1、 广州现代信息工程职业技术学院 毕业设计 课题名称 鼠标三维造型与加工仿真 学号 姓名 性别 男 专业 数控 年级、班级 X 级数控 X 班 指导教师 职称 年 月 日 2 摘 要 三维造型设计方法能够快速准 确的生成产品制造所需的工程图纸，能够避免采用传统二维设计方法设计过程中由于图纸绘制错误造成零件返修和报废问题的出现，是产品设计必然的发展方向。 根据产品设计的要求，基于 MasterCAM 实现几何模型的参数化建模方法及其实现原理介绍了设计鼠标零件模型的全过程。总结出设计中应用 MasterCAM 软件进行外观造型的一般流程。基于特征的 MasterCAM 三维造型软件为设计者提供了方便
2、的设计平台，这次设计的难点在于曲面设计，而重点在于通过对鼠标的设计完成对 MasterCAM 软件基本特征的掌握。 关键词 ：三维造型； MasterCAM；曲面设计；鼠标 3 Abstract 3 D modelling design method can fast accurate for the generation of product making engineering drawings, can avoid the traditional design method of two-dimensional design process caused by drawing the w
3、rong parts repair and scrap issue, is the development direction of product design. According to the requirements of product design and parameterized modeling method based on MasterCAM to realize geometry model and its realization principle, introduces the whole design process component model of the
4、mouse. Summed up the application in the design of MasterCAM software to model the general process of appearance. Based on the features of MasterCAM 3 d modelling software for designers provides a convenient platform for the design, the design of the difficulty lies in the design of the curved surfac
5、e, and the emphasis is on through the design of the mouse to complete grasp of the basic features of the MasterCAM software. Key words: 3 d modeling; MasterCAM; Surface design; The mouse 4 目 录 摘要 .2 Abstract.3 前言 .5 第 1 章 MasterCAM 软件 .6 1.1 MasterCAM 软件的认识 .6 1.2 MasterCAM 软件的发展史 .7 1.3 MasterCAM 软
6、件的功能特色 .7 第 2 章 零件工艺分析 .8 2.1 零件毛坯选择时应考虑的因素 .8 2.2 机床夹具的合理选择及应用 .9 第 3 章鼠标设计加工 .12 3.1 鼠标外形设计图 .12 3.2 MasterCAM 模拟加工 .41 3.3 鼠标加工工序卡 .54 总结 .55 致谢 .56 参 考文献 .57 5 前 言 随着产品品质要求的多元化与个性化，产品更新换代的速度越来越快，产品从设计、制造到投放市场的周期变得越来越短。因此，为满足竞争发展的需求，越来越多的企业都已经开始采用三维实体造型设计方法来逐渐替代传统二维设计方法。 三维设计能准确地表达技术人员的设计意图，更符合人们
