MasterCAM是當(dāng)今廣泛使用的CAD/CAM軟件。合理地利用CAD/CAM軟件可以大幅提高機(jī)械設(shè)計(jì)和加工的工作質(zhì)量和效率。本文以手機(jī)殼模具的建模和加工過(guò)程為例，就如何靈活運(yùn)用MasterCAM進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)和加工進(jìn)行了初步探討。

一、模具制件的設(shè)計(jì)

運(yùn)用MasterCAM中的Rectangle矩形命令、Arc命令繪制出Top面輪廓線，并用Fillet命令做圓角處理，繪制出Top面。通過(guò)實(shí)體Solids/Extrude命令拉伸12mm得到實(shí)體輪廓。在Front視圖中，運(yùn)用Spline曲線、Arc圓弧曲線等命令繪制出手機(jī)上表面曲線。同樣，運(yùn)用Extrude命令進(jìn)行實(shí)體拉伸，在Extrude Chain窗口中選中Cut Body選項(xiàng)，使其對(duì)前面在Top面中繪制的實(shí)體進(jìn)行實(shí)體剪切，即擠壓實(shí)體中的布爾運(yùn)算，從而得到手機(jī)上表面曲面。選Solids→Fillet對(duì)所做的實(shí)體倒圓角，完成模具制件的設(shè)計(jì)。在繪圖過(guò)程中，應(yīng)用Level圖層功能對(duì)設(shè)計(jì)有很大幫助。可以將不同的曲線、實(shí)體單獨(dú)放在各自的圖層里，并對(duì)其命名加以區(qū)分。根據(jù)需要屏蔽無(wú)關(guān)圖層，使視圖簡(jiǎn)化、清晰，方便修改，減少操作失誤。

二、模具實(shí)體的設(shè)計(jì)

1. 機(jī)體的設(shè)計(jì)
設(shè)置構(gòu)圖平面、視圖平面均為T(mén)op平面，把(0，0)點(diǎn)定位在手機(jī)左下角，按照制件設(shè)計(jì)完成實(shí)體制作。手機(jī)按鍵與機(jī)體并不是同一整體，在機(jī)體制造中，按鍵部分應(yīng)該為孔，所以在模具上表現(xiàn)為凸出。

2. 按鍵的設(shè)計(jì)
在Level打開(kāi)一個(gè)新的圖層，設(shè)置構(gòu)圖平面、視圖平面均為T(mén)op平面，設(shè)置工件深度Z為12，選Create→Next Menu→Ellipse繪制兩個(gè)交叉的橢圓，選Modify→Trim修剪兩個(gè)橢圓，得到按鍵的平面輪廓線。因?yàn)樽笥覂蛇叺陌存I對(duì)稱(chēng)，選Xform→Mirror命令來(lái)鏡像前面所繪制的按鍵，再在中間位置繪制一個(gè)橢圓形按鍵。選Translate命令，選中前面繪制的三個(gè)按鍵圖形并確定，出現(xiàn)Translate Direction命令對(duì)話框，選擇兩點(diǎn)間式，在平移對(duì)話框中設(shè)定Operation選項(xiàng)為Copy，Number Of Steps為3確定，通過(guò)輸入坐標(biāo)定位，得到12個(gè)手機(jī)基本按鍵。再在基本鍵上方繪制不同的功能鍵。

圖1 Top 面設(shè)計(jì)
將視圖轉(zhuǎn)化為Side視圖，用Translate命令移動(dòng)按鍵所在位置，使它們處在手機(jī)上表面上。打開(kāi)Level，設(shè)置一個(gè)新的圖層。用Extrude命令拉伸出按鍵實(shí)體。雖然各個(gè)按鍵不是連接在一起的，但也可以同時(shí)選擇拉伸。選擇Chain，然后選擇全部按鍵同時(shí)拉伸。在選擇時(shí)會(huì)出現(xiàn)方向不統(tǒng)一的問(wèn)題，可以用Reverse It來(lái)修改需要改變的方向，使其達(dá)到要求。設(shè)置完畢單擊Done，出現(xiàn)Extrude Chain對(duì)話框，選擇Extrusion Operation，按照默認(rèn)值Create Body，在拉伸距離輸入2，按Ok完成拉伸。對(duì)按鍵進(jìn)行倒角，選Main Menu→Solids→Fillet指令，主菜單顯示拾取實(shí)體圖素菜單，設(shè)置Faces為Y，Edges、Solids為N，然后拾取按鍵上表面，選Done-Done并設(shè)置Radius為1，生成倒圓角實(shí)體。到此按鍵設(shè)計(jì)完成。

