五角星典型零件在Mastercam9.1 中的昆氏曲面幾何建模

周磊

（廣東技術師范學院，廣東 廣州 510665）

1 MasterCAM 介紹

MasterCAM 是美國CNCSoftware 公司開發的基于PC 平臺的CAD/CAM 軟件,廣泛應用于機械加工、模具制造、汽車工業等領域,它具有二維幾何圖形設計、三維曲面設計、刀具路徑模擬、加工實體模擬等功能,實現了產品從幾何設計到加工制造的一體化。現在MasterCAM 軟件有MasterCAM9.0、MasterCAM9.1、MasterCAM X 等等幾個版本，在不斷完善的過程中，MasterCAM 軟件也越來越人性化，現在就以目前比較常用的Master－CAM9.1 軟件為平臺來談談五角星典型零件昆氏曲面的幾何建模。

2 昆氏曲面

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

3 幾何建模

建模是實現數控加工的基礎,根據零件的實際尺寸及公差繪制,以保證計算生成的刀具路徑坐標的正確性,并可將不同的加工工序分別繪制于不同的圖層內,利用圖層的功能,加以調用或隱藏,以選擇加工所需要的輪廓線。建模的方法有實體建模以及曲面建模等。

通常我們在利用Mastercam9.1 幾何建模的時候都是通過實體的方法來進行建模，然后在用實體模型轉換成曲面，在曲面的模型上再進行刀路編輯同后置處理。但是，有些零件用實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 建模實例

根據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，進入界面，調整軟件單位為公制，Screen 熒幕——Configure 系統規劃——在Allocations 記憶體配置選項中選擇MILL9M.CFG(公制)。

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

4.3 使用命令Create 繪圖——Point點——Position 指定位置——直接輸入坐標（0，0，16）繪制一個五角星頂點。

4.4 Create 繪圖——Line 直線——Endpoints 兩點畫線，將五邊形所有對角連起來；

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

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

圖1

圖2

4.7 選定任意一個三角形，Create 繪圖——Surface 曲面——Coons 昆氏曲面——彈出對話框選“NO 否”——Number of patches in the along direction 引導方向的綴面數選“1”——Number of patches in the across direction 截斷方向的綴面數選“1”——Single單體——點擊選擇三角形的長邊——-選擇長邊的對邊——更換模式——選擇“Point 單點”——點擊選擇五角星的頂點——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”——執行，得到一個昆氏曲面，同樣方法做出另外一邊昆氏曲面。（圖2）

4.8 Xform 轉換——Rotate 旋轉——選取兩個曲面，Done 執行——在構圖面中選俯視圖——選擇旋轉中心為原點——彈出對話框，輸入旋轉次數“4”角度為“72”度。——執行——就得到（圖3）的昆氏曲面的五角星幾何建模。

圖3

5 結束語

本人通過實例簡單介紹了手動串聯昆氏曲面的基本構圖方法，在不規則曲面構圖中起到了相當重要的作用。在MasterCAM 中昆氏曲面的構建是一重點、難點，掌握其訣竅就能順利地構建曲面進而編程、加工。

[1]顏新寧,等.Mastercam 軟件應用技術基礎北京:電子工業出版社,

[2]任秉銀,唐余勇.數控加工中的幾何建模理論及其應用.哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社,2000.

[3]吳長德.Mastercam9.0 系統學習與實訓北京:機械工業出版社,2003.