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第一部分 Mastercam随堂讲义
第1章 Mastercam概论 1.1 Mastercam屏幕界面
1.2 建立绘图构图面和刀具面，设置视角 1.3 鼠标按键的作用
第2章 二维零件绘图 2.1 直线的构建 2.2 圆/圆弧的构建 2.3 倒圆角 2.4 修剪延伸 2.5 倒角
2.6 画出二维零件拨叉图 2.7 画出二维零件弯头图 2.8 画出二维零件轮毂图 2.9 旋钮模型3D线框图 2.10 练习总结
第3章 曲面零件造型 3.1 牵引曲面（Draft） 3.2 直纹曲面（Ruled） 3.3 举升曲面（Loft）
3.4 旋转曲面（Revloved） 3.5 扫描曲面（Sweep） 3.6 昆氏曲面（Coons） 3.7 曲面倒圆角 3.8 曲面修整 3.9 练习总结
第4章 实体零件造型 4.1 挤出实体（Extrude） 4.2 旋转实体（Revolve） 4.3 扫掠实体（Sweep） 4.4 举升实体（Loft） 4.5 实体倒圆角 4.6 实体倒角 4.7 练习总结
第5章 数控编程技术 5.1 数控编程的基本过程
5.2 顺铣和逆铣的特点及选用原则
5-3 刀具的选择和刀具使用参数的设定 5.4 加工方法与特点 5.5 二维刀路策略 5.6 三维曲面粗加工 5.7 三维曲面精加工
第二部分 UG编程随堂讲义
第1章 UG NX5 CAM基础 1．1 UG NX CAM简介 1．2 进入加工模块
1．3 NX5 加工模块的工作界面
第2章 UG NX编程入门 2．1 初始设置
2．2 型腔铣的子类型 2．3 平面铣的子类型 2．4 钻孔加工的子类型 2．5 固定轴曲面轮廓铣
第3章 常用刀具
第4章 实加工所遇问题分析
第5章 UG加工参数预设置
第6章UG后处理（UG POST）
6-1 UG NX的后处理器配置及后处理示例 6-2 Post Builder
第一部分
Mastercma 随堂讲义
第1章 MasterCAM概论
MasterCAM9.1版CAD/CAM软件是美国CNC Software Inc 推出的比较成熟的一个版本。MasterCAM 包括了3大模块，即Design、Lathe和Mill。MasterCAM9.1版的Design设计模块集2D和3D的线框、曲面造型和实体造型于一体，具有全特征化造型功能和强大的图形编辑、转换处理能力。MasterCAM9.1版的Mill加工制造模块主要用于生成铣削加工刀具路径，MasterCAM支持2轴、3轴、4轴和5轴加工程序编制，可以直接加工曲面和实体，提供多种详细的刀具路径形式和走刀方式，同时还提供了刀具路径的管理和编辑、路径模拟、实体加工模拟和后处理功等功能。曲面加工系统可用来生成加工曲面，实体或实体表面的刀具路径，大多数曲面加工都需要通过粗加工和精加工来完成，MasterCAM共提供了8种粗加工和10种精加工类型。
1．1 MasterCAM屏幕界面
MasterCAM 的屏幕分为五个区：主菜单区、副菜单区、绘图区、快捷命令图标区、系统提示区，如图1-1所示。此外，屏幕右上角显示的（X，Y）坐标值表示了鼠标在移动时的位置；屏幕绘图区左下角的坐标轴表示了系统当前的视角设置状态；而mm或inch表示了系统当前设置的绘图单位。
图1-1 MasterCAM主菜单
MasterCAM中的命令主要包括CAD零件造型命令和CAM数控编程命令。CAD零件造型命令包括分析Analyze、文件File、绘图Create、实体Solid、图素修剪Modify、转换Xform和删除Delete，以及屏幕Screen的管理。CAM数控编程命令包括刀具路径Toolpaths
和公用管理NC utils。
主菜单中的绘图（Create）命令，包括了生成点、直线、圆弧、倒圆角（即为导圆角）、样条曲线、曲面曲线、尺寸标注、倒角、文字、呼叫副图、椭圆、正多边形、边界盒、螺旋线、齿轮、圆表和自定义函数表达式绘图等线框造型命令，以及曲面造型命令。如图1-2所示。
图1-2 绘图命令
曲面(Surface)命令，包括生成举升曲面、昆氏曲面、直纹曲面、旋转曲面、扫描曲面、牵引曲面和曲面倒圆角、倒角、修整、熔接以及由实体产生曲面等，如图1-3所示。
图1-3 曲面命令
主菜单中的实体（Solid）命令，包括生成基本实体，挤出、旋转、扫掠、举升实体和对实体倒圆角、倒角、薄壳、布尔运算以及实体管理和修改实体等，如图1-4所示。
图1-4 实体命令
刀具路径（Toolpaths）包括外形轮廓铣削、钻孔、挖槽、面铣、曲面加工、多轴加工等加工操作，以及工作设定、刀具路径转换、管理和修改操作等。曲面加工包括粗加工的平行铣削、放射状加工、投影加工、流线加工、等高外形、残料粗加工、挖槽粗加工、钻削式加工和精加工的平行铣削陡斜面加工、放射状加工、投影加工、流线加工、等高外形、浅平面加工、交线清角，残料清角、3D等距加工等方法。如图1-5所示
图1-5 刀具路径命令
公用管理（NC utils）包括路径模拟、实体验证、批次处理、程式过滤、后处理、加工报表、定义刀具和定义材料。
1．2 建立绘图构图面和刀具面，设置视角
1.2.1 系统的坐标系
几何建模首先离不开坐标系的建立。建立坐标系的原则是如何在二维计算机屏幕上，能够方便的生成和直观的显示三维图形。
MasterCAM通过建立构图面CP，工作深度Z来建立工作坐标系。通过设置视角GV来观察三维图形。这些命令放置在屏幕的副菜单区，可以分别设置。如图6所示。
图1-6 副菜单区
MasterCAM软件系统有三个坐标：原始坐标系、工作坐标系和机床坐标系。 （1） 原始坐标系是系统默认的一个坐标系。
当系统的构图面CP设置为3D时，表明为原始坐标系，它是建立几何模型和表面加工路径的基准坐标。系统的构图面，刀向的设定均在原始坐标系中进行。在原始坐标系中，坐
标原点在空间的位置是唯一确定的。
（2） 工作坐标系由构图面CP及工作深度Z建立起来。 构图面就是工作坐标系XY所在的平面，构图面是相对于原始坐标系的，可以在构图平面完成2D作，其在原始坐标系中的转换关系同系统自动完成。可以根据构图的需要定义工作坐标系的原点及坐标轴方向
系统规定当CP=Top，Front，Side时，工作坐标系中的X轴正向方向朝右，Y轴正方向朝上，Z轴正方向朝使用者，如图7所示。
CP=Top CP=Front CP=Side 图1-7 工作坐标系
（3） 机床坐标系由刀具平面建立起来。 刀具平面是表示数控机床坐标系的二维平面。
1.2.2 建立构图面、视角和刀具面
单击副菜单中的构图面，出现构图面下拉菜单，如图8所示。系统提供的构图面包括：
3D空间（建立原始坐标系）、俯视图、前视图、侧视图、视角号码、名称视角、图素定面、旋转定面和法线面。
图1-8 构图面
单击副菜单中的萤幕视角。萤幕视角是用以设置观察图形的视角，选择不同的图形视角可以看到图形的不同部位，如图9所示。
图1-9 萤幕视角 副菜单中的刀具面如图10所示。刀具面是表示实际加工中数控机床坐标系的二维平面。应该根据不同类型的机床，正确设置刀具面。例如对于立式数控铣床，应设置为俯视图；对于卧式数控铣床，应根据零件在空间中绘制的位置，通常设置为前视图或侧视图。
图1-10 刀具面
1.2.3 设定坐标系原点
MasterCAM软件系统还提供了三种概念的原点坐标设定方法： 系统原点（system origin）、构图原点（construction origin）和刀具原点（tool origin）。 （1）系统原点是原始坐标系的原点，是固定不变的。
（2）构图原点是工作坐标系的原点。使用者可以设定一个不同于系统原点的坐标，来作为构图时的原点。
定义构图原点的方法是单击构图面（例如Top），再按（Alt）+（O）键，输入点的坐标（例如50，30，20）；则该点即为构图原点（变为显示构图面：*T）。若输入点坐标（0，0，0），则构图原点恢复为系统原点。
（3）刀具原点是机床坐标系的加工原点。使用者也可以设定一个不同于系统原点的坐标，来作为产生刀具路径时的原点，即刀具原点。
系统初始状态时，上述三个原点重合，为系统原点。
1．3 鼠标按键的作用
要熟练高效地使用一个绘图软件，快捷键的使用还是非常关键的。使用Mastercam软件进行产品设计和编程时，能够熟练地运用快捷键，可以提高工作效率。表1-1列出了Mastercam默认快捷键。
表1-1 Mastercam默认快捷键
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 快捷键 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 ALT+A ALT+B ALT+F6 ALT+6 ALT+H ALT+X ALT+2 ALT+3 ALT+Z ALT+I ALT+L ALT+F ALT+P ALT+F7 ALT+F8 ALT+F9 ALT+F1 ALT+F2 ALT+L ALT+G ALT+W ALT+4 ALT+V ALT+N ALT+5 含义 局部拉出一个矩形区域，放大显示该区域的图形 将窗口内的图形缩至50% 重画 调用分析菜单 调用删除菜单 调用文件菜单 调用编辑菜单 调用构图菜单 调用屏幕显示信息 调用快捷键显示框 调用“自动存储文件设置”对话框 隐藏工具条 调用文件编辑菜单 调用屏幕视角设置菜单 调用“帮助”对话框 通过选屏幕上的实体来设定图层、颜色、线型 调用“图层管理”对话框 调用“图层限定”对话框 调用“图层可见性”对话框 调用“文件列表”对话框 调用“颜色设置”对话框 调用“字体设置”对话框 改变屏幕显示风格 隐藏屏幕图素 调用“系统配置”对话框 显示绘图坐标轴 将图形尽可能大地显示在窗口中 将窗口中的图形缩小至80% 调用“属性”对话框 调用“栅格”对话框 调用“窗口设置”对话框 调用刀具平面设置菜单 显示版本信息 打开“视角管理器”对话框 调用刀具平面设置菜单
