Mastercam9.1第12章 硯臺的設計

第12章硯臺的設計

教學目的:掌握繪制昆氏曲面、旋轉曲面、曲面變化半徑倒圓角的方法.教學重點：昆氏曲面、旋轉曲面的繪制。教學難點：昆氏曲面的繪制。

教學內容12.1硯臺的零件圖硯臺的零件圖如圖12-1所示。圖12-1繪制昆氏線框架繪制中心線繪制整體外形框架繪制昆氏曲面繪制旋轉線框架繪制旋轉面繪制平面曲面倒圓角曲面倒圓角

圖12-2繪制硯臺零件圖的思路10.2繪圖思路12.3繪制硯臺的線框架圖

12.3.1繪制中心線①單擊圖層按鈕，或按快捷鍵ALT+Z，將當前圖層設為1，命名為“中心線”，圖層群組欄輸入“線框架”，構圖深度設為Z：0，其余設置為默認值。②單擊圖素屬性按鈕，將線型改為中心線，顏色設為12（紅色）。③設構圖平面為俯視圖T，繪制與X、Y軸重合的兩條中心線。④設構圖平面為側視圖F，繪制與Z軸重合的一條中心線⑤單擊圖素屬性按鈕，將線型改為實線。12.3.2繪制硯臺的線框架圖1．繪制整體外形在構圖深度為2的位置，繪制一個210×160的四邊形，四周圓角為R30。①設定構圖平面為俯視圖（T），構圖深度為Z：2，當前圖層為2，命名為“整體外形”，關閉圖層1，選擇2號顏色（墨綠色），其余設置為默認值。按“F9”鍵，顯示坐標軸。②單擊繪圖→矩形→選項命令，出現如圖10-3所示的對話框。③在對話框中，點選角落倒圓中“開“前面選擇框，輸入半徑為30。④點選確定按鈕，返回主菜單。⑤單擊一點命令，出現如圖2-26所示的對話框，輸入寬度210，高度160。⑥點選確定按鈕，捕捉原點為中心點。畫好210×160的四邊形，四周圓角為R30，如圖12-4所示。210×160R30圖12-4繪制硯臺的外形線框

2.串連補正

在構圖深度為25的位置，繪制一個200×150的四邊形，四周圓角為R25。可采用串連補正的方法。①單擊主菜單→轉換→串聯補正→串聯命令。②點選上一步繪制的圖形，出現一個順時針方向的箭頭，同時彈出如圖10-5所示的對話框。?選擇選項。?選擇補正方向為：，與串連方向配合使用，保證了向內補正。?輸入補正距離5。?輸入補正深度23，表示構圖深度比所選的串聯的構圖深度高23mm。?選擇選項。?錐度角12.26477，該值由補正距離與深度自動計算得到。點選確定

按鈕，將圖形視角設為等角視圖（I），出現如圖12-4所示的圖形。200×150R25選擇串聯3.

繪制頂面外形（1）設定圖形視角，構圖平面為俯視圖（T），構圖深度設為Z：25，將當前圖層設為

3，命名為

“頂面外形”，關閉圖層2，選擇12號顏色（紅色），其余設置為默認值。（2）單擊

繪圖

→下一頁

→橢圓命令，進入如圖12-5所示的繪制橢圓對話框，輸入X軸半徑為“70.0”，輸入Y軸半徑為“60.0”，單擊確定按鈕，捕捉橢圓中心位置為原點(0,0)

，繪制好橢圓，如圖12-6所示。

圖12-5圖12-63.

繪制頂面外形橢圓的前視圖圓弧1點1點2點3點4點5點2圓弧2橢圓的側視圖（3）設定圖形視角，構圖平面為前視圖（F），構圖深度設為Z：0。先繪制“點2”，坐標為（0，12），點1、點3是橢圓長軸的兩個端點，經過點1、點2、點3，采用三點畫弧的方法畫“圓弧1”，如圖12-7所示。（4）設定圖形視角、構圖平面為側視圖（S），構圖深度設為Z：0。繪制“點4”，坐標為（60，25），繪制“點5”，坐標為（-60，25），經過點4、點2、點5，采用三點畫弧的方法畫“圓弧2”，如圖12-8所示。

圖

12-7圖

12-8圖12-92.