3. 顯示屏幕的設(shè)計(jì)
隱藏按鍵實(shí)體圖層，重新打開(kāi)一個(gè)圖層，設(shè)置構(gòu)圖平面、視圖平面均為T(mén)op平面，工作深度仍為12。點(diǎn)擊Create→Rectangle繪制一個(gè)矩形。顯示矩形菜單，選擇1 Point輸入寬度30、高度20，并選Create Center Point，在屏幕上鍵入矩形中心點(diǎn)，確定矩形位置，完成矩形繪制。打開(kāi)實(shí)體圖層，設(shè)置視圖為Front。選Xform→Rotate命令選取矩形，繞矩形中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)3°。選Translate命令移動(dòng)矩形，使矩形中心點(diǎn)落在機(jī)體上表面上。拉伸矩形，打開(kāi)Solids→Extrude命令，選中矩形拉伸3mm，在拉伸對(duì)話框Extrusion Operation選項(xiàng)選中Cut Body，朝機(jī)體方向拉伸，系統(tǒng)提示選擇被切割實(shí)體對(duì)象，鼠標(biāo)單擊機(jī)體，拉伸完畢。將矩形所在圖層隱藏，只顯示實(shí)體圖層。選Solids→Fillet命令，設(shè)置為Edges為Y，F(xiàn)aces、Solids為N。選擇手機(jī)屏幕邊，進(jìn)行倒角，完成手機(jī)屏幕設(shè)計(jì)。實(shí)體建模階段完成，如圖2所示。

圖2 顯示屏幕的設(shè)計(jì)

三、刀具路徑生成

刀具路徑生成步驟如下：
(1)在主功能區(qū)依次單擊Toolpaths和Surface命令 ；
(2)在主功能區(qū)選擇Finish精加工；
(3)選擇加工方式為Parallet平行加工；
(4)系統(tǒng)提示區(qū)顯示Select Drive Surface，則窗選整個(gè)手機(jī)，在主功能區(qū)選Solids，將Surface后的Y改為N，用鼠標(biāo)單擊屏幕中的手機(jī)，選取整個(gè)實(shí)體，點(diǎn)擊Done/Done；
(5)確定刀具參數(shù)及生成刀具路徑。

在Tool Parameters空白區(qū)域單擊鼠標(biāo)右鍵，選Get Tool From Library，從刀庫(kù)中直接選取1#平頭銑刀。點(diǎn)擊Surface Parameters標(biāo)簽，設(shè)置安全高度Clearance、退刀高度Retract、進(jìn)給高度Feed等參數(shù)。點(diǎn)擊Finish Parallet Paramenters設(shè)置最大步距為0.1，點(diǎn)擊確定和主菜單中的Done，完成路徑生成，在工作區(qū)中出現(xiàn)曲面銑削刀具路徑，如圖3所示。

圖3 刀具路徑生成

四、NC代碼輸出及模擬加工

在主功能區(qū)單擊Operations命令，將出現(xiàn)Operation Manager窗口。選擇Post按鈕后，出現(xiàn)Post Prossing窗口，選中Save NC File可選框，點(diǎn)擊OK輸出NC代碼，如圖4所示。

銑削程序生成后，可按Verify按鈕，顯示立體毛胚，這樣就可模擬加工了。

經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)模擬加工，可增大實(shí)際加工的把握性。我們通過(guò)選擇合適的背景、燈光等手段，得到的模擬效果如圖5所示。

圖4 生成NC代碼

圖5 加工效果圖

五、結(jié)束語(yǔ)

本例通過(guò)手機(jī)殼模具的設(shè)計(jì)與制作簡(jiǎn)要介紹了運(yùn)用MasterCAM軟件進(jìn)行實(shí)體的設(shè)計(jì)與加工。采用MasterCAM進(jìn)行編程，減少了編程人員的工作量，免去了煩瑣的計(jì)算，縮短了在機(jī)床上的調(diào)試時(shí)間，提高了工作效率，并保證了零件加工精度。