1、第1章 Mastercam基本操作本章重點介紹基礎知識和最常用的操作命令。通過本章的學習，用戶可以了解Mastercam軟件的功能特點以及最常用的操作。本章要點& Mastercam簡介& Mastercam X2工作界面& 快捷鍵& 文件管理& 系統規劃本章案例 & 飯盒模具設計實例& 飯盒模具型腔數控加工實例1.1 Mastercam簡介Mastercam軟件是美國CNC_Software有限公司開發的產品。在國內外CAD/CAM領域，Mastercam是微機平臺上裝機量最多、應用最廣泛的軟件，成為CAD/CAM系統的行業標

2、準。Mastercam軟件是最經濟有效的CAD/CAM軟件系統，包括美國在內的各工業大國皆一致采用本系統，作為設計、加工制造的標準。Mastercam為全球PC級CAM，全球銷售量第一名，是工業界及學校廣泛采用的CAD/CAM系統。Mastercam具有強大、穩定、快速的功能，使用戶不論是在設計制圖上，或是CNC銑床、車床和線切割等加工上，都能獲得最佳的成果，而且Mastercam是一套兼容于PC平臺下，配合Microsoft Windows操作系統，且支持中文操作，讓用戶在軟件操作上更能無往不利。Mastercam是一套全方位服務于制造業的軟件，包括銑削、車削、實體、木雕、浮雕、線

3、切割六大模塊。銑削功能模塊用于生成銑削加工刀具路徑，車削功能模塊用于生成車削加工刀具路徑，實體功能模塊用于創建二維及三維工程圖形，木雕功能模塊用于木雕刀具路徑，浮雕功能模塊用于創建浮雕刀具路徑，線切割功能模塊用于創建電火花切割刀具路徑。本節重點介紹銑削模塊以及結合實體模塊設計模具兩方面知識。 實體模塊簡介實體模塊的主要功能及特點如下：l 具有完整的曲線曲面建模功能，建立2D、3D幾何模型十分方便。 l 靈活、完整的曲線曲面編輯和分析功能，保證幾何模型的精度。 l 修改幾何模型后，相關的尺寸標注自動更新。 l 可在多個窗口內動態旋轉、縮放幾何圖形。 l 導航功能自動捕捉常用的特征點，提高建模速度

4、。l 讀取實體時，可選擇是否修復有瑕疵的實體。 l 在實體管理員中，可直接切換“切割主體”及“增加凸緣”兩個操作，而不需要先刪除再重建新的操作。 l 在擠出、旋轉及掃掠實體的“切割主體”或“增加凸緣”等操作中，選擇多重串連時，可合并成單一操作。 l 在實體管理員中，單擊鼠標右鍵可直接選擇“編輯參數”或“編輯圖形”。 l 將8版應用程序layout改為標準功能：實體下一頁繪制三視圖。 l 可將曲面轉變成開放的薄片實體（sheet solid）或封閉的實體主體（solid body）。 l 可增加薄片實體的厚度，使其成為實體主體。 l 尋找特征。可將其他軟件匯入的實體主體中的內孔或圓角等特征獨立成

5、一單獨的操作，以供以后的編輯。 l 可移除實體中指定的面，使其成一開放的主體。 l 可由布爾運算或修整操作分割實體，并保留所有的結果。 l 在實體管理員中右擊修整操作，新增“重新建立修整的實體”。 l 增加【關聯性】選項。執行布爾運算時，當“關聯性”設為N，選完目標及工件主體后，可直接選擇目標主體及工件主體是否保留，如圖1-1和 圖1-2所示。 圖1-1 目標主體 圖1-2 工件主體 銑削模塊簡介銑削模塊主要功能及特點介紹如下。1操作管理器Mastercam的任務管理器（Operations Manager）把同一加工任務的各項操作集中在一起。管理器的界面很簡練、清晰。在管理器中編輯、校驗刀具

