1、本科毕业论文（20 届）基于 SolidWorks/Mastercam 三维零件 CAD/CAM所在学院 专业班级 机械设计制造及自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科生毕业论文II摘 要20 世纪 60 年代，产生形成了 CAD/CAM 技术，经过将近 40 年的快速发展，现在已经成为一种高新技术产业。随着该技术的迅猛发展和广泛应用，机械制造业从产品设计到加工制造整个生产过程带来了非常深刻的变化。目前 CAD/CAM 技术并广泛应用于机械、电子、汽车、船舶、航天、航空、轻工等等各个领域，其应用和开发能力反映了一个国家、一个企业的技术水平。CAD/CAM 的应用是一项实
2、践性很强的技术，加工软件的更新也非常快，如像 UG , PRO/E ,SolidWorks， Mastercam ,CAXA 制造工程师等。SolidWorks 是著名的 CAD 设计软件，软件最大的特点是易学易用，容易掌握，对硬件的要求较低。另外，在世界范围内有数百家公司基于 SolidWorks 开发了专业的工程应用系统作为插件集成到 SolidWorks 的软件界面中，其中包括模具设计、制造、分析、产品演示、数据转换等等，使它成为具有实际应用解决方案的软件系统，但在工程中要实现应用需要其它模块的支持。Mastercam 是流行的数控加工软件，由于卓越的加工功能，在世界上拥有众多的忠实用户
3、，被泛应用于机械、航空、造船、模具等领域。Mastercam 软件提供了DXF、IGES、CADL、VDA、STL，PARASLD、DWG 等标准图形转换接口，可以把其他 CAD 软件生成的图形转变成本系统的图形文件，实现图形文件共享。建立完模型后选择合理的加工方式，利用 Mastercam 的车削、铣削和线切割模块能高效地编制各种数控加工程序，方便快捷地实现图形的雕刻功能。然而 Mastercam 的设计(CAD)功能相对薄弱，在进行复杂曲面造型时比较困难，而这正是 SolidWorks 的优势所在。本文主要介绍了利用 SolidWorks 进行三维造型的设计，结合Mastercam 进行数
4、控加工，通过对较为复杂零件的数控工艺分析与加工，综合所学的专业知识，全面考虑可能影响铣削的因素，设计其加工工艺和编辑程序，完成要求。关键词：CAD/CAM；SolidWorks；Mastercam；数控加工本科生毕业论文IIIAbstractThe CAD/CAM technology was created in 60s of the 20th century .Along with the fast development in the past 40 years, it has became a high-tech industries .With the rapid developme
5、nt and wide use of this technology, machinery manufacturing industry has changed dramatically from product design to manufacturing process. Now CAD/CAM technology is widely used in various industries like machinery, electronics, automobile, shipbuilding, aerospace craft, aircraft, and light industry
6、 and so on. Its application and development ability has reflected the technological level of a country or a company. The application of CAD/CAM technology is a practical work, and its software have been frequently updating, like UG, PRO/E, SolidWorks, Mastercam, CAXA and so on.SolidWorks is famous s
7、oftware of CAD design. And the features of this software are that it is easy to be studied and operated and adapts to drought hardware condition. Lastly, there are hundreds of companies which have developed professional engineering systems as plug-in unit integrating into SolidWorks software interfa
