Mastercam三维造型的有关探讨

摘要:Mastercam软件具有较低的硬件要求、运行效果稳定、易学易用、加工方式齐全的特点,在国内中小企业,特别是在模具行业用得较多的一个CAD/CAM集成软件,目前版本已升至Mastercam10。该文结合多年教学的体会,从坐标系、构图面入手,以Mastercma9为例,就造型的一些关键问题进行探讨。

关键词:工作坐标系;构图面;构图深度;串连选择;层的设置;三维造型

中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)35-10104-02

Mastercam Three-Dimensional Modeling of the Discussion

CHEN Yi-ming

(Machinery Group of Technician College of Chenzhou, Chenzhou 423000, China)

Abstract: Mastercam software has lower hardware requirements to run the effect of stable and easy to learn and use, and processing a full range of features means, In the domestic small and medium enterprises, especially in the mold industry was more a CAD / CAM integration software, The current version has risen to Mastercam10. The article summed up the experience of many years of teaching, From the coordinate system, starting with Construction graphics plane, As an example to Mastercma9, On the structure model to explore a number of key issues.

Key words: the work coordinate system; construction graphics plane; structural model of the depth; chains; layer settings; three-dimensional modeling

在用Mastercam进行造型时,掌握各种菜单的内在含义和菜单内各命令的使用无疑是重要的,但这些内容很多,每个人因为个人喜好、实际的工作情况等,对命令的使用也是不一致的,但这种不一致性对造型影响并不是很大。对于Mastercam的使用,从整体上说,理解下面内容的含义以及在实际造型过程中灵活使用才是主要的。

1 工作坐标系的规定

Mastercam的坐标系分成系统坐标系和工作坐标系二大类,系统坐标系是固定不变的,工作坐标系根据用户设置构图平面时所建立的坐标系[1]。用相互垂直的三根轴(X、Y、Z轴)形成坐标系统,按照右手笛卡尔法则来确定方向。

工作坐标系也称为用户坐标系,在工作坐标系中,不管构图平面如何设置,总是X轴正方向向右,Y轴正方向向上,Z轴的正方向垂直屏幕指向用户[2]。通过点击左侧副菜单栏的WCS按钮,可以在视角管理器中可以看到系统所给定的以及用户所创建的所有的坐标系统(图1),每个坐标系用一个数字来进行区分。图1中编号1-8为系统当前的坐标系统,作图过程中,为了观察的方便,可以通过ALT+F9键,显示工作坐标系、系统坐标系、视图方向坐标系三个坐标系(图2a处的为当前构图面的坐标方向,图2b处为系统坐标系,图2c处为视图方向)。

2 构图面和构图深度

曲面以及实体的造型是建立在线框图的基础之上的,三维造型的主要工作就是如何在合适的构图面上画出所需要的线框来,这在初学者中往往难以适应(这主要是初学者对于根据造型的需要灵活变化构图面的方位还不习惯以及空间的想象还跟不上引起的)。

构图面是我们所作的图形所在的坐标平面,我们所有的作图,都是在一特定的构图平面(这个特定的构图面可以是系统给定的几个特殊的或用户根据作图需要自己创建的,系统赋于一个编号来表示)内进行的,选择已有的或根据作图需要创建合适的构图面是三维造型的一个关键。

系统给定的几个构图平面中,常用的有俯视(Top)、前视(Front)、侧视(Side),可以在快捷图标中直接点取或在左下角的副菜单栏中点击Cplane按钮然后在主菜单栏中选取,而根据其它条件(如知道法线方向、几个相交的的图素,或通过已有的构图面通过平移、旋转而形成)构造的构图面则显得更为灵活。

构图深度则是为了在同一方向的构图面的不同位置处进行构造三维图形的截形而引入的,当然构图平面0位置是通过系统坐标系处的构图面。

灵活的运用构图面、构图深度使我们三维造型变得方便,再通过改变视图方向则使三维线框的创建更符合人性化的观察习惯。如图3为三维线框图,图中A、B二处园弧在前视图(fromt)上的构图深度分别为50、-50处作成,C、D二处园弧分别在侧视图(side)的50、-50处作成。图4为在图3的基础上创建的十字管曲面。

3 三维造型时串选择

串联时的起点,顺序影响造型的正确与否。为了使起点的相同,我们可以人为地打断不同截面处的图素,以方便获取相同的串起点[3]。图5中为了使矩形截形串的起点与园串的起点相同,将矩形在A点(矩形一边的中点)处打断,三维造型后得到图6,没有扭曲现象。

在不同截形中如果图素的数量是不相同时,则在用串选时还应注意同步的问题,否则将得不到所需要的三维图形。如图7,上下两截形的图素是不一样多的,为了实现同步,避免所生成曲面的扭曲缺陷,采用点同步(By point)方式串连,在上下两截形处分别作点A、B、C、D(各点都在图素的端点处),串连后造型得到的图形如图8所示。

4 层的设置问题

设置层的目的是为了方便图形的管理。它实际上是用层的方法对组成图形的对象进行分类。

一个复杂的图形,其构成的图素数量是很多的,同时我们在三维造型的过程中要不断地对图形的不同部分进行编辑处理,如果众多的图素纠缠在一起,既不方便观察,也使图形处理过程变得很难进行。

如何设置合理的层,我们设置层的原则是什么?这是我们在层的设置时需要考虑的,过多的设置层是没必要的,我们所设置的层的原则应该是以方便对组成的图形对象进行操作。比如说三维线框是后续造型的基础,简单情况下我们就可以把线框作为一个层(当然如果这个三维线框比较复杂,也可以设置成几个层,以方便后续编辑和造型为准),造型的曲面可以设置为一个层等等。

下面以一个鼠标的造型对层的设置进行一个简单的说明。

图9为完成后鼠标曲面情况,图10为层的设置。

从图10可以看出,该曲面造型时用了9个层,其中层1是用来做顶部和侧面的曲面,而投影线框则是用来对按键处的几个方孔修剪用的。如图11、图12所示。

在图10中,我们为顶部曲面和顶偏移面单独设置层的目的是为了在用图12的线框对曲面进行修剪时不会受到其它曲面的干扰,方便操作时选取和观察。

第6层修剪曲线层中的曲线是来自于倒角融合处的边界,这个边界用来对侧曲面近融合处的尖角进行修剪,如图13中图14所示。

5 结束语

在我们对Mastercam的各菜单基本操作有了一定的熟练程度以后,提高作图水平的好的方法就是如何从整体上把握作图过程。在造型开始以前,我们应该考虑好作图的先后顺序,图形的管理方法(层就是其中最有效的一种管理),如何构造所需要的构图面等,这样有利于提高造型的效率,避免一些重复的工作。

参考文献:

[1] 王卫兵.Mastercam X2三维造型与数控编程入门视频教程[M].北京:清华大学出版社,2007.

[2] 张导成.三维CAD/CAM-MasterCAM应用[M].北京:机械工业出版社,2002.

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