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基于MasterCAM對零件造型、加工的分析
廣東省核工業(yè)華南高級技工學校 鄭澤林 2017/8/20 7:57:22
摘要： 隨著技工教育地不斷發(fā)展，機床地不斷升級，零件的結構越來越復雜化，零件造型、加工應用也越來越廣泛，MasterCAM是加工中一種常見的仿真軟件。CAD/CAM得到廣泛運用，MasterCAM對零件進行造型設計，并對零件進行編程加工，日趨重要。本文將通過加工實例，講述曲面造型的方法，分析薄壁和曲面加工的難點和解決的方法。
關鍵詞：零件造型設計 加工編程 曲面造型 薄壁加工
一、前言
隨著技術經(jīng)濟的快速發(fā)展，CAD/CAM得到廣泛運用，從根本上改變了傳統(tǒng)的設計、生產(chǎn)模式。MasterCAM提供了從產(chǎn)品的幾何造型設計到加工制造過程中各項功能。它利用多種方式對零件進行造型設計，并且通過各種方法對零件的加工進行自動編程，通過后置處理快速生成數(shù)控代碼,完成零件的設計到生產(chǎn)加工的過程。進行零件造型設計，能保證零件在后續(xù)加工編程中準確生成加工程序，實現(xiàn)零件的正確造型。而對零件加工過程中如何提高加工效率，要求在生成加工程序時，要對刀具路徑進行合理的安排，才會使零件完整、有序的加工出來。本文主要研究利用MasterCAM平臺提供的功能，對零件造型設計和零件加工進行分析。
二、工件分析
如圖2-1、2-2、2-3分別是零件的正面俯視圖、局部剖左視圖和反面俯視圖。
由所示圖中可以得知：該零件外形為一個100x100mm并帶有圓角為R20mm的正方形，在正面圖形中，有一個高為5mm，半徑為R45mm的凸臺，凸臺中心處還有一處半徑為R14.5mm深為10mm的圓槽，凸臺上還有一高度為5mm，厚度為1mm的類似風扇葉片的薄壁圖樣，而反面造型中是一個復雜曲面造型，設置了橫向引線在通過縱向?qū)б�生成的一個復雜曲面。
圖2-1 正面俯視圖 圖2-2 局部剖左視圖
圖2-3 反面俯視圖 圖3-1 正面圖形外觀圖
三、零件的造型設計
對于正面圖形而言，通過對二維圖形的有序組合就可以得到正面圖形的外形設計，如圖3-1所示。但對反面圖形來說，要設計一個復雜曲面，在設計的時候就有多種選擇，設計不好，曲面將不能生成，或是生成了將會產(chǎn)生縫隙，不能將曲面融合起來，不能達到設計要求。
在設計三維復雜曲面的時候，MasterCAM平臺提供了六種曲面造
型工具，通過對三維線框的分析，應該選擇昆氏曲面造型工具。昆氏曲面造型簡單的方法就是通過數(shù)行跟列來確定曲面的經(jīng)緯線，根據(jù)這一思路，我們根據(jù)通過昆氏曲面進行造型，造型圖如下圖3-2所示。
圖3-2曲面造型 圖3-3橫、縱向串聯(lián)方向
在利用昆氏曲面造型的時候，很多時候都會出現(xiàn)這種問題。產(chǎn)生這種問題的原因是因為在構造昆氏曲面的時候，要選擇的縱向邊界比較多，如果不能保證所選的方向都是一致的話就容易產(chǎn)生圖3-2中所示的情況，需要解決這個問題有兩種方法：第一就是在選擇方向的時候，一定要保證所有邊界橫向、縱向各自的方向一致，如圖3-3所示。
這一種方法中，對串聯(lián)方向比較難保證，因為在選擇的過程中對方向的控制容易出現(xiàn)分叉點，有時候即使是方向保證好了，也不一定能將這一曲面完整的做出來，這是因為有時候縱向截面線的形狀相差太遠，在過渡的時候沒有平滑過來，就像圖3-3中的4條截面線，右端兩條是半圓弧，左邊兩條是跨度比較大的圓弧組合曲線，在連接的時候，很容易就出現(xiàn)像圖3-2所示的過渡不平滑和與線框不連接的問題。所以這一種方法在做昆氏曲面時個人不贊成使用。
第二種方法就是將昆氏曲面的行與列簡化成一行一列的形式。這樣做的好處是可以將復雜的三維線框簡化掉，同時也可以避免在串聯(lián)時對方向的選擇問題，因為一行一列的話，對行和列就只有一個方向了，并且行列邊界就是曲面的范圍，中間也沒有面上導引線，所以在曲面生成時就不會產(chǎn)生邊界與線框脫離的問題。一行一列的昆氏曲面在選擇曲面融合的方式時也較為簡單，只要選擇了，曲面上都會很平滑的過渡，不會產(chǎn)生明顯的過渡痕。這一方法比較麻煩，但對昆氏曲面生成的效果會好點，并且在截面線越多的情況下，用最簡單的方法做，效果會更好些。用（未完，下一頁）
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