8、ce on SolidWorks, including mold design, manufacturing, analysis, product demonstrations, data conversion, etc. It is a software system which has practical solutions, but in engineering applications, it needs to achieve the support of other modules.Due to superior processing capabilities, Mastercam
9、is popular CNC machining software, which has many loyal users and is widely used in aviation, shipbuilding, mold, and other fields. Mastercam software provides a standard graphics conversion interface of DXF, IGES, CADL, VDA, STL, PARASLD, and DWG and so on, and can change graphic generated by other
10、 CAD software, into the system graphic graphics files. So it can share graphics file .After establishing the model and selecting a reasonable processing manner, use the turning, milling and wire cutting module function which can efficiently prepare a variety of NC program .Then it can quickly and ea
11、sily carved features of graphics.However, design (CAD) function of Mastercam is relatively weak, and it is difficult to model complex surface, which is the advantage of SolidWorks. This paper mainly introduces three-dimensional modeling using Solid works design, combined with Mastercam for NC machin
12、ing. Through the analysis of CNC technology of complex components and processing, using knowledge which we learn in college, considering entirely the factors that may affect the milling, design processing technology of components and write program.Keywords: CAD/CAM；SolidWorks；Mastercam ;numerical co
13、ntrol machining本科生毕业论文IV目 录第 1 章 绪论 .11.1 前言 .11.2 选题意义 .21.3 论文结构 .3第 2 章 零件的三维造型 .42.1SOLIDWORKS软件介绍 .42.2 基于 SOLIDWORKS的三维零件建模 .42.2.1 鼠标外形的造型 .42.2.2 叶轮造型简介 .172.2.3 减速器的三维造型 .23第 3 章 数控编程简介 .293.1 数控机床的分类 .293.2 数控机床坐标系 .293.3 手工编程简介 .303.4 手工编程实例 .303.5 自动编程简介 .373.6 常用数控 GM 代码简介 .373.7 数控加工程序
14、编制的内容和步骤 .383.8MASTERCAM数控加工程序编制的流程 .39第 4 章 数控加工工艺过程设计 .414.1 数控机床的选择 .414.2 数控铣床的加工工艺范围 .424.2 数控铣夹具的选择 .444.3 走刀路线的确定 .454.4 刀具的选择 .464.5 切削用量的选择 .47本科生毕业论文V4.6 数控铣削加工零件图的工艺性分析 .48第 5 章 基于 MASTERCAM 的三维零件的数控编程 .505.1MASTERCAM软件简介 .505.2 鼠标外表面的数控加工 .505.2.1 加工前的准备 .505.2.2 刀具路径的创建 .515.3 精加工应用举例 .
15、665.3.1 陡斜面精加工 .665.3.2 放射状精加工 .695.3.3 投影精加工 .725.3.4 流线精加工 .755.3.5 交线清角精加工 .79小结 .83致谢 .84参考文献 .85本科生毕业论文1第 1 章 绪论1.1 前言CAD（计算机辅助设计，Computer Aided Design）是指工程设计人员以计算机为工具，应用自身的知识和经验，对产品进行包括方案构思、总体涉及、工程分析、图形编辑和技术文档整理等一切设计活动的总称。CAM（计算机辅助制造，Computer Aided Manufacturing）到目前为止尚无统一的定义。一般而言，CAM 是指计算机在制造领
