MasterCAM软件在数控加工中的应用

第３期（总第１７８期）　２０１３年６月　机械工程与自动化　ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ＆　ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ　Ｎｏ．３　Ｊｕｎ．　

文章编号：１６７２－６４１３（２０１３）０３－０１６７－０２　

ＭａｓｔｅｒＣＡＭ软件在数控加工中的应用　

杨应洪　，陈俊冬　，尹显明。　

（１．西南科技大学制造科学与工程学院，四川　绵阳　６２１０１０；２．西南科技大学：７－程技术中心，四川　绵阳　６２１０１０）　

摘要：ＭａｓｔｅｒＣＡＭ软件是在模具设计、数控加工等领域中广泛应用的工具软件。阐述了ＭａｓｔｅｒＣＡＭ软件　

的相关功能和特点，以飞机襟翼连接框架为例，作了相关应用的介绍。实践表明，该软件的应用大幅度提高　

了数控加工的质量和效率。　

关键词：ＭａｓｔｅｒＣＡＭ；数控加工；飞机襟翼连接框架　

中图分类号：ＴＧ６５９　文献标识码：Ｂ　

０　引言　

数控加工技术的广泛应用使现代化的生产制造技　

术有了质的飞跃，同时众多软件的加盟又使生产加工　

变得更加高效、质量更好、精度更高，ＭａｓｔｅｒＣＡＭ软　

件的应用就是最好的说明之一。该软件是美国ＣＮＣ　

Ｓｏｆｔｗａｒｅ公司基于ＰＣ平台研发的ＣＡＤ／ＣＡＭ一体　

化的工具软件，具有二维制图、三维实体建模、数控加　

工编程、刀具路径模拟和复杂曲面设计加工等功能，同　

时，该软件能够在普通的系统中运行，使用户在数控车　

床、加工中心、线切割等加工中都能取得很好的应用效　

果。ＭａｓｔｅｒＣＡＭ软件把零件的设计和加工模块有机　

地结合起来，形成了一种新的加工方式，从零件的图样　

分析到建模，进一步建立相关的加工模式，并自动生成　

相关的刀具加工轨迹，再经过后置处理，传送给数控机　

床进行加工。ＭａｓｔｅｒＣＡＭ软件的实际应用在很大程　

度上提高了生产加工的质量和效率。　

１　ＭａｓｔｅｒＣＡＭ软件　

１．１　ＭａｓｔｅｒＣＡＭ软件的相关功能　

ＭａｓｔｅｒＣＡＭ软件是一款经济且有效的软件系　

统。它具有强大的二维、三维图形绘制及实体建模等　

功能，利用ＣＡＤ技术生成的三维造型产品，包含了数　

控编程所需要的产品表面的完整信息，并可以对这些　

几何信息进行数控加工刀位的自动计算，从而实现从　

产品的几何模型设计到加工制造的ＣＡＤ／ＣＡＭ一体　

化。同时，它还具有更加方便实用的计算机辅助制造　

功能。目前，该软件广泛应用于机械、电子、模具、汽　

车、航空航天等领域。　

１．２　ＭａｓｔｅｒＣＡＭ软件的特点　在ＭａｓｔｅｒＣＡＭ软件的ＣＡＩ）部分，二维制图和三　

维实体造型都可以轻松完成，可以将图形转换到　

ＡｕｔｏＣＡＤ或其他相关的软件，也可以把其他相关的软　

件转换到ＭａｓｔｅｒＣＡＭ系统中运行。在ＣＡＭ部分，　

既可以提供精确刀具轨迹，又可以很方便地设计出实　

用的数控加工指令或者代码，缩短加工时间，提高该环　

节的效率。　

在实际数控加工环节中，该软件具有诸多特点：①　

能够提供比较精确的刀具加工轨迹；②能够加工较为　

复杂的型腔及曲面；③具有外形铣削、钻孔、多轴加工　

等多种加工方式；④刀具库和加工参数相关数据库比　

较完善；⑤提供了一些辅助功能，如工作报表和零件的　

管理；⑥其后置处理功能强大，能够生成有效实用的数　

控加工代码或者指令文件。　