繪制頂面外形（5）設定圖形視角為等角視圖（I），關閉圖層1。（6）將交點處打斷，單擊修整→打斷→在交點處

→

窗選命令，窗選所有的圖素，單擊執(zhí)行命令，可將各個交點處打斷，結果如圖12-9所示圖12-9

該點為橢圓的起點打斷點打斷點打斷點打斷點⑦設定構圖深度：點選Z：0

按鈕，捕捉四條圓弧中任意一條的中點，得到Z：15.278。⑧單擊繪圖→下一頁→橢圓命令，進入如圖12-5所示的繪制橢圓對話框，輸入X軸和Y軸半徑的方法：通過捕捉兩圓弧的中點的方法，得到兩中點的距離，再將距離值除2，即為半徑值。單擊選中“”輸入框，按右鍵，彈出右鍵菜單，選擇S=兩點間間距，如圖12-10所示，分別捕捉一條水平圓弧的中點1、交點，得到“”。單擊選中“”輸入框，按右鍵，彈出右鍵菜單，選擇S=兩點間間距，分別捕捉一條垂直圓弧的中點2、交點，得到。

中點1交點（原點）中點2圖12-11捕捉中點、交點圖12-10選擇S=兩點間間距⑨單擊確定按鈕，捕捉交點為指定圓心位置，繪制好橢圓，如圖12-12所示。⑩將交點處打斷。單擊修整→打斷→打斷成兩段命令，選中需要打斷的圖素，捕捉各個交點為要打斷的位置點，可將每一個圖素在交點處打斷，結果如圖12-12所示。圖12-12頂面外形線框架12.4硯臺的曲面模型12.4.1繪制昆氏曲面昆氏曲面是由四個或四個以上邊界曲線熔接許多綴面（也叫網格面）而形成的曲面，其特點是多個綴面可以合成為單一曲面。構建昆氏曲面要求使用昆氏串連，其串連方式有自動與手動方式兩種。自動昆氏串連，只需選擇三個圖素即可，但大多數情況下要使用手動昆氏串連。綴面的外形邊界被定義成一個方格，在使用手動昆氏串連定義外形邊界時，定義完引導方向（也叫切削方向）的所有外形后，再定義截斷方向（也叫交叉方向）的外形圖素。所有外形線必須在交點處打斷。定義引導方向的外形的順序為：先依次點選引導方向第一個外形的所有段落，再依次點選引導方向第二個外形的所有段落，依此類推，點選完引導方向的外形。定義截斷方向的外形的順序為：先依次點選截斷方向第一個外形的所有段落，再依次點選截斷方向第二個外形的所有段落，依此類推，點選完截斷方向的外形。12.4.1繪制昆氏曲面引導方向截斷方向7894561231011121613141517如圖12-13是一個典型的昆氏網格面，共有6個綴面，是開放式外形，即第一個外形與最后一個外形不連接，我們來定義其引導方向、截斷方向的綴面數，并定義其順序。

假定起始點在右上角，沿水平方向向左為引導方向，沿垂直方向向下為截斷方向。引導方向每行的綴面數是3個，截斷方向每列的綴面數是2個。定義：1、2、3為引導方向的外形1的段落1、2、3。

4、5、6為引導方向的外形2的段落1、2、3。

7、8、9為引導方向的外形3的段落1、2、3。

10、11為截斷方向的外形1的段落1、2。

12、13為截斷方向的外形2的段落1、2。

14、15為截斷方向的外形3的段落1、2。

16、17為截斷方向的外形4的段落1、2。

起始點圖12-13段落1段落2段落3段落2段落112.4.1繪制昆氏曲面只有三條邊界曲線的綴面，可以看成是四條邊界曲線的一個特例，是將其中的一個邊界線縮小為一個點。所以在點選該邊界時，捕捉一個點代替一條邊界線。（1）繪圖設置將當前圖層設為4，圖層名稱命名為“昆氏曲面”，圖層群組命名為“曲面”。顏色設置為10（綠色），其余設置為默認值。（2）單擊主菜單→繪圖→曲面→昆氏曲面命令，過程如圖12-14所示。彈出如圖12-15所示的對話框。圖12-14圖12-15（3）點選“否”，表示采用手動串聯。在系統信息提示區(qū)出現提示：，輸入4，回車。

注意本例的中間4個綴面只有三條邊界曲線，是四條邊界曲線的一個特例，將其中的一條邊界無限縮小成一點，即將圖12-12的中心交點當做一條邊界曲線，選擇時以點來代替邊界曲線。設定沿著橢圓曲線方向為引導方向，則引導方向共有4個綴面。12.4.1繪制昆氏曲面（4）在系統信息提示區(qū)出現提示：,輸入2，回車。注意沿著垂直橢圓曲線方向（即徑向）為截斷方向，該方向有兩個綴面，圖中總的綴面數為4×2＝8個。