16、域有关应用的通常，有广义 CAM 和狭义 CAM 之分。所谓广义 CAM，一般是指利用计算机辅助完成从毛坯到产品制造过程中的直接和间接的各种活动，包括工艺准备、生产作业计划制定、物流过程的运行控制、生产控制、质量控制等方面的内容，其中工艺准备包括计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助工装设计与制造、NC 编程、计算机辅助工时定额和材料定额的编制等任务、物流过程的运行控制包括物料的加工、装配、检验、输送、储存等生产活动。而狭义 CAM，通常指数控程序的编制，包括刀具路线的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真以及后置处理和 NC 代码生成等作业过程。通常 CAD/CAM 系统的 CAM 概念指的是狭义的
17、 CAM。CAD/CAM 技术起步于 20 世纪 60 年代末,经过 40 年左右的发展先后走过了大型机、小型机、工作站、微机时代,每个时代都有当时流行的 CAD/CAM 软件。现在微机平台的 CAD/CAM软件占据着主导地位,国内外有一大批优秀的 CAD/CAM 软件。CAD/CAM 技术应用范围非常广泛,从最初的机械制造的广泛应用,到现在建筑、电子、化工等领域也开始大量使用。随着 CAD/CAM技术在国内不断的研发和应用,CAD/CAM 技术对我国国民经济起重要的作用。 1、国外流行的软件(1) Unigraphic(UG)：UG 是源于美国麦道(MD)公司的产品，是由美国通用汽车公司 E
18、DS分部的独立子公司 Unigraphic Solutions 开发的，集 CAD/CAM/CAE 于一体的 机械工程辅助系统，适用于航空、航天、汽车、通用机械及模具等的设计、分析及制造工程。UG 是将优越的参数化和变量化技术与传统的实体、线框、表面功能结合在一起，还提供了二次开发工具GIRP、UFUNG、ITK，允许用户扩展 UG 的功能。(2)AutoCAD：它是美国 Autodesk 公司开发的具有交互式和强大二维功能的绘图软件(如二维绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注以及二次开发等功能)，并有部分三维功能。AutoCAD 软件是目前世界上应用最广的 CAD 软件，占整个 CAD/C
19、AE/CAM 软件市场的 37%左右(在中国二维绘图 CAD 软件市场占有绝对优势)。(3)Pro/Engineer：Pro/Engineer 系统是美国参数技术公司(Parametric Technology Corporation，简称 PTC)的产品。PTC 公司提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念改变了机械 CAD/CAE/CAM 的传统观念，这种全新的概念已成为当今世界机械CAD/CAE/CAM 领域的新标准。利用该概念开发出来的第三代机械 CAD/CAE/CAM 产品Pro/Engineer 软件能将设计至生产全过程集成到一起，让所有的用户能够同时进行同一产品的设计制造
20、工作，即实现所谓的并行工程。(4) MDT：MDT 是 Autodesk 公司在 PC 平台上开发的三维机械 CAD 系统。它以三维设计为基础，集设计、分析、制造以及文档管理等多种功能为一体；为用户提供了从设计到制造本科生毕业论文2一体化的解决方案。2、国内流行软件(1) 高华 CAD：高华 CAD 是由北京高华计算机有限公司推出的 CAD 产品。该公司是由清华大学和广东科龙(容声)集团联合创建的一个专门从事 CAD/CAM/PDM/MIS 集成系统的研究、开发、推广、应用、销售和服务的专业化高技术企业。公司与国家 CAD 支撑软件工程中心紧密结合，坚持走自主版权的民族软件产业的发展道路，以“
21、用户的需要就是我们的需要“为承诺，在科研成果商品化方向迈出了可喜的一步。(2) CAXA 电子图板和 CAXA-ME 制造工程师：CAXA 电子图板是高效、方便、智能化的通用中文设计绘图 软件，辅助设计人员进行零件图、装配图、工艺图表、平面包装的设计，适合二维绘图的场合，可使设计人员甩掉图板，满足相关行业的设计要求。CAXA-ME 是一套数控编程和三维加工软件，具有强大的造型功能，可以快速建立复杂的三维模型，它为数控加工行业提供了从造型、设计到加工代码生成、加工仿真、代码校验等一体化的解决方案。其中的注塑模设计(CAXAIMD)是一套中文注塑模专业 CAD 软件，可使设计人员不必翻找设计手册即
22、可轻松设计模具。(3) 金银花系统：该软件主要应用于机械产品设计和制造中，它可以实现设计/制造一体化和自动化。该软件起点高，以制造业最高国际标准 ISO-10303(STEP)为系统设计的依据。该软件采用面向对象的技术，使用先进的实体建模、参数化特征造型、二维和三维一体化、SDAI 标准数据存取接口的技术;具备机械产品设计、工艺规划设计和数控加工程序自动生成等功能;同时还具有多种标准数据接口，如 STEP、DXF 等;支持产品数据管理(PDM)。目前金银花系统的系列产品包括:机械设计平台 MDA、数控编程系统 NCP、产品数据管理 PDS、工艺设计工具 MPP。3、CAD/CAM 技术的主要不
