MasterCAM在手机壳模具建模和加工中的应用

MasterCAM是当今广泛使用的CAD/CAM软件。合理地利用CAD/CAM软件可以大幅提高机械设计和加工的工作质量和效率。本文以手机壳模具的建模和加工过程为例，就如何灵活运用MasterCAM进行机械设计和加工进行了初步探讨。

一、模具制件的设计

运用MasterCAM中的Rectangle矩形命令、Arc命令绘制出Top面轮廓线，并用Fillet命令做圆角处理，绘制出Top面。通过实体Solids/Extrude命令拉伸12mm得到实体轮廓。在Front视图中，运用Spline曲线、Arc圆弧曲线等命令绘制出手机上表面曲线。同样，运用Extrude命令进行实体拉伸，在Extrude Chain窗口中选中Cut Body选项，使其对前面在Top面中绘制的实体进行实体剪切，即挤压实体中的布尔运算，从而得到手机上表面曲面。选Solids→Fillet对所做的实体倒圆角，完成模具制件的设计。在绘图过程中，应用Level图层功能对设计有很大帮助。可以将不同的曲线、实体单独放在各自的图层里，并对其命名加以区分。根据需要屏蔽无关图层，使视图简化、清晰，方便修改，减少操作失误。

二、模具实体的设计

1. 机体的设计
设置构图平面、视图平面均为Top平面，把(0，0)点定位在手机左下角，按照制件设计完成实体制作。手机按键与机体并不是同一整体，在机体制造中，按键部分应该为孔，所以在模具上表现为凸出。

2. 按键的设计
在Level打开一个新的图层，设置构图平面、视图平面均为Top平面，设置工件深度Z为12，选Create→Next Menu→Ellipse绘制两个交叉的椭圆，选Modify→Trim修剪两个椭圆，得到按键的平面轮廓线。因为左右两边的按键对称，选Xform→Mirror命令来镜像前面所绘制的按键，再在中间位置绘制一个椭圆形按键。选Translate命令，选中前面绘制的三个按键图形并确定，出现Translate Direction命令对话框，选择两点间式，在平移对话框中设定Operation选项为Copy，Number Of Steps为3确定，通过输入坐标定位，得到12个手机基本按键。再在基本键上方绘制不同的功能键。

图1 Top 面设计
将视图转化为Side视图，用Translate命令移动按键所在位置，使它们处在手机上表面上。打开Level，设置一个新的图层。用Extrude命令拉伸出按键实体。虽然各个按键不是连接在一起的，但也可以同时选择拉伸。选择Chain，然后选择全部按键同时拉伸。在选择时会出现方向不统一的问题，可以用Reverse It来修改需要改变的方向，使其达到要求。设置完毕单击Done，出现Extrude Chain对话框，选择Extrusion Operation，按照默认值Create Body，在拉伸距离输入2，按Ok完成拉伸。对按键进行倒角，选Main Menu→Solids→Fillet指令，主菜单显示拾取实体图素菜单，设置Faces为Y，Edges、Solids为N，然后拾取按键上表面，选Done-Done并设置Radius为1，生成倒圆角实体。到此按键设计完成。

3. 显示屏幕的设计
隐藏按键实体图层，重新打开一个图层，设置构图平面、视图平面均为Top平面，工作深度仍为12。点击Create→Rectangle绘制一个矩形。显示矩形菜单，选择1 Point输入宽度30、高度20，并选Create Center Point，在屏幕上键入矩形中心点，确定矩形位置，完成矩形绘制。打开实体图层，设置视图为Front。选Xform→Rotate命令选取矩形，绕矩形中心点旋转3°。选Translate命令移动矩形，使矩形中心点落在机体上表面上。拉伸矩形，打开Solids→Extrude命令，选中矩形拉伸3mm，在拉伸对话框Extrusion Operation选项选中Cut Body，朝机体方向拉伸，系统提示选择被切割实体对象，鼠标单击机体，拉伸完毕。将矩形所在图层隐藏，只显示实体图层。选Solids→Fillet命令，设置为Edges为Y，Faces、Solids为N。选择手机屏幕边，进行倒角，完成手机屏幕设计。实体建模阶段完成，如图2所示。

图2 显示屏幕的设计

三、刀具路径生成

刀具路径生成步骤如下：
(1)在主功能区依次单击Toolpaths和Surface命令 ；
(2)在主功能区选择Finish精加工；
(3)选择加工方式为Parallet平行加工；
(4)系统提示区显示Select Drive Surface，则窗选整个手机，在主功能区选Solids，将Surface后的Y改为N，用鼠标单击屏幕中的手机，选取整个实体，点击Done/Done；
(5)确定刀具参数及生成刀具路径。

在Tool Parameters空白区域单击鼠标右键，选Get Tool From Library，从刀库中直接选取1#平头铣刀。点击Surface Parameters标签，设置安全高度Clearance、退刀高度Retract、进给高度Feed等参数。点击Finish Parallet Paramenters设置最大步距为0.1，点击确定和主菜单中的Done，完成路径生成，在工作区中出现曲面铣削刀具路径，如图3所示。

图3 刀具路径生成

四、NC代码输出及模拟加工

在主功能区单击Operations命令，将出现Operation Manager窗口。选择Post按钮后，出现Post Prossing窗口，选中Save NC File可选框，点击OK输出NC代码，如图4所示。

铣削程序生成后，可按Verify按钮，显示立体毛胚，这样就可模拟加工了。

经过计算机模拟加工，可增大实际加工的把握性。我们通过选择合适的背景、灯光等手段，得到的模拟效果如图5所示。

图4 生成NC代码

图5 加工效果图

五、结束语

本例通过手机壳模具的设计与制作简要介绍了运用MasterCAM软件进行实体的设计与加工。采用MasterCAM进行编程，减少了编程人员的工作量，免去了烦琐的计算，缩短了在机床上的调试时间，提高了工作效率，并保证了零件加工精度。