【正文】 體切削模擬 [5]。 支持 4 軸加工。 可同各種 CNC 控制器， DNC 傳輸。 三 .車銑復(fù)合系統(tǒng) 1）完整三維設(shè)計(jì)系統(tǒng) 7 2）精車，粗車，螺紋加工 3）徑向切槽加工 4）鉆孔，鏜孔 5） C 軸加工 6）可產(chǎn)生切削循環(huán)指令 7）可自定義刀具庫(kù)及材料庫(kù) 8）自動(dòng)計(jì)算刀具補(bǔ)正，過(guò)切偵測(cè) 數(shù)控技術(shù)的概述 數(shù)控技術(shù)簡(jiǎn)介 當(dāng)今世界各國(guó)制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國(guó)家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來(lái)發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對(duì)我國(guó)實(shí)行封鎖和限制政策?？傊罅Πl(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世 界各發(fā)達(dá)國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑 [6]。 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：（ 1）機(jī)械制造技術(shù)；（ 2）信息處理、加工、傳輸技術(shù)；（ 3）自動(dòng)控制技術(shù)；（ 4）伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)；（ 5）傳感器技術(shù)；（ 6）軟件技術(shù)等。 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，是新一代生產(chǎn)技術(shù)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)等的技術(shù)集合?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨向是高速化、高精度化 、高可靠性、多功能、復(fù)合化、智能化和開(kāi)放式結(jié)構(gòu) [7]。主要發(fā)展動(dòng)向是研制開(kāi)發(fā)軟、硬件都具有開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的智能化全功能通用數(shù)控裝置。 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè)（ IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì) [8]。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面。 （ 1） .高速、高精加工技術(shù)及 裝備的新趨勢(shì)。 （ 2） .五 軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展 。 （ 3） .智能化、開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì)。 （ 4） .重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立。 （ 5） . 關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)規(guī)范。 8 數(shù)控機(jī)床的概念 數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床 （ Computer numerical control） 的簡(jiǎn)稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床動(dòng)作并加工零件 [6]。 數(shù)控機(jī)床的構(gòu)成 在數(shù)控加工中，數(shù)控銑 削加工最為復(fù)雜，需解決的問(wèn)題也最多。除數(shù)控銑削加工之外的數(shù)控線切割、數(shù)控電火花成型、數(shù)控車削、數(shù)控磨削等的數(shù)控編程各有其特點(diǎn)，伺服系統(tǒng)的作用是把來(lái)自數(shù)控裝置的脈沖信數(shù)控機(jī)床的構(gòu)造號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)床移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)。具體有以下部分構(gòu)成 [6]： 主機(jī)：他是數(shù)控機(jī)床的主題，包括機(jī)床身、立柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。他是用于完成各種切削加工的機(jī)械部件。 數(shù)控裝置：是數(shù)控機(jī)床的核心，包括硬件（印刷電路板、 CRT 顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機(jī)等）以及相應(yīng)的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的變換、插補(bǔ)運(yùn)算以 及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。 驅(qū)動(dòng)裝置：他是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部件，包括主軸驅(qū)動(dòng)單元、進(jìn)給單元、主軸電機(jī)及進(jìn)給電機(jī)等。他在數(shù)控裝置的控制下通過(guò)電氣或電液伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主軸和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。