36 37 38 39 40 41
ALT+0 ALT+Y ALT+F5 ALT+D ALT+S ALT+T 调用刀具平面设置菜单 调用“实体管理器”对话框 调用窗口删除方式 调用“尺寸标注设置”对话框 颜色显示/隐藏 刀具路径显示/隐藏 第2章 二维零件绘图
本章将介绍直线、圆/圆弧、点、倒圆角、倒角、镜像、补正、修剪/打断和删除等基础几何图元的绘绘制方法和编辑技巧。二维线架的绘制是最基础也是最重要的部分，任何三维产品的设计都离不开二维线架，只有熟练掌握二维线架绘制的方法和技巧，并能加以灵活运用，才能在实际设计中提高设计效率和质量。
2．1 直线的构建
直线是指通过线段绘制模型的轮廓线，其具体形状和尺寸可通过使用直线相关命令来创建。
1．水平线：通过选择两点及定义Y轴来创建水平线
选择【绘图】→【直线】→【水平线】命令，如图2-1所示操作。
选择第1点 选择第2点 图2-1 绘制水平线
2．垂直线：通过选择两点及定义X轴来创建垂直线
选择【绘图】→【直线】→【垂直线】命令，如图2-2所示操作。
选择第1点 选择第2点 图2-2 绘制垂直线
3．两点画线：两点画线是指通过定义直线的起始点和终止点来创建直线
选择【绘图】→【直线】→【两点画线】命令，如图2-3所示操作。
选择第2点 选择第1 点图2-3 绘制两点画线
4．连续线：通过选择一系列点来创建连续的多段直线段。
选择【绘图】→【直线】→【连续线】命令，如图2-4所示操作。
第4点 第2点 第6点 第1点 第3点 第5点 图2-4 绘制连续线
按ESC完成连 续线绘制
5．极坐标线：通过定义直线的起始点和角度来创建直线
选择【绘图】→【直线】→【极坐标线】命令，如图2-5所示操作。
选取起始点 图2-5 绘制极坐标线
6．切线：创建一条与已知圆弧或样条曲线相切的直线段 创建切线有三种方式：角度、两弧和经过一点。
●角度：通过指定切线的倾斜角和长度来创建一条与圆弧或样条曲线相切的直线
选择【绘图】→【直线】→【切线】→【角度】命令，如图2-6所示操作。
选择保留的直线 选取圆弧
图2-6 切线—角度
●两弧：通过选择两已知圆弧来创建一条公共切线段
选择【绘图】→【直线】→【切线】→【两弧】命令，如图2-7所示操作。
选取圆弧1 选取圆弧2 图2-7 切线—两弧
●经过一点：经过一已知点创建一条与已知圆弧相切的直线
选择【绘图】→【直线】→【切线】→【经过一点】命令，如图2-8所示操作。
选择已知圆弧 选择已知点 图2-8 切线—经过一点
技巧点拨 切线的一个端点为切点。在圆弧或曲线上选择切点时，一般选择靠近光标点的附近位置，且切点有可能在相切对象的延长线上。 7．法线：法线就是创建已知几何对象（直线、圆弧或曲线）的法线
●经过一点：经过一已知点创建一几何对象的法线
选择【绘图】→【直线】→【法线】→【经过一点】命令，如图2-9所示操作。
2选择已知点 1选择已知圆弧 4选择保留的法线 3 图2-9 法线—经过一点
●与圆相切：与已知圆弧相切创建一几何对象的法线
选择【绘图】→【直线】→【法线】→【与圆相切】命令，如图2-10所示操作。
2选择圆弧 3按Enetr 1选择直线 4选择保留的法线
图2-10 法线—与圆相切
8．平行线：平行线就是与已知参考直线平行的线
●方向距离：通过定义补正方向和补正距离创建一直线的平行线
选择【绘图】→【直线】→【平行线】→【方向距离】命令，如图2-11所示操作。
2指定补正方向右 1选择直线 3 3输入补正距离
图2-11 平行线—方向距离
●经过一点：经过一已知点创建一直线的平行线
选择【绘图】→【直线】→【平行线】→【经过一点】命令，如图2-12所示操作。
1选择直线 2选择已知点 图2-12 平行线—经过一点
●与圆相切：与已知圆弧相切创建一直线的平行线
选择【绘图】→【直线】→【平行线】→【与圆相切】命令，如图2-13所示操作。
1选择直线 2选择圆弧 4选择保留的平行线
图2-13 平行线—与圆相切 9．分角线：分角线即是角平分线
选择【绘图】→【直线】→【分角线】命令，如图2-14所示操作。
1选择两直线 3选择保留的分角线 2
图2-14 平行线—方向距离
2．2 圆/圆弧的构建
圆弧指通过使用一系列的圆弧来构建模型的轮廓线。其具体形状和尺寸可通过使用圆弧相关命令来创建。 1．极坐标
●已知圆心：指定圆弧的圆心点、圆弧大小、起始角度和终止角度创建圆弧
选择【绘图】→【圆弧】→【极坐标】→【已知圆心】命令，如图2-15所示操作。
2 1指定圆心位置 图2-15 极坐标—已知圆心
●任意角度：指定圆弧的圆心点、圆弧大小和使用鼠标指出起始角度和终止角度的概略位置来创建圆弧
选择【绘图】→【圆弧】→【极坐标】→【任意角度】命令，如图2-16所示操作。
2 3鼠标指定起始角度的概略位置 1指定圆心位置 4鼠标指定终止角度的概略位置 图2-16 极坐标—任意角度
●已知起点：指定圆弧的起点、圆弧大小、起始角度和终止角度创建圆弧
选择【绘图】→【圆弧】→【极坐标】→【已知起点】命令，如图2-17所示操作。
2 1指定起始角度 图2-17 极坐标—已知起点
●已知终点：指定圆弧的终点、圆弧大小、起始角度和终止角度创建圆弧
选择【绘图】→【圆弧】→【极坐标】→【已知终点】命令，如图2-18所示操作。
2 1指定终止角度
图2-18 极坐标—已知终点
2．两点画弧：两点画弧是定义圆弧的起点、终点和大小创建一个圆弧
选择【绘图】→【圆弧】→【两点画弧】命令，如图2-19所示操作
2指定第二点 1指定第一点 4指定保留圆弧段 3输入半径31 图2-19 两点画弧
3．三点画弧：三点画弧是通过定义弧上的任意3点来创建一条圆弧
选择【绘图】→【圆弧】→【三点画弧】命令，如图2-20所示操作
1指定第一点 2指定第二点 3指定第三点 图2-20 三点画弧
4．切弧：切弧就是构建一个或多个图素相切的圆弧或圆
●切一物体：圆弧与图素相切且切点在图素上
选择【绘图】→【圆弧】→【切弧】→【切一物体】命令，如图2-21所示操作。
1选择相切直线 2．选择切点 选择保留圆弧段 图2-21 切弧—切一物体
●切二物体：指定圆弧半径并与二图素相切
选择【绘图】→【圆弧】→【切弧】→【切二物体】命令，如图2-22所示操作。
1输入半径12 2．选择相切图素1 3选择相切图素2 图2-22 切弧—切二物体
●切三物体：指定圆弧与三图素相切
选择【绘图】→【圆弧】→【切弧】→【切三物体】命令，如图1-23所示操作。
1．选择相切图素1 2选择相切图素2 3选择相切图素3 图1-23 切弧—切三物体
●经过一点：圆弧与图素相切且经过图素外的一点
选择【绘图】→【圆弧】→【切弧】→【经过一点】命令，如图1-24所示操作。
1．选择相切图素 3选择保留的圆弧段 2选择经过的点
图1-24 切弧—经过一点
2．3 倒圆角
倒圆角就是创建一个圆弧，它正切于两条曲线 ●圆角半径：输入一个圆角半径值
●圆角角度S：选择两图素位置的正向进行倒圆角，圆弧角度小于180° ●圆角角度L：选择两图素位置的反向进行倒圆角，圆弧角度大于180° ●圆角角度F：选择两图素间倒出一个全圆的圆角 ●修剪方式Y：倒圆角后对多余的边进行修剪 ●修剪方式N：不修剪，倒圆角后保留原来的线段
●连续倒圆：是对串连起来的图素进行倒圆角，其圆角的形状和大小完全相同。 ●串连方式A：所有方向都倒圆角
●串连方式P：只倒出逆时钟方向的圆角 ●串连方式N：只倒出顺时钟方向的圆角
2．4 修剪延伸
修剪延伸主要是将相交图素进行修剪和延伸，是二维线架中比较重要的编辑命令 ●单一物体：修剪/延伸一个图素
选择【修整】→【修剪延伸】→【单一物体】命令，如图2-25所示操作
2选择修整的1选择修整的图素 目标图素 图2-25 修剪延伸—单一物体
●两个物体：同时修剪/延伸两个图素到它们的交点
选择【修整】→【修剪延伸】→【两个物体】命令，如图2-26所示操作
2选择修整的1选择修整的图素1 图素2 图2-26 修剪延伸—两个物体
●三个物体：同时修剪/延伸三个图素到它们的交点
选择【修整】→【修剪延伸】→【三个物体】命令，如图2-27所示操作
2选取修剪图素2 3选取修剪目标图素3 1选取修剪图素1 图2-27 修剪延伸—三个物体
●到某一点：修剪或延伸图素到某一点 ●多物修剪：即是同时对多个图素进行修剪 ●回复全圆：将一个圆弧段回复为整圆
●分割物体：将两条相交线/圆弧或将一条线/圆弧在另外两个图素中间分割。
2．5 倒角
倒角就是使两条相交的直线产生相同或不同的倒角，倒角的距离是从两条线的交点开始计算起的
选择【绘图】→【下一页】→【倒角】命令，弹出如图2-28所示倒角视窗，点击确定，按图2-29所示操作
图2-28 倒角视窗
2 选择直线2 3选择直线3 1选择直线1 4选择直线4 图2-29 倒角
●单一距离：设置倒角的一边距离进行倒角，倒角两边的距离相等
●不同距离：设置倒角的两边距离进行倒角，倒角的两边距离可以不相等也可以相等
●距离/角度：设置倒角的一边距离和角度进么倒角
2．6 画出二维零件拨叉图
二维拨 如图2-30所示
图2-30 拨叉图
步骤1：画出中心线
1．改变图素属性 点击副菜单中的
中心线。如图2-31所示，单击确定。
，弹出【图素属性】选项，更改颜色为红色，线型为
图2-31 图素属性 图2-32 画水平线命令
2．画中心线
按F9显示坐标轴。选择【绘图】→【直线】→【水平线】命令，如图2-32所示 提示区显示：请指定第一个端点。选择A点。提示区显示：请指定第二个端点。选择B点概略画一水平线，然后输入Y轴坐标：0。如图2-33所示。
图2-33 输入Y座标.
