曲面和曲线的构建.ppt
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1、2023/6/21,Mastercam,1,Mastercam应用教程,湖南文理学院机械工程系李志刚 编,2023/6/21,Mastercam,2,第5章 曲面和曲线的构建,5.1 三维造型概述5.2 设置构图面、视角及构图深度5.3 线架模型5.4 构建基本曲面5.5 构建举升曲面和直纹曲面5.6 构建昆氏曲面5.7 构建旋转曲面5.8 构建扫描曲面5.9 构建牵引曲面5.10 构建曲面倒圆角5.11 曲面偏移5.12 修剪/延伸曲面5.13 熔接曲面5.14 构建曲线,2023/6/21,Mastercam,3,5.1 三维造型概述,Mastercom 9中的三维造型可以分为线架造型、曲
2、面造型以及实体造型三种,这三种造型生成的模型从不同角度来描述一个物体。它们各有侧重,各具特色。图a为线架模型,图b为曲面模型,图c为实体模型。,a)b)c)三维造型示例,2023/6/21,Mastercam,4,线架模型用来描述三维对象的轮廓及断面特征,它主要由点、直线、曲线等组成,不具有面和体的特征,但线架模型是曲面造型的基础。曲面模型用来描述曲面的形状,一般是对线架模型经过进一步处理得到的。曲面模型不仅可以显示出曲面的轮廓,而且可以显示出曲面的真实形状。实体模型具有体的特征,它由一系列表面包围,这些表面可以是普通的平面也可以是复杂的曲面,实体模型中除包含二维图型数据外,还包括相当多的工程
3、数据,如体积,边界面和边等。,2023/6/21,Mastercam,5,5.2 设置构图面、视角及构图深度,进行三维造型时,需要对Cplane(构图面)、Gview(视角)及“Z”(构图深度)进行设置后,才能准确地绘制和观察三维图形,这三个选项均可在辅助菜单中选择。5.2.1 设置构图面5.2.2 设置视角5.2.3 设置构图深度,2023/6/21,Mastercam,6,5.2.1 设置构图面,1.3D三维空间构图 在子菜单中选择该选项或在工具栏中单击按钮,可以将构图面设置为三维构图面,可以在三维空间内绘制图形,并允许在三维空间创建实体。这时选取点,可以同时确定该点的X、Y、Z坐标值。2
4、.Top俯(顶)视构图平面 在子菜单中选择该选项或在工具栏中单击按钮,可以将构图面设置为俯视平面图。这时选取点时,仅能确定该点的X、Y坐标值,Z坐标为设置后的构图深度值。,2023/6/21,Mastercam,7,3.Front 前视构图平面 在子菜单中选择该选项或在工具栏中单击按钮,可以将构图面设置为前视平面。这时选取点时,仅能确定该点的X、Z坐标值,Y坐标为设置的构图深度值。4.Side右(侧)视构图平面 在子菜单中选择或在工具栏中单击按钮,可以将构图面设置为右视平面。这时选取点,仅能确定该点的Y、Z坐标值,X坐标为设置的构图深度值。,2023/6/21,Mastercam,8,5.Nu
5、mber构图面号码 选择该选项,可以在提示区输入定义平面的编号,系统将该编号对应的构图面作为当前构图面,其中18是系统默认的构图面号码:1Top(俯视平面);2Front(前视平面);3Back(后视平面);4Bottom(仰视平面);5Right Side(右视平面);6Left Side(左视平面);7Isometric(等轴测平面);8Axonometric(轴测平面),当设置了8号以外的构图时,系统会自动地顺序分配一个对应的数字。,“构图面号码”输入框,2023/6/21,Mastercam,9,6.Named构图面名称 选择该选项,系统将打开“View Manager”(查看)对话框
