本书是数控加工自动编程丛书之一，以目前广泛使用的Pro/ENGINEER Wildfire和Mastercam 9.0版本为介绍对象。

全书共12章，主要介绍3大部分内容：（1）Pro/ENGINEER的草绘、实体特征、曲面。（2）Mastercam的数控加工刀路、NC加工程序的产生。（3）常用数控铣床和加工中心的操作。通过大量实例将Pro/ENGINEER、Mastercam常用的基本指令和操作技巧贯穿在一起，突出了实用性和可操作性，并且每章后附有习题。在配套光盘中附有实例文件和形象生动的演示动画，以方便读者理解和掌握相关知识。

本书可作为大学、高职高专、中专、技校、职高数控技术应用专业、机械制造专业、模具设计与制造专业、计算机辅助设计与制造专业以及机电技术应用专业的教材，可作为各培训机构的考工培训教材，也可作为企业技术人员、相关专业师生的参考书。

前    言

本书是数控加工自动编程丛书之一，以目前广泛使用的Pro/ENGINEER Wildfire和Mastercam 9.0版本为介绍对象。

Pro/ENGINEER是由美国PTC公司研制的、在全球发行的首套用于产品开发领域的“全方位”一体化设计和开发系统（PDS），其单一数据库、参数化、基于特征、全相关及工程数据再利用等概念改变了MDA的传统观念。自1988年问世以来，Pro/ENGINEER在今日俨然成为世界3D CAD/CAE/CAM系统的标准软件。Pro/ENGINEER的应用范围横跨许多行业，比如航空、航天、汽车、船舶、兵器、机械工业、模具、工业设计、信息家电、通信电子等3C产业等。掌握Pro/ENGINEER已经成为现代工程师的重要标志之一。

Mastercam软件是美国CNC Software公司开发的基于PC Windows的CAD/CAM系统，包括美国在内的各工业大国都采用该系统作为设计、加工制造的标准。Mastercam作为全球PC级的CAM，在全球的CAM市场所占据的市场份额雄踞榜首，是工业界及学校广泛采用的CAD/CAM系统。随着中国加工制造业的崛起，中国正逐步成为世界加工制造中心，Mastercam产品也随着这一进程在中国区的销量迅速增加，广泛应用于企业界及教育单位。Mastercam系统具有强大完整的曲线、曲面、实体造型功能，可以与典型的CAD系统进行数据交换，尤其是具有齐全的2～5轴CNC数控加工编程功能，并且有易于掌握、快速编程和能完成大型复杂零部件加工等特点。

本书共12章，主要介绍3大部分内容：（1）Pro/ENGINEER的草绘、实体特征、曲面。（2）Mastercam的数控加工刀路、NC加工程序的产生。（3）常用数控铣床和加工中心的操作。通过大量实例将Pro/ENGINEER、Mastercam常用的基本指令和操作技巧贯穿在一起，突出了实用性和可操作性，并且每章后附有习题。在配套光盘中附有实例文件和形象生动的演示动画，以方便读者理解和掌握相关知识。本书内容包括：

（1）数控加工概述。

（2）Pro/ENGINEER Wildfire概述。

（3）2D剖面草绘（2D Sketcher）。

（4）Pro/E实体特征。

（5）Pro/E曲面特征。

（6）Pro/E三维造型综合实例。

（7）CAM数控编程及加工工艺基础。

（8）Mastercam 9.0二维绘图与三维造型概述。

（9）Mastercam 9.0数控加工刀路的产生。

（10）NC后置处理。

（11）Mastercam 9.0数控加工综合实例。

（12）常见数控铣床和加工中心的操作。

本书可作为大学、高职高专、中专、技校、职高数控技术应用专业、机械制造专业、模具设计与制造专业、计算机辅助设计与制造专业以及机电技术应用专业的教材，可作为各培训机构的CAD/CAM软件、数控机床考工培训教材，也可作为企业技术人员、相关专业师生的参考书。

本书在编写过程中得到我妻子王玉萍的大力支持和帮助，她对书稿中文字的校对和修改付出了许多艰辛的劳动。

本书在编写过程中，参考引用了本书参考文献中的资料。在此对这些作者表示诚挚的感谢。

虽经反复推敲、校对，但因时间仓促，加上编者水平有限，书中难免存在不妥之处，敬请广大读者和同行原谅，并提出宝贵意见。编者联系方式：wumy20060109@yahoo.com，出版社编辑邮箱：x_xcq@sina.com。

