Mastercam9.1第12章 硯臺(tái)的設(shè)計(jì)

第12章硯臺(tái)的設(shè)計(jì)

教學(xué)目的:掌握繪制昆氏曲面、旋轉(zhuǎn)曲面、曲面變化半徑倒圓角的方法.教學(xué)重點(diǎn)：昆氏曲面、旋轉(zhuǎn)曲面的繪制。教學(xué)難點(diǎn)：昆氏曲面的繪制。

教學(xué)內(nèi)容12.1硯臺(tái)的零件圖硯臺(tái)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(zhuǎn)線框架繪制旋轉(zhuǎn)面繪制平面曲面倒圓角曲面倒圓角

圖12-2繪制硯臺(tái)零件圖的思路10.2繪圖思路12.3繪制硯臺(tái)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(dāng)前圖層設(shè)為1，命名為“中心線”，圖層群組欄輸入“線框架”，構(gòu)圖深度設(shè)為Z：0，其余設(shè)置為默認(rèn)值。②單擊圖素屬性按鈕，將線型改為中心線，顏色設(shè)為12（紅色）。③設(shè)構(gòu)圖平面為俯視圖T，繪制與X、Y軸重合的兩條中心線。④設(shè)構(gòu)圖平面為側(cè)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(shí)線。12.3.2繪制硯臺(tái)的線框架圖1．繪制整體外形在構(gòu)圖深度為2的位置，繪制一個(gè)210×160的四邊形，四周圓角為R30。①設(shè)定構(gòu)圖平面為俯視圖（T），構(gòu)圖深度為Z：2，當(dāng)前圖層為2，命名為“整體外形”，關(guān)閉圖層1，選擇2號(hào)顏色（墨綠色），其余設(shè)置為默認(rèn)值。按“F9”鍵，顯示坐標(biāo)軸。②單擊繪圖→矩形→選項(xiàng)命令，出現(xiàn)如圖10-3所示的對(duì)話框。③在對(duì)話框中，點(diǎn)選角落倒圓中“開“前面選擇框，輸入半徑為30。④點(diǎn)選確定按鈕，返回主菜單。⑤單擊一點(diǎn)命令，出現(xiàn)如圖2-26所示的對(duì)話框，輸入寬度210，高度160。⑥點(diǎn)選確定按鈕，捕捉原點(diǎn)為中心點(diǎn)。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(tái)的外形線框

2.串連補(bǔ)正

在構(gòu)圖深度為25的位置，繪制一個(gè)200×150的四邊形，四周圓角為R25?？刹捎么B補(bǔ)正的方法。①單擊主菜單→轉(zhuǎn)換→串聯(lián)補(bǔ)正→串聯(lián)命令。②點(diǎn)選上一步繪制的圖形，出現(xiàn)一個(gè)順時(shí)針方向的箭頭，同時(shí)彈出如圖10-5所示的對(duì)話框。?選擇選項(xiàng)。?選擇補(bǔ)正方向?yàn)椋海c串連方向配合使用，保證了向內(nèi)補(bǔ)正。?輸入補(bǔ)正距離5。?輸入補(bǔ)正深度23，表示構(gòu)圖深度比所選的串聯(lián)的構(gòu)圖深度高23mm。?選擇選項(xiàng)。?錐度角12.26477，該值由補(bǔ)正距離與深度自動(dòng)計(jì)算得到。點(diǎn)選確定

