在運(yùn)用Master CAM軟件對(duì)零件進(jìn)行數(shù)控加工自動(dòng)編程前，首先要對(duì)零件進(jìn)行加工工藝分析，確定合理的加工順序，在保證零件的表面粗糙度和加工精度的同時(shí)，要盡量減少換刀次數(shù)，提高加工效率，并充分考慮零件的形狀、尺寸和加工精度，以及零件剛度和變形等因素，做到先粗加工后精加工;先加工主要表面后加工次要表面;先加工基準(zhǔn)面后加工其他表面。在生成加工NC程序后，在實(shí)驗(yàn)中心五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床上加工我們所做的零件（如圖2-1）。2. 零件圖的幾何建模 圖2-1加工零件圖的幾何建模建立零件的幾何模型是實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的基礎(chǔ)，本文選擇用Solidworks軟件進(jìn)行零件的三維幾何建模。23 天使的建模 (1)啟動(dòng)Solidworks，界面如圖2-2所示。 圖 2-2 Solidworks啟動(dòng)界面(2)選擇菜單項(xiàng)目中【新建文檔】后，再選擇【單一設(shè)計(jì)零部件的3D展示】，如圖2-3所示 圖2-3 新建零件(3)再鼠標(biāo)左鍵單擊【確定】按鈕，得到如圖2-4的Solidworks的零件設(shè)計(jì)界面 圖2-4 Solidworks的零件設(shè)計(jì)界面(4) 分別右鍵點(diǎn)擊操作界面中的【前視基準(zhǔn)面】、【上視基準(zhǔn)面】和【右視基準(zhǔn)面】，選擇【顯示】，得到擁有三視基準(zhǔn)面的操作界面如圖2-5。 圖2-5 三視基準(zhǔn)面的操作界面(5) 單擊【上視基準(zhǔn)面】，再單擊【草圖繪制】，這時(shí)已選擇上視基準(zhǔn)面為草圖面。選擇最上方【工具】按鈕，再選擇【草圖工具】，再選擇【草圖圖片】，并在彈出的圖片選 擇對(duì)話框中選擇“天使”圖案，如圖2-6。 圖2-6 插入天使草圖圖案(6)插入天使圖案后 選擇【樣條曲線】畫出天使的左心草圖1，如圖2-7。然后在【特征】中選擇【拉伸凸臺(tái)/基體】，在選項(xiàng)中給定8.5mm的拉伸深度與拉伸方向，如圖2-8、2-9. 圖2-7 左心草繪 圖2-8 給定拉伸深度 圖2-9 左心拉伸方向（7） 選擇菜單欄【參考幾何體】/【基準(zhǔn)面】，以【上視基準(zhǔn)面】為基礎(chǔ)創(chuàng)建相距9mm的【基準(zhǔn)面1】，如圖2-10、2-11 圖2-10 圖2-11（8） 在菜單欄中選擇【圓角】，選中左心上部的邊線，輸入圓角1值為2mm， 如圖 2-12、2-13。 圖2-12 倒圓角1 圖2-13 圓角1邊線（9） 在前面創(chuàng)建的【基準(zhǔn)面1】上利用【樣條曲線】進(jìn)行草圖3，完成后的草圖3如圖2-14所示。使用【拉伸曲面】將草圖3向下拉伸2mm，如圖2-15、2-16所示。 圖 2-14 圖 2-15 圖 2-16 （10） 在【基準(zhǔn)面1】上繼續(xù)繪制草圖5，如圖2-17；在【前視基準(zhǔn)面】上繪制草圖6，如圖2-18。 完成兩草圖后選擇【投影曲線】，生成草圖5與草圖6的投影曲線1。然后單擊繪圖工具中的【填充曲面】，在修補(bǔ)邊界中添加草圖3的幾條邊線，并設(shè)置為【接觸】，然后再添加投影曲線1為【約束曲線】，勾選【修復(fù)邊界】選項(xiàng)，如圖2-19、2-20，完成女天使手臂。 圖2-17 創(chuàng)建草圖5 圖2-18 創(chuàng)建草圖6 圖2-19 填充曲面1 圖 2-20 女天使手臂（11）完成女天使手臂后，在上視基準(zhǔn)面中進(jìn)行草圖7女翅膀的繪制，如圖2-30，然后單擊【拉伸凸臺(tái)/基體】將女翅膀草圖7向上拉伸7mm，如圖2-31、2-32。 