编    者

目    录

第1章  数控加工概述 1

1.1  数控加工在机械制造业中的地位和作用 1

1.2  数控加工的特点 2

1.3  数控机床的分类 3

1.3.1  数控机床的基本概念 3

1.3.2  数控机床的构成及基本工作原理 3

1.3.3  数控机床的分类 4

1.3.4  数控铣床 5

1.3.5  加工中心 9

1.4  数控加工编程目的和方法 15

1.4.1  编程的目的 15

1.4.2  编程的方法 16

1.5  习题 16

第2章  Pro/ENGINEER Wildfire概述 17

2.1  Pro/ENGINEER系统概述 17

2.1.1  Pro/ENGINEER系统特性简介 17

2.1.2  行为建模技术 18

2.1.3  Pro/ENGINEER Wildfire的新增功能 19

2.1.4  软件的安装过程 20

2.2  Pro/ENGINEER Wildfire版的操作界面 23

2.2.1  Pro/ENGINEER Wildfire版本用户界面 23

2.2.2  下拉菜单 26

2.3  工作模式 35

2.4  系统实用工具 37

2.4.1  轨迹文件（Trail File） 37

2.4.2  隐藏（Hide） 38

2.4.3  显示设置（Display Settings） 39

2.5  基准特征 41

2.5.1  基准特征的显示控制 42

2.5.2  基准特征的更名（Edit∣Set Up∣Name） 43

2.5.3  基准轴（Axis）的创建 44

2.5.4  基准平面（Datum Plane）的创建 45

2.5.5  基准点（Datum point）的创建 48

2.5.6  基准曲线（Datum Curve）的创建 49

2.5.7  基准坐标系（Coordinate System）的创建 51

2.6  习题 52

第3章  2D剖面草绘（2D Sketcher） 53

3.1  草绘环境及其设置 53

3.1.1  进入草绘的途径 53

3.1.2  设定草绘模式环境 54

3.1.3  目的管理器（Intent Manager） 57

3.2  几何图元的建立 59

3.2.1  鼠标的使用 59

3.2.2  几何图元的绘制 59

3.3  编辑几何图元 63

3.3.1  选择几何图元 63

3.3.2  利用鼠标动态修改几何图元 64

3.3.3  图形修整工具 64

3.3.4  剖面工具 65

3.4  尺寸标注（DIMENSION） 67

3.4.1  一般型尺寸标注 68

3.4.2  周长型尺寸标注 70

3.4.3  参考型尺寸标注 71

3.4.4  基线型尺寸标注 71

3.4.5  替换型尺寸标注 71

3.4.6  标注尺寸的技巧 72

3.5  修改（Modify） 73

3.5.1  尺寸数值的修改 73

3.5.2  样条的修改 74

3.6  约束（Constraint） 75

3.7  草绘综合实例 77

3.7.1  例3-1 77

3.7.2  例3-2 78

3.7.3  例3-3 79

3.7.4  例3-4 81

3.8  习题 83

第4章  Pro/E实体特征 86

4.1  实体特征的基础知识 86

4.1.1  视图操作 86

4.1.2  特征类型 88

4.1.3  草绘参照 90

4.2  基础实体特征 91

4.2.1  基础实体特征的基础知识 91

4.2.2  拉伸（EXTRUDE） 92

4.2.3  旋转（REVOLVE） 94

4.2.4  扫描（SWEEP） 95

4.2.5  混合（Blend） 98

4.3  实体特征操作工具 105

4.3.1  特征的复制 105

4.3.2  特征的操作 115

4.4  实体特征 124

4.4.1  孔（Hole）特征 124

4.4.2  筋（Rib）特征 126

4.4.3  拔模（Draft）特征 128

4.4.4  圆角（Round）特征 129

4.4.5  倒角（Chamfer）特征 134

4.5  复杂实体特征 136

4.5.1  扫描混合（Swept Blend） 137

4.5.2  螺旋扫描（Helical Sweep） 143

4.5.3  可变截面扫描（Variable Section Sweep） 144

4.6  综合实例 148

4.6.1  实例4-1  Extrude、Revolve、Hole和Round的综合

使用——万向联轴器轴叉 148

4.6.2  实例4-2  Extrude、Sweep、CopY、Mirror和Shell的综合

使用——冷却片 150

4.6.3  实例4-3  Extrude、Sweep、Blend、Shell、Round和Hole的综合

使用——车轮盖 153

4.6.4  实例4-4  Extrude、Blend-General的使用——铣刀刃 158

4.7  习题 160

第5章  Pro/E曲面特征 163

5.1  基本曲面特征 163

5.1.1  面组概述 163

5.1.2  创建曲面 165