當(dāng)幾個(gè)進(jìn)給聯(lián)動(dòng)時(shí)，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。 輔助裝置：指數(shù)控機(jī)床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行，如冷卻、排屑、潤(rùn)滑、照明、監(jiān)測(cè)等。它包括液壓和氣動(dòng)裝置、排屑裝置、交換工作臺(tái)、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測(cè)裝置等。 編程及其他附屬設(shè)備：可用來(lái)在機(jī)外進(jìn)行零件的程序編制、存儲(chǔ)等 [9]。 . 5 數(shù)控加工技術(shù)的特點(diǎn) 為滿足現(xiàn)代機(jī)械加工的多樣化需求， 數(shù)控加工技術(shù)的特點(diǎn) 具有以下特點(diǎn)：（ 1） 作用和地位上的戰(zhàn)略性； （ 2） 技術(shù)上的綜合性； （ 3） 控制上的實(shí)時(shí)性； （ 4）軟件上的領(lǐng)域性； （ 5） 推廣應(yīng)用上的適應(yīng)性； （ 6） 跟蹤上的滯后性； （ 7） 發(fā)展上的開(kāi)放性。數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床在當(dāng)今機(jī)械制造業(yè)中的重要地位和巨大效益，顯示了其在國(guó)家基礎(chǔ)工業(yè)現(xiàn)代化中的戰(zhàn)略性作用，并已成為傳統(tǒng)機(jī)械制造工業(yè)提升改造和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的重要手段和標(biāo)志。數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用，給機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品種類和檔次 以及生產(chǎn)方式帶來(lái)了革命性的變化 [10]。 . 6 數(shù)控技術(shù)發(fā)展策略 1． 用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo)制造裝備業(yè)發(fā)展升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開(kāi)發(fā)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。 9 2． 在競(jìng)爭(zhēng)前數(shù)控技術(shù)方面，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)研究開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品 。 3． 強(qiáng)調(diào)市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主，以整機(jī)（如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機(jī)床、典型數(shù)字化機(jī)械、重點(diǎn)行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等）帶動(dòng)數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 [11]。 10 第二章 Mastercam的建模仿真加工概述 CAD/CAM(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造 )技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)相結(jié)合的一個(gè)典型范例，也是現(xiàn)如今先進(jìn)制造技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。 MasterCAM 正 是集設(shè)計(jì)和制造、加工仿真、數(shù)控加工自動(dòng)編程于一體的一款優(yōu)秀的 CAD/CAM 軟件，它也是目前我國(guó)在進(jìn)行模具加工仿真方面應(yīng)用最為廣泛、最具代表性的 CAD/CAM 軟件之一 [12]。 根據(jù)已有的研究資料和企業(yè)在生產(chǎn) 實(shí)踐過(guò)程中的總結(jié)，可將基于 MasterCAM軟件進(jìn)行的模具加工仿真過(guò)程的流程表示如圖 21。 被加工零件的圖樣分析和幾何建模 首先要進(jìn)行零件的幾何建模，零件的造型及已有圖樣進(jìn)行分析確定了零件結(jié)構(gòu)之后，便可以開(kāi)始借助于 MasterCAM 軟件的設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行零件的繪制與幾 何建模。 建立零件的幾何加工模型包括三維線框的繪制、曲面的編輯于繪制、實(shí)體的生成等操作。由于采用特征化、參數(shù)化的設(shè)計(jì)， MasterCAM 軟件設(shè)計(jì)模塊的幾何建模功能適用于各類結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件及產(chǎn) 品設(shè)計(jì)。其造型與設(shè)計(jì)思路適合于加工仿真及后續(xù)數(shù)控加工的要求，結(jié)構(gòu)性強(qiáng)，且操作簡(jiǎn)便。 組合裝配體的生成 完成零件的圖樣分析和幾何建模，變可以對(duì)實(shí)體或曲面進(jìn)行編輯生產(chǎn)需要的模具。 該組合裝配體包括凸模與凹模兩個(gè)部分，首先對(duì)零件進(jìn)行合適的編輯，刪減，擠出旋轉(zhuǎn)等操作生成需要的零件。 