选择【绘图】→【直线】→【垂直线】命令，如图2-34所示
图2-34 画垂直线命令
提示区显示：请指定第一个端点。选择C点。提示区显示：请指定第二个端点。选择D点概略画一垂直线，然后输入X轴坐标：0。如图2-35所示。
图2-35 输入X座标 图2-36 中心线
结果如图2-36所示。
步骤2：画出三个圆和一圆弧
1．改变图素属性 点击副菜单中的
，弹出【图素属性】选项，更改颜色为绿色，线型为
实线，线宽为延缓二条粗细的线。如图2-37所示，单击确定。
图2-37 图素属性
2．画三个圆
选择【绘图】→【圆弧】→【点直径圆】命令，如图2-38所示
图2-38 画圆命令 图2-39 输入直径
输入直径：14，选择原点（0，0），这时在原点出现一直径为14的圆。 再选择画圆命令，输入直径：6，直接键盘输入坐标（-19，0） 再选择画圆命令，输入直径：10，直接键盘输入坐标（17，0） 3．画一圆弧
选择【绘图】→【圆弧】→【极坐标】→【任意角度】命令。
选择原点（0，0），输入半径26，按提示选择R1点为起始点，再选择R2点为终止点，结果如图2-40所示。
图2-40 画R26圆弧
步骤3：画水平线和极坐标线
1．画四条水平线
选择【绘图】→【直线】→【水平线】命令，如图1-10所示概略位置画出四条水平线，选择位置1-2，输入Y轴坐标12；再选择位置3-4，输入Y轴坐标5；再选择位置5-6，输入Y轴坐标-5；再选择位置7-8，输入Y轴坐标-12。
2．画极坐标线
选择【绘图】→【直线】→【极坐标线】命令，输入起始坐标值（-5，12），角度225，线长20。结果如图2-41所示
图2-41 画水平线和极坐标线 图2-42 镜射选项
步骤4：对图素作镜射
选择【回主功能表】→【转换】→【镜射】命令，选择a1、a2二条直线，执行，选持X轴为对称轴，在弹出的镜射选项中，选取“复制”，确定，如图2-42所示。
选择屏幕上方的【清除颜色】图标，图形颜色全部恢复为系统当前颜色，镜射后图形如图2-43所示。
图2-43 镜射结果 图2-44 拨叉图
步骤5：生成倒圆角和修剪图素
选择【绘图】→【倒圆角】命令，在下级菜单中选圆角半径取3，圆角角度S，修整方式Y，拾取图1-13中的圆弧b1和直线b2，生成第一个圆角，再继续拾取圆弧b1和直线b10，生成第二个圆角。
选择【回主功能表】→【修整】→【修剪延伸】→【二个物体】命令，依次拾取图1-43中的图素b2和图素b3，图素b9和图素b10。
选择【回上层功能】→【三个物体】命令，依次拾取图素b3， b4和b5，图素b5，b6和b7，图素b7，b8和b9，结果如图2-44所示。
步骤6：尺寸标注
1．改变图素属性 点击副菜单中的
，弹出【图素属性】选项，更改颜色为黄色，线型为
实线，线宽为第一条粗细的线。单击确定。
2．标注
选择【绘图】→【尺寸标注】→【整体设定】命令，弹出尺寸标注整体设定视窗。在“尺寸的属性”中，在尺寸标注中设置字高为2，依比例，单击确定，如图2-45所示。
图2-45 尺寸标注整体设定选项
选择【尺寸标注】→【水平标注】命令，选取原点（0，0）为第一端点，选取半径为5圆弧的圆心为第二个端点，把尺寸线放在适当位置，同样画出水平尺寸线5和19。
选择【回上层功能】→【垂直标示】命令，画出垂直尺寸线12和24。 选择【回上层功能】→【圆弧标示】命令，画出圆弧尺寸线R3、R5和R26。 选择【回上层功能】→【圆弧标示】命令，画出圆尺寸线ф14。
选择【回上层功能】→【角度标示】命令，画出角度尺寸线90°。结果完成图如2-46所示
图2-46 完成的零件图
步骤七：保存图形文件
选择【回主功能表】→【档案】→【存档】命令，输入文件名：拨叉.mc9。
2．7 画出二维零件弯头图
二维弯头图如图2-47所示.。
图2-47 弯头图
步骤1：画出二条线
选择【绘图】→【直线】→【极坐标线】命令，输入起始坐标值（0，0），或动态捕捉原点，输入角度0，输入线长95。再捕捉原点，输入角度105，输入线长85。按屏幕上方的“适度化”快捷图标，使图形最大化显示在屏幕上，如图2-48所示
图2-48 画二线段索 图2-49 画圆弧
步骤2：画出三个圆弧
选择【绘图】→【圆弧】→【极坐标】→【任意角度】命令。捕捉1为圆心，键入半径值16，选择位置2-3；同样捕捉端点4为圆心，键入半径值16，选择位置5-6；捕捉端点7为圆心，键入半径值16，选择位置8-9，如图2-49所示。
提示1：单击鼠标右键，如果显示“自动抓点”已打勾，则退出，如果显示“自动抓点”没有打勾，则单击自动抓点。 提示2：用极坐标画圆弧时，起点到终点逆时钟方向为所画圆弧
步骤3：旋转直线
选择【回主功能表】→【转换】→【旋转】命令，拾起直线1，单击执行，选取端点2为旋转基准点，如图2-50所示。在弹出的旋转视窗中，输入旋转角度为-5°，如图2-51所示，确定。按同样方法，拾取直线3，选取端点4为旋转基准点，输入旋转角度为5°。
图2-50 旋转 图2-51 旋转选项
步骤4：画出与圆弧相切的平行线
选择【绘图】→【直线】→【平行线】→【与圆相切】命令，拾取直线1（如图2-52所示），再拾取圆弧2，选择左边需要的直线为保留线段；同样拾取直线3，再拾取圆弧2，选择下面需要的直线为保留线段。然后删除辅助线段1、3。结果如图2-53所示。
图2-52 平行线 图2-53 镜射
步骤5：对直线作镜射
选择【回主功能表】→【转换】→【镜射】命令，拾取直线1（图2-53），单击执行，拾取直线2为对称轴，在弹出的“镜射”选项中，选择复制，确定。同样，拾取直线3，拾取直线4作为对称轴，结果生成二条对称线，如图2-54所示。
图2-54 倒圆角 图2-55 修剪
步骤6：生成倒圆角
选择【绘图】→【倒圆角】命令，在下级菜单中选圆角半径取6，圆角角度S，修整方式Y，拾取图2-54中的圆弧1和直线2，生成第一个圆角。再继续拾取圆弧3和直线4，直线5和直线64，直线7和圆弧8，直线9和圆弧10，生成其它圆角。结果如图2-55
步骤7：修剪圆弧到直线
选择【回主功能表】→【修整】→【修剪延伸】→【三个物体】命令，依次拾取图1-55中的图素1、2和3。
结果完成作图，如图2-56所示。
图2-56 弯头图
步骤8：保存图形文件
选择【回主功能表】→【档案】→【存档】命令，输入文件名：弯头.mc9。
2．8 画出二维零件轮毂图
二维轮毂图如图2-57所示。
图2-57 轮毂图
步骤1：画出内外二个圆
选择【绘图】→【圆弧】→【点直径圆】命令，输入直径值200，回车，选取原点（0，0）为圆心点。按ALT+F1，使屏幕适度化，再按ALT+F2，缩小0。8倍，这样图形在屏幕上位置放置适当。
选择【回上层功能】→【点直径圆】命令，输入直径值45，回车，选取原点（0，0）为圆心点。按【ESC】退出画圆命令。如图2-58所示。
图2-58 画圆 图2-59 画直线
步骤2：画出三条直线
选择【绘图】→【直线】→【水平线】命令，输入第一端点：-12，75，再输入第二端点：12，75。回车。
选择【绘图】→【直线】→【垂直线】命令，分别任意选取A、B点为第一、第二端点（图1-31），输入X坐标为10，同样画出另一条垂直线，其X坐标为-10。
将直线1、2进行旋转，选择【回主功能表】→【转换】→【旋转】命令，选取图2-59中的直线1，执行，选取原点（0，0）作为旋转基准点，设置旋转参数如图1-60所示，确定。
图2-60 旋转选项 图2-61 旋转选项
继续选取直线2，执行，选取原点（0，0）作为旋转基准点，设置旋转参数如图2-61所示，确定。结果如图2-62所示。
图2-62 旋转直线 图2-63 生成圆弧
步骤3：画出R82圆弧和R40圆弧
选择【绘图】→【圆弧】→【极坐标】→【任意角度】命令，选取原点（0，0）为圆心点，输入半径值为82，选取圆弧初始角位置1和终止角位置2（图2-62），
再选取原点（0，0）为圆心点，输入半径值为40，选取圆弧初始角位置3和终止角位置4，结果如图2-63所示。
图2-64 生成圆弧 图2-65 保留圆弧段
步骤4：画出二R12切弧
选择【绘图】→【圆弧】→【切弧】→【经过一点】命令，选取图1-64中的圆弧1，再选点2为经过的点，输入半径12，按回车，出现二圆，选取图2-65中的圆弧4为保留部分。
使用同样方法绘经过点3的圆弧，如果如图2-66所示。
图2-66 打断和修剪延伸 图2-67 倒圆角
步骤5：打断R82圆弧并修剪和倒4个R12圆角
选择【修整】→【打断】→【打成两段】命令，选取图1-38中的圆弧1，再选取R12圆弧与圆弧1交点为打断点，圆弧1已打断。
选择【修整】→【修剪延伸】→【两个物体】命令，点击圆弧A1和圆弧B1，再点击圆弧B2和A5。
选择【修剪】→【倒圆角】→【圆角半径】命令，输入12，回车。拾取图2-66中的圆弧A1和直线A2，点生成第一个圆角.
再继续拾取直线A2和圆弧A3，生成第二个圆角。 再继续拾取圆弧A3和直线A4，生成第三个圆角。 再继续拾取直线A4和圆弧A5，生成第四个圆角。 结果如图2-67所示。
图2-68 轮毂图
步骤6：利用旋转功能，生成另外二个槽
选择【回主功能表】→【转换】→【旋转】命令，选择串连，拾起图2-67中槽形线框，执行，再执行，选取原点（0，0）作为旋转基准点，弹出旋转选项视窗，选取复制，输入旋转次数为2和旋转角度为120°，单击确定。结果如图2-68所示.
2．9 旋钮模型3D线框图
旋钮模型如图2-69所示，创建旋钮模型曲面，要先创建图1-70的3D线框图，然后再曲面建模，主要是用昆氏工面功能来完成。创建旋钮曲面过程中应特别注意：构图时的Z深度，构图平面的选择和昆氏曲面的用法。
首先需创建如图2-70所示的线框模型。
图2-69 模型图 图2-70 线框图
图2-71 三视图
1．启动MILL模块
双击桌面上的MILL9图标，启劝Mastercam9.1的MILL模块。
2．在俯视构图平面上构建虚线辅助线
（1）设置构图平面为俯视图
选择Main Menu(主菜单)→Cplanc(构图面)→Top(俯视图) 命令 （2）设置线型
在辅助菜单区单击Attributes(图素属性)选项,在弹出的Attributes(图素属性)对话框的Line Style （线型）选项组的下拉列表中选择hidden项,设为虚线,如图2-72所示。
（3）创建辅助垂直线(对称轴)和水平线(圆的中心线)
选择Main Menu(主菜单)→Create(绘图)→Line(直线)→Vertical(垂直线)命令,输入(0,-17.8),回车确认;再输入(0,9.3),回车确认,创建旋钮的对称轴;再选择Horizontal(水平线)命令,开始创建水平线,输入(-8,0),回车确认;再输入(8,0),回车两次后,创建圆的中心线,结果如图2-73所示.
图2-72 图素属性 图2-73 中心线
3． 在俯视构图平面上构建旋钮的水平轮廓线
（1）改变线型
在辅助菜单中区选择Attributes(图素属性)选项，在Attributes(图素属性)对话框的Line Style选项组的下拉表中选择Solid项，将线型改为实线。 （2）创建图弧
选择Main Menu(主菜单)→Create(绘图)→Arc(圆弧)→Cire Pt+rad(点半径圆)命令，采用圆心+半径的方式创建圆。注意提示区（系统左下角）显示要输入半径的提示提示信息，如图2-74所示，输入8，回车确认。
图2-74 输入半径
将鼠标移到绘图区，出现一个半径为8的圆，并随鼠标移动；将鼠标移动到两辅助线的交点处，系统将捕捉该交点作为圆心，并在该点显示一个方框，如图2-75所示，单击鼠标左键确认。
（3）创建水平线
选择Main Menu(主菜单)→Create(绘图)→Line(直线)→Hortical(水平线)命令，创建水平线，输入（-5，-15.7）和(5,-15.7)两点,回车确认,生成的水平线如图2-76所示。
（4）创建两条垂直线
选择Main Menu(主菜单)→Create(绘图)→Line(直线)→Vertical(垂直线)命令，移动鼠标至刚创建的水平线的端点，系统自动捕捉该点，单击鼠标左键确认，然后移动鼠标，拉到足够长后，单击鼠标左键确认，在提示区显示输入X坐标后，回车确认，创建出一条垂直线，同样创建另一垂直线。结果如图。
图2-75 交点处创建圆 图2-76 创建水平线和垂直线
（5）倒圆
选择Main Menu(主菜单)→Create(绘图)→Fillet(倒圆角)命令，此时显示的倒圆子菜单如图1-77所示，选择Radius(圆角半径)命令，输入倒圆半径12.5,回车确认,如图2-78所示,并确保Angle(圆角角度)﹤180且为S(Short),Trim(修整方式)为Y(Yes, 即在倒圆的同时进行修剪),然后捕捉如图2-79所示的直线和圆弧进行倒圆,选择要保留的倒圆弧,完成第一步的倒圆,结果如图2-80所示.