6、路徑也很方便。在操作管理中很容易復制和粘貼相關程序，如圖1-3所示。圖1-3 操作管理器2刀具路徑的關聯性在Mastercam系統中，挖槽銑削、輪廓銑削和點位加工的刀具路徑與被加工零件的模型是相關一致的。當零件幾何模型或加工參數修改后，Mastercam能迅速準確地自動更新相應的刀具路徑，無須重新設計和計算刀具路徑。用戶可把常用的加工方法及加工參數存儲于數據庫中，以適合存儲于數據庫的任務。這樣可以大大提高數控程序設計效率及計算的自動化程度。3挖槽、外形銑削和鉆孔Mastercam提供豐富多變的2D、2.5D加工方式，如圖1-4所示，可迅速編制出優質可靠的數控程序。極大地提高了編程者的工作效率，

7、同時也提高了數控機床的利用率。 圖1-4 挖槽、外形銑削和鉆孔l 挖槽銑削具有多種走刀方式，如ZigZag、One Way、True Spiral、Constant Overlap和Morph Pocketing。 l 挖槽加工時的入刀方法很多，如直接下刀、螺旋下刀、斜插下刀等。 l 挖槽銑削還具有自動殘料清角，如螺旋漸進式加工方式、開發式挖槽加工、高速挖槽加工等。4曲面粗加工（高速高精度）在數控加工中，在保證零件加工質量的前提下，盡可能提高粗加工時的生產效率。Mastercam提供了多種先進的粗加工方式，如圖1-5所示。Mastercam有先進的粗加工方法，例如，曲面挖槽時，Z向深度進給確定

8、，刀具以輪廓或型腔銑削的走刀方式粗加工多曲面零件；機器允許的條件下，可進行高速曲面挖槽。圖1-5 曲面粗加工5曲面精加工（高速高精度）Mastercam有多種曲面精加工方法，如圖1-6所示，根據產品的形狀及復雜程度，可以從中選擇最好的方法。例如，比較陡峭的地方可用等高外形曲加工，比較平坦的地方可用平行加工。形狀特別復雜，不易分開，加工時可用3D環繞等距。 Mastercam能用多種方法控制精銑后零件表面的光潔度。例如，以程式過濾中的設置及步距的大小來控制產品表面的質量等。根據產品的特殊形狀如圓形時，可用放射狀走刀方式精加工（Radial Finishing），刀具由零件上任一點沿著向四周散發的

9、路徑加工零件。流線走刀精加工（Flowline Finishing）刀具沿曲面形狀的自然走向產生刀具路徑。用這樣的刀具路徑加工出的零件更光滑，某些地方余量較多時，可以設定一范圍單獨加工它。圖1-6 曲面精加工6多軸加工 Mastercam的多軸加工功能為零件的加工提供了更多的靈活性，應用多軸加工功能可方便、快速地編制高質量的多軸加工程序。Mastercam的五軸銑削方法共分6種：曲線五軸、鉆孔五軸、沿邊五軸、曲面五軸、沿面五軸、旋轉五軸，如圖1-7所示。圖1-7 多軸加工1.2 Mastercam X2工作界面打開任意一個文件，進入Mastercam的工作界面，可以將該界面劃分為7個區域，如圖

10、1-8所示。1標題欄標題欄用來顯示當前文件的名稱，可以顯示出文件路徑，當文件沒有被保存時，標題欄僅顯示當前軟件的版本。2主菜單主菜單包含了軟件中所有的操作命令：文件、編輯、視圖、分析、繪圖、實體、轉換、機床類型、刀具路徑、屏幕、浮雕、設置、幫助功能模塊。3工具欄工具欄以工具條的形式顯示，每個工具條中包含了一系列相關的工具按鈕，用戶可以將工具條移動到合適的位置，也可以向工具條中增加或減少工具按鈕。圖1-8 Mastercam X2操作界面4狀態欄狀態欄顯示當前操作的參數，例如，選擇繪圓命令后，狀態欄自動切換至如 圖1-9所示的狀態，提示用戶進行相關參數的設置。圖1-9 狀態欄 5操作管理器操作管

11、理器對執行的操作進行管理。操作管理器會記錄大部分操作，可以在其中對操作進行重新編輯和定義。例如，通過操作管理器可以對先前生成的刀具路徑參數進行修改，并重新生成刀具路徑；可以模擬加工、對操作加工進行后處理等。6信息欄信息欄顯示當前操作的提示信息、構圖面信息、層別信息、屬性信息等。在信息欄中包含有一系列的工具，如圖層工具、顏色工具、線型工具等。7繪圖區域繪圖區域相當于工程圖紙，用來繪制和操作圖形。繪圖區域左下角的坐標系方向代表了當前圖形的視角方向。在繪圖區域中單擊鼠標右鍵，可以顯示相應的快捷菜單。1.3 快 捷 鍵通過快捷鍵可以加快操作速度。Mastercam提供了大量的快捷鍵，同時，用戶可以根據

