基于mastercam的凸轮车铣组件加工仿真(附件)【字数：10344】
摘 要本课题是基于Mastercam软件，对凸轮套组件的各零件加工工艺分析，并对其进行数控自动编程与仿真加工。凸轮套组件多样且复杂，根据实际情况，有的需要车削加工，有的需要铣削加工，有的两者都要。因此，首先要对各零件进行加工工艺分析并且制定好加工工艺路线，然后根据加工工艺路线使用Mastercam软件依次做出相应的加工步骤，并根据情况选择适当的加工参数。完成后可以使用Mastercam软件对各个零件进行模拟加工仿真，模拟加工正常则可后处理生成加工程序。
目 录
第一章 绪论 1
1.1数控原理 1
1.2数控的图形交互自动编程 1
1.3图形交互自动编程的方法 1
1.4 Mastercam软件简介 2
第二章 零件加工工艺分析与设计 3
2.1机构分析 3
2.2工艺分析 3
2.3凸轮轴套加工工艺路线的确定 3
2.4 皮带轮加工工艺路线的确定 6
2.5上盖板加工工艺路线的确定 8
2.6 下基座加工工艺路线的确定 10
2.7 手柄组件一加工工艺路线的确定 12
2.8 手柄组件二加工工艺路线的确定 13
第三章 零件自动编程 16
3.1 偏心凸轮的自动编程 16
3.2 带轮的自动编程 20
3.3 上盖板的自动编程 23
3.4 下基座的自动编程 24
3.5手柄组件一的自动编程 26
3.6手柄组件二的自动编程 29
结束语 33
致谢 34
参考文献 35
第一章 绪论
1.1数控原理
数控（NC）是数字控制的简称，是用数字信息通过控制装置来控制一台或多台机械设备都动作。数字信息根据机械设备的动作要求来确定，经过控制装置处理后来实现对机械设备动作的控制[5]。
数控的工作方式是一种可编程程序的自动控制方式。在工作过程中，通常为某一种工件或工艺过程编写一个专用指令程序。当加工工件或者工艺过程被更改后，指令程序就要作相应的变化。数控的灵活性就表 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
现为当被加工工件或工艺过程发生变化时仅需对程序作相应的变化，而编制一个新程序要比改变生产设备容易的多[10]。
1.2数控的图形交互自动编程
随着数控加工技术的快速发展，各类数控加工设备相继出现，数控加工的零件品种和数量也随之增加，零件的几何形状也越加复杂，因此对编程技术要求也需要有相应提高，不但需要解决复杂形状的零件问题，还需要编程速度快，精度高，且便于直观地检查。这样，手段编程就显出了一些不足。手工编程需要使用人工的方法对零件的几何信息进行必要的数学计算，采用手工的方式编写程序，制备数控介质，因此编程速度缓慢，精度较低，对编写的程序也难以检查。由其是一些形状复杂的零件编程问题，如曲面零件的三轴联动、五轴联动等。不过，由于计算机技术的迅猛发展，计算机的图形处理能力有了很大的提高，因此随之出现了一种可以直接将零件的几何图形信息自动转化为数控加工程序的全新计算机辅助编程技术，即图形交互自动编程。
图形交互自动编程是一种通过专用的计算机软件来实现的计算机辅助编程技术。这种软件通常以计算机辅助设计（CAD）软件为基础，利用CAD软件的图形编辑功能将零件的几何图形绘制在计算机上，形成零件的图形文件，然后调用数控编程模块，采用人机交互的方式指定被加工的部位，接着输入加工参数，计算机便可自动进行数学计算并编制出数控加工程序，同时显示出相应的加工轨迹[9]。本课题使用的Mastercam软件便是CAD/CAM集成数控图形交互自动系统[4]。
1.3图形交互自动编程的方法
图形交互自动编程的方法主要如图11所示，分为零件图样及加工工艺分析、建模、工艺参数输入、刀位轨迹的计算生成和编辑、刀位轨迹的验算和仿真、后置处理这七个步骤[7]。