图2-77 倒圆角菜单 图2-78 输入半径
点击该线段要保留的倒圆弧 图2-79 第一步倒圆的步骤 图2-80 第一步倒圆的结果
同样的操作步骤，选取另一直线和圆弧，可完成另一半的倒圆。 （6）创建椭圆
选择Main Menu(主菜单)→Create(绘图)→Next menu(下一页)→Ellipse(椭圆)命令，按图设置椭圆参数，如图2-81。X Axis Radius为5.8, Y Axis Radius为4.15,单击OK按钮后,将鼠标移动到靠近两辅助线交点位置,系统自动捕捉该点,确认,将椭圆放置在该点,结果如图2-82所示.
图2-81 模型图 图2-82 线框图
4. 在前视图构图平面上构建旋钮的前视图轮廓线
(1)设置构图平面为前视图
选择Main Menu(主菜单)→Cplanc(构图面)→Front(前视图)命令.
(2)在Z=15.7的构图平面上创建圆弧,直线
步骤1 选择辅助菜单的Z深度选项,如图所示,然后输入15.7后,回车确认. 步骤2 创建R5的半圆
选择Main Menu(主菜单)→Create(绘图)→Arc(圆弧)→Endpoints(两点画弧)命令,捕捉半圆的两个端点,完成后,出现如图所示提示,输入半径5后回车,此时生成一个圆,如图2-83所示,选择所要保留的半圆的位置,完成后的结果如图2-84所示.
要保留的上半圆
图 2-83 创建R5半圆 图2-84 创建圆弧
（3）在前视图Z=0的构图平面上创建圆弧、直线 步骤1：首先设定构图平面深度为Z=0。 步骤2：创建两段R3.5的圆弧。
选择Main Menu(主菜单)→Create(绘图)→Arc(圆弧)→Polar(极坐标) →Start pt(已知起点)命令，采用极坐标已知起点法创建圆弧，选取该段圆弧的起点，注意提示栏信息，依次输入：圆弧半径3.5、起始角0、终止角90，得到如图2-85所示圆弧。
终止角度：90° 起始点： 起始角度：0° 图2-85 圆弧
另一段采用已知终点法创建圆弧，选择Main Menu(主菜单)→Create(绘图)→Arc(圆弧)→Polar(极坐标) →End pt(已知终点)命令，选取该段圆弧的终点，输入半径3.5、起始角90、终止角180，得到的圆弧如图2-86所示。
圆弧终点： 终止角度：180° 起始角度：90°
图2-86 另一圆弧 图2-87 创建直线
步骤3：创建直线
选择Main Menu(主菜单)→Create(绘图)→Line(直线)→Endpoint(两点画线)命令，选择两R3.5圆弧端点绘制一直线，结果如图2-87所示。
步骤4：创建R=35.68的圆弧
选择Main Menu(主菜单)→Create(绘图)→Arc(圆弧)→Circ pt+rad(点半径圆)命令，选用圆心+半径的方法创建圆，并进行修剪。注意按提示操作：输入圆半径35.68，再输入圆心坐标（0，38.44），得到的结果如图2-88所示。还需作适当的修剪：选择Main Menu(主菜单)→Modify(修整)→Trim(修剪延伸)→1 entity(单一物体)命令，选择修剪圆弧R35.68到二边R3.5圆弧。得到的结果如图2-89所示。
半径为35.68，圆心为（0，38.44）的圆
图2-88 创建R=35.68的圆 图2-89 修整后的圆弧
5．在侧视图上构建旋钮的侧视图轮廓线
（1）设置侧视图构图平面
选择Cplane(构图面)→Side(侧视图) （2）创建R3.5圆弧
选择Main Menu(主菜单)→Create(绘图)→Arc(圆弧)→Polar(极坐标) →Start pt(已知起点)命令，选择起始点，如图1-90所示。依次输入：圆弧半径3.5、起始角0、终止角90，得到的结果如图2-90所示。
终止角度：90° 起始点： 起始角度：0° 1 1 2
图2-90 创建R3.5圆弧 图2-91 画二直线
（3）创建直线
选择Main Menu(主菜单)→Create(绘图)→Line(直线)→Hortical(水平线)命令，创建水平线，选择圆弧1中点（见图2-91），移动鼠标向右边延伸到足够长度后，单击鼠标左键确认，生成直线2；再选择R3.5圆弧终点为起点，移动鼠标向左边延伸到足够长度后，单击鼠标左键确认，生成直线3，如图2-91所示。
(4)创建R=12.24的圆弧
选择Main Menu(主菜单)→Create(绘图)→Arc(圆弧)→Circ pt+rad(点半径圆)命令，选用圆心+半径的方法创建圆弧，输入半径R12.24，再输入圆心坐标（0，15），结果如图2-92所示。
2 3 半径为R12.24圆心为（0，15） 1
图2-92 创建半径为12.24的圆弧 图2-93 倒圆角
（5）倒圆及修剪
步骤1： 先对直线1与大圆R12.24进行倒圆角。
选择Main Menu(主菜单)→Modify(修整)→Fillet(倒圆角)命令，选择Radius(圆角半径)命令，输入3，回车，选择直线1和圆弧3为倒圆对象，如图2-92所示。
注意：选择图素时用鼠标单击图素需要保留部分，否则，保留的图素可能不合要求。倒圆后的结果如图2-93所示。
步骤2：对直线2和圆弧3进行修剪
选择Main Menu(主菜单)→Modify(修整)→Trim(修剪延伸)→1 entity(单一物体)命令，先选择被修剪对象，再选择修剪边界，修剪后的结果如图2-94所示。
图2-94 线框图
2．10 练习总结
一．按图2-95所示画出二维线框图
图2-95 二维线框练习1
二．按图2-96所示画出二维线框
图2-96 二维线框练习2
三．按图2-97所示画出三视图
图2-97 二维线框练习3
第3章 曲面零件造型
曲面造型具有以下特点：
1．能表达形体的表面信息，可以对物体作剖面、消隐，可以获得数控加工编程所需要的表面信息，这使计算机技术在数控编程中的应用有了良好的基础。
2．按曲面的计算方法来分，曲面可以分为解析曲面和自由曲面。解析曲面是能够用解析式表达的有固定几何形状的曲面。自由曲面是指不能用基本立体要素（棱柱、棱锥、球、一般回转体、有界曲面）等解析曲面描述的呈自然形态的曲面，必须根据空间自由曲线和自由曲面的理论进行计算。
自由曲面通常有多个断面（Section,Across）或缀面（Patch）组成，它们熔接在一起形成一个物体形状。在实际应用中，通常自由曲面的形状比尺寸更重要。
3曲面造型方法的缺点是：不能准确表达物体的质量、重心、惯性矩等，难以对产品进行动态分析，难以实现CAE。
Mastercam 的曲面生成命令包括生成基本曲面和编辑已有的曲面。基本曲面命令包括生成牵引、旋转、直纹、举升、昆氏和扫描曲面；编辑已有的曲面包括曲面补正、曲面修整、曲面倒圆角和曲面熔接，还可以由实体产生曲面等。
3．1 牵引曲面（Draft）
牵引曲面是断面形状沿着直线笔直地挤出而形成的曲面。用于构建圆柱，圆锥，有拨模角度的模型
生成的牵引曲面与选取的构图面（CP）有关，牵引角度为0°时，沿着CP的法线运动。
3.1.1画出牵引曲面1：棱台
调出图形文件：draft1.mc9(图3-1)
选取CP=T，选择【绘图】→【曲面】→【牵引曲面】命令。选择“串连”，选取图2-1中的图形，设置牵引长度为12，牵引角度为-20，选取一种曲面型式，执行，结果生成一个牵引曲面，如图3-2所示。
图3-1 2D线框 图3-2 牵引曲面
3.1.2画出牵引曲面2：自由曲面
调出图形文件：draft2.mc9(图2-3)
选取CP=T，选择【绘图】→【曲面】→【牵引曲面】命令。选择“串连”，选取图2-3中的一条样条曲线，设置牵引长度为15，牵引角度为0，选取一种曲面型式，执行，结果生成一个牵引曲面，如图2-4所示。
图2-3 2D线框 图2-4 牵引曲面
3.1.3画出牵引曲面1：圆台
调出图形文件：draft3.mc9(图3-5)
选取CP=T，选择【绘图】→【曲面】→【牵引曲面】命令。选取图3-5中的圆，设置至一平面为Y，单击选取平面，选择Z（xy）平面，输入平面之Z坐标为0，设置牵引角度为-20，选取一种曲面型式，执行，结果生成一个牵引曲面，如图3-6所示。
图3-5 2D线框 图3-6 牵引曲面
3．2 直纹曲面（Ruled）
直纹曲面是由多个曲线段（断面外形）以直线型式熔接而成的曲面。 生成曲面时，应注意如下问题：
（1）依次选取每个外形段，选取每个外形段的位置应在同一侧，保证方向一致。否则生成的曲面会产生扭曲。
（2）如果用串连方式选择串连的图素，通常就保证组成每一外形的相连的图素之间为光滑连接无尖点。否则，系统会提示：“折角部分将被忽略，除非使用′图素对应‵！，请按 3.2.1 画出直纹曲面1：异形半管 调出图形文件：ruled1.mc9(图3-7) 选择【绘图】→【曲面】→【直纹曲面】命令。选择“串连”，选取图3-7中的位置1，再依次选择位置2、3。执行。（注意：系统在处理时，将依次把每个外形的距所选取图素位置较近端点作为起点来计算曲面，因此在选择每一外形时通常应在同一侧位置，否则所产生的曲面会发生扭曲。同时，应按照每一外形在空间的位置，顺序选取每一个外形）。 选择曲面容差值和曲面型式，执行，结果生成一个直纹曲面，如图3-8所示。 图3-7 2D线框 图3-8 直纹曲面 3.2.2 画出直纹曲面2：异形圆台 调出图形文件：ruled2.mc9(图3-9) 选择【绘图】→【曲面】→【直纹曲面】命令，选取图2-11中的位置1，2。执行。 选择曲面容差值和曲面型式，执行，结果生成一个直纹曲面，如图3-10所示。 1 2 图3-9 2D线框 图3-10 直纹曲面 3.2.3 画出直纹曲面3：喷管 调出图形文件：ruled3.mc9(图3-11) 选择【绘图】→【曲面】→【直纹曲面】命令，执行。选取图3-11中的外形1，依次选取外形2、3、4、5。执行。 选择曲面容差值和平共处曲面型式，执行，系统会提示：“折角部分将被忽略，除非使用′图素对应‵！，请按 图3-11 2D线框 图3-12 直纹曲面 3．3 举升曲面（Loft） 举升曲面是由多个曲线段（断面外形）以抛物线型式熔接而成的曲面。 3.3.1 画出举升曲面：汽车模型 调出图形文件：loft1-car.mc9(图3-13) 选择【绘图】→【曲面】→【举升曲面】命令，选择“窗选”功能，选取图3-13中矩形二对角点把全部图形包含在矩形框内，选择图形四角的其中一个角作为输入串连起始点，结果全部曲线被选中，执行。 选择曲面容差值和曲面型式，执行，结果生成一个举升曲面，如图3-14所示。 图3-13 2D线框 图3-14 举升曲面 3．4 旋转曲面（Revloved） 旋转曲面是断面形状沿着轴或某一直线旋转而形成的曲面 3.4.1 画出旋转曲面1：凹模瓶 调出图形文件：rev1-bottle.mc9(图3-15) 选择【绘图】→【曲面】→【旋转曲面】命令，选取图3-15中的曲线1，结束选择，选取直线2为旋转轴。系统显示旋转方向向下，设置起始角度为0°和终止角度为180°，执行，按ATL+S给曲面着色，结果生成一个旋转曲面，如图3-16所示。 