12、自己的喜好定義快捷鍵。 常用快捷鍵在默認情況下，Mastercam常用快捷鍵如表1-1所示。表1-1 Mastercam常用快捷鍵快 捷 鍵功 能 按 鈕功 能Alt+1切換視圖至俯視圖Alt+2切換視圖至前視圖Alt+3切換視圖至后視圖Alt+4切換視圖至底視圖Alt+5切換視圖至右視圖Alt+6切換視圖至左視圖Alt+7切換視圖至等軸視圖Alt+A打開【自動存檔】對話框，設置自動保存參數Alt+C選擇并執行動態連接庫（CHOOKS）程序Alt+D打開【Drafting】對話框，設置工程制圖的各項參數Alt+E啟動圖素隱藏功能，將選取的圖素隱藏Alt+G打開【柵格參數】對話框，設置柵格捕捉的

13、各項參數Alt+H啟動在線幫助功能Alt+O打開或關閉【操作管理器】對話框Alt+P自定義視圖，可以將視圖切換至自定義視圖狀態Alt+S實體著色顯示Alt+T控制刀具路徑的顯示與隱藏Alt+UCtrl+UCtrl+Z回退功能，取消當前操作恢復到上一步操作Alt+V打開幫助文件，顯示當前幫助內容Alt+X設置顏色/線型/線寬/圖層Alt+Z打開【圖層管理】對話框進行圖層設置Alt+A選取所有圖素Ctrl+C復制功能，將圖素復制到剪貼板中Shift+Ctrl+R刷新屏幕，清除屏幕垃圾Ctrl+V粘貼功能，將剪貼板中的圖素復制到當前環境中Ctrl+X剪切功能，將圖素剪切到剪貼板中Ctrl+Y向前功能

14、，恢復已經撤銷的操作續表 快 捷 鍵功 能 按 鈕功 能Ctrl+F1環繞目標點進行放大F1選定區域進行放大Alt+F1全屏顯示全部圖素F2以原點為基準，將視圖縮小至原來的50%Alt+F2以原點為基準，將視圖縮小至原來的80%F3重畫功能，當屏幕垃圾較多時，重畫功能能夠重新顯示屏幕F4對圖素進行分析，并能夠修改圖素的屬性Alt+F4關閉功能，退出Mastercam軟件F5將選定的圖素刪除Alt+F8對Mastercam系統參數進行規劃F9顯示或隱藏基準對象Alt+F9顯示所有的基準對象左箭頭鍵盤區域將視圖向左移動右箭頭鍵盤區域將視圖向右移動上箭頭鍵盤區域將視圖向上移動下箭頭鍵盤區域將視圖向下

15、移動Page Up鍵盤區域將視圖放大Page Down鍵盤區域將視圖縮小Esc鍵盤區域結束正在執行的命令End鍵盤區域自動旋轉視圖 快捷鍵定義 選擇主菜單中的【設置】【設置快捷鍵】命令，打開【設置快捷鍵】對話框，按如圖1-10所示設置快捷鍵。圖1-10 快捷鍵定義 1.4 文 件 管 理 Mastercam文件菜單如圖1-11所示，常用的文件管理命令有新建文件、打開文件、保存文件、輸入目錄、輸出目錄等命令。圖1-11 文件管理 打開文件Mastercam不但可以打開目前版本和以前版本的文件，如MCX、MC9、MC8，而且可以打開其他軟件的文件格式。選擇【文件】【打開文件】命令，如圖1-12所示

