五角星典型零件在Mastercam9.1 中的昆氏曲面幾何建模

周磊

（廣東技術(shù)師范學(xué)院，廣東 廣州 510665）

1 MasterCAM 介紹

MasterCAM 是美國CNCSoftware 公司開發(fā)的基于PC 平臺(tái)的CAD/CAM 軟件,廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工、模具制造、汽車工業(yè)等領(lǐng)域,它具有二維幾何圖形設(shè)計(jì)、三維曲面設(shè)計(jì)、刀具路徑模擬、加工實(shí)體模擬等功能,實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品從幾何設(shè)計(jì)到加工制造的一體化。現(xiàn)在MasterCAM 軟件有MasterCAM9.0、MasterCAM9.1、MasterCAM X 等等幾個(gè)版本，在不斷完善的過程中，MasterCAM 軟件也越來越人性化，現(xiàn)在就以目前比較常用的Master－CAM9.1 軟件為平臺(tái)來談?wù)勎褰切堑湫土慵ナ锨娴膸缀谓！?/p>

2 昆氏曲面

昆氏曲面是由熔接4 個(gè)邊界曲線生成的許多個(gè)曲面片組成的。有兩種選取串連的方式用來定義曲面的曲面片：自動(dòng)串連方式和手動(dòng)串連方式。自動(dòng)串連方式用3 條邊界曲線來定義曲面片；這3 條邊界曲線分別是兩個(gè)左上角的曲線 和一個(gè)右下角的曲線。最小的分枝角度供系統(tǒng)用來分析要串連的邊界曲線。當(dāng)邊界曲線的相 交角度大于最小分枝角度，系統(tǒng)不能串連該邊界曲線。手動(dòng)串連方式是一個(gè)繁雜的過程。定義昆氏曲面的外形也是一件相當(dāng)繁雜的工作，下面 通過選取曲面邊界來介紹手動(dòng)串連方式中應(yīng)注意的事項(xiàng)。首先是選擇起始點(diǎn)，通常選擇一個(gè)角點(diǎn)作為起始點(diǎn)。同時(shí)，起始點(diǎn)應(yīng)為兩條邊界曲線的交點(diǎn)，這兩條邊界曲線中一條設(shè)置為引導(dǎo)方向，另一條設(shè)置為切割方向。 接著要確定順（引導(dǎo)）方向和交（切割）方向的曲面片數(shù)。引導(dǎo)方向的曲面片數(shù)為交(切割)方向的邊界曲線數(shù)減 l，截面方向的曲面片數(shù)為引導(dǎo)方向的邊界曲線數(shù)減1。本文通個(gè)實(shí)例重點(diǎn)介紹常用的手動(dòng)串聯(lián)建模的方法。

3 幾何建模

建模是實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的基礎(chǔ),根據(jù)零件的實(shí)際尺寸及公差繪制,以保證計(jì)算生成的刀具路徑坐標(biāo)的正確性,并可將不同的加工工序分別繪制于不同的圖層內(nèi),利用圖層的功能,加以調(diào)用或隱藏,以選擇加工所需要的輪廓線。建模的方法有實(shí)體建模以及曲面建模等。

通常我們?cè)诶肕astercam9.1 幾何建模的時(shí)候都是通過實(shí)體的方法來進(jìn)行建模，然后在用實(shí)體模型轉(zhuǎn)換成曲面，在曲面的模型上再進(jìn)行刀路編輯同后置處理。但是，有些零件用實(shí)體的方法來建模步驟很繁瑣，反而直接用曲面建模比較方便。

4 建模實(shí)例

根據(jù)五角星零件的圖紙要求，五角星的外接圓為Φ100mm，高度為16mm。

4.1 開啟masterCAM9.1 軟件，進(jìn)入界面，調(diào)整軟件單位為公制，Screen 熒幕——Configure 系統(tǒng)規(guī)劃——在Allocations 記憶體配置選項(xiàng)中選擇MILL9M.CFG(公制)。

4.2 使用命令Create 繪圖——Next menu下一頁——Polygon多邊形，在對(duì)話框內(nèi)選擇Number of sides 邊數(shù) 5，Radius 半徑 50，Rotation 旋轉(zhuǎn) 0，并勾上“Measure radius to corner 內(nèi)接于假想圓”。

4.3 使用命令Create 繪圖——Point點(diǎn)——Position 指定位置——直接輸入坐標(biāo)（0，0，16）繪制一個(gè)五角星頂點(diǎn)。

4.4 Create 繪圖——Line 直線——Endpoints 兩點(diǎn)畫線，將五邊形所有對(duì)角連起來；

4.5 Modify 修整——Break 打斷——2 pieces 打成兩段（將對(duì)角線條從中間打斷）；再選擇Modify 修整——Trim 修剪延伸——2 entities 兩個(gè)物體；最后刪除掉輔助的五邊形。

4.6 選擇Cplane:T 構(gòu)圖面——3D 空間繪圖（一定要選，不然沒辦法連線）；繪Create圖——Line 直線——Endpoints 兩點(diǎn)畫線，將五角星所有頂點(diǎn)都與空間點(diǎn)連起來，（圖1）所示

圖1

圖2

4.7 選定任意一個(gè)三角形，Create 繪圖——Surface 曲面——Coons 昆氏曲面——彈出對(duì)話框選“NO 否”——Number of patches in the along direction 引導(dǎo)方向的綴面數(shù)選“1”——Number of patches in the across direction 截?cái)喾较虻木Y面數(shù)選“1”——Single單體——點(diǎn)擊選擇三角形的長邊——-選擇長邊的對(duì)邊——更換模式——選擇“Point 單點(diǎn)”——點(diǎn)擊選擇五角星的頂點(diǎn)——Mode 更換模式——Single 單體——再選擇剩下的一條邊，菜單中選擇曲面形式“N”、熔接方式“L”——執(zhí)行，得到一個(gè)昆氏曲面，同樣方法做出另外一邊昆氏曲面。（圖2）

4.8 Xform 轉(zhuǎn)換——Rotate 旋轉(zhuǎn)——選取兩個(gè)曲面，Done 執(zhí)行——在構(gòu)圖面中選俯視圖——選擇旋轉(zhuǎn)中心為原點(diǎn)——彈出對(duì)話框，輸入旋轉(zhuǎn)次數(shù)“4”角度為“72”度。——執(zhí)行——就得到（圖3）的昆氏曲面的五角星幾何建模。

圖3

5 結(jié)束語

本人通過實(shí)例簡單介紹了手動(dòng)串聯(lián)昆氏曲面的基本構(gòu)圖方法，在不規(guī)則曲面構(gòu)圖中起到了相當(dāng)重要的作用。在MasterCAM 中昆氏曲面的構(gòu)建是一重點(diǎn)、難點(diǎn)，掌握其訣竅就能順利地構(gòu)建曲面進(jìn)而編程、加工。

[1]顏新寧,等.Mastercam 軟件應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)北京:電子工業(yè)出版社,

[2]任秉銀,唐余勇.數(shù)控加工中的幾何建模理論及其應(yīng)用.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2000.

[3]吳長德.Mastercam9.0 系統(tǒng)學(xué)習(xí)與實(shí)訓(xùn)北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.