6、。“查看”对话框在“View list”列表框中列出了当前对象的所有构图面编号和名称,直接选取构图面的编号或名称,单击“OK”按钮,即可将该构图面置为当前构图面。7.Entity 选取对象定面 选择该选项,可以通过绘图区已存在的几何对象来设置新的构图面。可以选择实体的一个面或几个面的几何对象来定义构图面,也可以选取相交(或延伸相交)的两条直线或3个点来定义构图面。,2023/6/21,Mastercam,10,8.Rotate 旋转定面 选择该选项,可以通过旋转当前构图面来创建新的构图面。9.Normal法线定面 选择该选项,可以通过设置构图面的法线来定义构图面。选取三维空间的一条直线后,新的
7、构图面垂直于该直线。10.=Gview等于构图视角 选择该选项,可以将构图平面设置为当前的视角平面。,2023/6/21,Mastercam,11,5.2.2 设置视角,1.自动旋转 在选择辅助菜单中的Gview选项后,按下键盘上的End键,绘图区中的几何图形和三维坐标轴将自动转动,直至按下Esc键,转动才会停止,系统将此时的视角设置为当前视角。2.Top 俯视图 在子菜单中选择该选项或单击工具栏中的按钮,系统将当前视角设置为俯视图。,2023/6/21,Mastercam,12,3.Front前视图 在子菜单中选择该选项或单击工具栏中的按钮,系统将当前视角设置为前视图。4.Side侧视图 在
8、子菜单中选择该选项或单击工具栏中的按钮,系统将当前视角设置为侧视图。5.Isometric等角视图 在子菜单中选择该选项或单击工具栏中的按钮,系统将当前视角设置为等角视图。,2023/6/21,Mastercam,13,6.Dynamic动态视角 在子菜单中选择该选项或单击工具栏中的按钮,可以动态改变当前视角。操作步骤如下:(1)从辅助菜单中选取GviewDynamic(视角动态)命令。(2)主菜单区显示“点输入”菜单,输入要旋转的图形中心点。(3)采取下列方法之一,动态视角有四种方法来观察图形:分别键入R、S、T、F后,移动鼠标,图形将绕坐标轴旋转、缩小、平移、自由旋转。(4)当得到需要的视
9、角后,单击鼠标左键,图形将静止不动。,2023/6/21,Mastercam,14,7.Mouse鼠标 该选项的功能与Dynamic选项功能相同。所不同的是选Dynamic选项时,在动态改变视角的过程中,图形也动态改变其显示;而选Mouse选项时,在动态改变视角的过程中,只是一个三维坐标轴随视角变化而改变其显示。8.=Cplane等于构图面 选择该选项,系统将当前构图平面设置为当前的视角。,2023/6/21,Mastercam,15,5.2.3 设置构图深度,选择辅助菜单中的“Z”选项,可用来改变当前的构图深度。单击辅助菜单“Z”选项后,提示栏显示“Select point for new
10、construction depth”(选取一个点设置新的构图深度)。这时在主菜单区显示出“Point Entry”(点输入)菜单,在绘图区选取一点,系统利用该点来定义当前的构图深度,即当前的构图面为平行于原构图面且通过该点的平面。选择辅助菜单中的“Z”选项后,也可以使用键盘直接输入数值来定义构图深度,这时当前构图面与过原点的构图面的距离为输入值。,2023/6/21,Mastercam,16,5.3 线架模型,通常构建曲面时,先要绘制线架模型,线架模型是构建曲面模型的基础。下面将通过几个练习说明线架模型的绘制方法:练习一:绘制如图a所示的线架模型图,图b为此线架模型构建的举升曲面。,b)线架
11、模型练习一,2023/6/21,Mastercam,17,操作步骤如下:(1)绘制矩形,在主菜单中选取FileNew(文件新文件)命令。其设置如下:Gview(视角):Top(俯视图);Cplane(构面图)自动设置为Top(俯视图);构图深度Z:0。(2)在主菜单中选择CreateRectangle 1Point(绘图矩形一点法)命令。然后键盘输入:Width(矩形宽度):80;Height(矩形高度):66;选取矩形中心点:0,0。(3)绘制三个圆。在主菜单区依次选择Createare Circ pt+dia(绘图圆弧中心直径圆)命令。绘制圆C1:深度Z为25;圆心为0,0;直径为60。绘