圖2-30 女翅膀草圖7 圖2-31拉伸深度 圖2-32拉伸方向（12）點(diǎn)擊【參考幾何體】/【基準(zhǔn)面】，建立以上視基準(zhǔn)面為基礎(chǔ)相距10mm方向向上的基準(zhǔn)面2，如圖2-33、2-34。 圖2-33 建立基準(zhǔn)面2 圖2-24 基準(zhǔn)面2（13） 單擊【草圖繪制】在之前建立的基準(zhǔn)面1上使用草圖工具中的【樣條曲線】進(jìn)行女翅膀草圖8的繪制，完成后如圖2-35所示。然后以女翅膀拉伸2的上表面為平面用【樣條曲線】繪制女翅膀草圖10，完成后如圖2-36所示。 圖2-35 女翅膀草圖8 圖2-36 女翅膀草圖10（14） 使用【3D草圖】在草圖8與草圖10之間繪制3D草圖1，如圖2-37，然后單擊使用【放樣曲面】，輪廓選擇女翅膀草圖8與女翅膀草圖10，引導(dǎo)線選擇所繪制的擁有40條線的3D草圖1。完成放樣曲面1，如圖2-38、2-39所示。 圖2-37 3D草圖1 圖2-38放樣 放樣1 圖2-39 放樣曲面1效果（15） 使用基準(zhǔn)面2，單擊【草圖繪制】，繪制如圖2-40的橢圓形草圖9，然后單擊【填充曲面】，以接觸形式選擇女翅膀草圖6中的數(shù)條邊線，并將橢圓形草圖9作為引導(dǎo)線，生成填充曲面2如圖2-41、2-42所示。 圖2-40草圖9 圖2-41填充曲面2 圖2-42 填充曲面2效果(16) 在上視基準(zhǔn)面上單擊【草圖繪制】，使用【樣條曲線】，畫出女腿部草圖11，如圖2-43所示，然后單擊【拉伸凸臺(tái)/基體】，選擇女腿草圖11局部部分，給定7mm的深度，拉伸方向向上，完成拉伸4，如圖2-44、2-45所示。同樣的選擇女腿草圖局部，分別進(jìn)行3.5mm深度、方向向上的拉伸5、拉伸6，如圖2-46、2-47、2-48、2-49所示。 圖2-43女腿草圖11 圖2-44女腿局部拉伸4 圖2-45 拉伸4 圖2-46局部拉伸5 圖2-47拉伸5 圖2-48局部拉伸6 圖2-49拉伸6（17） 對(duì)局部拉伸5的上表面進(jìn)行【圓頂】操作，距離設(shè)置為1.5mm，完成圓頂1，如圖2-50、2-51所示。然后選擇圓頂與拉伸5相接觸的邊線，單擊【圓角】，設(shè)置圓角3的半徑值為0.5mm，完成后如圖2-52、2-53所示。 圖2-50圓頂1 圖2-51圓頂1 圖2-52 圓角3 圖 2-53 圓角3（18） 同第17步一樣原理，對(duì)局部拉伸6的上表面進(jìn)行【圓頂】操作，距離設(shè)置為1.5mm，完成圓頂2，如圖2-54、2-55所示。然后選擇圓頂與拉伸6相接觸的邊線，單擊【圓角】，設(shè)置圓角4的半徑值為0.5mm，完成后如圖2-56、2-57所示。 圖2-54圓頂2 圖2-55圓頂2 圖2-56 圓角4 圖2-57 圓角4（19） 以上視基準(zhǔn)面為基礎(chǔ)建立距離8mm，方向垂直向上的基準(zhǔn)面3，如圖2-58、2-59所示。 圖2-58建立基準(zhǔn)面3 圖2-59 基準(zhǔn)面3 （20）單擊【草圖繪制】在基準(zhǔn)面3上進(jìn)行草圖15的繪制，如圖2-60。然后單擊【填充曲面】，選擇拉伸4上表面的數(shù)條邊線，以接觸形式作為修補(bǔ)邊界，選擇草圖15作為約束曲線，完成曲面填充7。如圖2-61、2-62所示。 圖2-60草圖15 圖2-61 曲面填充界面 圖2-62 曲面填充7 （21）單擊【填充曲面】，修補(bǔ)邊界選中第20步中曲面的3條邊緣線，無(wú)約束曲線，完成曲面填充8，如圖2-63、2-64所示。 圖2-63填充曲面8界面 圖2-64填充曲面8（22） 單擊【縫合曲面】，選擇縫合曲面7與曲面8，并勾選“嘗試生成實(shí)體” 完成曲面縫合1。如圖2-65、2-66所示。 圖2-65曲面縫合1界面 圖2-66 曲面縫合1（23) 單擊工具欄中的【圓角】，圓角選項(xiàng)選擇“通過(guò)面選擇”。將填充曲面7作為面組1，面組2選擇下2面，圓角半徑0.2mm，完成圓角11，如圖2-67、2-68所示。