7、的思维方式和设计习惯；能组建进行有限元分析的原始数据，从而进行几何形状的优化设 计，并实现 CAD， CAE CAPP CAM 的集成；能够通过着色和渲染功能得到设计方案的三维效果图，使得设计人员和决策人员能全面准确地了解其外观，有助于设计的决策，缩短周期，加快产品开发；能够分析产品的动态特性，对工程项目的成本进行预算；三维设计是实现设计、制造一体化的基础，为工程设计带来巨大的变革，把设计推上前所未有的高度。 6 第 1 章 MasterCAM 软件 1.1 MasterCAM 软件的认识 Mastercam 是美国 CNC Software Inc.公司开发的基于 PC 平台的 CAD/CA
8、M软件 。它集二维绘图、三维实体造型、曲面设计、体素拼合、 数控编程 、刀具路径摸拟及真实感摸拟等多种功能于一身。它具有方便直观的几何 造型。 Mastercam 提供了设计零件外形所需的理想环境，其强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲面零件。 Mastercam9.0 以上版本还有支持中文环境，而且价位适中，对广大的中小企业来说是理想的选择，是经济有效的全方位的软件系统，是工业界及学校广泛采用的 CAD/CAM 系统。 Mastercam 不但具有强大稳定的造型功能，可设计出复杂的曲线、曲面零件，而且具有强大的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能。其可靠刀具路径效验功能使 Mastercam
9、 可模拟零件加工的整个过程，模拟中不但能显示刀具和夹具，还能检查出刀具和夹具与被加工零件的干涉、碰撞情况，真实反映加工过程中的实际情况，不愧为一优秀的 CAD/CAM 软件。同时 Mastercam 对系统运行环境要求较低，使用户无论是在造型设计、 CNC 铣床、 CNC 车床或 CNC 线切割等加工操作中，都能获得最佳效果 Mastercam 软件 已被广泛的应用于通用机械、航空、船舶、军工等行业的设计与 NC 加 工，从 80 年代末起，我国就引进了这一款著名的 CAD/CAM软件 ，为我国的制造业迅速崛起作出了巨大贡献。 7 1.2 MasterCAM 软件的发展史 1984 年美国 C
10、NC Software Inc.公司推出第一代 Mastercam 产品，这一软件就以其强大的加工功能闻名于世。多年来该软件在功能上不断更新与完善，已被工业界及学校广泛 采用。 2008 年， CIMdata 公司对 CAM 软件行业的分析排名表明： Mastercam 销量再次排名世界第一，是 CAD/CAM 软件行业持续 11 年销量第一软件巨头。 1 Mastercam 后续发行的版本对三轴和多轴功能做了大幅度的提升，包括三轴曲面加工和多轴刀具路径。 2013 年 5 月，推出 Mastercam X7 版本。 2015 年 5 月，推出 Mastercam X9 版本。 1.3 Mas
11、terCAM 软件的功能特色 Mastercam 具有强劲的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能。 Mastercam 提供了多 种先进的粗加工技术，以提高零件加工的效率和质量。 Mastercam 还具有丰富的曲面精加工功能，可以从中选择最好的方法，加工最复杂的零件。Mastercam 的 多轴加工 功能，为零件的加工提供了更多的灵活性。 可靠的刀具路径校验功能 Mastercam 可模拟零件加工的整个过程，模拟中不但能显示刀具和夹具，还能检查刀具和夹具与被加工零件 的干涉、碰撞情况。 Mastercam 提供 400 种以上的后置处理文件以适用于各种类型的 数控系统 ，比如常用的 FANUC
12、系统 ，根据机床的实际结构，编制专门 的后置处理文件，编译NCI 文件经后置处理后便可生成 加工程序 。 8 第 2 章 零件工艺分析 2.1 零件毛坯选择时应考虑的因素 （ 1）零件的材料及其力学性能 当零件的材料选定以后，毛坯的类型就大体确定了。例如，材料为铸铁的零件，自然应选择铸造毛坯；而对于重要的钢质零件，力学性能要求高时，可选择锻造毛坯。 （ 2）零件 的结构和尺寸 形状复杂的毛坯常采用铸件，但对于形状复杂的薄壁件，一般不能采用砂型铸造；对于一般用途的阶梯轴，如果各段直径相差不大、力学性能要求不高时，可选择棒料做毛坯，倘若各段直径相差较大，为了节省材料，应选择锻件。 （ 3）生产纲领