16、。圖1-12 打開文件 保存文件Mastercam不但可以將文件保存為目前版本和以前版本的文件，如MCX、MC9、MC8，而且可以保存為其他軟件的文件格式，實現與其他軟件的共享交換。選擇【文件】【保存文件】命令，如圖1-13所示。圖1-13 保存文件 輸入輸出文件輸入輸出文件功能可以批量導入和導出其他格式的文件，指定好文件夾，即可將該文件夾中的所有文件導入或導出。選擇【文件】【輸入目錄】命令，如圖1-14所示。圖1-14 輸入文件 選擇【文件】【輸出目錄】命令，如圖1-15所示。圖1-15 輸出文件 1.5 系 統 規 劃用戶可以根據自己的實際需求對系統進行整體規劃，可以進行刀路模擬設置、CA

17、D設置、顏色設置、公差設置等，如圖1-16所示。圖1-16 系統規劃 以顏色設置為例，將繪圖背景顏色修改為白色時，選擇【設置】【系統規劃】命令，打開【系統配置】對話框，按如圖1-17所示步驟操作。【系統配置】對話框的【主題】欄中的各選項含義介紹如下。l 刀路模擬設置：設置在模擬刀具路徑時刀具的各部分顯示方式，如快速步進量、夾頭顏色等。l CAD設置：設置CAD繪圖時圖素的顯示方式，如線型、曲面顯示密度等。圖1-17 【系統配置】對話框l 串連設置：設置串連選擇的各部分默認參數，如串連方向、串連模式等。l 顏色：對整個Mastercam的系統顏色進行管理，例如，可以設置各種部件（如車床素材顏色、

18、工具條背景顏色）的顏色、選擇時對象顯示的顏色（如繪圖顏色、高亮顯示的顏色）等。l 傳輸：設置計算機和機床之間默認的傳輸參數，如格式參數、端口參數等。l 轉換參數：設置文件輸入和輸出的各項參數，如輸出Parasolid的版本號、輸入DWG或DXF時是否打斷其尺寸標注等。l 默認機床：選擇默認的銑削機床類型、車床類型、雕銑機床類型、線切割機床類型等。l 標注與注釋：設置標注的屬性、標注文本、尺寸標注、注解文本、引導線/延伸線等各部分參數，例如，可以設置標注尺寸的小數點位數、標注比例等。l 文件：設置Mastercam在默認條件下利用的文件類型，例如，可以在其中設置各種類型的默認打開目錄、各種項目默

19、認的存放目錄等。l 后處理設置：對輸出的后處理文件摘要進行定義，例如，輸出NC文件時，是否要詢問或編輯等。l 打印設置：設置打印的各項參數，如打印線寬和顏色等。l 屏幕：設置屏幕顯示的各項參數，例如，設置旋轉時圖素顯示的數量、定義鼠標中鍵為平移或旋轉等。l 著色設置：設置圖素的著色模式，如著色材質、光源、透明度等。l 實體：設置創建實體時系統默認的各圖素顯示方式，例如，當由曲面轉換為實體時，默認為刪除曲面還是保留曲面等。l 啟動/退出：定義啟動系統、退出系統、更新幾何體時默認的各項參數，例如，啟動時系統默認要加載的工具條、功能快捷鍵等。l 公差：設置Mastercam執行操作時的精度，例如，可

20、以設置串聯公差、刀具路徑公差等。l 刀具路徑設置：設置創建或模擬刀具路徑時的相關參數，例如，可以設置模擬刀具路徑時，刀具的運動形式為持續或步進等。l 刀具路徑管理器：定義默認的機床群組名稱、刀具路徑群組名稱、NC文件名稱以及附加值等。l 檢驗設置：設置驗證加工操作正確性時所使用的參數，例如，加工模擬的速度、停止選項等。l 線切割模擬設置：設置線切割運動模擬的各項顯示參數，如顏色、速度等。1.6 模具設計入門實例飯盒的模具設計 本例采用的產品模型是一個飯盒，以該模型為素材，介紹Mastercam X2模具設計知識。 模具設計打開文件，如圖1-18所示。本節以飯盒上蓋作為參考模型，介紹型

21、腔和型芯的設計過程。圖1-18 飯盒參見附帶光盤“StartCh01FanHe_mold_start.MCX”。參見附帶光盤“EndCh01FanHe_mold_end.MCX”。參見附帶光盤“AVICh01FanHe_mold.avi”。 設置模具坐標系在創建模具之前，首先應設置工件坐標系。在這里，用系統坐標系作為模具坐標系。一般情況下，應將模具坐標系放置到零件底面中心位置，Z軸指向開模方向。在本零件中，Z軸與開模方向不符，同時，不能確定其底面中心是否位于坐標系原點，因此，需要對其旋轉和移動。設置模具坐標系的操作步驟如下所示。1因為開模方向與坐標系Z軸方向不一致，如右圖所示，需要對其進行旋轉