再單擊【圓角】，選擇如圖2-69的邊線作為需要倒圓角的線，圓角半徑0.4mm，完成圓角12，如圖2-70所示。 圖2-67 圖2-68面圓角11 圖2-69 圖2-70邊線圓角12（24） 在上視基準(zhǔn)面上，單擊【草圖繪制】，利用【樣條曲線】繪制出如圖2-71所示的男天使心草圖17。然后單擊【拉伸凸臺(tái)/基體】，拉伸深度設(shè)定為9mm，方向垂直向上，見(jiàn)圖2-72、2-73。 圖2-71 男心草圖17 圖2-72拉伸7界面 圖2-73 男心拉伸7（25） 單擊工具欄【圓角】，選擇男心上表面的邊線，圓角半徑設(shè)置為2mm，完成圓角13，如圖2-74、 2-75所示。 圖2-74 圓角13界面 圖2-75 圓角13（26） 繪制男腿部草圖，單擊【草圖繪制】，在上視基準(zhǔn)面上使用【樣條曲線】繪制出男天使腿部草圖18，如圖2-76所示。然后單擊【拉伸凸臺(tái)/基體】選擇男腿草圖局部，拉伸深度為7mm，方向垂直向上完成男腿局部拉伸9，如圖2-77、 2-78 。同樣的方法拉伸出另外部分腿，拉伸深度3.5mm，方向垂直向上，完成男腿局部拉伸10，如圖2-79、2-80所示。 圖2-76男腿草圖18 圖2-77拉伸9界面 圖2-78男腿局部拉伸9 圖2-79男腿局部拉伸10界面 圖2-80男腿局部拉伸10（27） 單擊【草圖繪制】，在基準(zhǔn)面3上使用工具欄中的【樣條曲線】繪制出草圖19，如圖2-81。然后單擊【填充曲面】，選擇男腿局部拉伸9上表面的邊線作為修補(bǔ)邊界，選擇草圖19作為約束曲線，完成男腿填充曲面9，如圖2-82、 2-83所示。 圖2-81 男腿草圖19 圖2-82男腿填充曲面9界面 圖2-83男腿填充曲面9（28） 在男腿局部拉伸10的上表面創(chuàng)建基準(zhǔn)面，單擊【參考幾何體】/【基準(zhǔn)面】，設(shè)置距離上表面距離為0.8，方向垂直向上，建立基準(zhǔn)面4，如圖2-84、 2-85所示。單擊【草圖繪制】在基準(zhǔn)面4上繪制草圖20，如圖2-86。 再單擊曲面工具欄中的【填充曲面】，選擇男腿局部拉伸10上表面的邊線作為修補(bǔ)邊界，草圖20作為約束曲線，創(chuàng)建填充曲面10。如圖2-87、 2-88所示。 圖2-84創(chuàng)建基準(zhǔn)面4 圖2-85基準(zhǔn)面4 圖2-86創(chuàng)建草圖20 圖2-87男腿填充曲面10 圖2-88填充曲面10（29） 單擊【填充曲面】，選擇填充曲面9的數(shù)條邊線，以接觸形式作為修補(bǔ)邊界，完成填充曲面11，如圖2-89、2-90。 單擊【填充曲面】，選擇填充曲面10的數(shù)條邊線，以接觸形式作為修補(bǔ)邊界，完成填充曲面12，如圖2-91、 2-92。 圖2-89 圖2-90填充曲面11 圖2-91 圖2-92填充曲面12（30） 單擊【縫合曲面】，選擇縫合填充曲面9與填充曲面11，完成縫合曲面2，如圖2-93、2-94。同樣方法的單擊【縫合曲面】，選擇縫合填充曲面10與填充曲面12，完成縫合曲面3，如圖2-95、2-96所示。 圖2-93界面 圖2-94縫合曲面2 圖2-95 界面 圖2-96縫合曲面3 （31） 鼠標(biāo)單擊【圓角】按鈕，選擇填充曲面9的邊線，設(shè)置圓角半徑為0.5mm，完成圓角16，如圖2-97、2-98所示。再次單擊【圓角】按鈕，選擇如圖2-99選擇的兩個(gè)面，設(shè)置面圓角值0.5mm，如圖2-100所示，完成圓角19。 圖2-97界面 圖2-98圓角16 圖2-99界面 圖2-100圓角19 （32） 使用上視基準(zhǔn)面，單擊【草圖繪制】，在工具欄中單擊【樣條曲線】，繪制出男翅膀草圖21，如圖2-101所示，然后單擊【拉伸凸臺(tái)/基體】按鈕，選擇草圖21局部部分，給定7mm的拉伸深度，方向垂直向上，完成男翅膀局部拉伸11，如圖2-102、2-103所示。再次單擊【拉伸凸臺(tái)/基體】選擇草圖21另外的局部部分，給定3.5mm的拉伸深度，方向垂直向上，點(diǎn)確定，完成男翅膀局部拉伸13，如圖2-103、2-104所示。 