1、毕业论文（设计） V 型槽皮带轮设计 专 业： 机械制造与自动化 学 号： 学 生：赵致龙 指导老师：刘飞 摘要 ： 数控技术是利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。它是集传统的机械制造技术、计算机技术、现代控制技术、传感检测技术、网络通信技术和光电机技术等于一体的现代制造业的基础技术，具有高精度、高效率柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化和智能化起着举足轻重的作用。用数控技术实施加工控制的机床，或者说装备了数控系统的机床成为数控（ CN） 机床。数控系统包括：数控装置、可编程控制器、主轴驱动器及进给装置等部分。 MasterCAM 是一套以图形驱动的软件，应用广
2、泛，操作方便，而且它能同时提供适合目前国际上通用的各种数控系统的后置处理程序文件，以便将刀具路劲文件（ NCI）转换成相应的 CNC 控制器上所使用数控加工程序（ NC）代码。如 FANUC、 MELADS、 AGIE、 HITACHI 等数控系统。 本论文主要介绍了 MasterCAM 一些绘制图形基本功能的使用，运用 MasterCAM 编制数控程序，还介绍了 MasterCAM 的一些功能和特点及应用。 MasterCAM 是款强大的 CAD CAM 软件，是集设计与制造于一体。编制数控程序在数控仿真软件里面进行模拟加工，完善加工工艺，刀具路劲，完成 皮带轮 零件的数控加工工艺与编程设计
3、 关键词： 数控技术； MasterCAM； CAD CAM 毕业论文（设计） I 目 录 第一章 概述 . I 1.1 数控技术简介 . 1 1.1.1 数控技术是制造业的重要基础 . 1 1.1.2 数控技术的发展趋势 . 1 1.1.3 中国数控的出路 . 2 1.2 MasterCAM 介绍 . 3 1.3 MasterCAM 的主要功能 . 4 1.3.1 三维设计系统 . 4 1.3.2 铣床 2D 加工系统 . 5 1.3.3 铣床 2.5D 加工系统 . 4 1.3.4 铣床 3D 加工系统 . 5 1.3.5 车铣复合系统 . 5 1.3.6 线切割、激光加工系统 . 5 第
4、二章 绘制零件图 . 6 2.1 零件图 . 6 2.2 利用 CAXA 绘制零件图 . 6 2.3 利用 UG NX7.0 绘制三维图 11 第三章 工艺分析 . 15 毕业论文（设计） II 3.1 数控 车 削加工工艺基础 . 15 3.1.1 加工顺 序的安排原则 . 15 3.1.2 刀具参数选项卡 . 15 3.2 零件的几何特征 、作用及工艺分析 . 16 3.3 加工工序 . 17 3.4 各工序刀具及切削参数选择 . 30 3.5 专用夹具设计 . 37 第四章 刀具路径创建 . 40 4.1 车 削 端面加工 . 40 4.1.1 车 削 端面 参数 . 40 4.1.2
5、车 削 端面刀具路径 . 42 4.2 钻孔加工 . 43 4.2.1 钻孔 参数 . 43 4.2.2 钻孔刀具路径 . 44 4.3 外形 车 削 . 45 4.3.1 加 工 78 外形 参数 . 45 4.3.2 加工 78 外形 路径 . 45 4.3.3 加工 V 型槽参数 . 46 4.3.4 加工 V 型槽路径 . 47 4.4 插键 槽加工 . 48 4.4.1 粗加工 键槽 . 48 毕业论文（设计） III 4.4.2 精加工 键槽 . 48 第五章 验证与生成程序 . 49 5.1 实体验证 . 49 5.2 程序的 自动 生成 . 49 5.3 人工编程 50 结论
6、. 55 附录 . 56 参考文献 . 63 致谢 . 64 毕业论文（设计） 1 第一章 概 述 1.1 数控技术简介 1.1.1 数控技术是制造业的重要基础飞 装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国家经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和间断工业的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于市场什么。而在于这样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备 最核心的技术。因此，专家们预言：机械制造的竞争，其实质是数控技术的竞争。 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行