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图11 基于CAD、CAM的图形交互自动编程的基本步骤
1.4 Mastercam软件简介
Mastercam是基于PC平台的CAD/CAM一体化软件。它拥有二维制图、曲面设计、三维实体、二维和三维的数控编程、刀具路径模拟等功能，具有强大稳定的功能，以及操作灵活、易学易用等特点。用户无论是在设计制图、3D造型方面，或是CNC铣床、车床和线切割等加工方面，都能获得很好的效果。Mastercam具有可适用于各种类型的数控系统的后置处理文件，可根据机床的实际结构，编制专门的后置处理文件。后置处理编译NCI文件即可生成加工程序[8]。
第二章 零件加工工艺分析与设计
2.1机构分析
凸轮车铣组件如图21所示。如图所示，该组件由上盖板、下基座、两个手柄组件、皮带轮和偏心凸轮六个零件组成。组合件的主体结构由上盖板和下基座构成，偏心凸轮中间定位穿过盖板主体，与皮带轮配合。上盖板和下基座定位手柄组件。两个手柄组件通过螺纹连接[1]。
/
图21 凸轮车铣组件
2.2工艺分析
该凸轮车铣组件是典型的机构组合零件，包括上盖板、下基座、两个手柄组件、皮带轮和凸轮轴套六个零件组成。手柄组件、皮带轮和凸轮轴套属于回转体轴类零件，需要用车床进行加工。上盖板和下基座属于平面类加工零件，需要用铣床进行铣削加工。加工凸轮轴套时，则需要用数控车床、加工中心同时进行加工。夹具选择机用平口虎钳以及三爪卡盘[3]。
2.3凸轮轴套加工工艺路线的确定
凸轮轴套如图22所示。需要先用车床装夹两次。第一次装夹从右往左依次粗精车加工出轴的端面、Φ20mm的圆锥面、Φ20mm的圆柱面、Φ40mm的圆柱面以及Φ64mm的圆柱面。第二次装夹加工左侧剩余部分。从右往左依次粗精车加工出轴的端面、Φ20mm的圆柱面以及Φ24mm的圆柱面。第二次装夹时夹在Φ20mm的圆柱面上，这样既可以满足装夹位置安全准确，又可以减少车削时工件抖动。由于是凸轮，只使用车床难以进行加工，因此接着要使用加工中心加工出凹槽和凸轮面。该零件的粗糙等级为1.6μm。
目 录
第一章 绪论 1
1.1数控原理 1
1.2数控的图形交互自动编程 1
1.3图形交互自动编程的方法 1
1.4 Mastercam软件简介 2
第二章 零件加工工艺分析与设计 3
2.1机构分析 3
2.2工艺分析 3
2.3凸轮轴套加工工艺路线的确定 3
2.4 皮带轮加工工艺路线的确定 6
2.5上盖板加工工艺路线的确定 8
2.6 下基座加工工艺路线的确定 10
2.7 手柄组件一加工工艺路线的确定 12
2.8 手柄组件二加工工艺路线的确定 13
第三章 零件自动编程 16
3.1 偏心凸轮的自动编程 16
3.2 带轮的自动编程 20
3.3 上盖板的自动编程 23
3.4 下基座的自动编程 24
3.5手柄组件一的自动编程 26
3.6手柄组件二的自动编程 29
结束语 33
致谢 34
参考文献 35
第一章 绪论
1.1数控原理
数控（NC）是数字控制的简称，是用数字信息通过控制装置来控制一台或多台机械设备都动作。数字信息根据机械设备的动作要求来确定，经过控制装置处理后来实现对机械设备动作的控制[5]。
数控的工作方式是一种可编程程序的自动控制方式。在工作过程中，通常为某一种工件或工艺过程编写一个专用指令程序。当加工工件或者工艺过程被更改后，指令程序就要作相应的变化。数控的灵活性就表 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
现为当被加工工件或工艺过程发生变化时仅需对程序作相应的变化，而编制一个新程序要比改变生产设备容易的多[10]。
1.2数控的图形交互自动编程
