基于MASTERCAM软件进行鼠标的三维曲面建模与仿真

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（2）AutoCAD

AutoCAD是当今最流行的二维绘图软件，它在二维绘图领域拥有广泛的用 户群。AutoCAD有强大的二维功能，如绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注以及二次开发等功能，同时有部分三维功能。

（3）SolidWorks

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。

（4）Pro/Engineer

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工作，即实现所谓的并行工程。

Pro/Engineer系统主要功能如下：

a)真正的全相关性，任何地方的修改都会自动反映到所有相关地方。 b)具有真正管理并发进程、实现并行工程的能力。 c)具有强大的装配功能，能够始终保持设计者的设计意图。 d)容易使用，可以极大地提高设计效率。

Pro/Engineer系统用户界面简洁，概念清晰，符合工程人员的设计思想与习惯。整个系统建立在统一的数据库上，具有完整而统一的模型。Pro/Engineer建立在工作站上，系统独立于硬件，便于移植。

我国MASTERCAM技术及产品发展的未来之路经过多年的推广，CAD技术已经广泛地应用在机械、电子、航天、化工、建筑等行业。应用CAD技术起到了提高企业的设计效率、优化设计方案、减轻技术人员的劳动强度、缩短设计周期、加强设计的标准化等作用。近年来，我国CAD技术的开发和应用取得了长足的发展，除对许多国外软件进行了汉化和二次开发以外，还诞生了不少具有自主版权的CAD系统，如高华CAD，开目CAD等，由于这些软件价格便宜，符合本国国情和标准，所以受到了广泛的欢迎，赢得了越来越大的市场份额。 但是，我国MASTERCAM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有不小的差距。由于国外MASTERCAM软件出现得较早，开发和应用的时间也较长，所以它们发展比较成熟，现在基本上已经占领了国际市场。这些国外软件公司利用其技术和资金的优势，开始大力向我国市场进军，目前，国外一些优秀软件，如UG、SolidWorks、Pro/Engineer、CATIA等，已经占领了一部分国内市场。所以，我国MASTERCAM软件前景不容乐观。但是，我们也应该看清自己的优势，比如了解本国市场，提供技术支持方便，价格便宜等。在

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这些前提下，我们不仅要紧跟时代潮流，跟踪国际最新动态，遵守各种国际规范，在国际国内形成自己独特的优势，更要立足国内，结合国情，面向国内经济建设的需要，开发出有自己特色，符合中国人习惯的MASTERCAM软件。

在工作站时代，MASTERCAM是工作站平台三维模型软件的佼佼者，而在当今微机时代，SolidWorks在Windows NT平台的三维MASTERCAM软件中处于领先地位。由于国外在Unix工作站平台上开发MASTERCAM软件已有一定的时间和投入，我国软件在这方面比美国等发达国家落后许多。但是在微机平台上开发MASTERCAM软件是一个全新的领域，我国与国外起点差不多，都是使用Visual C++，OpenGL等工具进行软件开发，在这基础上开发出先进的，符合本国用户习惯的MASTERCAM软件还是有可能的。MASTERCAM技术可以应用在许多领域，机械制造是最早也是最广泛应用MASTERCAM技术的领域。随着MASTERCAM技术的发展，建筑、电子、化工的领域也开始应用该技术，在这些新的应用领域中，国外软件的优势并不明显。所以，我国MASTERCAM软件在这些方面还是可以与发达国家竞争的，并且随着MASTERCAM技术应用的深入，越来越多的领域将会使用该技术，所以，如果能够紧跟时代潮流，不断应用于新的领域，那么国产MASTERCAM软件还是很有前途的。

1．5 数控加工技术概述

随着制造业的快速发展，在制造行业所采用的制造手段日益增多，传统的制造手段已不能满足产品研制开发、制造的需要，特别是一些复杂结构、带有各种空间角度和曲面的零件，普通的机械加工手段已不可能完成。20世纪40年代后期发展的一种自动化加工技术，在制造业广泛应用，为复杂零件的加工提供了较为完善的解决方案，这种加工技术就是数控加工技术，它综合了计算机、电机、电气传动、自动控制、测量、机械制造等多学科的内容。对于一个零件的加工，传统的方法是用常规的工艺和普通的设备来完成的，现在可以用数控设备来完成全部加工过程。数控加工工艺有别于常规工艺，以下将讨论到数控加工工艺所涉及的内容。

1.5.1 数控加工工艺内容

1.软件部分

（1）零件工艺性分析。

（2）使用合理的加工策略：包括确定粗加工、半精加工、精加工、清根的走刀路径，切削余量的选择，走到和退刀方式的确定。

（3）数控程序的编制。 （4）切削参数的确定。

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2.硬件部分

（1）机床的选择：选择合适的机床既能满足零件加工的外轮廓尺寸，又能满足零件的加工精度。

（2）刀具的选择：选择合适的刀具要求所选的刀具一定要满足软件部分提出的所有要求，它和切削参数一样，影响零件的加工效率和刀具消耗的成本。在生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀等。针对本课题，在自由曲面加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般取的很密，故球头铣刀常用于曲面的精加工。而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选用平头刀。

（3）工装的选择：在满足零件的加工前提下，夹具越简单越好。工装夹具要使零件装夹牢固、准确、不易使零件变形，不影响连续走刀。

（4）划分加工阶段：对加工质量要求较高的零件，其加工过程一般划分3个阶段，即粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段。

a)粗加工阶段：粗加工的主要任务有两个方面，一方面是以最快速度切除大部分的加工余量，减少工件的内应力，为精加工阶段做好准备；另一方面可及时发现毛坯的缺陷。

b)半精加工阶段：半精加工一般安排在粗加工和热处理之间，或热处理与精加工之间，对毛坯余量大的工件，在精加工之前也可以安排半精加工，以保证零件的加工质量。

c)精加工阶段：精加工后的零件已基本上达到了零件设计图纸规定的尺寸，若零件表面的精度要求较高，则需要进行精细的光整加工，此时在精加工时应放些余量。

1.5.2 数控加工准备工作

（1）建立工件坐标系或加工坐标系

加工工件使工件必须夹紧在机床上，固定工件，保证工件坐标系坐标轴平行于机床坐标系坐标轴，因此在坐标轴上产生机床零点与工件零点的坐标值偏移量，该值作为可设定的零点偏移量输入到给定的数据区。当MASTERCAM数控程序运行时，此值就可以用一个编程的指令例如G54选择。

（2）对刀

在回参考点之后，机床的所有坐标均以机床零点为基准，而工件的加工程序则以工件零点为基准，这之间的差值就可以作为设定的零点偏移量输入。所以必须确定刀具和零件的相对位置即加工坐标系和机床坐标系之间的关系，因为必须

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通过机床参考点和机床坐标系之间的关系建立才能描述刀具的运动轨迹。

（3）数控程序的导入

将数控程序输入到数控系统的方法有两种，一种是通过操作面板上的按钮直接将数控程序手工输入到数控系统中，另一种是通过设备控制系统RS232接口与数控机床联结以传送程序

（4）数控加工前检查

在数控加工执行前，有效防止错误发生的措施是重新检查零件、夹具、加工坐标系、刀具等方面的内容，具体包括：

a)数控系统是否回到机床坐标系零点或满足加工要求； b)数控程序单的内容和要求； c)刀具是否和数控程序要求一致； d)毛坯状态是否满足数控加工的要求；

e)零件定位基准的可靠性，定位面是否稳定、准确、方便； f)装夹是否稳定；

g)装夹误差、定位误差是否影响数控程序执行； h)零件的刚性是否影响零件的加工精度要求。

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