7、控制的技术；是制造业实现自动化、柔性话、集成化生产的基础；是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的物资手段；是国防现代化的重要战略物资；是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要 途径。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。 根据国家经济发展和国
8、家重点建设工程的具体需求，设计制造“高、精、尖”重大数控装备，打破国外封锁，掌握数控装备关键技术，创出中国数控机床品牌，提高市场占有率是全面提升我国基础制造装备的核心竞争力的关键所在。 1.1.2 数控技术的发展趋势 早期的数控系统采用穿孔纸带传送加工程序，由专用数控装置读入加工代码、进行识别、储存和计 算，输出相应的指令脉冲以驱动伺服系统。 70 年代中期小型计算机出现毕业论文（设计） 2 由于其较低的价格，高超的数据处理和输入输出功能，使它迅速应用到数控机床的控制系统中，出现所谓计算机数控（ CNC）和直接数控（ DNC）系统。九十年代以来，计算机技术的发展日新月异，通用计算机从 8 位机
9、，已发展到奔腾时代。其速度和功能已比当年的 8 位机快了几百倍。使得在通用微机上以软件方式可以实现各种数控功能，数控技术发生了深刻变化。 PC 机上的丰富软件资源、友好的人机界面，是其他数控系统所无法比拟的。基于微机的开放式数控系统已成为世界数控技术的发展潮流 ，以 PC 机为平台的数控技术的应用范围迅速扩大。 随着科学技术的不断发展，数控技术的发展越来越快，数控机床朝着高新能、高精度、高速度、高柔性化和模块化方向发展。但最重要的发展趋势就是采用“ PC+运动控制器”的开放式数控系统，它不仅具有信息处理能力强、开放程度高、运动轨迹控制精确、通用性好等特点，而且还从很大程度上提高了现有加工制造的
10、精度、柔性和应付市场需求的能力。美国将其称为新一代的工业控制器，日本称其将带来第三次工业革命。 1.1.3 中国数控的出路 纵观目前我国的数控市场，我国数控产品在性能、外观、可 靠性方面与国外产品有一定差距，特别是国外企业有雄厚的资金，加上外国企业为占领中国市场，对我国能够生产的数控系统压价销售，而对我国未能生产的数控系统，不仅高价而且附加许多限制。在国外数控企业采用技术封锁和低价倾销的双重策略下，中国数控产业经历里坎坷的历程，我国曾花巨资引进西门子和 FANUC 的技术，并希望在此基础上吸收消化，开发我国自己的数控技术。如北京密云所引进了 FANUC 的数控系统，可是， FANUC 卖给我们
11、的都是即将过时的落后技术。我国引进后，尚未来得及吸收消化和批量生产， FANUC即宣布停止生产该系统的生 产，并将性能价格比更好、质量更高、体积更小的数控系统推向中国市场。这种总是跟在别人后面走的做法，必然受人约制，永远落在后面。中国数控出路何在？ 随着计算机技术日新月异的发展，基于微机的开放式数控是数控技术发展的必然趋势。在传统数控技术方面 ,我国处于相对落后的状态，开放式数控为我国数控产业的发展提供良好的契机，加强和重点扶持开放性数控技术的研究和应用，我国的数控产业才有发展壮大可能，才有可能在未来的市场竞争中立于不败之地。 福州大学机械工程及自动化学院坚持以加速用信息化带动工业化，促进制造
12、业结构毕业论文（设计） 3 调整和优化升级 ，建设四川高水平的先进准备为宗旨，围绕制造业企业信息化、制造数字化、控制智能化和装备现代化的发展趋势及需求，大力加强开放式数控技术的研发和开发力争为我省适应经济全球化与信息化的挑战提供先进制造技术和装备。 1.2 MasterCAM 介绍 MasterCAM 软件是美国 CNC Software， INC 所研制开发的 CAD/CAM 系统，是最经济有效的全方位的软件系统。包括美国在内的各工业大国皆一致采用本系统，作为设计、加工制造的标准。 MasterCAM 为全球 PC 级 CAM，全球销售量第一名，是工业界及学校广 泛采用的 CAD/CAM 系
