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基于MasterCAM对零件造型、加工的分析

广东省核工业华南高级技工学校 郑泽林 2017-8-20 7:57:22

  摘要: 随着技工教育地不断发展,机床地不断升级,零件的结构越来越复杂化,零件造型、加工应用也越来越广泛,MasterCAM是加工中一种常见的仿真软件。CAD/CAM得到广泛运用,MasterCAM对零件进行造型设计,并对零件进行编程加工,日趋重要。本文将通过加工实例,讲述曲面造型的方法,分析薄壁和曲面加工的难点和解决的方法。
   关键词:零件造型设计 加工编程 曲面造型 薄壁加工
  
   一、前言
   随着技术经济的快速发展,CAD/CAM得到广泛运用,从根本上改变了传统的设计、生产模式。MasterCAM提供了从产品的几何造型设计到加工制造过程中各项功能。它利用多种方式对零件进行造型设计,并且通过各种方法对零件的加工进行自动编程,通过后置处理快速生成数控代码,完成零件的设计到生产加工的过程。进行零件造型设计,能保证零件在后续加工编程中准确生成加工程序,实现零件的正确造型。而对零件加工过程中如何提高加工效率,要求在生成加工程序时,要对刀具路径进行合理的安排,才会使零件完整、有序的加工出来。本文主要研究利用MasterCAM平台提供的功能,对零件造型设计和零件加工进行分析。
   二、工件分析
   如图2-1、2-2、2-3分别是零件的正面俯视图、局部剖左视图和反面俯视图。
   由所示图中可以得知:该零件外形为一个100x100mm并带有圆角为R20mm的正方形,在正面图形中,有一个高为5mm,半径为R45mm的凸台,凸台中心处还有一处半径为R14.5mm深为10mm的圆槽,凸台上还有一高度为5mm,厚度为1mm的类似风扇叶片的薄壁图样,而反面造型中是一个复杂曲面造型,设置了横向引线在通过纵向导引线生成的一个复杂曲面。
  
   图2-1 正面俯视图 图2-2 局部剖左视图
  
   图2-3 反面俯视图 图3-1 正面图形外观图
   三、零件的造型设计
   对于正面图形而言,通过对二维图形的有序组合就可以得到正面图形的外形设计,如图3-1所示。但对反面图形来说,要设计一个复杂曲面,在设计的时候就有多种选择,设计不好,曲面将不能生成,或是生成了将会产生缝隙,不能将曲面融合起来,不能达到设计要求。
   在设计三维复杂曲面的时候,MasterCAM平台提供了六种曲面造
   型工具,通过对三维线框的分析,应该选择昆氏曲面造型工具。昆氏曲面造型简单的方法就是通过数行跟列来确定曲面的经纬线,根据这一思路,我们根据通过昆氏曲面进行造型,造型图如下图3-2所示。
  
   图3-2曲面造型 图3-3横、纵向串联方向
   在利用昆氏曲面造型的时候,很多时候都会出现这种问题。产生这种问题的原因是因为在构造昆氏曲面的时候,要选择的纵向边界比较多,如果不能保证所选的方向都是一致的话就容易产生图3-2中所示的情况,需要解决这个问题有两种方法:第一就是在选择方向的时候,一定要保证所有边界横向、纵向各自的方向一致,如图3-3所示。
   这一种方法中,对串联方向比较难保证,因为在选择的过程中对方向的控制容易出现分叉点,有时候即使是方向保证好了,也不一定能将这一曲面完整的做出来,这是因为有时候纵向截面线的形状相差太远,在过渡的时候没有平滑过来,就像图3-3中的4条截面线,右端两条是半圆弧,左边两条是跨度比较大的圆弧组合曲线,在连接的时候,很容易就出现像图3-2所示的过渡不平滑和与线框不连接的问题。所以这一种方法在做昆氏曲面时个人不赞成使用。
   第二种方法就是将昆氏曲面的行与列简化成一行一列的形式。这样做的好处是可以将复杂的三维线框简化掉,同时也可以避免在串联时对方向的选择问题,因为一行一列的话,对行和列就只有一个方向了,并且行列边界就是曲面的范围,中间也没有面上导引线,所以在曲面生成时就不会产生边界与线框脱离的问题。一行一列的昆氏曲面在选择曲面融合的方式时也较为简单,只要选择了,曲面上都会很平滑的过渡,不会产生明显的过渡痕。这一方法比较麻烦,但对昆氏曲面生成的效果会好点,并且在截面线越多的情况下,用最简单的方法做,效果会更好些。用这种方法生成的昆氏曲面如下图3-4所示。
   (未完,下一页

  
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