圖2-101草圖21 圖2-102界面 圖2-103局部拉伸11 圖2-104界面 圖2-105局部拉伸13(33) 鼠標(biāo)單擊【圓頂】，選擇如圖2-107所示的面，距離設(shè)置為1.5mm，如圖2-106，創(chuàng)建圓頂3。 圖2-106 圖2-107圓頂3 (34)工具欄中單擊【圓角】，選擇圓頂3的邊線，設(shè)置圓角半徑為0.5mm，如圖2-108，完成圓角20，如圖2-109所示。 圖2-108界面 圖2-109圓角20（35） 參考第10步方法，使用【投影曲線】繪制出兩條投影曲線3、投影曲線4，然后單擊【填充曲面】選擇如圖2-110的男翅膀局部拉伸11的上表面邊線，以接觸形式作為修補(bǔ)邊界，約束曲線選擇投影曲線3與投影曲線4，完成填充曲面15，如圖2-111所示。 圖2-110填充曲面15界面 圖2-111填充曲面15（36） 再次使用【填充曲面】，在界面中選擇填充曲面15的各條邊線，以接觸形式作為修補(bǔ)邊界，無(wú)約束曲線如圖2-112，完成填充曲面16，如圖2-113所示。 圖2-112 界面 圖2-113填充曲面16（37） 在曲面工具欄中單擊【縫合曲面】，界面中選擇填充曲面15和填充曲面16，并勾選“嘗試生成曲面”如圖2-114，完成曲面縫合4。如圖2-115所示。 圖2-114界面 圖2-115縫合曲面4（38） 單擊【圓角】按鈕，使用面圓角方式選擇如圖2-116的面，圓角半徑設(shè)置為0.5mm，生成圓角21，如圖2-117。同樣的單擊【圓角】按鈕，在界面中選擇如圖2-118所示的邊線，圓角半徑值設(shè)置為0.5mm，完成圓角22。如圖2-119所示。 圖2-116界面 圖2-117圓角21 圖2-118界面 圖2-119圓角22(39) 在上視基準(zhǔn)面上單擊【草圖繪制】，繪制如圖2-120所示的女發(fā)草圖25，然后單擊【拉伸凸臺(tái)/基體】，選擇女發(fā)草圖局部范圍，設(shè)置拉伸深度為7.5mm，拉伸方向垂直向上，如圖2-121，完成女發(fā)局部拉伸14. 圖2-120女發(fā)草圖 圖2-121界面 圖2-121女發(fā)局部拉伸14（40） 使用【樣條曲線】繪制如圖2-122所示的草圖26，然后單擊【圓頂】按鈕，選擇女發(fā)局部拉伸14的上表面為“到圓頂?shù)拿妗倍s束草圖選擇草圖26，完成圓頂5。如圖2-123、2-124所示。 圖2-122草圖26 圖2-123 界面 圖2-124圓頂5（41） 選擇如圖2-122所示邊線，圓角半徑值設(shè)為0.5mm，完成圓角26。 圖2-122 圓角（42） 單擊【拉伸凸臺(tái)/基體】，選擇女發(fā)草圖局部范圍部分如圖2-123，設(shè)置拉伸深度為8mm，方向垂直向上，如圖2-124，完成女發(fā)局部拉伸16，如圖2-124所示。 圖2-123界面 圖2-124女發(fā)局部拉伸16（43） 單擊【草圖繪制】，在基準(zhǔn)面2上使用【樣條曲線】繪制出如圖2-125所示的草圖28。單擊【草圖繪制】在女發(fā)局部拉伸16的上表面使用【樣條曲線】繪制出如圖2-126所示的草圖29,。然后在曲面工具欄中單擊【填充曲面】，選擇草圖28的幾條邊線以接觸形式作為修補(bǔ)邊界，約束曲線為草圖29，如圖2-127，完成女發(fā)填充曲面。如圖2-128所示。 圖2-125草圖28 圖2-126草圖29 圖2-127界面 圖2-128填充曲面（44） 單擊【草圖繪制】，在男心上表面使用【樣條曲線】繪制如圖2-129所示的男胳膊草圖31，然后三維工具欄中單擊【拉伸 凸臺(tái)/基體】，將男胳膊草圖31拉伸3mm的深度，拉伸方向垂直向下，如圖2-130。完成后如圖2-131所示。 圖2-129男胳膊草圖 圖2-130界面 圖2-131男胳膊拉伸（45） 在男心上表面使用【草圖繪制】/【直線】，繪制如圖2-132所示的草圖直線33，然后單擊【參考幾何體】/【基準(zhǔn)面】，選擇男心上表面與草圖直線33，以90創(chuàng)建一個(gè)基準(zhǔn)面5，如圖2-132，完成后如圖2-133。 