12、制圆C2:深度Z为15;圆心为0,0;直径为40。绘制圆C3:深度Z为40;圆心为0,0;直径为30。(4)系统绘制出图形。,2023/6/21,Mastercam,18,练习二:绘制如图a所示的线架模型图,图b为此线架模型构建的曲面模型。,a)b),线架模型练习二,2023/6/21,Mastercam,19,(1)绘制两矩形,在主菜单中选取FileNew(文件新文件)命令,其设置:视角为俯视图;构图面为俯视图;构图深度“Z”为20。(2)在主菜单中选取CreateRectangle1Point(绘图矩形一点法)命令。打开“矩形一点法”对话框,设置如下:绘制矩形P1:矩形中心点为0,0;Wi
13、dth(宽度)为100;Height(高度)为150。绘制矩形P2:构图深度为-20;矩形中心点为0,0;宽度为100;高度为150。(3)绘制四棱柱。设置Plane(构图面)为3D(三维构图平面),在主菜单中选择CreateLine Endpoints(绘图直线端点)命令,捕捉绘图区中的P1,P2点,连接这两个端点,使用同样方法连接其他对应端点。,2023/6/21,Mastercam,20,(4)绘制左侧面小圆弧。设置Cplane(构图面)为Side(侧视图)。选择构图深度“Z”选项,然后单击P4点,构图深度“Z”应为-50。将构图平面设置在与当前构图平面平行,且通过P1点的平面上。在主菜
14、单中选取CreateArcEndpoints(绘图圆弧端点)命令,然后单击P3和P4点(其中P3是P2P4线段的中点),并输入半径65,选取所需要的圆弧。用同样方法绘制出P2P3段圆弧。(5)绘制右侧面大圆弧。单击构图深度“Z”选项,然后单击P5点,此时构图深度“Z”为50,在主菜单中选取CreateArcEndpoint命令,分别捕捉绘图区中P5,P6点,并输入半径130,选取所需要的圆弧部分。,2023/6/21,Mastercam,21,a)b)c),绘制线架模型练习二示例,2023/6/21,Mastercam,22,(6)绘制前面圆弧。改变构图平面,将Cplane(构图平面)设置为F
15、ront(前视图)选择构图深度“Z”,单击P7点(直线P1P6的中点),“Z”值显示为75。在主菜单中选取CreateLine Endpoints命令,绘制出直线P7P8。然后在主菜单中选取CreateArc Endpoint命令。单击P2和P9点(其中P9是直线P7P8的中点),并输入半径50,选取所需要的圆弧。(7)同样方法绘制P9、P6段圆弧。(8)删除图中的辅助线。,2023/6/21,Mastercam,23,练习三:绘制图a所示的线架模型图,图b为由此线架模型图生成的昆氏曲面。,a)b)线架模型练习三,2023/6/21,Mastercam,24,操作步骤如下:(1)绘制六边形D1
16、、D2、D3和顶点P,设置:构图面为俯视图;视角为俯视图;构图深度“Z”为0。(2)绘制六边形D1。在主菜单中选取Create Next menuPolygon(绘图下一页多边形)命令。打开“多边形”对话框,其设置如下:Number of sides(边数):6,Radius(半径):30,Rotation(旋转角度):0。选中Measure radius to corner(外接圆)复选框。单击“OK”按钮,选取Center pt(中心点):0,0。可以得到六边形D1。(3)绘制六边形D2,改变的设置有:构图深度“Z”:10;Radius(半径):20;输入中心点(0,0)。,2023/6/