22、。2選擇【轉換】【旋轉】命令，對產品模型旋轉180°。3旋轉的結果如右圖所示，開模方向與坐標系Z軸方向保持一致。4因模具坐標系原點不在底面中心位置，需要對零件位置進行修正。打開【層別管理】對話框，設置新圖層為構圖層，并將其命名為“邊界盒”，該圖層用來放置邊界盒。5為了方便查找到頂面中心點，需繪制邊界盒作為輔助對象。選擇【繪圖】【畫邊界盒】命令，繪制邊界盒。6選擇【繪圖】【任意直線】【任意直線】命令，經過底面兩端點繪制直線，該直線用于后續平移操作的參考圖素，直線的中點為底面中心點。7選擇【轉換】【平移】命令，將頂面直線中點移動至坐標原點的位置。 分模線分模線是型腔和型芯的交界線。創建型

23、腔和型芯的關鍵是確定分模線，創建分模線的目的是通過分模線創建分模面，通過分模面對毛坯工件進行修剪得到型腔和型芯，具體操作步驟如下所示。1將邊界盒所在的圖層2隱藏，設置新圖層為構圖層，將其命名為“分模線”，該圖層用來放置分模線。2選擇【繪圖】【曲面曲線】【所有邊界】命令，選取實體面，將實體面邊界線提取。 3創建的邊界曲線如右圖所示，將多余的邊界線刪除，保留分模線。 分模面分模面是型腔和型芯的交界面。分模面是創建型腔和型芯的參照圖素，具體操作步驟如下所示。1設置繪圖平面如右圖所示。2選擇【繪圖】【矩形】命令，繪制矩形。3選擇【繪圖】【繪制曲面】【平面修剪】命令，根據曲線邊界創建分模面。 修補創建修

24、補面填補孔和槽，阻止型腔和型芯之間的模具材料發生溢流，具體操作步驟如下所示。1按照節的方法將實體面曲線提取，將多余線刪除，僅保留孔曲線，如右圖所示。2創建修補面層，選擇【繪圖】【繪制曲面】【平面修剪】命令，根據曲線邊界創建修補曲面。3創建的修補面如右圖所示。 型芯先創建型芯曲面，然后由型芯曲面形成型芯實體，具體操作步驟如下所示。1創建新圖層，用來放置型芯曲面。選擇【繪圖】【繪制曲面】【由實體產生】命令，選擇實體，將實體面提取。2選擇分模線以下的曲面，將其刪除，預留型腔曲面。3顯示分模面和修補面，結果如右圖所示。4顯示分模線所在的圖層，選擇【繪圖】【繪制曲面】【牽引曲面】命令，再選擇分模面邊緣線

25、作為牽引曲線，如右圖所示。5設置牽引參數，創建牽引曲面如右圖 所示。6單獨顯示分模線所在的圖層，選擇【轉換】【平移】命令，平移復制分模線，為后續工作的封口面創建做準備。7將視圖旋轉，選擇【繪圖】【繪制曲面】【平面修剪】命令，根據曲線創建曲面。8選擇【實體】【由曲面生成】命令，根據曲面生成型芯實體，如右圖所示。 型腔型腔采用布爾切割的方法創建，首先創建毛坯實體，然后用產品實體對毛坯實體求差得到型腔實體，具體操作步驟如下所示。1創建新圖層用來放置型腔實體。顯示分模面邊緣線和實體，選擇【實體】【拉伸】工具，選擇分模面邊緣線作為拉伸對象。2設置拉伸方向和拉伸距離，創建實體。3為了防止后續的布爾操作對原