圖2-132草圖33 圖2-133界面 圖2-134創(chuàng)建基準(zhǔn)面5（46） 鼠標(biāo)點(diǎn)擊【草圖繪制】在所創(chuàng)建的基準(zhǔn)面5上繪制一個(gè)如圖2-135所示的草圖32，之后在男心上表面使用【草圖繪制】繪制出如圖2-136草圖34。 然后我們單擊【投影曲線】，生成草圖32與草圖34的投影曲線5。如圖2-137、 2-138所示。 圖2-135草圖33 圖2-136 草圖32 圖2-137界面 圖2-138投影曲線5（47） 鼠標(biāo)單擊【填充曲面】，如圖2-139選擇男胳膊拉伸特征的上表面數(shù)條邊線，以接觸形式作為修補(bǔ)邊界，將第46步生成的投影曲線5作為約束曲線，生成男胳膊填充曲面24。如圖2-140所示。 圖2-139界面 圖2-140 男胳膊填充曲面24（48） 單擊【草圖繪制】在上視基準(zhǔn)面上使用各種草繪工具繪制男頭部草圖30，如圖2-141所示，然后單擊【拉伸凸臺(tái)/基體】選擇局部草圖，拉伸深度設(shè)置為8mm，方向垂直向上，生成男頭局部拉伸17如圖2-142、 2-143所示。 同樣的方法拉伸草圖30其他部分，拉伸深度為7.5mm，方向垂直向上，生成男頭局部拉伸18。如圖2-144、2-145所示。 圖2-141男頭草圖30 圖2-142界面 圖2-143男頭局部拉伸17 圖2-144 界面 圖2-145男頭局部拉伸18（49） 鼠標(biāo)單擊【圓頂】按鈕，選擇男頭局部拉伸18的上表面，距離設(shè)置為1mm，勾選“連續(xù)圓頂”生成圓頂13，如圖2-146、2-147所示。 圖2-146界面 圖2-147圓頂13（50） 同第49步方法一樣，單擊【圓頂】 ，選擇男頭局部拉伸17上表面，距離設(shè)置為1mm，勾選“連續(xù)圓頂”生成圓頂11，如圖2-148、2-149所示。 圖2-148界面 圖2-149圓頂11(51) 單擊【圓角】選擇需要倒圓角的邊線，如圖2-150所示，圓角半徑設(shè)置為1mm。同樣的方法將所有男、女頭部和其他需要倒圓角的邊線全部倒圓角。 圖2-150（52） 參考前幾部繪制投影曲線的方法在男面部位置畫出耳朵的草圖曲線8，如圖2-151，然后使用【3D草圖】在曲線8的一個(gè)斷點(diǎn)處畫出與上視基準(zhǔn)面垂直的3D草圖圓，如圖2-152，然后單擊【掃描切除】，以圓作為輪廓，曲線8作為掃描軌跡，生成男耳掃描切除特征1，如圖2-153、2-154所示。 圖2-151 圖2-152 圖2-153 圖2-154（53） 參考上一步的方法，把男眼鏡與嘴唇掃描切除出來(lái)，如圖2-155、2-156所示。 圖2-155 男眼 圖2-156男唇（54） 單擊【圓角】，選取男眼與男唇特征上需要倒圓角的邊線，設(shè)置圓角半徑為0.25mm，完成圓角。如圖2-157、2-158所示。 圖2-155 圖2-156（55） 在上視基準(zhǔn)面上繪制如圖2-157所示草圖，單擊【拉伸凸臺(tái)/基體】，設(shè)定“等距”距離7.5mm，方向1距離3.5mm，如圖2-158所示。 圖2-157 圖2-158 （56）在男胳膊底面上繪制如圖2-159所示的草圖，然后單擊【拉伸凸臺(tái)/基體】設(shè)定拉伸深度為“成形至下一面”這里的面我們選擇男心底面如圖2-160。完成拉伸，如圖2-161所示。最后生成的天使如圖2-162所示。最后保存 圖2-159 草圖 圖2-160界面 圖2-161拉伸 圖2-162天使最終（57） 將天使Solidworks文件另存為igs格式的文件即：“TS.igs”3 應(yīng)用Master CAM進(jìn)行零件加工31 利用Master CAM進(jìn)行零件加工的自動(dòng)編程基本步驟根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用Master CAM進(jìn)行加工編程，可按如下步驟進(jìn)行： 1. 