随着数控加工技术的快速发展，各类数控加工设备相继出现，数控加工的零件品种和数量也随之增加，零件的几何形状也越加复杂，因此对编程技术要求也需要有相应提高，不但需要解决复杂形状的零件问题，还需要编程速度快，精度高，且便于直观地检查。这样，手段编程就显出了一些不足。手工编程需要使用人工的方法对零件的几何信息进行必要的数学计算，采用手工的方式编写程序，制备数控介质，因此编程速度缓慢，精度较低，对编写的程序也难以检查。由其是一些形状复杂的零件编程问题，如曲面零件的三轴联动、五轴联动等。不过，由于计算机技术的迅猛发展，计算机的图形处理能力有了很大的提高，因此随之出现了一种可以直接将零件的几何图形信息自动转化为数控加工程序的全新计算机辅助编程技术，即图形交互自动编程。
图形交互自动编程是一种通过专用的计算机软件来实现的计算机辅助编程技术。这种软件通常以计算机辅助设计（CAD）软件为基础，利用CAD软件的图形编辑功能将零件的几何图形绘制在计算机上，形成零件的图形文件，然后调用数控编程模块，采用人机交互的方式指定被加工的部位，接着输入加工参数，计算机便可自动进行数学计算并编制出数控加工程序，同时显示出相应的加工轨迹[9]。本课题使用的Mastercam软件便是CAD/CAM集成数控图形交互自动系统[4]。
1.3图形交互自动编程的方法
图形交互自动编程的方法主要如图11所示，分为零件图样及加工工艺分析、建模、工艺参数输入、刀位轨迹的计算生成和编辑、刀位轨迹的验算和仿真、后置处理这七个步骤[7]。
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图11 基于CAD、CAM的图形交互自动编程的基本步骤
1.4 Mastercam软件简介
Mastercam是基于PC平台的CAD/CAM一体化软件。它拥有二维制图、曲面设计、三维实体、二维和三维的数控编程、刀具路径模拟等功能，具有强大稳定的功能，以及操作灵活、易学易用等特点。用户无论是在设计制图、3D造型方面，或是CNC铣床、车床和线切割等加工方面，都能获得很好的效果。Mastercam具有可适用于各种类型的数控系统的后置处理文件，可根据机床的实际结构，编制专门的后置处理文件。后置处理编译NCI文件即可生成加工程序[8]。
第二章 零件加工工艺分析与设计
2.1机构分析
凸轮车铣组件如图21所示。如图所示，该组件由上盖板、下基座、两个手柄组件、皮带轮和偏心凸轮六个零件组成。组合件的主体结构由上盖板和下基座构成，偏心凸轮中间定位穿过盖板主体，与皮带轮配合。上盖板和下基座定位手柄组件。两个手柄组件通过螺纹连接[1]。
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图21 凸轮车铣组件
2.2工艺分析
该凸轮车铣组件是典型的机构组合零件，包括上盖板、下基座、两个手柄组件、皮带轮和凸轮轴套六个零件组成。手柄组件、皮带轮和凸轮轴套属于回转体轴类零件，需要用车床进行加工。上盖板和下基座属于平面类加工零件，需要用铣床进行铣削加工。加工凸轮轴套时，则需要用数控车床、加工中心同时进行加工。夹具选择机用平口虎钳以及三爪卡盘[3]。
2.3凸轮轴套加工工艺路线的确定
凸轮轴套如图22所示。需要先用车床装夹两次。第一次装夹从右往左依次粗精车加工出轴的端面、Φ20mm的圆锥面、Φ20mm的圆柱面、Φ40mm的圆柱面以及Φ64mm的圆柱面。第二次装夹加工左侧剩余部分。从右往左依次粗精车加工出轴的端面、Φ20mm的圆柱面以及Φ24mm的圆柱面。第二次装夹时夹在Φ20mm的圆柱面上，这样既可以满足装夹位置安全准确，又可以减少车削时工件抖动。由于是凸轮，只使用车床难以进行加工，因此接着要使用加工中心加工出凹槽和凸轮面。该零件的粗糙等级为1.6μm。
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