（5）在上面的提示區(qū)提示：，單擊單體命令。如圖12-16所示。

（6）靠近起點位置點選引導方向的第一條外形線為“外形1的段落1”，出現如圖12-17所示菜單，要求選擇外形1的段落2，并在繪圖區(qū)中串連出現一個箭頭，指向引導方向，如圖12-18所示。

圖12-16圖12-17引導方向外形1的段落1引導方向外形1的段落2引導方向外形1的段落3引導方向外形1的段落4串聯的起點與方向引導方向圖12-18昆氏串聯定義引導方向的順序

注意以后選擇每一個段落都要靠近起點位置點選，保證串聯的箭頭方向一致。⑦

依次選中引導方向外形1的段落2、引導方向外形1的段落3、引導方向外形1的段落4，定義完引導方向外形1上所有的段落.。同時，在上面的提示區(qū)出現提示：

，要求選擇外形2的段落1。

串聯的起點與方向引導方向外形2的段落1引導方向外形2的段落2引導方向外形2的段落3引導方向外形2的段落4引導方向圖12-18昆氏串聯定義引導方向的順序⑧依次選中引導方向外形2的段落1、引導方向外形2的段落2、引導方向外形2的段落3、引導方向外形2的段落4，定義完引導方向外形2上所有的段落。同時，在上面的提示區(qū)出現提示：，要求選擇外形3的段落1。

注意引導方向的外形3的段落1、2、3、4是交于中心的四個點。⑧單擊更換模式→單點命令，過程如圖12-19所示。

圖12-19選擇圖素的方式為“單點”菜單串聯的起點與方向引導方向外形3的段落1，2，3，4引導方向圖12-18昆氏串聯定義引導方向的順序

⑨

捕捉中心點為引導方向外形3的段落1；單擊

單點

命令，再捕捉中心點為引導方向外形3的段落2；單擊

單點

命令，第三次捕捉中心點為引導方向外形3的段落3；單擊

單點

命令，第四次捕捉中心點為引導方向外形3的段落4，定義完引導方向外形3上所有的段落，同時，在上面的提示區(qū)出現提示：如圖12-20所示，要求選擇截斷方向的外形1的段落1。，如圖12-20所示，要求選擇截斷方向的外形1的段落1。圖12-20引導方向外形1的段落1引導方向外形1的段落2引導方向外形1的段落3引導方向外形1的段落4串聯的起點與方向引導方向外形2的段落1引導方向外形2的段落2引導方向外形2的段落3引導方向外形2的段落4引導方向外形3的段落1，2，3，4引導方向圖12-18昆氏串聯定義引導方向的順序將上述昆氏串聯定義引導方向的順序在一張圖中再演示一遍⑩在靠近起點位置，選中第一個綴面的截斷方向第一條線，作為截斷方向外形1的段落1，同時，出現提示，要求選擇截斷方向外形1的段落2，并在第一條線上出現一個箭頭，指向截斷方向，如圖12-22所示。該方向共兩個綴面，每一個外形就有兩個段落。選中同方向的第二條線，作為截斷方向外形1的段落2。依次選中截斷方向外形2的段落1，外形2的段落2，截斷方向外形3的段落1，截斷方向外形3的段落2，截斷方向外形4的段落1，截斷方向外形4的段落2。截斷方向外形5的段落1，截斷方向外形5的段落2。截斷外形1的段落1注意串聯的起點與方向截斷外形1的段落2截斷外形2的段落1截斷外形2的段落2截斷外形4的段落2截斷外形4的段落1截斷外形3的段落2截斷外形3的段落1截斷外形5的段落2截斷外形5的段落1圖12-22昆氏串聯定義截斷方向的順序

第一個綴面

注意圖12-22所示的圖形是封閉式外形，第一組綴面的首邊和最后一組綴面的尾邊重合。截斷方向外形5的段落1與截斷方向外形1的段落1是重合的，截斷方向外形5的段落2與截斷方向外形1的段落2是重合的。在繪圖區(qū)上面的提示區(qū)提示：連接完畢。單擊執(zhí)行命令，如圖12-23所示，出現了昆氏曲面菜單，如圖12-24所示。單擊誤差值命令，在系統信息提示區(qū)出現提示：，輸入0.002。單擊曲面形式N

選項，可以選擇“P”、“N”。P代表參數式曲面（Paramtriic），由參數式曲線構建而成；N代表昆氏曲面（NURBS），由昆氏曲線構建而成。本例選擇“N”，即選擇昆氏曲面，如圖12-24所示。單擊熔接方式C選項，可以選擇“L”、“P”、“C”、“S”。L表示線性，P表示拋物線，C表示三次式曲線，S表示三次式曲線配合斜率，生成的曲面的光滑程度是遞增的。本例選擇“C”。圖12-23“連接完畢”菜單圖12-24定義昆氏曲面菜單單擊