5.2  操作曲面特征 172

5.2.1  修改面组 172

5.2.2  利用面组建立实体特征 176

5.3  高级曲面特征 178

5.3.1  Boundary Blend（边界混合） 178

5.3.2  Conic Surface（圆锥曲面） 184

5.3.3  N-Sided Patch（N侧曲面片） 187

5.4  综合实例 188

5.4.1  实例5-1  Datum Point、Datum Plane与Fill surface综合应用 188

5.4.2  实例5-2  Datum curve、Revolve、Project、Solidify与

Sweep surface综合应用 192

5.4.3  实例5-3  Extrude、Surface merge 和Solidify综合应用 194

5.4.4  实例5-4  Extrude、Surface merge和Solidify综合应用 197

5.4.5  实例5-5  Extrude Surface、Datum Plane、Merge和Solidify综合应用 199

5.4.6  实例5-6  Revolve、Sweep、Merge、Shell、Round和

Thicken综合应用 202

5.4.7  实例5-7  Extrude、Sweep、Fill、Projected、Mirror和

Merge综合应用 206

5.4.8  实例5-8  Sweep、Mirror、Merge、Trim、Round、Thicken综合应用 210

5.4.9  实例5-9  Curve、Boundary Blend、Merge、Thicken综合应用 215

5.5  习题 219

第6章  Pro/E三维造型综合实例 220

6.1  综合实例1 220

6.1.1  零件概述 220

6.1.2  零件造型步骤 221

6.2  综合实例2 224

6.2.1  零件概述 224

6.2.2  零件造型步骤 225

6.3  综合实例3 228

6.3.1  零件概述 228

6.3.2  零件造型步骤 229

6.4  综合实例4 234

6.4.1  零件概述 234

6.4.2  零件造型步骤 235

6.5  综合实例5 238

6.5.1  零件概述 238

6.5.2  零件造型步骤 239

6.6  综合实例6 243

6.6.1  零件概述 243

6.6.2  零件造型步骤 244

6.7  综合实例7 247

6.7.1  零件概述 247

6.7.2  零件1造型步骤 249

6.7.3  零件2造型步骤 253

6.8  习题 256

第7章  CAM数控编程及加工工艺基础 257

7.1  数控加工基础知识 257

7.1.1  数控加工原理 257

7.1.2  数控机床的坐标系 260

7.2  数控编程基础 263

7.2.1  数控指令 263

7.2.2  手工编程步骤 274

7.2.3  手工编程举例 275

7.3  数控加工工艺流程 282

7.3.1  数控加工工艺的特点及内容 282

7.3.2  工序的划分及加工刀具的选择 283

7.3.3  切削用量的确定和走刀路线的选择 290

7.3.4  对刀点的选择、高度安排与进/退刀控制方式 294

7.3.5  刀具补偿、铣削方式和冷却液的开关 296

7.3.6  拐角、轮廓控制与区域加工顺序 298

7.4  数控编程的误差控制 300

7.5  高速加工编程概述 304

7.5.1  高速加工概述 304

7.5.2  高速加工工艺 308

7.5.3  高速加工编程要点 309

7.5.4  充分利用CAM软件的高速加工功能 311

7.6  习题 312

第8章  Mastercam 9.0二维绘图与三维造型概述 313

8.1  Mastercam 9.0系统概述 313

8.1.1  Mastercam 9.0系统特性简介 313

8.1.2  Mastercam 9.0软、硬件需求 314

8.1.3  Mastercam 9.0的安装、启动、帮助与退出 315

8.2  Mastercam 9.0操作界面 316

8.2.1  工作界面 316

8.2.2  菜单栏 318

8.2.3  坐标系、图层、视图操作和快捷键 321

8.3  系统设置 325

8.4  构建2D图形简介 328

8.5  编辑功能 337

8.5.1  Modify（修整） 337

8.5.2  Xform（转换） 340

8.6  尺寸标注 345

8.7  构建曲线、曲面简介 348

8.7.1  Cplane（构图面）和Gview（视角） 348

8.7.2  Curve（曲线） 350

8.7.3  Surface（曲面） 353

8.7.4  曲面编辑 357

8.8  分析简介 361

8.9  建立实体模型简介 364

8.9.1  简单实体造型的创建 364

8.9.2  由曲线创建实体 367

8.9.3  薄片实体 371

8.9.4  实体的编辑操作 373

8.9.5  实体的布尔运算与实体管理器 377