13、的大小 对于大批大量生产，应选择高精度的毛坯制造方法，以减少机械加工，节省材料。 （ 4）现有生产条件 选择毛坯类型时，要结合本企业的具体生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。 （ 5）充分考虑利用新技术、新工艺和新材料的可能性 为了节约材料和能源，减少机械加工余量，提高经济效益，只要有可能，就必须尽量采用精密铸造、精密锻造、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等新工艺、新技术和新材料。锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯，其锻造方法有自由锻和模锻两种。 自由锻造锻件是在锻锤或压力机上用手工操作而成形的锻件。它的精度低，加工余量大，生产率也低，适用于单件小批生产及大型锻件。
14、9 模锻件是在锻锤或压力机上，通过专用锻模锻制成形的锻件。它的精度和表面粗糙度均比自由锻造的好，可以使毛坯形状更接近工件形状，加工余量小。同时，由于模锻件的 材料纤维组织分布好，锻制件的机械强度高。模锻的生产效率高，但需要专用的模具，且锻锤的吨位也要比自由锻造的大。主要适用于批量较大的中小型零件。 2.2 机床夹具的合理选择及应用 （ 1）正确选择夹具类型是高效加工的基础 目前，机械加工按生产批量可分为两大类：一类是单件、多品种、小批量（简称小批量生产）；另一类是少品种、大批量（简称大批量生产）。其中前者大约占到机械加工总产值的 7080%，是机械加工的主体。 （ 2）适宜小批量生产的数控机床
15、夹具 小批量生产周期生产（准备 /等待）时间 +工件加 工时间由于小批量生产“工件加工时间”很短，因此“生产（准备 /等待）时间”的长短对于加工周期有枱至关重要的影响。要想提高生产效率，就必须想办法缩短生产（准备 /等待）时间。 （ 3）组合夹具 组合夹具又称为“积木式夹具”，它由一系列经过标准化设计、功能各异、规格尺寸不同的机床夹具元件组成，客户可以根据加工要求，象“搭积木”一样，快速拼装出各种类型的机床夹具。由于组合夹具省去了设计和制造专用夹具时间，极大地缩短了生产准备时间，因而有效地缩短了小批量生产周期，即提高了生产效率。另外，组合夹具还具有定位精 度高、装夹柔性大、循环重复使用、制造节
16、能节材、使用成本低廉等优点。故小批量加工，特别是产品形状较为复杂时可优先考虑使用组合夹具。 （ 4）精密组合平口钳 10 精密组合平口钳实际上属于组合夹具中的“合件”，与其它组合夹具元件相比其通用性更强、标准化程度更高、使用更简便、装夹更可靠，因此在全球范围内得到了广泛的应用。精密组合平口钳具有快速安装（拆卸）、快速装夹等优点，因此可以缩短生产准备时间，提高小批量生产效率。目前国际上常用的精密组合平口钳装夹范围一般在 1000mm 以内的，夹紧力一般在 5000Kgf 以内。 需 要注意的是，这里所说的精密组合平口钳并不是老式机加虎钳，老式机加虎钳功能单一、制造精度低、无法成组使用、使用寿命短
17、，不适宜在数控机床、加工中心上使用。 这里所说的精密组合平口钳是起源于欧美等工业发达国家，专门针对数控机床、加工中心特点所设计的一系列新型平口钳，此类产品具有装夹柔性大、定位精度高、夹紧快速、可成组使用等特点，特别适合数控机床、加工中心使用。 （ 5）电永磁夹具 电永磁夹具是以钕铁硼等新型永磁材料为磁力源，运用现代磁路原理而设计出 来的一种新型夹具。大量的机加工实践表明，电永磁夹具可以大幅提高数控机床、加工中心的综合加工效能。 电永磁夹具的夹紧与松开过程只需 1 秒左右，因此大幅缩短了装夹时间；常规机床夹具的定位元件和夹紧元件占用空间较大，而电永磁夹具没有这些占用空间的元件，因此与常规机床夹具
18、相比，电永磁夹具的装夹范围更大，这有利于充分利用数控机床的工作枱和加工行程，有利于提高数控机床的综合加工效能。电永磁夹具的吸力一般在 1518Kgf/cm2，因此一定要保证吸力（夹紧力）足够抵抗切削力，一般情况下，吸附面积不应小于 30cm2，即夹紧力 不小于 450Kgf。 （ 6）适宜大批量加工的数控机床夹具 大批量加工周期加工等待时间工件加工时间生产准备时间“加工等待时间”主要包括工件装夹和更换刀具的时间。传统的手动机床夹具“工件装夹时间”可达到大批量加工周期的 1030%，这样“工件装夹”就成为了影响生产效率的关键性因素，也是机床夹具“挖潜”的重点对象。故此大批量加工宜采用快速定位、快速夹紧（松开）的专用夹具。 （ 7）液压 /气动夹具
