基于MasterCAM和Pro/E的典型零件設(shè)計與加工

史永芳

(三峽大學(xué)科技學(xué)院，湖北宜昌443002)

0 引言

當前，中國的制造業(yè)正在突飛猛進的發(fā)展，與此同時，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，與制造相關(guān)的模具設(shè)計與制造技術(shù)已經(jīng)逐漸實現(xiàn)數(shù)字化。國際上也出現(xiàn)了多種CAD/CAM/CAE軟件，每種軟件都有其各自的特色。其中，美國PTC公司開發(fā)的Pro/E和CNC Software公司開發(fā)的MasterCAM軟件表現(xiàn)得尤為突出。Pro/E造型能力強，兼容性好，因而在模具行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，而Mastercam在3D繪圖與加工方面都具有強大的功能，并且擁有良好的性價比、易于上手及高可靠的加工性能，使其在模具行業(yè)的加工環(huán)節(jié)中根深蒂固。目前將Pro/E中設(shè)計的模具轉(zhuǎn)到MasterCAM中出加工程序，兩者的配合使用是目前模具行業(yè)中普遍的工作模式。在現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)中，CAD/CAM軟件技術(shù)是核心，而Pro/E和MasterCAM無疑是CAD/CAM軟件中的兩個焦點，兩個軟件在先進制造技術(shù)起著舉足輕重的作用。

1 Pro/E的產(chǎn)品三維造型

如今，箱體類、端蓋類、面殼罩類產(chǎn)品種類、造型繁多，有些產(chǎn)品外形相當復(fù)雜，造型時感到無從下手，但只要能合理地對產(chǎn)品進行分解，確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的主要特征，分清基本特征(如配合面，保證產(chǎn)品外形輪廓的特征)與構(gòu)造特征(如面與面之間的過渡、凸臺、凹腔、倒圓、倒角等)，就可以利用Pro/E首先從基本特征入手，合理用好草繪工具，保證草繪圖形的精確，在造型時根據(jù)產(chǎn)品的主要結(jié)構(gòu)建立特征曲線，通過拉伸、旋轉(zhuǎn)等工具，生成零件基本形狀，然后再在各基本形狀之間進行合并、去除、相交成型，得到需要的產(chǎn)品外形。

1.1 制作產(chǎn)品模型

首先進行設(shè)計前的準備:在進行模具設(shè)計與加工前，為該模型建立一個專用的文件夾，并將該文件夾設(shè)置為當前工作目錄，這樣在產(chǎn)品的三維造型中產(chǎn)生的文件、模具設(shè)計過程中產(chǎn)生的文件、轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)文件及在Mastercam系統(tǒng)中的加工文件會一一存入該文件夾下，使整個設(shè)計及加工過程產(chǎn)生的文件一目了然，文件井然有序。具體操作步驟如下:

1)建立模型專用文件夾

在用戶計算機X盤目錄下建立一個新文件夾。

2)建立工作目錄

啟動Pro/E，執(zhí)行［文件］/［設(shè)置工作目錄］菜單命令。系統(tǒng)彈出選取工作目錄對話框，選擇上面建立的文件夾。

然后創(chuàng)建箱體的底板根據(jù)各種零件的不同特征，運用Pro/E軟件強大的建模功能逐步建立產(chǎn)品模型，著色顯示如圖1，圖2，圖3所示。

圖1 照相機外殼

圖2 一級減速器箱體模型

圖3 起動機端蓋

1.2 典型零件產(chǎn)品模具設(shè)計

三維造型完成后，利用Pro/E系統(tǒng)下的［制造］/［模具型腔］模塊進行模具組件設(shè)計，它包括建立模型專用文件夾、建立工作目錄、參考模具的布局、調(diào)入?yún)⒖寄Ｐ汀⑹湛s率的設(shè)置、毛坯工件的設(shè)計、分型面的設(shè)計、分割模具體積塊、抽取模具元件、鑄模及開模幾大部分。三種典型零件模具設(shè)計結(jié)果如圖4，圖5，圖6所示。

圖4 相機殼體模具

圖5 減速器箱體模具

圖6 端蓋模具

1.3 轉(zhuǎn)出模具的IGES數(shù)據(jù)文件

模具設(shè)計完成后，將上、下模文件轉(zhuǎn)換為IGES格式文件，然后將其導(dǎo)入MasterCAM系統(tǒng)進行數(shù)控仿真加工。

2 MasterCAM的產(chǎn)品仿真加工

2.1 典型零件模具的仿真加工

各典型零件模具的仿真加工主要包括加工坯料、對刀點的確定，規(guī)劃曲面的各種粗加工路徑和精加工路徑等內(nèi)容，由于基本方法都是大體相同的，區(qū)別之處只在于模具所選擇的粗加工和精加工的方法和順序的不同。所有刀具參數(shù)設(shè)定后，單擊確定按鈕，精加工仿真完畢后，系統(tǒng)生成仿真加工軌跡路線，如圖7，圖8，圖9所示。

圖7 相機殼體模具位置和刀具軌跡顯示圖

圖8 箱體模具仿真加工軌跡路線圖

圖9 端蓋模具精加工圖

2.2 生成加工NC代碼

利用MasterCAM軟件的POST后置處理功能，自動生成加工箱體各模具所需要的NC代碼。但是一般生成的NC代碼是不能直接用于各機床的，對于不同的機床，對NC代碼還需要做一些修改才能使用。

按照如下步驟進行:點擊G1按鈕，系統(tǒng)彈出后處理管理對話框，選擇保存文件夾，單擊“保存”按鈕；系統(tǒng)將彈出程序編輯器進行編輯；關(guān)閉NC程序文件編譯器；選擇菜單“文件”“保存”命令保存文件，得到部分NC程序如圖10，圖11所示。

圖10 減速器箱體加工NC代碼

圖11 端蓋加工NC代碼

3 結(jié)語

隨著經(jīng)濟和CAD/CAM技術(shù)的迅猛發(fā)展，PRO/E，MasterCAM等先進的CAD/CAM軟件的應(yīng)用為產(chǎn)品設(shè)計到制造提供了強有力的技術(shù)支持，而且該三個零件加工實例的經(jīng)驗具有推廣參考價值，對于相似加工特點的零件在滿足加工要求的過程中，往往也要采用多種加工方式和策略。為此結(jié)合兩者軟件各自特點，可以更有效發(fā)揮軟件優(yōu)勢，提高產(chǎn)品設(shè)計與加工品質(zhì)和效率。

［1］何滿才.Pro/ENGINEER模具設(shè)計與 Mastercam數(shù)控加工［M］.北京:人民郵電出版社，2005.

［2］鐘日銘.Mastercam X3三維造型與數(shù)控加工［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2009.

［3］余虹波，等.基于Pro/E和Mastercam的模具設(shè)計與數(shù)控加工［J］. 機械設(shè)計與制造，2008，1(1):204-206.