２　ＭａｓｔｅｒＣＡＭ软件在数控加工应用时的主要步骤　

应用ＭａｓｔｅｒＣＡＭ软件可以方便地对零件建立相　

关几何模型，再经过后置处理可以得到数控加工代码　

或者指令，缩短了一般生产加工环节所需要的编程时　

间，尤其是在编写复杂零件的数控加工代码或者指令　

方面效果非常显著，使得各加工代码或者指令的正确　

性和安全性大幅提升，降低了生产成本，提高了生产效　

率。　

基于ＭａｓｔｅｒＣＡＭ软件的数控加工流程如图ｌ所示。　

２．１零件的工艺分析　

数控加工之前，首先要对零件的图样进行相关的　

加工分析，既要考虑零件的尺寸、形状、加工精度，也要　

充分考虑待加工零件的强度、变形和刚度等其他相关　

因素，前期的工艺分析有利于在实际生产中提高成品　

收稿日期；２０１２—１１—２Ｏｌ修回日期：２０１２—１２—２Ｏ　

作者简介；杨应洪（１９８４一），男，四川眉山人，助教，在读硕士研究生，主要从事机械设计制造与自动化、数控加工方面的研究。

　・　１７Ｏ　・　机械工程与自动化　２０１３年第３期　

在送料机未工作前，需要对加工参数进行标定。　

也即根据表ｌ实测出若干点的振幅与流量的精确关　

系，将这些数据输入到计算机系统。系统根据这些参　

数利用牛顿插值多项式建立分段的函数关系，形成　

Ｐ　（　）、Ｐ　（ｚ）、Ｐ。（ｚ）分段函数，将分段函数以程序的　

形式输入计算机，处理振幅与流量的关系。　

３．２　流量转化为幅值的软件框图　

图２为将需要流量转换成相应的振幅的软件程序　

框图。具体工作步骤如下：程序开始后，首先检测需要　

完成的流量，从相应的存储单元中提出，如需要流量为　

２７　ｔ／ｈ，判断该流量大小，如输人错误，则程序超限报　

警并且输出停止，送料机不工作；若流量数据没有超　

限，则根据数值大小找到对应所在的函数，如２７　ｔ／ｈ　

属于Ｐ。（ｚ），找到Ｐ。（．ｚ）所对应的存储空间，代入２７　

ｔ／ｈ求其反函数可得到　，也就是需要的振幅值，存入　

对应的存储空间。　

后续的数据处理可以通过采样、滤波、ＰＩＤ处理（通　

过与计算好的振幅做偏差比较）、Ａ／Ｄ转化、输出等来控　

制送料机运行，同时将相应的数据参数显示在屏幕上。　

根据流程图可以编制相应的ＰＬＣ软件程序或单　

片机程序。本案例使用ＰＬＣ程序控制，根据实际测　

量，误差约为０．０２　ｔ／ｈ，精度大大提高。　

４结束语　

摒弃了传统的使用线性关系来定义振动送料机振　幅与流量的关系，采用牛顿插值多项式来描述此关系，　

而且标定时采样了ｌＯ个点，建立了３个分段函数，通　

过此数学函数模型来精确定义振幅与流量的关系，为　

后续的ＰＩＤ精确控制提供了一个良好的基础。软件程　

序框图可以将需要的流量转化为对应振幅，如需更好的　

精确控制，可以增加采样点，建立更多的分段函数。　

图２软件程序框图　

参考文献：　

［１］　洪敏，丁茹．干法熄焦用电磁振动给料机给料槽结构的有　

限元分析［Ｊ］．沈阳理工大学学报。２０１０（１２）：５９—６Ｏ．　

［２－１王森．牛顿插值公式的拓展使用［Ｊ］．阜阳师范学院学报，　

２００５（３）：６８—７０．　

Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ＥＶＭ　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ｂｙ　Ｎｅｗｔｏｎ　Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ　Ｍｅｔｈｏｄ　

