基于MasterCAM和Pro/E的典型零件设计与加工

史永芳

(三峡大学科技学院，湖北宜昌443002)

0 引言

当前，中国的制造业正在突飞猛进的发展，与此同时，随着计算机技术的发展，与制造相关的模具设计与制造技术已经逐渐实现数字化。国际上也出现了多种CAD/CAM/CAE软件，每种软件都有其各自的特色。其中，美国PTC公司开发的Pro/E和CNC Software公司开发的MasterCAM软件表现得尤为突出。Pro/E造型能力强，兼容性好，因而在模具行业中得到广泛的应用，而Mastercam在3D绘图与加工方面都具有强大的功能，并且拥有良好的性价比、易于上手及高可靠的加工性能，使其在模具行业的加工环节中根深蒂固。目前将Pro/E中设计的模具转到MasterCAM中出加工程序，两者的配合使用是目前模具行业中普遍的工作模式。在现代集成制造系统中，CAD/CAM软件技术是核心，而Pro/E和MasterCAM无疑是CAD/CAM软件中的两个焦点，两个软件在先进制造技术起着举足轻重的作用。

1 Pro/E的产品三维造型

如今，箱体类、端盖类、面壳罩类产品种类、造型繁多，有些产品外形相当复杂，造型时感到无从下手，但只要能合理地对产品进行分解，确定产品结构的主要特征，分清基本特征(如配合面，保证产品外形轮廓的特征)与构造特征(如面与面之间的过渡、凸台、凹腔、倒圆、倒角等)，就可以利用Pro/E首先从基本特征入手，合理用好草绘工具，保证草绘图形的精确，在造型时根据产品的主要结构建立特征曲线，通过拉伸、旋转等工具，生成零件基本形状，然后再在各基本形状之间进行合并、去除、相交成型，得到需要的产品外形。

1.1 制作产品模型

首先进行设计前的准备:在进行模具设计与加工前，为该模型建立一个专用的文件夹，并将该文件夹设置为当前工作目录，这样在产品的三维造型中产生的文件、模具设计过程中产生的文件、转换的数据文件及在Mastercam系统中的加工文件会一一存入该文件夹下，使整个设计及加工过程产生的文件一目了然，文件井然有序。具体操作步骤如下:

1)建立模型专用文件夹

在用户计算机X盘目录下建立一个新文件夹。

2)建立工作目录

启动Pro/E，执行［文件］/［设置工作目录］菜单命令。系统弹出选取工作目录对话框，选择上面建立的文件夹。

然后创建箱体的底板根据各种零件的不同特征，运用Pro/E软件强大的建模功能逐步建立产品模型，着色显示如图1，图2，图3所示。

图1 照相机外壳

图2 一级减速器箱体模型

图3 起动机端盖

1.2 典型零件产品模具设计

三维造型完成后，利用Pro/E系统下的［制造］/［模具型腔］模块进行模具组件设计，它包括建立模型专用文件夹、建立工作目录、参考模具的布局、调入参考模型、收缩率的设置、毛坯工件的设计、分型面的设计、分割模具体积块、抽取模具元件、铸模及开模几大部分。三种典型零件模具设计结果如图4，图5，图6所示。

图4 相机壳体模具

图5 减速器箱体模具

图6 端盖模具

1.3 转出模具的IGES数据文件

模具设计完成后，将上、下模文件转换为IGES格式文件，然后将其导入MasterCAM系统进行数控仿真加工。

2 MasterCAM的产品仿真加工

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、对刀点的确定，规划曲面的各种粗加工路径和精加工路径等内容，由于基本方法都是大体相同的，区别之处只在于模具所选择的粗加工和精加工的方法和顺序的不同。所有刀具参数设定后，单击确定按钮，精加工仿真完毕后，系统生成仿真加工轨迹路线，如图7，图8，图9所示。

图7 相机壳体模具位置和刀具轨迹显示图

图8 箱体模具仿真加工轨迹路线图

图9 端盖模具精加工图

2.2 生成加工NC代码

利用MasterCAM软件的POST后置处理功能，自动生成加工箱体各模具所需要的NC代码。但是一般生成的NC代码是不能直接用于各机床的，对于不同的机床，对NC代码还需要做一些修改才能使用。

按照如下步骤进行:点击G1按钮，系统弹出后处理管理对话框，选择保存文件夹，单击“保存”按钮；系统将弹出程序编辑器进行编辑；关闭NC程序文件编译器；选择菜单“文件”“保存”命令保存文件，得到部分NC程序如图10，图11所示。

图10 减速器箱体加工NC代码

图11 端盖加工NC代码

3 结语

随着经济和CAD/CAM技术的迅猛发展，PRO/E，MasterCAM等先进的CAD/CAM软件的应用为产品设计到制造提供了强有力的技术支持，而且该三个零件加工实例的经验具有推广参考价值，对于相似加工特点的零件在满足加工要求的过程中，往往也要采用多种加工方式和策略。为此结合两者软件各自特点，可以更有效发挥软件优势，提高产品设计与加工品质和效率。

［1］何满才.Pro/ENGINEER模具设计与 Mastercam数控加工［M］.北京:人民邮电出版社，2005.

［2］钟日铭.Mastercam X3三维造型与数控加工［M］.北京:清华大学出版社，2009.

［3］余虹波，等.基于Pro/E和Mastercam的模具设计与数控加工［J］. 机械设计与制造，2008，1(1):204-206.