分析零件圖紙； 2. 建立加工模型；3. 確定加工工藝（裝卡、刀具等）；4. 生成刀具軌跡及模擬加工；5. 刀具的選擇、切削用量的選擇（粗加工、半精加工、精加工）；6. 生成數(shù)控程序及傳輸；32 利用Master CAM進(jìn)行零件加工3.2.1 零件曲面粗加工(1) 選擇【文件】【打開(kāi)文件】命令，選擇文件“TS.igs”，單擊【打開(kāi)】按鈕，在繪圖區(qū)顯示流線型“TS”模型，如圖3-1所示。 圖 3-1 流線型TS模型（2） 單擊圖形著色按鈕，效果如圖3-2所示 圖 3-2 圖形著色(3)單擊矩形按鈕，以原點(diǎn)為中心繪制120*120的矩形，單擊比例縮放按鈕，選擇所有曲面，點(diǎn)擊回車鍵，彈出縮放對(duì)話框，選擇移動(dòng)模式，設(shè)置比例因子為1.5，如圖3-3所示。 圖 3-3 縮放操作(4)單擊確定按鈕，完成縮放操作。單擊移動(dòng)按鈕，移動(dòng)所有曲面至合適位置,結(jié)果如圖3-4所示。 圖 3-4 移動(dòng)結(jié)果（5） 選擇【主菜單】【機(jī)床類型】【銑削系統(tǒng)】【默認(rèn)】命令，點(diǎn)擊材料設(shè)置，進(jìn)行毛坯設(shè)置，設(shè)置125*125*30的毛坯，如圖3-5所示。單擊【確定】按鈕退出毛坯設(shè)置界面。 圖 3-5 毛坯設(shè)置(6)選擇【機(jī)床類型】【銑削系統(tǒng)】【默認(rèn)】，進(jìn)入銑削加工模塊。(7)選擇【刀具路徑】【曲面加工】【粗加工】【平行銑削】【凹】命令，用鼠標(biāo)拉出一窗口選擇所有曲面，單擊回車鍵，出現(xiàn)如圖3-7所示“曲面粗加工平行銑削”對(duì)話框。 圖 3-7 曲面粗加工平行銑削對(duì)話框（8）單擊“刀具參數(shù)”，在上部單擊右鍵，選擇“建立新的刀具”。出現(xiàn)“刀具管理”對(duì)話框如圖3-8所示。從中選擇圓鼻刀，如圖3-9，修改其參數(shù)，直徑為16mm。 圖 3-8 定義刀具對(duì)話框 圖 3-9 設(shè)置刀具對(duì)話框(9)設(shè)定外型銑削參數(shù)，單擊【曲面加工參數(shù)】選項(xiàng)卡，則顯示“曲面加工參數(shù)”對(duì)話框，設(shè)置參數(shù)，【參考高度】設(shè)為3，用來(lái)提高退刀速度，【進(jìn)給下刀位置】選擇為絕對(duì)座標(biāo)，數(shù)值設(shè)為2，【預(yù)留量】設(shè)為1，給加工表面留有余量。如圖3-10所示。 圖3-10 “曲面加工參數(shù)”對(duì)話框(10)設(shè)定外型銑削參數(shù)，單擊【粗加工平行銑削參數(shù)】選項(xiàng)卡，則顯示“平行銑削粗加工參數(shù)”對(duì)話框，設(shè)置參數(shù)，【最大Z軸進(jìn)給】設(shè)為2，最大切削間距為2，【切削方式】為雙向切削，以提高切削速度。如圖3-11所示。圖 3-11 “平行銑削粗加工參數(shù)”對(duì)話框(11)設(shè)置完畢，單擊【確定】按鈕，出現(xiàn)刀具路徑。結(jié)果如圖3-12所示。圖 3-12 曲面粗加工平行銑削 (12)單擊【實(shí)體驗(yàn)證】命令，點(diǎn)擊開(kāi)始，結(jié)果如圖3-13所示。圖3-13 實(shí)體驗(yàn)證3.2.2 零件曲面精加工1. 曲面半精加工（1） 選擇【刀具路徑】【曲面加工】【精加工】【平行銑削】【凹】命令，用鼠標(biāo)拉出一窗口選擇所有曲面，單擊回車鍵，出現(xiàn)如圖3-14所示“曲面精加工-平行銑削”對(duì)話框，單擊“刀具參數(shù)”，在上部單擊右鍵，選擇“從刀具庫(kù)中選取刀具”。出現(xiàn)“刀具管理”對(duì)話框，從中選擇8mm的球刀。 