8.10  综合实例 378

8.11  习题 396

第9章  Mastercam 9.0数控加工刀路的产生 397

9.1  Mastercam 9.0数控加工基础设置 397

9.1.1  刀具、材料、工件和操作设置 397

9.1.2  操作管理 404

9.2  轮廓铣削（Contour） 407

9.3  钻孔（Drill）、挖槽（Pocket）、面铣（Face）和圆铣（Circ tlpaths） 413

9.3.1  钻孔（Drill） 413

9.3.2  挖槽铣削（Pocket） 415

9.3.3  端面加工（Face） 420

9.3.4  圆铣削（Circ tlpaths） 421

9.4  曲面铣削（Surface） 424

9.4.1  曲面加工概述 424

9.4.2  曲面粗铣 427

9.4.3  曲面精铣 434

9.5  多轴加工（Multiaxis） 440

9.5.1  多轴加工概述 440

9.5.2  多轴加工（Multiaxis） 442

9.6  Mastercam 9.0数控加工综合实例 450

9.6.1  二维加工综合实例——面铣削、外形铣削、挖槽和钻孔加工 450

9.6.2  曲面加工实例1——平行粗、精加工 455

9.6.3  曲面加工实例2——放射粗、精加工和投影精加工 459

9.6.4  曲面加工实例3——流线粗、精加工 464

9.6.5  曲面加工实例4——等高外形粗、精加工和浅平面精加工 467

9.6.6  曲面加工实例5——挖槽粗加工和残料清除、等高外形、

浅平面精加工 472

9.6.7  曲面加工实例6——挖槽粗加工和环绕等距精加工 479

9.7  习题 482

第10章  NC后置处理 483

10.1  NC后置处理概述 483

10.2  Mastercam 9.0后置处理系统 486

10.2.1  注解和调试帮助 486

10.2.2  定义变量 487

10.2.3  后处理块 494

10.2.4  系统问答 499

10.3  设置数控机床后置处理文件举例 501

10.3.1  设置数控机床后置处理文件概述 501

10.3.2  为配有FANUC 0i系统的数控机床设置后置处理文件 502

10.3.3  为配有SIEMENS 802D系统的数控机床设置后置处理文件 506

10.3.4  为配有SIEMENS 810D系统的加工中心设置后置处理文件 510

10.4  习题 512

第11章  Mastercam 9.0数控加工综合实例 513

11.1  数控加工综合实例1 513

11.1.1  零件概述 513

11.1.2  图形转换 515

11.1.3  数控加工刀具路径和NC程序 516

11.2  数控加工综合实例2 525

11.2.1  零件概述 525

11.2.2  图形转换 526

11.2.3  数控加工刀具路径和NC程序 528

11.3  数控加工综合实例3 536

11.3.1  零件概述 536

11.3.2  图形转换 538

11.3.3  数控加工刀具路径和NC程序 539

11.4  数控加工综合实例4 544

11.4.1  零件概述 544

11.4.2  图形转换 546

11.4.3  数控加工刀具路径和NC程序 548

11.5  数控加工综合实例5 553

11.5.1  零件概述 553

11.5.2  图形转换 556

11.5.3  零件正面数控加工刀具路径和NC程序 557

11.5.4  零件反面数控加工刀具路径和NC程序 562

11.6  数控加工综合实例6 564

11.6.1  零件概述 564

11.6.2  图形转换 567

11.6.3  零件正面数控加工刀具路径和NC程序 568

11.6.4  零件反面数控加工刀具路径和NC程序 573

11.7  数控加工综合实例7 576

11.7.1  零件概述 576

11.7.2  图形转换 579

11.7.3  零件1正面数控加工刀具路径和NC程序 580

11.7.4  零件1反面数控加工刀具路径和NC程序 585

11.7.5  零件2数控加工刀具路径和NC程序 586

11.8  习题 592

第12章  常见数控铣床和加工中心的操作 593

12.1  FANUC 0i系统的数控铣床操作 593

12.1.1  FANUC 0i系统数控铣床操作面板 593

12.1.2  FANUC 0i系统数控铣床的基本操作 598

12.2  SIEMENS 802D的数控铣床操作 603

12.2.1  SIEMENS-802D系统数控铣床操作面板 603

12.2.2  SIEMENS-802D系统数控铣床的基本操作 608

12.3  SIEMENS 810D加工中心的操作 623

12.3.1  SIEMENS 810D系统加工中心TH5660A的功能、组成、特点和

技术参数 623

12.3.2  SIEMENS 810D系统加工中心的操作面板 625

12.3.3  SIEMENS 810D系统加工中心的基本操作 630

12.4  习题 647

参考文献 648