軸承蓋的實體造型

摘要：本文主要闡述了如何運用MasterCAM軟件來進行軸承蓋的三維建模。從而掌握一般零件的三維建模方法。

關鍵詞：MasterCAM 三維模型 軸承端蓋

0 引言

以機械類典型零件軸承蓋為例，利用Mastercam軟件中的CAD模塊對軸承蓋進行三維實體造型，并用布爾運算、實體管理器等操作最終得出軸承蓋實體。全部設計過程均可在電腦上完成，將大大提高整個過程的加工精度和生產效率。

1 MasterCAM實體造型概述

MasterCAM是CAD/CAM軟件，也是目前應用最廣泛的CAD/CAM軟件之一，是一個集成設計與制造的CAD/CAM軟件，它集二維繪圖、三維實體設計、曲面設計、體素拼合、數控編程、刀具路徑模擬及真實感模擬等功能與一身。可以滿足一般產品的三維設計，模具設計和數控加工自動編程。

作為一個CAD/CAM集成軟件，MasterCAM系統包括設計（CAD）和加工（CAM）。MasterCAM使用CAD在計算機中進行圖形設計。MasterCAM軟件中的CAD模塊可輕松實現工件的二維圖形和三維實體設計以及實體造型。實體造型分為基本實體造型和不規則實體造型。基本實體創建分為：圓柱實體、圓錐實體、長方體、球體及圓環； 不規則實體造型分為：拉伸實體、舉升實體、旋轉實體、掃掠實體；其中不規則實體造型是主要的實體造型方式。

然后在CAM中編制刀具路徑（NCI），通過后處理轉換成NC程序，再傳送至數控機床，選用不同的刀具進行加工。它能大大地節省設計和加工時間、降低產品成本，同時提高工作效率和加工精度，保證產品的質量，給開發新產品贏得寶貴時間，因而更加快了產品的更新換代。本設計采用的是Mastercam 8.0中文版軟件。

2 常用建模方法分析

在Mastercam中零件的建模可以通過三種方式實現：

①利用Mastercam本身的CAD功能來進行建模。 包括二維繪圖和三維造型。

②通過標準圖形轉換接口，把其他的CAD文件轉換成為MasterCAM系統可以識別的圖形文件。

③通過MasterCAM系統提供的ASCII圖形轉換接口，把經過三坐標測量儀或其他實體測量系統測得的實物數據轉換成為MasterCAM系統可以識別的圖形文件。

3 軸承蓋的幾何建模過程

本例采用的是第一種，即通過實體模型的數字化測量，得到具體數據，然后利用Mastercam本身的CAD功能來進行建模。

Mastercam Mill實體造型功能構造出軸承蓋的基本形體。基本形體的創建主要利用拉伸實體、圓柱實體命令。

具體創建過程如下：

①利用拉伸實體創建出一個（長200mm、寬120mm，中心在原點，高度為20mm）的長方體底座。

②用圓柱實體命令創建出兩個基點位置相同，半徑不同的臥放圓柱體。

③對長方體和大圓柱進行布爾并運算，組合為一體。

依次選擇Soild＼Boolean＼Add命令，點擊長方體，再點擊大圓柱，即可。

④對大圓柱和小圓柱進行布爾差運算，“挖”出孔來。

依次選擇Soild＼Boolean＼Remove命令，先點擊大圓柱，再點擊小圓柱，即可。修建實體，去掉下半邊圓柱。

⑤創建底板上的四個圓孔——根據孔的大小做出4個底面圓直徑相同的圓柱，然后進行布爾差運算，就打出了四個圓孔。

a創建一個圓柱體。依次選擇Soild＼Next menu＼Prim-

itives＼Cylinder命令，修改菜單中的Axis項，再點接著出現的菜單中的Z項，使圓柱的軸線與z軸同向；點擊Base point項，修改其坐標為-80，-40，0。點擊菜單中的Radius項，修改菜單中的半徑為10；點擊菜單中的Height項，修改其為50。點擊菜單中的Done，完成對該圓柱的創建工作。平移復制得到另外一個圓柱。鏡像復制得到右邊的兩個圓柱。

b進行布爾差運算。依次選擇Soild＼Boolean＼Remove命令，點擊大實體，再依次點擊四個小圓柱，點菜單中的Done項，完成挖孔操作，結果如圖1：

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⑥底座的四個角處倒出將Radius為20圓角。

⑦制作頂部的凸臺。

這又需要畫圓柱，然后還需要修剪操作，關鍵是確定圓柱的基點位置。

a畫出圓柱。選擇Solids＼Next menu＼Primitives＼

Cylinder命令→點擊菜單中的Base point項，輸入坐標0，0，0（輸入時才會出現輸值框），然后回車→點擊菜單中的Height項，在出現的輸值框空輸入高度65后回車→點擊菜單中的Axis項，再點接著出現的菜單中的Z項，使圓柱的軸線與Z軸同向→（如果發現圓柱朝下，則還要點擊菜單中的Axis項，再點新菜單中的Flip項以改變方向，如果是朝上，則本步可省）→點擊菜單中的Radius項，再出現的輸值框中輸入圓柱半徑20，然后回車→點擊菜單中的Done項，結束該圓柱的創建工作。

b由實體表面得到曲面。選擇Create＼Surface＼Next menu＼From solid命令→確保菜單中的Faces項設為Y，其它設為N→點擊R40內孔表面（需要臨時將圖形旋轉過來，便于點擊）→該面會變色顯示，確認無誤后點擊菜單中的Done項→操作成功（圖上看不出來變化，但此處確實有一個曲面）→按鍵盤上的Esc鍵退出該命令。

c用剛生成的曲面對R20的圓柱進行修剪。先要將圖形旋轉到可以看到R40內孔面和R20圓柱多余處的方位→選擇Solids＼Next menu＼Trim命令→點擊R20的圓柱→點菜單中的Done項→點新菜單中的Surface項→點擊前一步生成的曲面（作為修剪面，光標移到該面時，會變色顯示）→出現箭頭，如果朝上，則直接點菜單中的Done項（如果朝下，則應先點菜單中的Flip項改變方向，再點Done）→下邊的圓柱被剪掉了。

d將剛才生成的曲面轉到一層（一層為草稿層，最開始畫的矩形也在那一層：選擇Screen＼Chg attribs命令→出

現對話框，選中Level欄（在其下的方框中的“√”），在框中輸入1，點OK按鈕退出對話框→點擊曲面→按鍵盤上的Esc鍵返回上級菜單→點擊菜單中的Done項，成功。

e將凸臺（圓柱）與主體進行布爾并運算。選擇Solids＼Boolean＼Add命令→點擊主體，再點擊R20圓柱→點菜單中的Done項→成功，得到新主體，比原來又復雜了一些。

⑧生成凸臺上的孔——創建兩個半徑不同的圓柱，然后用布爾差運算得到。

這又是創建一個圓柱，然后與主體進行布爾差運算得到孔的問題。

a創建一個圓柱，半徑為10。操作步驟：選擇Solids＼

Next menu＼Primitives＼Cylinder命令→點擊菜單中的Height項，在出現的輸值框中輸入高度80后回車→點擊菜單中的Radius項，在出現的輸值框中輸入圓柱半徑10，然后回車→點擊菜單中的Done項。

b用布爾差運算在新主體上減去R10的圓柱，得到R10的孔。選擇Solids＼Boolean＼Remove命令→先點擊主體→再點擊R10圓柱→點菜單中的Done→成功，結果見圖2：

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參考文獻：

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作者簡介：郭倩，女，陜西西安人，助教，研究方向為機械制造與自動化。