26、實體的破壞，應將其復制備份。在【實體管理器】中選擇原實體特征，單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇【復制實體】命令，將其復制。4選擇【實體】【布爾運算切除】命令，選擇目標體和工具體。5布爾運算的結果如右圖所示，產生兩個非關聯的實體，將多余的實體刪除，形成型腔。6同時顯示型腔和型芯，結果如右圖所示。1.7 數控加工入門實例飯盒模具的數控加工 以飯盒型腔模具為例，規劃刀具路徑，實現對材料的切削。打開飯盒型腔，如圖1-19所示。凸模形狀比較簡單，只需要規劃二維挖槽刀具路徑即可實現加工。圖1-19 飯盒型腔參見附帶光盤“StartCh01FanHe_nc_start.MCX”。參見附帶光盤“EndCh

27、01FanHe_nc_end.MCX”。參見附帶光盤“AVICh01FanHe_nc.avi”。 毛坯和對刀點的確定在創建刀具路徑之前，應首先設置毛坯和對刀點，為了使對刀點位于原點，需要對零件進行移動，將上表面中心移動到原點位置，具體操作步驟如下所示。1因進刀方向與系統坐標系Z軸方向不協調，需要對參照模型（型腔實體）進行旋轉。2選擇【轉換】【旋轉】命令，將型腔實體旋轉180°。3旋轉結果如右圖所示，進刀方向和坐標系Z軸相協調。4打開【層別管理】對話框，設置圖層2為工作層，并將其命名為“邊界盒”，該圖層用來放置邊界盒。5選擇【繪圖】【畫邊界盒】命令，繪制邊界盒。6選擇【繪圖】【任意直線

28、】【任意直線】命令，經過兩端點繪制直線，該直線將用于后續平移操作的參考圖素。7選擇【轉換】【平移】命令，將頂面原點移動至坐標原點的位置。8設置圖層3作為工作層，將其命名為“毛坯”，該圖層用來放置毛坯，選擇【機床類型】【銑削系統】【默認】命令，在【刀具路徑管理器】中單擊按鈕，設置毛坯材料如右圖所示。9生成的毛坯工件如右圖所示。 二維挖槽加工規劃二維挖槽刀具路徑，實現對毛坯材料的挖槽切削，具體操作步驟如下所示。1為了便于視圖顯示，將毛坯工件隱藏。2選擇【繪圖】【曲面曲線】【所有邊界】命令，選取實體面，將實體面邊界線提取。3選擇【機床類型】【銑削系統】【默認】命令，再選擇默認的機床設備。選擇【刀具路

29、徑】【挖槽】命令，輸入新NC名稱，選擇挖槽加工串連。4打開刀具庫，選擇圓鼻刀具。刀具的形狀和尺寸根據槽的形狀和尺寸確定。在條件允許的情況下，盡可能選擇大的刀具。5可以看到，在對話框中創建了刀具。雙擊刀具，打開【定義刀具】對話框，進行刀具參數的設置。6設置刀具尺寸如右圖所示。7設置刀具參數如右圖所示。8 刀具參數最后設置的結果如右圖所示。9 設置2D挖槽參數為后續的精加工設置，預留量為0.5，如右圖所示。10單擊【深度】按鈕，在槽底面選擇深度測試點，測試到的槽深度如右圖所示。11單擊【分層銑深】按鈕，打開【深度分層切削設置】對話框，設置分層切削參數如右圖所示。12設置粗切/精

30、修的參數如右圖所示，其中，切削間距控制刀具路徑的密度。13確認并退出【挖槽】對話框，生成的刀具路徑如右圖所示。14在【刀具路徑管理器】中單擊【驗證已選擇的操作】按鈕，進行實體切削模擬，結果如右圖所示。 曲面平行精加工根據零件形狀創建平行精加工刀具路徑，對粗加工的殘料進行精加工，具體操作步驟如下所示。1為了顯示方便，單擊【切換刀具路徑的顯示方式】按鈕，將操作的刀具路徑隱藏。2選擇【刀具路徑】【曲面精加工】【精加工平行銑削】命令，選擇整個實體作為加工對象，選擇切削范圍。3 選擇刀具并設置刀具參數如右圖所示。刀具的尺寸根據曲面的形狀和尺寸確定。4 設置曲面加工參數如右圖所示。5 設置精加工平行銑削參數如右圖所示，最大切削間距控制刀具路徑的密度。6 設置整體誤差和刀具路徑的間隙參數如右圖所示。7確認