執(zhí)行命令，生成了昆氏曲面，如圖12-25所示。按Esc

鍵，或單擊主菜單命令，退出昆氏曲面繪制模式。圖12-25昆氏曲面12.4.2旋轉曲面旋轉軸旋轉截面

圖12-24圖12-25

旋轉曲面是將一個或多個圖素繞某一軸旋轉而生成的曲面。（1）將當前圖層設為5，圖層名稱命名為“旋轉曲面”。打開圖層2，關閉圖層3，4，顏色設置為8（深灰），其余設置為默認值。（2）單擊繪圖→曲面→旋轉曲面→串連命令。（3）點選旋轉截面為串連，單擊執(zhí)行命令，在系統信息提示區(qū)出現提示：。在主菜單提示區(qū)出現如圖12-26所示的菜單。。（4）選擇如圖12-24所示的垂直線為旋轉軸，在旋轉軸處產生一個有旋轉方向與起點的箭頭，如圖12-25示。在系統信息提示區(qū)出現提示：

。

在主菜單提示區(qū)出現如圖12-26所示的菜單。圖12-2612.4.2旋轉曲面旋轉曲面是將一個或多個圖素繞某一軸旋轉而生成的曲面。硯臺的底面支撐是一個旋轉曲面，繪制方法如下所述。①將當前圖層設為5，圖層名稱命名為“旋轉外形”。打開圖層1，關閉圖層2、3、4，顏色設置為8（深灰），其余設置為默認值。按“F9”鍵，顯示坐標軸。②繪制底面支撐旋轉外形如圖12-26。圖12-26旋轉外形③將當前圖層設為6，圖層名稱命名為“旋轉曲面”。單擊主菜單→繪圖→曲面→旋轉曲面→串聯命令，過程如圖12-27所示。選擇旋轉截面外形為串聯，單擊執(zhí)行命令，在系統信息提示區(qū)出現提示：。

圖12-27旋轉曲面的繪制菜單④選擇如圖12-28所示的垂直線為旋轉軸，在旋轉軸處產生一個有旋轉方向與起點的箭頭。在系統信息提示區(qū)出現提示：。在主菜單提示區(qū)出現如圖12-29所示的菜單。

圖12-28選擇旋轉截面與旋轉軸圖12-29定義旋轉曲面菜單旋轉軸旋轉截面12.4.2旋轉曲面

圖12-27⑤單擊曲面形式N

選項，可以選擇“P”、“N”、“C”。P代表參數式曲面（Paramtriic），N代表昆氏曲面（NURBS），C代表曲線生成曲面（Curve-generated）。本例選擇“N”，即選擇昆氏曲面，如圖12-29。⑥單擊執(zhí)行命令，生成旋轉曲面，如圖12-30所示。12.4.3繪制整體外形曲面1.繪制舉升曲面①將當前圖層設為7，圖層名稱命名為“外形曲面”。打開圖層2，關閉圖層1、3、4、5、6。顏色設置為2（墨綠），其余設置為默認值。②單擊主菜單→繪圖→曲面→舉升曲面→串聯命令，選擇如圖12-31所示串聯1、串聯2，單擊執(zhí)行命令，產生舉升曲面如圖12-32。圖12-31旋轉曲面圖12-32舉升曲面串聯1串聯22.平面修整①單擊主菜單→繪圖→曲面→曲面修整→平面修整→串聯命令，選擇如圖12-31所示串聯1，單擊執(zhí)行命令，產生平面如圖12-33。②單擊串聯命令，選擇如圖12-31所示串聯2，單擊執(zhí)行命令，產生平面如圖12-33。圖12-32平面修整串聯1串聯212.4.4曲面倒圓角1.頂部與側面倒圓角①將當前圖層設為8，圖層名稱命名為“曲面倒圓角”。作圖顏色選擇9號顏色（藍色）。打開圖層7，關閉其余圖層。②單擊主菜單→繪圖→曲面→曲面倒圓角→曲面/曲面命令。③選擇相交的兩組面。第一組曲面選擇頂部的平面，單擊執(zhí)行命令后，再選擇側面曲面作為第二組曲面，如圖12-33所示。④單擊執(zhí)行命令，在系統信息提示區(qū)出現提示：，輸入5，回車，進入曲面對曲面倒圓角的參數設置菜單，如圖12-34所示。頂面?zhèn)让鎴D12-33