圖3-14 “曲面精加工平行銑削”對(duì)話框（2） 設(shè)定外型銑削參數(shù)，單擊【曲面加工參數(shù)】選項(xiàng)卡，則顯示“曲面加工參數(shù)”對(duì)話框，設(shè)置參數(shù)，【進(jìn)給下刀位置】選擇絕對(duì)座標(biāo)，設(shè)為2，【加工面預(yù)留量】設(shè)為0.3，如圖3-15所示。 圖3-15 “曲面加工參數(shù)”對(duì)話框（3） 設(shè)定外型銑削參數(shù)，單擊【曲面精加工平行銑削參數(shù)】選項(xiàng)卡，則顯示“平行銑削精加工參數(shù)”對(duì)話框，設(shè)置參數(shù)，【切削方向誤差值】設(shè)為默認(rèn)，最大切削間距為0.5，【切削方式】為雙向切削，如圖3-16所示。圖 3-16 “平行銑削精加工參數(shù)”對(duì)話框（4） 設(shè)置完畢，單擊【確定】按鈕，單擊【實(shí)體驗(yàn)證】命令，點(diǎn)擊開(kāi)始，結(jié)果如圖3-17所示。圖3-17 實(shí)體驗(yàn)證2. 曲面精加工 (1)選擇【刀具路徑】【曲面加工】【精加工】【平行銑削】【凹】命令，用鼠標(biāo)拉出一窗口選擇所有曲面，單擊回車鍵，出現(xiàn)如圖3-14所示“曲面精加工-平行銑削”對(duì)話框，單擊“刀具參數(shù)”，在上部單擊右鍵，選擇“從刀具庫(kù)中選取刀具”。出現(xiàn)“刀具管理”對(duì)話框，從中選擇4mm的錐度銑刀。(2)設(shè)定外型銑削參數(shù)，單擊【曲面加工參數(shù)】選項(xiàng)卡，則顯示“曲面加工參數(shù)”對(duì)話框，設(shè)置參數(shù)，【進(jìn)給下刀位置】選擇絕對(duì)座標(biāo)，設(shè)為2，【加工面預(yù)留量】設(shè)為0，如圖3-19所示。 圖3-18 “曲面精加工平行銑削”對(duì)話框圖3-19 “曲面精加工平行銑削”對(duì)話框(3)設(shè)定外型銑削參數(shù)，單擊【平行銑削精加工參數(shù)】選項(xiàng)卡，則顯示“精加工平行銑削參數(shù)”對(duì)話框，設(shè)置參數(shù)，【切削方向誤差值】設(shè)為默認(rèn)，最大切削間距為0.1【切削方式】為雙向切削，如圖3-20所示。 圖3-20“曲面精加工平行銑削”對(duì)話框 (4)設(shè)置完畢，單擊【確定】按鈕，單擊【實(shí)體驗(yàn)證】命令，點(diǎn)擊開(kāi)始，結(jié)果如圖3-21所示。 圖3-21 實(shí)體驗(yàn)證3.2.3 生成加工程序 單擊【后處理】命令，出現(xiàn) “后處理程序”對(duì)話框。選擇保存NC文件。出現(xiàn)如圖3-26所示。單擊【確定】，保存程序文件。命名為“1.NC”、“2.NC”和“3.NC” 4 數(shù)控加工中心的操作過(guò)程1機(jī)床預(yù)熱 打開(kāi)加工中心，使機(jī)床空運(yùn)行，預(yù)熱時(shí)間約為10分鐘。2回參考點(diǎn) 將控制面板上的“工作方式”開(kāi)關(guān)打在“返回參考點(diǎn)”方式，再按下各坐標(biāo)軸正方向按鈕。3裝夾金屬材料，材料為120X120X30的鋁塊，將鋁塊露出24mm左右固定在夾具上。4對(duì)刀 先對(duì)X和Y方向，即各對(duì)兩個(gè)邊，取平均值，再對(duì)Z方向，所得數(shù)直接輸入機(jī)床的坐標(biāo)系即可。5編譯程序加工 把生成的NC程序輸入機(jī)床，進(jìn)行編譯至可以加工。在加工過(guò)程中可以適當(dāng)調(diào)整進(jìn)給倍率、主軸轉(zhuǎn)速等參數(shù)。5 數(shù)控加工中心的實(shí)物加工 對(duì)自動(dòng)生成的每一個(gè)NC程序進(jìn)行必要的修改，使之符合海德漢系統(tǒng)的要求。然后拷貝入數(shù)控加工中心中。