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

繪制頂面外形（1）設(shè)定圖形視角，構(gòu)圖平面為俯視圖（T），構(gòu)圖深度設(shè)為Z：25，將當(dāng)前圖層設(shè)為

3，命名為

“頂面外形”，關(guān)閉圖層2，選擇12號(hào)顏色（紅色），其余設(shè)置為默認(rèn)值。（2）單擊

繪圖

→下一頁

→橢圓命令，進(jìn)入如圖12-5所示的繪制橢圓對(duì)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(diǎn)(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(diǎn)1點(diǎn)2點(diǎn)3點(diǎn)4點(diǎn)5點(diǎn)2圓弧2橢圓的側(cè)視圖（3）設(shè)定圖形視角，構(gòu)圖平面為前視圖（F），構(gòu)圖深度設(shè)為Z：0。先繪制“點(diǎn)2”，坐標(biāo)為（0，12），點(diǎn)1、點(diǎn)3是橢圓長(zhǎng)軸的兩個(gè)端點(diǎn)，經(jīng)過點(diǎn)1、點(diǎn)2、點(diǎn)3，采用三點(diǎn)畫弧的方法畫“圓弧1”，如圖12-7所示。（4）設(shè)定圖形視角、構(gòu)圖平面為側(cè)視圖（S），構(gòu)圖深度設(shè)為Z：0。繪制“點(diǎn)4”，坐標(biāo)為（60，25），繪制“點(diǎn)5”，坐標(biāo)為（-60，25），經(jīng)過點(diǎn)4、點(diǎn)2、點(diǎn)5，采用三點(diǎn)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(shè)定圖形視角為等角視圖（I），關(guān)閉圖層1。（6）將交點(diǎn)處打斷，單擊修整→打斷→在交點(diǎn)處

→

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

該點(diǎn)為橢圓的起點(diǎn)打斷點(diǎn)打斷點(diǎn)打斷點(diǎn)打斷點(diǎn)⑦設(shè)定構(gòu)圖深度：點(diǎn)選Z：0

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

中點(diǎn)1交點(diǎn)（原點(diǎn)）中點(diǎn)2圖12-11捕捉中點(diǎn)、交點(diǎn)圖12-10選擇S=兩點(diǎn)間間距⑨單擊確定按鈕，捕捉交點(diǎn)為指定圓心位置，繪制好橢圓，如圖12-12所示。⑩將交點(diǎn)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(gè)交點(diǎn)為要打斷的位置點(diǎn)，可將每一個(gè)圖素在交點(diǎn)處打斷，結(jié)果如圖12-12所示。圖12-12頂面外形線框架12.4硯臺(tái)的曲面模型12.4.1繪制昆氏曲面昆氏曲面是由四個(gè)或四個(gè)以上邊界曲線熔接許多綴面（也叫網(wǎng)格面）而形成的曲面，其特點(diǎn)是多個(gè)綴面可以合成為單一曲面。構(gòu)建昆氏曲面要求使用昆氏串連，其串連方式有自動(dòng)與手動(dòng)方式兩種。自動(dòng)昆氏串連，只需選擇三個(gè)圖素即可，但大多數(shù)情況下要使用手動(dòng)昆氏串連。綴面的外形邊界被定義成一個(gè)方格，在使用手動(dòng)昆氏串連定義外形邊界時(shí)，定義完引導(dǎo)方向（也叫切削方向）的所有外形后，再定義截?cái)喾较颍ㄒ步薪徊娣较颍┑耐庑螆D素。所有外形線必須在交點(diǎn)處打斷。定義引導(dǎo)方向的外形的順序?yàn)椋合纫来吸c(diǎn)選引導(dǎo)方向第一個(gè)外形的所有段落，再依次點(diǎn)選引導(dǎo)方向第二個(gè)外形的所有段落，依此類推，點(diǎn)選完引導(dǎo)方向的外形。定義截?cái)喾较虻耐庑蔚捻樞驗(yàn)椋合纫来吸c(diǎn)選截?cái)喾较虻谝粋€(gè)外形的所有段落，再依次點(diǎn)選截?cái)喾较虻诙€(gè)外形的所有段落，依此類推，點(diǎn)選完截?cái)喾较虻耐庑巍?2.4.1繪制昆氏曲面引導(dǎo)方向截?cái)喾较?894561231011121613141517如圖12-13是一個(gè)典型的昆氏網(wǎng)格面，共有6個(gè)綴面，是開放式外形，即第一個(gè)外形與最后一個(gè)外形不連接，我們來定義其引導(dǎo)方向、截?cái)喾较虻木Y面數(shù)，并定義其順序。