图3-15 2D线框 图3-16 旋转曲面 3.4.2 画出旋转曲面2：咖啡杯 调出图形文件：rev2-bottle.mc9(图3-17) 选择【绘图】→【曲面】→【旋转曲面】命令，选择“串连”，选取图3-17中的曲线1，执行。选取直线2为旋转轴，设置起始角度为0°和终止角度为360°，执行，结果生成一个旋转曲面，如图3-18所示。 图3-17 2D线框 图3-18 旋转和扫描曲面 3．5 扫描曲面（Sweep） 扫描曲面是若干个截断外形沿着若干个引导曲线运动而形成的曲面。系统要求每一个引导曲线必须由相切的图素组成。 根据截断外形和引导曲线的个数，生成扫描曲面分为三种情况： （1）1个across和1个along：以平移或旋转运动方式生成曲面。 （2）1个across和2个along：以放大或缩小（截断外形的形状被缩放改变）方式生成曲面。 （3）2个或多个across和1个along：以线性熔接方式生成曲面。 调出图形文件：rev2-bottle.mc9(图3-17) 生成一个旋转曲面后，再利用扫描曲面命令来生成杯子的柄，选择【绘图】→【曲面】→【扫描曲面】命令，选取圆弧3作为截断方向外形，执行，选择“串连”，选取位置4作为引导方向外形起点，执行，选择合适的误差值和曲面型式，设置平移/旋转方式为“R（旋转）”，执行，结果生成一个扫描曲面。如图3-18所示。 3．6 昆氏曲面（Coons） 昆氏曲面是以熔接由四个边界曲线形成的许多辍面而形成的曲面。 生成昆氏曲面时，应注意如下问题： （1）曲面由引导方向外形Along和截断方向外形Across组成。引导方向和截断方向可以由操作者自已确定定义。 （2）引导方向的缀面数目是指每一个引导方向外形所包含的段落数，而截断方向的缀面数目是指每一个截断方向外形所包含的段落数。 （3）依次选取每个外形的段落段，选取有方向性。即在选取每一个外形的段落段时，后一个段落段的起点，应该是前一个段落段的终点。每一个截断方向外形的第一个段落段起点应该和引导方向外形的起点一致。 3.6.1 画出昆氏曲面1：样条曲面 调出图形文件：coons1.mc9(图3-19) 选择【绘图】→【曲面】→【昆氏曲面】命令，选择“否”（不使用自动串连），定义朝上方向为引导方向，朝左方向为截断方向（可以由使用者自行确定）。图中每一个引导方向由3个图素（段落）组成，每一个截断方向由2个图素组成，因此输入引导方向的缀面数目为3，截断方向的缀面数目为2。 系统提示要求给出定义引导方向外形1的段落1，假如以左下角点作为起点，选择“单体”，选取图2-19中的位置A1；系统又要求给出引导方向外形1的段落2，选取位置A2，（注意：位置A2的起点必须是前一位置A1段落的终点）；再选取A3，作为外形1的段落3。然后系统会依次要求给出引导方向外形2的段落1、2、3，分别选取位置A4、A5、A6。对引导方向的外形3的段落1、2、3，分别选取A7、A8、A9。 接下去，系统会依次提示要求给出定义截断方向外形1、2、3、4的段落1、2，分别选取B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8。（注意位置B1的起点应和位置A1的起点为相同点。 当正确选择完所有段落后，系统会显示连结完毕，单击执行。 选择合适的误差值（曲面容差），曲面形式和熔接方式。曲面形式有NURBS非均匀有理B样条式（N）和参数式（P）二种供选择。熔接方式有线性（L）、抛物线（P）、三次式曲线（C）和三次式曲面配合斜率（S）四种供选择。选择不同的熔接方式，其生成曲面弯曲形状将不同，单击执行。结果生成一个昆氏曲面。给曲面上颜色，如图3-20所示。 切削方向数量=3 截断方向 数量=2 图3-19 选择昆氏曲面图素 图3-20 昆氏曲面 3.6.2 画出昆氏曲面2：顶面 调出图形文件：coons2.mc9(图3-19) 本例中采用自动串连方式，由系统自动用快捷方式来选取所有图素。 选择【绘图】→【曲面】→【昆氏曲面】命令，系统弹出“昆氏的自动串连”，选择“是”。 选取图2-21中的曲线位置1和2，作为左上角相交的二曲线，选取曲线位置3作为右下角的一曲线，则系自动选中图上面的4个段落组，系统连结完毕。 选择合适的误差值，曲面形式和熔接方式。单击“执行”，结果生成一个昆氏曲面，如图3-22所示。 图3-21 线框图 图3-22 昆氏曲面 3.7 曲面倒圆角 曲面倒圆角就是构建两组已知曲面之间的圆角曲面，使两组曲面进行圆角过渡连接。曲 面倒圆角的方式有3种，分别是平面/曲面、曲线/曲面和曲面/曲面。 3.7.1 平面/曲面 平面/曲面就是在一个平面与一组曲面之间产生曲面倒圆角。 选择【绘图】→【曲面】→【曲面倒圆角】→【平面/曲面】命令，按如图3-23操作。 1.选择曲面 单击执行 2. 7.单击执行 3.按Enter 6.单击确定 5. 按Enter 4.选择Zxy平面 图3-23 曲面倒圆角—平面/曲面 2.7.2 曲线/曲面 1.选择曲面 2.单击执行 3.选择曲线 单击执行 图3-24 曲面倒圆角—曲线/曲面 曲线/曲面就是在一条曲线与一组曲面之间产生曲面倒圆角。 选择【绘图】→【曲面】→【曲面倒圆角】→【曲线/曲面】命令，按如图3-24操作。 3.7.3 曲面/曲面 曲面/曲面就是在两组曲面之间产生圆角曲面。 选择【绘图】→【曲面】→【曲面倒圆角】→【曲面/曲面】命令，按如图3-25操作。 1.选择曲面1，按执行 2. 选择曲面2，按执行 4.单击执行 3.输入3，按Enter 图3-25 曲面倒圆角—曲面/曲面 3.8 曲面修整 3.8.1 至曲线 修整至曲线就是用一条或多条曲线将选择的曲面进行修整并选择保留的曲面。 选择【绘图】→【曲面】→【曲面修整】→【至曲线】命令，按如图3-26操作。 2. 选择圆为修剪边界，按执行 3.再单击执行，选择曲面并保留外部曲面 1.选择曲面，按执行 图3-26 曲面修整—至曲线 3.8.2 至平面 修剪至平面就是通过定义一个平面，使用该平面将曲面修整并保留平面法线方向一侧的曲面。 选择【绘图】→【曲面】→【曲面修整】→【至平面】命令，按如图3-27操作。 1.选择曲面，按执行 3. 切换方向向下，单击 确定，再按执行 2.输入40，按Enter 图3-27 曲面修整—至平面 3.8.3 至曲面 修剪至曲面就是选择二组曲面（其中一组曲面必须只有一个曲面），将其中的一组或二组曲面在两组曲面的交线处断开后选择需要保留的曲面。 选择【绘图】→【曲面】→【曲面修整】→【至曲面】命令，按如图3-28操作。 1.选择曲面1，按执行 4.选择第一组曲面并保留里面的曲面 4.单击执行 2. 选择曲面2，按执行 5.选择第二组曲面并保留上面的曲面 图3-28 曲面修整—曲面/曲面 3.8.4 平面修整 平面修整就是在同一平面上选择封闭的轮廓线创建一个平面曲面。 选择【绘图】→【曲面】→【曲面修整】→【平面修整】命令，按如图3-29操作。 1.选择串连曲线 2.单击执行，再执行 图3-29 曲面修整—平面修整 3.8.5 曲面分割 曲面分割就是将选择的一个曲面按指定的位置和方向一分为二。 3.8.6 回复修整 回复修整就是将所修剪过的曲面恢复到原来的形状，并可以设置保留或删除修剪过的曲面。 选择【绘图】→【曲面】→【曲面修整】→【回复修整】命令，按如图3-30操作。 1.选择曲面 图3-30 曲面修整—回复修整 ●处理方式D：删除修剪过的曲面 ●处理方式K：保留修剪过的曲面 ●处理方式B：隐藏修剪过的曲面 2.8.7 回复边界 回复边界就是对曲面上的破孔或烂面进行边界恢复，将原曲面恢复成一个完整的曲面。 选择【绘图】→【曲面】→【曲面修整】→【回复边界】命令，按如图3-31操作。 2. 移动箭头到圆边界处单击鼠标左键 1.选择曲面 3. 按 Esc键退出 图3-31 曲面修整—回复边界 3.8.8 填补内孔 填补内孔就是对曲面或实体面上的破孔和烂面进行填补，产生一个新的曲央。 选择【绘图】→【曲面】→【曲面修整】→【填补内孔】命令，按如图3-32操作。 2. 移动箭头到圆边界处单击鼠标左键 1.选择曲面 3.按Esc键退出 图3-31 曲面修整—填补内孔 3．9 练习总结 一、打开【CAM学习资料】中的【曲面实体命令绘图线框】的COONS4.mc9文件，如图3-32所示，和COONS5.mc9文件，如图3-33所示。使用昆氏曲面的方法做出曲面。 图3-32 昆氏曲面练习1 图3-33 昆氏曲面练习2 二、打开【CAM学习资料】中的【曲面实体命令绘图线框】的SWEPT3.MC9文件，如图3-34所示，和SWEPT4.MC9文件，如图3-35所示。使用扫描曲面的方法做出曲面。 图3-34 扫描曲面练习1 图3-35 扫描曲面练习2 三、打开【CAM学习资料】中的【曲面实体命令绘图线框】的SURF_TRIM4.MC9文件，练习曲面修整的方法和倒圆角，如图3-36所示。 图3-36 曲面修整和倒圆角 R8 四、按如图3-37所示的三视图尺寸画出产品图 图3-37 综合练习1-风筒吹嘴 第4章 实体零件造型 和线框造型、曲面造型相比，利用实体造型方法来描述物体，能更全面地反映物体的所有属性，例如体积、重量、重心等。因此，它可以为设计、工程分析、制造（CAD/CAM/CAE）一体化的应用提供一个统一的数学模型。实体造型方法正在得到越来越广泛的应用。 在主菜单中，选择实体命令，系统进入建立实体分菜单，如图4-1所示。 图4-1 实体菜单 4．1 挤出实体（Extrude） 挤出命令是将若干共平面的封闭串连曲线外形，沿着一个指定的挤出方向和距离，拉伸而生成实体 系统预设的挤出方向为垂直于选取的第一个串连外菜，并由串连方向依右手法则来决定。可以用以下方法来改变预设的挤出方向：（1）指定一直线；（2）指定二点；（3）构图面Z轴。当屏幕上出现挤出方向时，可以用反向命令使其反向。 如果选取的一个串连外形完全包含在另一个串连外形中（称为巢状），结果内部的实体被去除。 【实体挤出的设定】视窗，如图4-2所示。 各项参数说明如下： （1）挤出命令可以生成二种不同架构的实体：挤出（Extrude）和薄壁(Thin Wall)。挤出架构生成一个实心的实体，其选取的串连外形必须是封闭式外形；薄壁架构生成一个空心有壁厚的实体，其选取的串连外形可以是开放式外形或封闭式外形。 （2）挤出架构有三种操作方法来生成实体： ① 建立主体（Create Body）：建立一个独立于其他实体的新实体。 ② 切割主体（Cut Body）：将已存在的一个实体（称为目标主体）减去该实体（称为工件主体），即进行布林差集运算。 ③ 增加凸缘（Add Boss）：将已存在的一个实体加上该实体，即进行布林并集运算。 （3）可以设置拨模角度和拨模方向（由内或向外）。 （4）挤出的距离和方向可以由以下几种方式来实现： ① 以指定的距离延伸距离。 ② 全部贯穿：在挤出架构为切割主体时，才可选择此项。系统将沿挤出方向切除贯穿目标主体。此参数与目标主体有关联性，即当目标主体的长度改变时，此参数操作仍会整个贯穿目标主体。 ③ 延伸至指定点。 ④ 依指定向量的方向和距离来延伸。 ⑤ 修整至选取的平面。 ⑥ 还可以更改（反置）挤出方向。 ⑦ 可以设置二边同时延伸和设置对称拨模角。 （5）选择薄壁，其参数视窗如图4-3所示。 图4-2 “实体挤出的设定”视窗 图4-3 薄壁实体设定 打开薄壁实体开关，可以设置厚度方向（向内、向外或双向）和数值，可以设置开放轮廊之两端同时产生拨模角。 4．2 旋转实体（Revolve） 旋转命令是将若干共平面的封闭串连外形，绕着一指定直线旋转而生成实体。“实体旋转的设定”视窗如图4-4所示。 图4-4 旋转实体设定 指定的直线称为旋转轴，旋转轴的方向为选取直线时从较近的端点指向较远端点。起始 角度和终止角度由旋转轴方向依右手法则来计算。旋转轴与旋转实体有关联性，即当旋转轴位置变更时，必须对实体作更新计算来更正实体和直线间的关联性。“实体旋转的设定”视窗中的其他项，可以参考挤出命令。 4．3 扫掠实体（Sweep） 扫掠命令是将若干封闭的、共平面的串连外形（称为断面），沿着一串连路径扫掠而生成实体，断面和路径之间的角度一直保持不变。扫掠命令也适用于巢状的多个串连外形。 必须保证断面与串连路径相交。实体扫掠的设定视窗如图4-5所示。 图4-5 实体扫掠的设定视窗 4．4 举升实体（Loft） 举升命令是将若干封闭的串连外形(断面),按选取的顺序以平滑或线性方式在外形之间熔接,并在第一个和最后一个外形上覆上实体面的方式而生成一实体. 系统规定每一个串连外形的图素必须是共平面的（但各个串连外形之间不必共面）；所有串连外形的串连方向必须相同；串连外形不能自我相交。 “实体举升的设定”视窗如图4-6所示。打开“以直纹方式产生”，系统将以直纹线性方式产生举升实体；关闭“以直纹方式产生”，系统将以平滑方式熔接生成举升实体。 图4-6 实体举升的设定视窗 提示注意 进行实体举升时，每个串连都必须是二维的封闭轮廓，且串连外形时必须注意起点、串连方向一致和选择顺序，否则无法创建举升实体或创建出一个扭曲的实体。 4．5 实体倒圆角 实体倒圆角就是对实体的部分或全部边界进行倒圆角，是一种边的顺接形式。 实体倒圆角可以通过选择实体边界、实体面或实体主体，在实体边角上创建过渡圆角。 选择【实体】→【倒圆角】命令，按如图4-7操作。 1. 选择边界，执行 2. 图4-7 倒圆角 技巧点拨 在进行倒圆角操作时，也可以通过选择实体的表面或实体主体将实体的边界进行倒圆 角，方便快捷。但是采用边界的选择方式可以进行固定半径和变化半径倒圆角，而采用表面或实体主体这两种选择方式只能进行固定半径倒圆角。 4.5.1 【实体倒圆角的设定】对话框参数释义 在倒圆角操作步骤中出现的【实体倒圆角的设定】对话框如图3-7所示。通过该对话框可以设法固定半径或变化半径的方式倒圆角、角落斜接和沿切线边界延伸等。 ●固定半径：采用固定的半径值进行倒圆角 ●变化半径：采用变化的半径值进行倒圆角 ●角落斜接：设置当对交于一个角点的3条线或3线线以上的边进行倒圆角操作时角点圆角的处理方式。只能用于固定半径倒圆角。 ●沿切线边界延伸：将选择边及其相切的其他边进行倒圆角 4．6 实体倒角 实体倒角就是在实体上切削斜边。实体倒角的方式有3种，分别是单一距离、不同距离和距离/角度。 ●单一距离：就是指定一个固定的距离，使两边倒出来的斜角尺寸一样。 ●不现距离：就是指定两个倒角距离进行倒角，两个倒角距离可以不相等也可以相等 ●距离/角度：就是指定一个距离和一个角度进行实体倒角。 4．7 练习总结 一、按如图4-8所示的三视图尺寸画出实体图 图4-8 实体绘图练习1 二、按如图4-9所示的三视图尺寸画出实体图 图4-9 实体绘图练习2 三、按如图4-10所示的三视图尺寸画出实体图 图4-10 实体绘图练习3 四、按如图4-11所示的三视图尺寸画出实体图 图4-11 实体绘图练习4 五、按如图4-12所示的三视图尺寸画出实体图 图4-12 实体绘图练习5-方向盘 六、按如图4-13所示的三视图尺寸画出实体图 图4-14 实体绘图练习6 七、按如图4-14所示的三视图尺寸画出实体图 图4-14 实体绘图练习7 档案转换格式 格式 DOC文本文档 实体格式 2D线框 曲面格式 档案转换 Ascii STEP Parasld AUTO IGS 后缀名 .doc .stp .X-T .DXF . DWG .igs 第5章 数控编程技术 5.1 数控编程的基本过程 数控编程是从零件设计得到合格的数控加工程序的全过程,其最主要的任务是通过计算 得到加工走刀中的刀位点，即获得刀具运动的路径。对于多轴加工，还要给出刀轴的矢量。 利用CAD软件进行零件设计，然后通过CAM软件获取设计信息，并进行数控编程基本过程和内容如图4-1所示。数控编程中的关键技术包括：零件几何建模技术、加工参数合理设置、刀具路径仿真和后处理技术。 加工毛坯设置 切削方式设置 CAD零件设计 否 满意否？ 是 刀具轨迹仿真 刀具轨迹规划 获取CAD零件信息 参数设置 机床/刀具选择 CAD模型完善 后处理，生成NC代码 检查NC代码 图5-1 数控编程的基本过程 5.1.1 零件几何建模 CAD模型是数控编程的前提和基础，其首要环节是建立被加工零件的几何模型。复杂 零件建模的主要技术以曲面建模技术为基础。Mastercam的CAM模块获得CAD模型的方法途径有3种：直接获得、直接造型和数据转换。 直接获得方式指的是直接利用已经造型好的Mastercam的CAD文件。 直接造型指的是直接利用Mastercam软件的CAD功能，对于一些不是很复杂的工作，在编程之前直接造型。 数据转换指的是将其他CAD软件生成的零件模型转换成Mastercam专用的文件格式。 5.1.2加工参数的合理设置 数控加工的效率和质量有赖于加工方案和加工参数的合理设置。合理地设置加工参数包括两方面的内容，即加工工艺分析、规划，以及参数设置。 一．加工工艺分析和规划 加工工艺分析和规划的主要内容包括加工对象的确定、加工区域规划、加工工艺路线规划、加工工艺和加工方法的确定。 加工对象的确定指的是通过对CAD模型进行分析，确定零件的哪些部份需要在那种数控机床上进行加工。选择加工对象时，还要考虑加工的经济性问题。 加工区域规划是为了获得比较高的加工效率和加工质量，将加工对象按其形状特征和精度等要求划分成数个加工区域。 加工工艺路线规划主要是指安排粗、精加工的流程和进行加工余量的分配。 加工工艺和加工方式主要包括刀具选择和切削方式的选择等。 加工工艺分析和规划的合理选择决定了数控加工的效率和质量，其目标是在满足加工要求、机床正常运行的前提下尽可能地提高加工效率。工艺分析的水平基本上决定了整个NC程序的质量。 二．加工参数设置 在完成加工工艺分析和规划后，通过各种加工参数的设置来具体实现数控编程。加工参数设置的内容很多，最主要的是切削方式设置、加工对象设置、刀具和机床参数设置和加工程序设置。加工程序设置包括刀具转速、切削用量、进给率、切削间距和安全高度等参数。这是数控编程中最关键的内容。 5.1.3数控加工程序编制 数控机床程序编制的内容主要包括以下步骤： 一．工艺方案分析 确定加工对象是否适合于数控加工（形状较复杂，精度一致要求高） 毛坯的选择（对同一批量的毛坯余量和质量应有一定的要求）。 工序的划分（尽可能采用一次装夹、集中工序的加工方法）。 二．工序详细设计 工件的定位与夹紧。 工序划分（先大刀后小刀，先粗后精，先主后次，尽量“少换刀”）。 刀具选择。 切削参数。 工艺文件编制工序卡（即程序单），走刀路线示意图。程序单包括：程序名称，刀具型号，加工部位与尺寸，装夹示意图 三．编写数控加工程序 用MasterCAM设置编出数控机床规定的指令代码（G，S，M）与程序格式。 后处理程序，填写程序单。 拷贝程序传送到机床 程序校核与试切。 5.1.4 刀具路径仿真 由于零件形状的复杂多变以用加工环境的复杂性，为了确保程序的安全，必须对生成的刀具路径进行检查。主要检查的内容有加工过程中的过切或欠切、刀具与机床和工件的碰撞问题。CAM模块提供的刀具路径仿真功能能够很好地解决这一问题。通过对加工过程的仿真，可以准确地观察到加工时刀具运动的整个情况，因此能在加工之前发现程序中的问题，并及时进行参数的修改。 5.1.5 后处理技术 后处理是数控编程技术的一个重要内容，它将通用前置处理生成的刀位路径数据转换成适合于具体机床的数控加工程序。后处理实际上是一个文本编辑处理过程，其技术内容包括机床运动学建模与求解、机床结构误差补偿和机床运动非线性误差校核修正等。 在后处理生成数据程序之后，还必须对这个程序文件进行检查，尤其需要注意的是对程序头和程序尾部分的语句进行检查。 后处理完成后，生成的数控程序就可以运用于机床加工了。 5-2 顺铣和逆铣的特点及选用原则 一．顺铣和逆铣的特点 （1）逆铣时，每个刀的切削厚度都是由小到大逐渐变化的。当刀齿刚与工件接触时，切削厚度为零，只有当刀齿在前一刀齿留下的切削表面上滑过一段距离，切削厚度达到一定数值后，刀齿才真正开始切削。顺铣使得切削厚度是由大到小逐渐变化的，刀齿在切削表面上的滑动距离也很小。而且顺铣时，刀齿在工件上走过的路程也比逆铣短。因此，在相同的切削条件下，采用逆铣时，刀具易磨损。 （2）逆铣时，由于铣刀作用在工件上的水平切削力方向与工件进给运动方向相反，所以工作台丝杆与螺母能始终保持螺纹的一个侧面紧密结合。而顺铣时则不然，由于水平铣削力的方向与工件进给运动方向一致，当刀齿对工件的作用力较大时，由于工作台丝杆与螺母间间隙的存在，工作台会产生窜动，这样不仅破坏了切削过程的平稳性，影响工件的加工质量，而且严重时会损坏刀具。 （3）逆铣时，由于刀齿与工件间的摩擦较大，因此已加工表面的冷硬现象较严重。 （4）顺铣时，刀齿每次都是由工件表面开始切削，所以不宜用来加工有硬皮的工件。 （5）顺铣时的平均切削厚度大，切削变形较小，与逆铣相比较功率消耗要少些（铣削碳钢时，功率消耗可减少5%，铣削难加工材料时可减少14%） 图5-1 顺铣逆铣 二．在什么情况下选用顺铣或逆铣 采用顺铣时，首先要求机床具有间隙消除机构，能可靠地消除工作台进给丝杆与螺母间的间隙，以防止铣削过程中产生的振动。如果工作台是由液压驱动则最为理想。其次，要求工件毛坯表面没有硬皮，工艺系统要有足够的刚性。如果以上条件能够满足时，应尽量采用顺铣，特别是对难加工材料的铣削，采用顺铣不仅可以减少切削变形，降低切削力和功率的 消耗。 5-3 刀具的选择和刀具使用参数的设定 在数控加工中，刀具的选择直接关系到加工精度的高低、加工表面质量的优劣和加工效率的高低。选用合适的刀具并使用合理的切削参数，将可以使数控加工以最低的加工成本、最短的加工时间达到最佳的加工质量。 刀具的类型有：平刀、球刀、圆鼻刀、面铣刀、倒角刀等。在模具加工中，比较常用的是平刀、球刀、圆鼻刀三种类型的刀具。 图5-2 常用刀具类型 一、合理选择加工刀具 选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。