經(jīng)過(guò)必要的設(shè)置和調(diào)用操作，即可對(duì)零件進(jìn)行自動(dòng)加工。程序主要修改開(kāi)頭和結(jié)尾部分，（這里我們只顯示修改1.NC的過(guò)程，2.NC與3.NC修改過(guò)程參考1.NC的修改過(guò)程）。具體修改如下：修改前： 修改后：% %01005 G71 *N100 G0 G17 G40 G49 G80 G90 N5 G30 G17 X-70 Y-70 Z-30*N102 G91G28 Z0. N10 G31 X+70 Y+70 Z+0* N104 S0 M5 N11 G01 F800 G90* N106 G0 G90 G54 X65. Y-65. N12 T1 G17 S6000* N108 Z100. N13 M3* N110 Z2. N20 G00 Z+20* N112 G1 Z.039 F1500. N25 M8*N114 X-65. F3000. N106 G0 G90 X65. Y-65.N116 Y-63. N110 Z2.N118 X65. N112 G1 Z.039 F1500.N120 Y-61. N114 X-65. F3000.N122 X-65. N116 Y-63.N124 Y-59. N118 X65. N8012 X65. N8012 X65. N8014 Y63. N8014 Y63.N8016 X-65. N8016 X-65. N8018 Y65. N8018 Y65.N8020 X65. N8020 X65.N8022 G0 Z2. N8022 G0 Z2.N8024 Z100. N8024 Z100.N8026 G91 G28 Z0. N59905 X+0 Y+0*N8028 M05 N17690 M5*N8030 M30 N17695 M9*% N17700 M30* N99999999 %01005 G71 *結(jié) 論我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是基于Master CAM零件設(shè)計(jì)和數(shù)控機(jī)床零件加工，應(yīng)用SolidWorks進(jìn)行造型設(shè)計(jì)，Master CAM數(shù)控加工，成功地將米老鼠在數(shù)控加工中心上加工出來(lái)了。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，使我初步掌握了MASTERCAM，更深入的了解了SolidWorks，以及對(duì)所學(xué)過(guò)的許多理論知識(shí)有了更深的理解，起到了理論指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐鞏固提高理論知識(shí)的作用。采用 Master CAM軟件能方便的建立零件的幾何模型，迅速自動(dòng)生成數(shù)控代碼，縮短編程人員的編程時(shí)間，特別對(duì)復(fù)雜零件的數(shù)控程序編制，可大大提高程序的正確性和安全性，降低生產(chǎn)成本，提高工作效率。同時(shí)，Master CAM具備強(qiáng)大完整的數(shù)控編程能力，它的MILL模塊提供了多種刀具路徑形式和走刀方式，也支持2軸、3軸和多軸銑床加工系統(tǒng)。Master CAM的曲面加工系統(tǒng)很容易生成較復(fù)雜的曲面刀具路徑。事實(shí)也如此，在其他軟件上很難能生成程序的多重和不完整曲面的刀具路徑，但Master CAM可以?？傊琈aster CAM軟件不僅可以為所加工的模型生成刀具路徑，還可以對(duì)刀具路徑進(jìn)行修剪、變換，以達(dá)到簡(jiǎn)化很復(fù)雜的編程；它還可以直接進(jìn)行仿真，來(lái)提高程序的安全性和合理性。也可以生成不同數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控程序。