假定起始點(diǎn)在右上角，沿水平方向向左為引導(dǎo)方向，沿垂直方向向下為截?cái)喾较颉Ｒ龑?dǎo)方向每行的綴面數(shù)是3個(gè)，截?cái)喾较蛎苛械木Y面數(shù)是2個(gè)。定義：1、2、3為引導(dǎo)方向的外形1的段落1、2、3。

4、5、6為引導(dǎo)方向的外形2的段落1、2、3。

7、8、9為引導(dǎo)方向的外形3的段落1、2、3。

10、11為截?cái)喾较虻耐庑?的段落1、2。

12、13為截?cái)喾较虻耐庑?的段落1、2。

14、15為截?cái)喾较虻耐庑?的段落1、2。

16、17為截?cái)喾较虻耐庑?的段落1、2。

起始點(diǎn)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(gè)特例，是將其中的一個(gè)邊界線縮小為一個(gè)點(diǎn)。所以在點(diǎn)選該邊界時(shí)，捕捉一個(gè)點(diǎn)代替一條邊界線。（1）繪圖設(shè)置將當(dāng)前圖層設(shè)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(shè)置為10（綠色），其余設(shè)置為默認(rèn)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(duì)話框。圖12-14圖12-15（3）點(diǎn)選“否”，表示采用手動(dòng)串聯(lián)。在系統(tǒng)信息提示區(qū)出現(xiàn)提示：，輸入4，回車。

注意本例的中間4個(gè)綴面只有三條邊界曲線，是四條邊界曲線的一個(gè)特例，將其中的一條邊界無限縮小成一點(diǎn)，即將圖12-12的中心交點(diǎn)當(dāng)做一條邊界曲線，選擇時(shí)以點(diǎn)來代替邊界曲線。設(shè)定沿著橢圓曲線方向?yàn)橐龑?dǎo)方向，則引導(dǎo)方向共有4個(gè)綴面。12.4.1繪制昆氏曲面（4）在系統(tǒng)信息提示區(qū)出現(xiàn)提示：,輸入2，回車。注意沿著垂直橢圓曲線方向（即徑向）為截?cái)喾较?，該方向有兩個(gè)綴面，圖中總的綴面數(shù)為4×2＝8個(gè)。

（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(diǎn)位置點(diǎn)選引導(dǎo)方向的第一條外形線為“外形1的段落1”，出現(xiàn)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(xiàn)一個(gè)箭頭，指向引導(dǎo)方向，如圖12-18所示。

圖12-16圖12-17引導(dǎo)方向外形1的段落1引導(dǎo)方向外形1的段落2引導(dǎo)方向外形1的段落3引導(dǎo)方向外形1的段落4串聯(lián)的起點(diǎn)與方向引導(dǎo)方向圖12-18昆氏串聯(lián)定義引導(dǎo)方向的順序

注意以后選擇每一個(gè)段落都要靠近起點(diǎn)位置點(diǎn)選，保證串聯(lián)的箭頭方向一致。⑦

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

，要求選擇外形2的段落1。

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

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

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

⑨

捕捉中心點(diǎn)為引導(dǎo)方向外形3的段落1；單擊

單點(diǎn)

命令，再捕捉中心點(diǎn)為引導(dǎo)方向外形3的段落2；單擊

單點(diǎn)

命令，第三次捕捉中心點(diǎn)為引導(dǎo)方向外形3的段落3；單擊

單點(diǎn)