13、统，以美国和加拿大教育单位来说，共计有 2500 多所高中、专科大学院校使用此来作为机械制造及 NC 程序制作，在中国大陆及台湾，其业界及教育单位亦有领先地位。它有一下特点： 1、 MasterCAM 除了可产生 NC 程序外，本身也具有 CAD 功能（ 2D、 3D/图形设计、尺寸标注、动态旋转、图形阴影处理等功能）可直接在系统上制图并转换成 NC 加工程序，也可将用其他绘图软件绘好的图形，经由一些标准的或特定的转换文件如 DXF 文件（ Drawing Exchange File）、 CADL 文件（ CADkey Advanced Design Language）及 IGES文件（ In
14、itial Graphic Exchange Specification）等转换到 MasterCAM 中，再生成数控加工程序。 2、 MasterCAM 是一套以图形驱动的软件，应用广泛，操作方便，而且它能同时提供适合目前国际上通用的各种数控系统的后置处理程序文件，以便将刀具路径文件（ NCI）转换成相应的 CNC 控制器上所使用的数控加工程序（ NC）代码。如 FANUC、MELADS、 AGIE、 HITACHI 等数控系统。 3、 MasterCAM 能预先依 据使用者定义的刀具、进给量、转速等，模拟刀具路径和计算加工时间，也可以从 NC 加工程序（ NC）代码转换成刀具路径图。 4、
15、 MasterCAM 系统设有刀具库及材料库，能根据被加工工件材料及刀具规划尺寸自动确定进给率、转速等加工参数。 5、提供 RS-232C 接口通讯功能及 DNC 功能。 毕业论文（设计） 4 1.3 MasterCAM 的主要功能 1.3.1 三维设计系统 完整的曲线功能：可设计、编辑复杂的二维、三维空间曲线。还能生成方程曲线。尺寸标注、注释等也很方便。强大的曲面功能：采用 NURBS、 PARAMETRICS 等数学模 型，有十多种生成曲面方法。还具有曲面修剪、曲面间等（变）半径倒圆角、导角、曲面偏置、延伸的编辑功能。崭新的实体功能：以 PARASOLID 为核心，倒圆角、抽壳、布尔运算、
16、延伸、修剪等功能都很强。可靠的数据交换功能，可转换的格式包括： IGES SAT（ ACIS SOLIDS）、 DXF、 CADL、 VDA、 STL、 DWG、 ASCII。并可读取 Parasolid、 HPGL、 CATIA 、 PRO/E、 STEP 等格式的数据文件。 1.3.2 铣床 2D 加工系统 完整三维设计系统。 外形铣削：外形可以是空间的任意曲线 。 型腔加工：加工方式多达 8 种以上。提供清角及残料加工功能。可斜线及螺旋式入刀、退刀。容许斜壁机不同高度、斜度的岛屿，可面铣岛屿。 实体加工：在实体上自动确定加工外形参数。 钻孔、镗孔、螺纹加工。 可定义刀具库、材料库等。 对
17、刀具路径作图形编辑，可对 NC、 NCI 作修改、平移、旋转、放大、缩小等编辑。可做身体切削模拟，支持 4 轴加工。 可用各种 CNC 控制器， DNC 传输。 1.3.3 铣床 2.5D 加工系统 完整三维绘图系统。 完整的铣床 2D 加工系统。 刀具 路径可投影至斜面、圆锥面、球面及圆筒面。 单一曲面的粗、精加工。 直面曲面、扫描曲面、旋转面加工方法。 具有程序过滤（ Filter）功能。 毕业论文（设计） 5 1.3.4 铣床 3D 加工系统 完整三维设计系统。 完整的铣床 2D、 2.5D 加工系统。 多重曲面的粗加工及精加工。 等高线加工。 环绕等距加工。 平行时加工。 放射状加工。
18、 插拉刀方式加工。 投影加工。 沿面加工。 1.3.5 车铣复合系统 完整三维设计系统。 精车、粗车、螺纹加工。 径向切槽加工。 钻孔、镗孔。 C 轴加工。 可产生切削循环指令。 可自定义刀具库及材料库。 自动计算刀具补正、过切侦测。 1.3.6 线切 割、激光加工系统 完整三维绘图系统。 2 4 轴上下异性加工。 自动、半自动图形对应能力。 自动清角功能。 无屑加工。 支持各种 CNC 控制器。 毕业论文（设计） 6 第二章 绘制零件图 2.1 零件图 本次毕业设计是根据下图进行绘制： 图 2-1 零件图 2.2 利用 CAXA 绘制零件图 打开文件菜单中的新文件命令 图 2-2 操作图 1