ＺＨＯＵ　Ｙｕｎ－ｘｉ，ＺＨ０Ｕ　Ｗｅｉ　

（Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｌｃ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ　２１３１６４，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇ　ｔｈｅ　ｍａｔｈｅｍａｔｉｅａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｐｉｅｃｅｗｉｓｅ　ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｂｙ　Ｎｅｗｔｏｎ　ｉｎｔｅｒｐｏ－　

ｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｓ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌｓ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔＯ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　ａｎｄ　ｆｌｏｗ．ａｎｄ　ｃｏｍｐｌｅ—　

ｔｅｄ　ｔｈｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｄｅｓｉｇｎ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｔｈｉｓ　ｗｏｒｋ　ｍａｙ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ａ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｅａｌ　ｂａｓｉｓ　ｆｏｒ　ＰＬＣ　ｐｒｏ—　

ｇｒａｍ　ｏｒ　ＳＣＭ　ｐｒｏｇｒａｍ，ｔＯ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｆｅｅｄｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ（ＥＶＭ）．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｆｅｅｄｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ；ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｍｏｄｅｌ；Ｎｅｗｔｏｎ　ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　

（上接第１６８页）　

参考文献：　

［１］何满才．数控编程与加工ＭａｓｔｅｒＣＡＭ９．０实例详解［Ｍ］．　

北京：人民邮电出版社，２００４．　

［２３吴敬权，谢开建．基于ＭａｓｔｅｒＣＡＭ的护肩数控加工编程　

［Ｊ］．机械工程与自动化，２００８（１）：１７５—１７７．　

［３］牟世刚，王万新．基于ＭａｓｔｅｒＣＡＭ的零件数控加工编程　［Ｊ］．机械工程与自动化，２００７（４）：５３—５５．　

［４］盖立武，朱学超．ＭａｓｔｅｒＣＡＭ在数控加工中的应用研究　

口］．机械设计与制造．２００７（１１）：１４５－１４７．　

［５］贾桂红．韩庆瑶，张英杰．复杂空间曲线的数控加工编程　

处理［Ｊ］．机械工程与自动化，２００４（５）：１４—１５．　

［６］汪玉平，王立新，刘德平．ＭａｓｔｅｒＣＡＭ软件在数控加工中　

的应用研究［Ｊ］．机床与液压，２０１０（２）：３－５．　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＭａｓｔｅｒＣＡＭ　ｉｎ　Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　

ＹＡＮＧ　Ｙｉｎ￣ｈｏｎｇ　。ＣＨＥＮ　Ｊｕｎ－ｄｏｎｇ　，ＹＩＮ　Ｘｉａｎ－ｍｉｎ￣　

（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｉａｎｙａｎｇ　６２１０１０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｉａｎｙａｎｇ　６２１０１０，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＭａｓｔｅｒＣＡＭ　ｉｓ　ａ　ｐｏｐｕｌａｒ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｉｎ　ｍｏｌｄ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ＮＣ　ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　ｆｉｅｌｄｓ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　

ｏｆ　ＭａｓｔｅｒＣＡＭ　ｓｏｆｔｗａｒｅ，ａｎｄ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｒｅｌｅｖａｎｔ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｂｙ　ｔａｋｉｎｇ　ａｎ　ａｉｒｃｒａｆｔ　ｆｌａｐ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ａｓ　ｅｘａｍｐｌｅ．Ｐｒａｃｔｉｃｅ　

ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｃａｎ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ＮＣ　ｍａｃｈｉｎｉｎｇ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＭａｓｔｅｒＣＡＭ；ＮＣ　ｍａｃｈｉｎｉｎｇ；ａｉｒｃｒａｆｔ　ｆｌａｐ　ｃｏｎｎｅｃｔｉ

ｏｎ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