命令，第四次捕捉中心點(diǎn)為引導(dǎo)方向外形3的段落4，定義完引導(dǎo)方向外形3上所有的段落，同時(shí)，在上面的提示區(qū)出現(xiàn)提示：如圖12-20所示，要求選擇截?cái)喾较虻耐庑?的段落1。，如圖12-20所示，要求選擇截?cái)喾较虻耐庑?的段落1。圖12-20引導(dǎo)方向外形1的段落1引導(dǎo)方向外形1的段落2引導(dǎo)方向外形1的段落3引導(dǎo)方向外形1的段落4串聯(lián)的起點(diǎn)與方向引導(dǎo)方向外形2的段落1引導(dǎo)方向外形2的段落2引導(dǎo)方向外形2的段落3引導(dǎo)方向外形2的段落4引導(dǎo)方向外形3的段落1，2，3，4引導(dǎo)方向圖12-18昆氏串聯(lián)定義引導(dǎo)方向的順序?qū)⑸鲜隼ナ洗?lián)定義引導(dǎo)方向的順序在一張圖中再演示一遍⑩在靠近起點(diǎn)位置，選中第一個(gè)綴面的截?cái)喾较虻谝粭l線，作為截?cái)喾较蛲庑?的段落1，同時(shí)，出現(xiàn)提示，要求選擇截?cái)喾较蛲庑?的段落2，并在第一條線上出現(xiàn)一個(gè)箭頭，指向截?cái)喾较颍鐖D12-22所示。該方向共兩個(gè)綴面，每一個(gè)外形就有兩個(gè)段落。選中同方向的第二條線，作為截?cái)喾较蛲庑?的段落2。依次選中截?cái)喾较蛲庑?的段落1，外形2的段落2，截?cái)喾较蛲庑?的段落1，截?cái)喾较蛲庑?的段落2，截?cái)喾较蛲庑?的段落1，截?cái)喾较蛲庑?的段落2。截?cái)喾较蛲庑?的段落1，截?cái)喾较蛲庑?的段落2。截?cái)嗤庑?的段落1注意串聯(lián)的起點(diǎn)與方向截?cái)嗤庑?的段落2截?cái)嗤庑?的段落1截?cái)嗤庑?的段落2截?cái)嗤庑?的段落2截?cái)嗤庑?的段落1截?cái)嗤庑?的段落2截?cái)嗤庑?的段落1截?cái)嗤庑?的段落2截?cái)嗤庑?的段落1圖12-22昆氏串聯(lián)定義截?cái)喾较虻捻樞?/p>

第一個(gè)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?cái)喾较蛲庑?的段落1與截?cái)喾较蛲庑?的段落1是重合的，截?cái)喾较蛲庑?的段落2與截?cái)喾较蛲庑?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(xiàn)了昆氏曲面菜單，如圖12-24所示。單擊誤差值命令，在系統(tǒng)信息提示區(qū)出現(xiàn)提示：，輸入0.002。單擊曲面形式N

選項(xiàng)，可以選擇“P”、“N”。P代表參數(shù)式曲面（Paramtriic），由參數(shù)式曲線構(gòu)建而成；N代表昆氏曲面（NURBS），由昆氏曲線構(gòu)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(xiàng)，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(zhuǎn)曲面旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)截面

圖12-24圖12-25

旋轉(zhuǎn)曲面是將一個(gè)或多個(gè)圖素繞某一軸旋轉(zhuǎn)而生成的曲面。（1）將當(dāng)前圖層設(shè)為5，圖層名稱命名為“旋轉(zhuǎn)曲面”。打開圖層2，關(guān)閉圖層3，4，顏色設(shè)置為8（深灰），其余設(shè)置為默認(rèn)值。（2）單擊繪圖→曲面→旋轉(zhuǎn)曲面→串連命令。（3）點(diǎn)選旋轉(zhuǎn)截面為串連，單擊執(zhí)行命令，在系統(tǒng)信息提示區(qū)出現(xiàn)提示：。在主菜單提示區(qū)出現(xiàn)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(zhuǎn)軸，在旋轉(zhuǎn)軸處產(chǎn)生一個(gè)有旋轉(zhuǎn)方向與起點(diǎn)的箭頭，如圖12-25示。在系統(tǒng)信息提示區(qū)出現(xiàn)提示：

