基于MasterCAM对零件造型、加工的分析

1 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。它利用多种万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、有序的加工出采。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。

2 工件分析

    如图1、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100xl00mm 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的圆橹，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。

3 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4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，不能将曲面融合起采，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眼列采确定曲面的经纬线，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5所示。

    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5中所示的情况，需要解决这个问题有两种万法：第一就是在选择万向的时候，一定要保证所有边界横向、纵向各自的方向一致，如图6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采，就像图6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5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。