刀具直径的选用主要取决于设备的规格和工件的加工尺寸，还需要考虑刀具所需功率应在机床功率范围内。 1．平面铣削时应选用不重磨硬质合金端铣刀或立铣刀。一般铣削时，尽量采用二次走刀加工，第一次走刀最好用端铣刀粗铣，沿工件表面连续走刀，每次走刀宽度推荐为刀具直径的60%-75%。 2．立铣刀和镶硬质合金刀片的端铣刀主要用于加工凸台、凹槽和箱口面。 3．对于要求较高的细小部位的加工，可使用整体式硬质合金刀，它可以取得较高的加工精度，但是注意刀具悬升不能太大，否则刀具不但容易弹刀，易磨损，而且会有折断的危险。 4．球刀、圆鼻刀常用于加工曲面和变斜角轮廓外形。而球刀多用于半精加工和精加工。镶硬质合金刀具的圆鼻刀多用于开粗。 5．钻孔时，要先用中心钻或球刀进行打中心孔，用以引正钻头。先用较小的钻头钻孔至所需深度Z，再用较大的钻头进行钻孔，最后用所需的钻头进行加工，以保证孔的精度。 二、切削用量有三大要素 切削深度，主轴转速和进给速度。切削用量的选择总体原则是：少切削，快进给（即切削深度小，进给速度快）。 三、刀具材料选择 常用的刀具材料有：高速钢、硬质合金。 1．普通硬质白钢刀（材料为高速钢），高速钢刀具易磨损，价格便宜，常用于加工硬度 较低的工件。 2．合金刀具（如钨钢，氮化硼刀具等），硬质合金刀具耐高温，硬度高，主要用于加工硬度较高的工件，如前模、后模。硬质合金刀具需较高转速加工，否则容易崩刀。硬质合金刀具加工效率和质量要比高速钢刀具好。 3．涂层刀具（如镀钛等），涂层刀具介于高速钢刀具跟合金刀具之间。 四、常用刀具使用参数参考值 1．常用开粗硬质合金刀（镶刀片类） 品 牌 SECO、三菱 SECO、三菱 SECO、三菱 SECO、三菱 SECO、三菱 刀具型号 Φ35R5 Φ30R5 Φ25R5 Φ20R0.8 Φ16R0.8 推荐切深h(mm) 0.6—1 0.6—0.8 0.5—0.8 0.3—0.5 0.3—0.5 推荐转速rpm 1500 1500 1500 1800 2000 推荐进给mm/min 1500—1800 1500—1800 1500—1800 1200—1800 1200—1800 2．合金钨钢平底刀 刀具型号 Φ12 Φ10 Φ8 Φ6 Φ5 Φ4 Φ3 Φ2 Φ1 推荐进给精（粗） 下刀速率精（粗） 推荐切深h(mm) 1200（1800） 1200（1800） 1200（1800） 1200 1200 1000 800 600 300 600（1000） 600（1000） 600（1000） 600 600 500 500 300 100 0.3—0.6 0.3—0.5 0.2—0.5 0.2—0.3 0.15—0.25 0.1—0.25 0.1—0.2 0.05—0.15 0.05—0.1 推荐转速精（粗） 2500（1800） 2500（1800） 2500（1800） 2500 3000 3000 3000 3500 3500 3．白钢刀（主要用于加工铜公，材料为紫铜） 刀具型号 Φ20 Φ16 Φ12 Φ10 Φ8 Φ6 Φ5 Φ4 Φ3 Φ2 推荐进给精（粗） 下刀速率精（粗） 推荐切深h(mm) 1200（1800） 1200（1800） 1200（1800） 1200（1800） 1200（1800） 1200 1200 1000 800 600 600（1000） 600（1000） 600（1000） 600（1000） 600（1000） 600 600 500 500 300 推荐转速精（粗） 0.3—0.5（0.6—2） 2000（1200） 0.3—0.5（0.6—1.5） 2000（1200） 0.2—0.5（0.5—0.8） 2000（1200） 0.2—0.5（0.5—0.8） 2000（1200） 0.2—0.4（0.3—0.6） 2000（1200） 0.2—0.3 0.2—0.3 0.1—0.25 0.1—0.2 0.05—0.15 2000 2500 2500 2500 3500 Φ1 300 100 0.05—0.1 3500 4．球刀（主要用于钢料和铜公的精加工和半精加工） 刀具型号 Φ20R10 Φ16R8 Φ12R6 Φ10R5 Φ8R4 Φ6R3 Φ5R2.5 Φ4R2 Φ3R1.5 Φ2R1 Φ1.5R0.75 Φ1R0.5 推荐进给精（半精） 1200（1500） 1200（1500） 1200（1500） 1200（1500） 1000（1500） 1000（1200） 800（1200） 800 600 500 300 300 下刀速率精（半精） 600（800） 600（800） 600（800） 600（800） 500（800） 500（600） 400（600） 400 300 300 100 100 推荐刀间距(mm) 0.3—0.5 0.3—0.5 0.2—0.4 0.2—0.4 0.2—0.3 0.2—0.3 0.1—0.3 0.1—0.25 0.1—0.2 0.05—0.2 0.05—0.1 0.05—0.1 推荐转速精（半精） 2000（1500） 2000（1500） 2500（2000） 2500（2000） 3000（2000） 3000（2000） 3000（2000） 3000 3500 3500 3500 4000 5.4 加工方法与特点 表5-1 2轴加工类型 加工模组 Face Contour Pocket Drill 面铣削 外形加工 挖槽加工 钻孔 特 点 生成工件表面的同一高度内铣削的刀具路径 生成沿轮廓线进行铣削的刀具路径 生成用于切除封闭轮廓所包围的材料的刀具路径 用于生成孔加工刀具路径,包括钻孔,镗孔.和攻牙等,它是以点为加工元素的. 表5-2 曲面粗加工类型 加工模组 Parallel Radial Project Flowline Contour 平行式粗加工 放射状粗加工 投影粗加工 流线粗加工 等高粗加工 特 点 生成一组相互平行切削的粗加工刀具路径 生成放射状的粗加工刀具路径 将已有的刀具路径工几何图形投影到曲面上生成粗加工刀具路径 沿曲面流线方向生成粗加工刀具路径 沿曲面的等高线生成粗加工刀具路径 Restmill Pocket Plunge 残料粗加工 挖槽粗加工 钻削式粗加工 根据已加工的程序生成残料粗加工刀具路径 切削所有位于曲面与凹槽边界材料生成粗加工刀具路径 依曲面形态,在Z方向下降生成粗加工刀具路径 表5-3 曲面精加工类型 加工模组 Parallel Par.Steep Radial Project Flowline Contour Shallow Pencil Leftover 平行式精加工 陡斜面精加工 放射状精加工 投影粗精加工 流线粗精加工 等高粗精加工 浅平面精加工 交线清角精加工 残料精加工 特 点 生成一组按特定角度相互平行切削的精加工刀具路径 生成用于清除曲面斜坡上残留材料的精加工刀具路径 生成放射状的精加工刀具路径 将已有的刀具路径工几何图形投影到曲面上生成精加工刀具路径 沿曲面流线方向生成精加工刀具路径 沿曲面的等高线生成精加工刀具路径 生成用于清除曲面浅平面部分残留材料的精加工刀具路径,浅平面积由两斜坡角度决定. 生成用于清除曲面间交角部分残留材料的精加工刀具路径. 生成用于清除因使用较大直径加工所残留的材料的精加工刀具路径. Scallop 环绕等距精加工 生成一组等步距环绕工件曲面的精加工刀具路径 5．5 二维刀路策略 5.5.1外形铣削 外形铣削在实际应用上比较广泛，其特点是沿着轮廓线生成切削加工的刀具轨迹。轮廓可以是二维的，也可以是三维的，二维轮廓产生的刀具路径的切削深度是固定不变的，而三维轮廓线产生的刀具路径的切削深度是随轮廓线的高度位置变化的。二维轮廓线的外形铣削是一种2.5轴的加工，它在加工中产生在水平方向的XY两轴联动，而Z轴方向只在完成一层加工后进入下一层时才做单独的动作。 一．外形铣削的作用 外形铣削在实际应用中，主要用于一些形状简单、模型特征是二维图形决定的、侧面为直面或者倾斜度一致的工件。使用这种方法可以简单的二维轮廓线直接进行编程，快捷方便。 二．外形铣削的操作步骤 外形铣削的操作步骤如表5-4所示。 表5-4外形铣削的操作步骤 序 号 1 操作步骤说明 在下拉主菜单中依次选取 刀具路径（Toolspaths）→外形铣削（Contour）选项 系统提示选取外形铣削加工的加工边界，可以选择多条轮廓线作为加工轮廓；在串连选项选择廓的选择，进入加工参数设置。 完成外形轮图 示 → 提 示 1．下刀位置在最接近选择串连轮廓线的点击位置的曲线端点。 2．注意串连轮廓线的箭头方向，这个方向将直接影响加工的切削方向，特别是在对多条轮廓线进行加工时。 2 3 系统打开外形铣削对话框的刀具参数（ Tools Parameters）选项卡。在刀具列表中新建刀具或者由刀具管理器中选取刀具。设定刀具参数。 单击外形铣削参数（Contour Parameters）选项，加工类型默认为2D外形铣削，可以按需要选择加工类型。设置轮廓铣削参数，即设置安全高度、参考高度、切削进给下刀起始距离、切削深度、补正方式及补正方向，加工预留量等参数。 激活分层铣深（Depth Cuts）设置最大粗切步进量 激活进/退刀选项（Lead in/out）,设置为直线或圆弧进/退刀，以避免刀具的损坏和提高加工表面质量。 进行完所有参数设置后，单击外形（2D）对话框中的按钮，系统即可依设置的参数计算出刀具路径。 4 5 6 7 图5-3 外形铣削参数 5.5.2挖槽加工 挖槽加工也称为口袋加工，其特点是移除封闭区域里的材料，其定义方式由外轮廓与岛屿组成。挖槽加工是大量的去除一个封闭轮廓内的材料，另外通过轮廓与轮廓之间的嵌套关系，去除欲加工部分。 一．挖槽加工的作用 挖槽加工在实际应用中，主要用于一些形状简单、图形特征由二维图形决定、侧面为直面或者斜度一致的工件粗加工 二．挖槽加工的操作步骤 外形铣削的操作步骤如表5-5所示。 表5-5 2D挖槽的操作步骤 序 号 1 操作步骤说明 在下拉主菜单中依次选取 刀具路径（Toolspaths）→挖槽（Pocket）选项 系统提示选取挖槽加工的轮廓边界，可以选择多条轮廓线作为加工轮廓；在串连选项选择廓的选择，进入加工参数设置。 完成外形轮图 示 → 提 示 2 3 系统打开挖槽对话框的刀具参数（ Tools Parameters）选项卡。在刀具列表中新建刀具或者由刀具管理器中选取刀具。设定刀具参数。 单击2D挖槽参数（Pocket Parameters）选项，挖槽加工形式默认为标准挖槽，可以按需要选择加工类型。设置轮廓铣削参数，即设置安全高度、参考高度、切削进给下刀起始距离、切削深度、补正方式及补正方向，加工预留量等参数。 激活分层铣深（Depth Cuts）设置最大粗切步进量 单击粗切/精修参数（Roughing/Finishing Parameters）选项，设置粗铣走刀方式、刀间距、粗切角度等参数；设置精修次数、精修加工量及精修的其它选项。 