。

在主菜單提示區(qū)出現(xiàn)如圖12-26所示的菜單。圖12-2612.4.2旋轉(zhuǎn)曲面旋轉(zhuǎn)曲面是將一個(gè)或多個(gè)圖素繞某一軸旋轉(zhuǎn)而生成的曲面。硯臺(tái)的底面支撐是一個(gè)旋轉(zhuǎn)曲面，繪制方法如下所述。①將當(dāng)前圖層設(shè)為5，圖層名稱命名為“旋轉(zhuǎn)外形”。打開圖層1，關(guān)閉圖層2、3、4，顏色設(shè)置為8（深灰），其余設(shè)置為默認(rèn)值。按“F9”鍵，顯示坐標(biāo)軸。②繪制底面支撐旋轉(zhuǎn)外形如圖12-26。圖12-26旋轉(zhuǎn)外形③將當(dāng)前圖層設(shè)為6，圖層名稱命名為“旋轉(zhuǎn)曲面”。單擊主菜單→繪圖→曲面→旋轉(zhuǎn)曲面→串聯(lián)命令，過程如圖12-27所示。選擇旋轉(zhuǎn)截面外形為串聯(lián)，單擊執(zhí)行命令，在系統(tǒng)信息提示區(qū)出現(xiàn)提示：。

圖12-27旋轉(zhuǎn)曲面的繪制菜單④選擇如圖12-28所示的垂直線為旋轉(zhuǎn)軸，在旋轉(zhuǎn)軸處產(chǎn)生一個(gè)有旋轉(zhuǎn)方向與起點(diǎn)的箭頭。在系統(tǒng)信息提示區(qū)出現(xiàn)提示：。在主菜單提示區(qū)出現(xiàn)如圖12-29所示的菜單。

圖12-28選擇旋轉(zhuǎn)截面與旋轉(zhuǎn)軸圖12-29定義旋轉(zhuǎn)曲面菜單旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)截面12.4.2旋轉(zhuǎn)曲面

圖12-27⑤單擊曲面形式N

選項(xiàng)，可以選擇“P”、“N”、“C”。P代表參數(shù)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(zhuǎn)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(dāng)前圖層設(shè)為7，圖層名稱命名為“外形曲面”。打開圖層2，關(guān)閉圖層1、3、4、5、6。顏色設(shè)置為2（墨綠），其余設(shè)置為默認(rèn)值。②單擊主菜單→繪圖→曲面→舉升曲面→串聯(lián)命令，選擇如圖12-31所示串聯(lián)1、串聯(lián)2，單擊執(zhí)行命令，產(chǎn)生舉升曲面如圖12-32。圖12-31旋轉(zhuǎn)曲面圖12-32舉升曲面串聯(lián)1串聯(lián)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(lián)命令，選擇如圖12-31所示串聯(lián)1，單擊執(zhí)行命令，產(chǎn)生平面如圖12-33。②單擊串聯(lián)命令，選擇如圖12-31所示串聯(lián)2，單擊執(zhí)行命令，產(chǎn)生平面如圖12-33。圖12-32平面修整串聯(lián)1串聯(lián)212.4.4曲面倒圓角1.頂部與側(cè)面倒圓角①將當(dāng)前圖層設(shè)為8，圖層名稱命名為“曲面倒圓角”。作圖顏色選擇9號(hào)顏色（藍(lán)色）。打開圖層7，關(guān)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(cè)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(tǒng)信息提示區(qū)出現(xiàn)提示：，輸入5，回車，進(jìn)入曲面對(duì)曲面倒圓角的參數(shù)設(shè)置菜單，如圖12-34所示。頂面?zhèn)让鎴D12-33