零件的加工工藝分析 圖 21 基于 MasterCAM 的模具加工仿真流程圖 11 零件的加工模具生成后，就要根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)特征及其加工表面的特征進(jìn)行加工工藝分析與設(shè)計(jì)。加工工藝設(shè)計(jì)主要包括選擇合理的毛坯材料與尺寸、確定合理的加工方式、安排合理的加工步驟、設(shè)置合理的加工參數(shù)、 選擇與管理加工刀具等。 模 具毛坯的材料與尺寸是由零件的材料與尺寸決定的。如前所述，選擇時(shí)仍需考慮材料的收縮率等因素。 MasterCAM X4 軟件提供的加工方式有銑削、車削、線切割、激光加工以及多軸加工，操作者可根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)特征選擇合適的加工方式。之后，根據(jù)模具所需達(dá)到的加工精度與加工表面質(zhì)量要求，需合理安排粗加工、半精加工、精加工的順序，并設(shè)置合理的進(jìn)給量、加工余量等加工參數(shù)。最后根據(jù)加工參數(shù)要求，選擇刀具并設(shè)置合理的切削用量。 由于模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，其輪廓曲面的外形形狀各不相同，毛坯的材料、大小也不 盡相同，因此，此階段的加工工藝分析與設(shè)計(jì)決定了加工仿真以至實(shí)際數(shù)控加工過(guò)程中刀具與機(jī)床的使用效率、模具及零件的加工質(zhì)量、刀具的數(shù)量與經(jīng)濟(jì)性等問(wèn)題。加工工藝設(shè)計(jì)應(yīng)盡量做到加工工序集中，工藝路線最短，走刀輔助時(shí)間最短，加工效率高，加工表面質(zhì)量和加工精度符合要求 [13]。 生產(chǎn)刀具路徑與仿真加工 完成了加工工藝分析與設(shè)計(jì)后，由于加工順序、加工參數(shù)、刀具參數(shù)等均已設(shè)定，所以便可進(jìn)行刀具路徑生成與加工仿真。在生成刀具路徑時(shí)，首先要選擇加工對(duì)象，再選擇合適的走刀路徑，對(duì)不同形狀、材料的 零件也應(yīng)選用不同種類、 材料的刀具，并具體選擇不同的加工方式。加工刀具路徑生成之后可顯示出來(lái)，并可通過(guò)加工仿真來(lái)驗(yàn)證其合理性。而且， MasterCAM 軟件 自身所具有的這種刀具路徑驗(yàn)證功能，還可以及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)、減少、避免加工過(guò)程中發(fā)生的刀具過(guò)切、干涉與碰撞等現(xiàn)象。 若生成的刀具路徑及加工仿真過(guò)程正確滿意，即可通過(guò)軟件的后置處理模塊生成數(shù)控加工程序。若加工仿真過(guò)程中發(fā)生了刀具的過(guò)切、干涉與碰撞等現(xiàn)象，則需重新返回至加工工藝分析過(guò)程，對(duì) 加工順序、加工參數(shù)、刀具參數(shù)等的設(shè)置進(jìn)行修改，直至最終仿真結(jié)果符合所需加工要求。 后置處理 MasterCAM 軟件 系統(tǒng)的后處理程序 支持銑削、車削、線切割、激光加工以及多軸加工等多種加工方式。而其 自動(dòng)生成的刀具路徑是以一種標(biāo)準(zhǔn)的刀路信息文件即 NCI 文 件的形式保存在計(jì)算機(jī)中的。此外， MasterCAM 軟件 系統(tǒng)還自帶了實(shí)際生產(chǎn)中常用的數(shù)控系統(tǒng)的后處理程序。在正確完成加工仿真過(guò)程后，系統(tǒng)可通過(guò)后處理程序生成 數(shù)控加工程序，即 NC 代碼 。利用 MasterCAM 軟件 的通訊模塊，并應(yīng)用計(jì)算機(jī)的通信接口便可將其直接輸入到數(shù)控設(shè)備中以進(jìn)行數(shù)控加 12 工?；蛘咭部?在南京宇航、斯沃等數(shù)控仿真軟件中 繼續(xù)使用此 NC 代碼程序進(jìn)行數(shù)控加工 仿真 [14]。 13 第三章 組合裝配體的幾何建模 本章使用 MastercamX4 軟件逐步完成組合裝配體的幾何建模。 組合裝配體凸模的幾何建模 打開(kāi) MastercamX 軟件，視圖調(diào)整為俯視圖（ T） Z 為 0，層別 1[15]。 繪制基準(zhǔn)面 在繪圖欄選擇 E 矩 形狀設(shè)置 形命令，繪制矩形。 彈出對(duì)話框輸入 如圖31所示 圖 31 生成該矩形。 點(diǎn) 命令， 在工作條的 輸入半徑為25,坐標(biāo)區(qū)域?yàn)?，即生成該圓。點(diǎn)擊 連接該圓上下兩點(diǎn)，生成垂直于 X 軸的直徑。點(diǎn)擊 命令 命令，剪掉右邊半圓，點(diǎn)擊 命令。 14 以同樣方法生成一半徑為 30的圓。 在矩形倒角處生成半徑為 5 的 4個(gè)圓。 點(diǎn)擊 E 矩形狀設(shè)置形命令，繪制矩形。如圖 32，最終得到的圖 33。 圖 33 圖 32 實(shí)體生成 選擇“實(shí)體” →“擠出” ，彈出對(duì)話框圖 34，點(diǎn)擊矩形邊，出現(xiàn)箭頭，點(diǎn)擊 ，彈出對(duì)話框圖 35 并設(shè)置參數(shù) “建立實(shí)體” ， 選“按指定的距離延伸距離” 10， 點(diǎn)擊 。 15 圖 34 圖 35 拉伸實(shí)體參數(shù)設(shè)置 同理選擇“實(shí)體” →“擠出”，彈出對(duì)話框圖 34，點(diǎn)擊 4 個(gè)小圓其中 1個(gè)，出現(xiàn)箭頭，點(diǎn)擊 ，彈出對(duì)話框圖 35 并設(shè)置參數(shù) “按指定的距離延伸距離” 10，點(diǎn)擊 ，生成實(shí)體。然后依次生成其他 3 個(gè)實(shí)體。如果為生成凸起的實(shí)體，則點(diǎn)擊圖 36，點(diǎn)擊“實(shí)體” →“擠出” →參數(shù)，彈出菜單點(diǎn)擊“更改實(shí)體”選項(xiàng)，然后右鍵“重新生成”實(shí)體 [16]。 16