23、足及未来趋势经过近几十年的发展，我国 CAD/CAM 技术有了长足发展，已被广泛用于我国企业；我国CAD/CAM 软件的开发水平也逐渐接近国外先进水平。但是整体来说，我国目前 CAD/CAM 软件不管是从产品开发水平还是从商品化、市场化程度都与发达国家尚有不小差距。例如：不少企业对 CAD 的认识还仅停留在绘图阶段，从而使 CAD 产生的效益尚未充分发挥；CAD/CAM 软件应用人员参差不齐，CAD 软件不能得到高效率应用；缺少既适合教学又满足企业需求的软件及教学平台。CAD/CAM 技术水平还处于向高技术集成和向产业化商品化过渡的时期，还没有针对性的软件，一般都是使用通用性软件。虽在微机平台
24、上开发 CAD/CAM 软件方面我国与国外起点差不多，但对引进的 CAD/CAM 系统的二次开发却跟不上，致使引进软件的效率不能完全发挥。针对 21 世纪机械制造行业的基本特征，CAD/CAM 技术的发展趋势也呈现出以下几个特征：标准化、集成化技术、智能化技术、网络技术的应用、多学科多功能综合产品设计技术等。1.2 选题意义 随着我国制造业的迅速发展，产品更新换代的速度不断加快，产品设计也日趋复杂，因此，自由曲面所占的比例不断增加，制造精度日益提高，且交货周期不断缩短，这对模具零件及零件加工提出了更高的要求。目前，SolidWorks 等软件 CAD 功能较为先进，因此实际生产时，可利用 So
25、lidWorks 的 CAD 参数造型优势功能进行 CAD 造型，在利用 Master CAM 的本科生毕业论文3CAM 功能进行自动编程，从而实现 CAD/CAM 软件在数控加工中的优势互补。在学习了机械 CAD/CAM 技术 、 机械制造技术基础 、 三维计算机辅助设计 、 机床数控技术及应用 、 计算机辅助工艺设计 、 开目 CAD 自学教程等课程后，为了将所学的知识应用于实际中，加深对知识的掌握程度，提升自身的实际工作能力，故选取基于SolidWorks/Mastercam 三维零件 CAD/CAM的课题，综合所学知识，解决出现的问题，完成设计。本课题主要内容是利用 SolidWork
26、s 绘制三维图形，再使用 Mastercam 进行数控编程，包括了三维零件造型、加工工艺的设计、刀具和机床夹具的选择、切削用量的选择、Mastercam 建模与编程、后处理等，通过一系列的作业操作，完成对零件的造型和加工任务。通过此次课题，可以学习到很多加工和工艺方面的知识，熟练使用专业软件，为以后工作打下基础。1.3 论文结构第 1 章为绪论，介绍选题背景及意义。第 2 章为零件的三维造型，利于 SolidWorks 建立零件模型。第 3 章为数控编程简单介绍。第 4 章为零件加工工艺的设计。第 5 章为利用 Mastercam 软件对鼠标进行加工和精加工应用举例。本科生毕业论文4第 2 章
27、 零件的三维造型2.1SolidWorks 软件介绍SolidWorks 是生信国际有限公司推出的基于 Windows 的机械设计软件。生信公司是一家专业化的信息高速技术服务公司，在信息和技术方面一直保持与国际 CAD/CAE/CAM/PDM 市场同步。该公司提倡的“基于 Windows 的 CAD/CAE/CAM/PDM 桌面集成系统“是以 Windows 为平台，以 SolidWorks 为核心的各种应用的集成，包括结构分析、运动分析、工程数据管理和数控加工等，为中国企业提供了梦寐以求的解决方案。SolidWorks 是微机版参数化特征造型软件的新秀，该软件旨在以工作站版的相应软件价格的
28、1/41/5 向广大机械设计人员提供用户界面更友好，运行环境更大众化的实体造型实用功能。SolidWorks 是基于 Windows 平台的全参数化特征造型软件，它可以十分方便地实现复杂的三维零件实体造型、复杂装配和生成工程图。图形界面友好，用户上手快。该软件可以应用于以规则几何形体为主的机械产品设计及生产准备工作中，其价位适中。2.2 基于 SolidWorks 的三维零件建模2.2.1 鼠标外形的造型（1）单击 Windows 桌面上的 SolidWorks 快捷方式，打开 SolidWorks 程序。单击标准工具栏中的 （新建）工具，并在所弹出的“新建 SolidWorks 文件”对话框
29、中，选择“零件”图标，单击“确定”按钮完成文件的建立。（2）在特征管理器设计树中选取“上视基准面” ，单击 （草图绘制）工具，进行草图 1 的绘制。使用 (样条曲线)工具，完成如图 2.1 所示曲线的绘制。图 2.1 绘制曲线图 2.2 作垂直基准面（3）单击曲面工具栏中的 （参考几何体）工具，过曲线的一个端点作一垂直基准面，如图 3.2 所示（4）在特征管理器设计树中选取“基准面 1”，单击 （草图绘制）工具，绘制直线如图 2.3 所示。本科生毕业论文5图 2.3 绘制直线（5）退出草图绘制界面，单击曲面工具栏中的 （曲面扫描）工具，选择轮廓和路径，如图 2.4 所示，最后单击 按钮。 图 2.4 曲面扫描（6）单击曲线工具栏中的 （组合曲线）工具，鼠标选中曲面上部的边线，产生组合曲线，最后单击 按钮。图 2.5 组合曲线（7）单击曲面工具栏中的 （参考几何体）工具，过组合曲线的一个端点作一垂直基准面 2，如图 2.6 所示。图 2.6 建立垂直基准面图 图 2.7 绘制圆弧