如有需要，激活“螺旋/斜插式下刀”选项，设置粗铣时的螺旋或斜插下刀参数。 进行完所有参数设置后，单击挖槽（Pocket）对话框中的按钮，系统即可依设置的参数计算出刀具路径。 4 5 6 7 8 图5-4 粗切/精修参数 切削方式 MasterCAM提供了8种挖槽粗铣切削方式，包括有行切的双向切削（Zigzag）、环切的等距环切（Constant Overlap Spiral）、平行环切（Parallel Spiral）、平行环切清角（Parallel Spiral,Clean Corners）、依外形环切（Morph Spiral）、高速切削（High Speed）、单向切削（One way）、螺旋切削（True Spiral）。在挖槽加工的铣削区域内，使用切削方式来设定刀具路径行进方向，其刀具路径行进方向，能够决定铣削之速度快慢与刀痕方向，合理地选择切削方式，可以在同样的加工时间的情况下，获得理想的表面加工质量。因此设定适当的切削方式，对于刀具路径的产生是非常重要的条件。 （1）双向切削（Zigzag）：产生一组来回的直线刀具路径。其所构建刀具路径将以相互平行且连续不提刀的方式产生。 （2）等距环切（Constant Overlap Spiral）：构建一粗加工刀具路径，确定以等距切除毛坯，并根据新的毛坯量重新计算，重复该处理过程直至系统铣完加工区域。该选项构建较小的线性移动，可干净清除所有毛坯。 (3)平行环切（Parallel Spiral）：以平行螺旋方式粗加工内腔，每次用横跨步距补正轮廓边界。 (4) 平行环切清角（Parallel Spiral,Clean Corners）：以平行环切的同一方法粗加工内腔，但是在内腔角上增加小的清除加工，可切除更多的毛坯，该选项增加了可用性，但不能保证将所有的毛坯都清除干净。 （5）依外形环切（Morph Spiral）：依外形螺旋方式产生挖槽刀具路径，在处部边界和和岛屿间用逐步过滤进行插补方法，粗加工内腔。 （6）高速切削（High Speed）：以平行环切的同一方法粗加工内腔，但其在行间过渡时采用一种平滑过渡的方法，另外在转角处也以圆角过渡，保证刀具整个路径平稳而高速。 （7）单向切削（One way）：所构建之刀具路径相互平行，且在每段刀具路径的终点，提刀至安全高度后，以快速移动速度行进至下一段刀具路径的起点，现进行铣削下一段刀具路径的动作。 （8）螺旋切削（True Spiral）：以圆形、螺旋方式产生挖槽刀具路径。用所有正切圆弧 进行粗加工铣削，其结果为刀具提供了一个平滑的运动、一个较短的NC程序和一个较好的全部清除毛坯余量的加工。 表5-6 切削方式 参 数 双向切削 释 义 在刀具加工时以往复双向进刀进行加工 特 点 加工速度快，能节省加工时间，但刀具易磨损 图 示 等距环切 产生一组以环绕等距回圈的切削刀具路径 适合于加工规则的单型腔，加工后型腔的底部侧壁加工质量较好 平行环切 以螺旋回圈单向进刀的方式产生加工路径 由于刀具进刀方向一致使刀具稳定，但不能干净地清除工件余量 平行环切清角 同环切加工方法相同，但在其基础上加工每一个角落，同时产生回转清角的刀具路径 为了保证工件角落余量的去除，避免角落余量大、加工不完全时选用，但也不能保证能够将角落里的余量完全清除 依外形环切 根据加工的轮廓外形，或以岛屿的轮廓外形产生环绕其形状的刀具路径 当型腔内部有单个或多个岛屿时可选用 高速切削 是依据边界轮廓的外形产生刀具路径 可以清除转角或边界壁的余量，但加工时间相对较长 单向切削 刀具切削时只沿着同一个方向切削和退刀 适合于切削参数是较大值时选用，但加工时间较长 螺旋切削 以螺旋回圈的方式产生挖槽加工刀具路径 非规则型腔时可选，加工时刀具以螺旋回圈进给 挖槽中不同类型刀具的切削间距设置 平刀: 切削间距(直径%) 65-75% 球刀: 切削间距(直径%) 10-20%左右 圆鼻刀: 切削间距(距离) （刀直径-2*R角）*80% 5.5.3 平面铣削 一．平面铣削的作用 平面铣削命令用以快速切除零件顶面上的毛坯，加工出一个平面，为进一步加工作准备。 二．平面铣削的操作步骤 表5-7 平面铣削的操作步骤 序 号 操作步骤说明 图 示 提 示 1 2 在下拉主菜单中依次选取 刀具路径（Toolspaths）→面铣（Face）选项 系统提示选取面铣加工的轮廓边界，在串连选项选择完成外形轮廓的选择，进入加工参数设置。 系统打开挖槽对话框的刀具参数（ Tools Parameters）选项卡。在刀具列表中新建刀具或者由刀具管理器中选取刀具。设定刀具参数。 单击平面铣削（Face Parameters）选项，即设置安全高度、参考高度、切削进给下刀起始距离、切削深度、切削方式、截断方向超出量及切削方向的超出。 如有需要，激活“分层铣深”选项，设置分层铣深参数。 进行完所有参数设置后，单击平面铣削（Face）对话框 → 3 4 5 6 中的径。 按钮，系统即可依设置的参数计算出刀具路 图5-5 面铣加工参数 5.5.4 钻孔加工 MasterCAM的钻孔加工可以指定多种参数进行加工，设定钻孔参数后，自动输出相对应的钻孔固定循环加工指令，包括钻孔、铰孔、镗孔、攻丝等加工方式。 一．钻孔加工的作用 钻孔加工可以用于工件上各种点的加工，为了保证有足够的精度，通常在数控加工机床上直接进行孔的加工。钻孔加工程序相对比较简单，通常可以在机床上直接输入程序语句进行加工，但使用MasterCAM软件进行钻孔程序编制，可以直接生成完整程序，使用传输软件将程序传输到机床控制器，可以提高效率和机床利用率，同时可以降低人工输入可能产生 的差错率，这一点尤其在孔的数量较多时明显。 二．钻孔加工的操作步骤 表5-8 钻孔加工的操作步骤 序 号 1 2 操作步骤说明 在下拉主菜单中依次选取 刀具路径（Toolspaths）→钻孔（Drill）选项。 进入【选取钻孔的点】视窗，进行选取方式，排序等设置。 在图形区上选点或者选择所选点的定义方法对应的图素。按键盘【ESC】结束点的选择，返回【选取钻孔的点】视窗。 选取加工刀具，设置机械参数。系统打开Drill对话框的刀具参数（Tools parameters）选项卡，在该选项卡上选择或设定钻孔加工刀具、主轴转速、进给等参数。 单击Simple drill 选项，设置安全高度，钻孔深度，钻孔方式等参数。 如有需要，在Simple drill-no peck选项卡中，激活“刀尖补偿（Tip comp）”选项，进入钻头刀尖补偿参数设置。 进行完所有参数设置后，单击钻孔（Pocket）对话框中的按钮，系统即可依设置的参数计算出刀具路径。 图 示 → 提 示 3 4 5 6 7 图5-6 钻孔加工参数 表5-9 常用的钻嘴参数 编号 钻头类型 1 2 3 4 5 D20-D35 D16-20 D10-16 D6-D10 D6-D3 转 速 300 600 800 1000 1500 进给率 30 30 30 30 30 下刀量 3 3 2 1．5 1 5.6 三维曲面粗加工 粗加工功能主要应用于成型结构零件或普通机床难以成形的结构零件，比如模具中的型芯、型腔、滑块等结构。 曲面粗加工包括了8种粗加工方法。在实际数控编程加工中，主要是使用曲面挖槽粗加工和残料粗加工这两种加工方式进行零件的粗加工，其它的曲面粗加工刀路是很少用到或者是完全用不到，所以下面只介绍主要的二种加工方式。 4.4.1 曲面挖槽粗加工 挖槽粗加工就是通过对型芯、型腔等模具结构进行粗加工，粗加工目的就是为了减少工件的余量，以及达到半精和精加工的要求，挖槽粗加工适合大多数模具结构的加工。 图5-7 挖槽粗加工参数 图5-8 螺旋式下刀参数 4.4.1 曲面残料粗加工 残料粗加工主要用于清除其他刀具路径未切削或因直径较大未能切削所残留的材料，需要与其他的刀具路径配合使用。 图5-9 残料加工参数 图5-10 剩余材料参数 5.7 三维曲面精加工 精加工就是把粗加工后的三维模型结构精修到工件的几何形状并达到尺寸精度，其切削方式根据三维模型结构进行单层单次切削。 曲面精加工包括了10种精加工方法。 5.7.1 曲面精加工等高外形 精加工等高外形是沿三维模型外形生成的精加工刀具路径。等高外形精加工应用非常广泛，对于有特定高度及斜度比较大的模具结构都采用等高外形加工。 图5-11 等高外形加工参数 5.7.2 平行铣削曲面精加工 平行铣削精加工是生成某一特定角度的平行切削精加工刀具路径。平行铣削精加工功能应用广泛，主要应用于圆弧面过渡及比较平缓的曲面的模具结构零件中。 图5-12 平行铣削精加工参数 5-13 刀具路径的间隙设定 5.7.3 环绕等距曲面精加工 环绕等距精加工是生成等距环绕三维模型曲面的精加工刀具路径，主要加工比较平缓而且有规则的零件。其特点是加工时间、计算刀路时间长，精度比较高，但加工到最后曲面时有明显的刀痕。 图5-14 3D等距加工参数 图5-15 环绕设定 5.7.4 放射状曲面精加工 放射状精加工指刀具绕一个旋转中心点进行工件某一范围内的放射性加工，适合于圆环状、边界等值或对称性模具结构的加工。 图5-16 放射状精加工参数 5.7.5 浅平面曲面精加工 浅平面精加工是对加工后浅平面积残留材料进行精加工，浅平面积由两斜坡角度决定。 图5-17 浅平面精加工参数 5.7.6 陡斜面曲面精加工 陡斜面精加工是指清除三维模型曲面斜坡上的残留材料，斜坡面由两斜坡角度决定。 图5-18 陡斜面精加工参数 5.7.7 投影曲面精加工 投影精加工是将已有的刀具路径或几何图形投影到选取的曲面上生成的精加工刀具路径。 图5-19 投影精加工参数 4.5.8 流线曲面精加工 曲面流线精加工是沿着某一特定的切削方向进行加工，其切削方向包括沿着截断方向加工或者切削方向加工，同时还可以控制曲面的“残脊高度”而加工出平滑的加工曲面。 图5-20 曲面流线精加工参数图 5-21 切换菜单 4.5.9 交线清角精加工 交线清角精加工是用于清除曲面间的交角部分残留材料，它属于局部精加工功能，一般用作修整工序。 图5-22 交线清角参数 4.5.10 残料清角精加工 残料清角精加工是产生刀具路径用于清除因使用较大直径刀具加工所残留的材料，所选用刀具要比前面程序选用的刀具要小，还可以给定加工曲面斜率范围，刀具就根据斜率范围进行加工。 图5-23 残料清角加工参数 常用模具表示编号 产品: CP 前模: CAV 后模: CORE 行位: SL 前模铜公: U 后模铜公: D 行位铜公: S 前后模公用铜公:M 精公: F 粗公: R 铜公编号示例1: 前模第1个铜公为精公 编号为: U1F 铜公编号示例2: 前模第8个铜公为粗公 编号为: U8R 铜公编号示例3: 后模第15个铜公为精公 编号为: D15F 铜公编号示例4: 行位第3个铜公为粗公 编号为: S3R 铜公编号示例5: 前后模第3个公用铜公为精公 编号为: M3F 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容