17、21,Mastercam,25,a)b)c)线架模型练习三示例,2023/6/21,Mastercam,26,(4)绘制六边形D3,改变的设置有:构图深度“Z”:20;半径:10;输入中心点(0,0)。(5)绘制顶点P1。在主菜单中选取CreatepointPosition(绘图点位置)命令。构图深度“Z”:25;输入点坐标(0,0)。(6)连接各六边形角点。设置如下:Cplane(构图面):3D(三维空间);Gview(视角):Top(俯视图)。在主菜单中选取CreateLineEndpoints(绘图直线端点)命令。依次连接各角顶点连线。,2023/6/21,Mastercam,27,练习
18、四:绘制图b中牵引曲面的线架模型,如图a所示。,线架模型练习四,2023/6/21,Mastercam,28,操作步骤如下:(1)设置:视角为侧视图、构图面自动设置为侧视图。(2)在主菜单中选取CreateLinePolar(绘图直线极坐标)命令。选择原点为直线的一个端点,角度为10,长度为50,系统绘制出直线L1。(3)选取直线L1端点P1为端点,指定角度为75,长度为50,系统绘制出直线L2。(4)选取直线L2端点P2为端点,指定角度为15,长度为50,系统绘制出直线L3。按Esc键返回“Line”子菜单。(5)在主菜单中选取ModifyFillet(修整倒圆角)命令,半径值设置为10。(
19、6)分别选取直线L1和L2,L2和L3后,绘出倒圆角。,2023/6/21,Mastercam,29,a)b),线架模型练习四示例,2023/6/21,Mastercam,30,练习五:绘制图b中扫描曲面的线架模型,如图a所示。,a)b)线架模型练习五,2023/6/21,Mastercam,31,操作步骤如下:(1)绘制直线L1和L2,如图5-20a所示,设置如下:构图面为俯视图;视角为俯视图;构图深度“Z”为0。(2)在主菜单中选取CreateLinePolar(绘图直线极坐标)命令。绘制直线L1:直线端点P1坐标为(0,0);极坐标角度为135;直线长度为40。绘制直线L2:直线端点为L
20、1的另一端点P2;极坐标角度为45;直线长度为40。(3)修整相切圆弧R10。在主菜单中选取Modify FilletRadius(修整倒圆角半径)命令,输入半径10,选取直线L1和L2。,2023/6/21,Mastercam,32,a)b),绘制直线和相切弧示例,a)b)c)绘制圆弧示例,2023/6/21,Mastercam,33,(4)构建经过P1点且以直线为法线的构图平面。在辅助菜单选取Cplane命令,在主菜单中选取Normal(法线)选项,靠近P1点选取直线L1,可以在主菜单中选取Next选项,来改变绘图区显示的坐标系正方向,在主菜单中选取Save(保存)选项,辅助菜单显示为Cp
21、lane:9,构图平面9完成。(5)将构图平面9设置为当前构图平面。在辅助菜单选取Gview命令,在主菜单中选取Number(构图面号码)选项,在输入框中键入9,按Enter键,完成设置。(6)绘制圆弧A。在主菜单中选取CreateArc Polar(绘图圆弧极坐标)命令,输入圆心坐标为0,0;圆半径为15;Initial angle(起始角度)为0;Final angle(终止角度)为180,完成线架模型。,2023/6/21,Mastercam,34,5.4 构建基本曲面,5.4.1 曲面的基本概念5.4.2 构建圆柱面5.4.3 构建圆锥面5.4.4 构建立方体面5.4.5 构建球面5.
22、4.6 构建圆环面5.4.7 构建挤压面,2023/6/21,Mastercam,35,5.4.1 曲面的基本概念,所谓曲面是以数字方程式来表达物体的形状。通常一个曲面包含有许多Sections(横截面)和Patches(缀面),将两者熔接在一起而形成一个完整的曲面。由于计算机运算能力的提高,以及新曲面模型技术的开发,现已能精确地完整描述复杂工件的外形。另外,也可以在较复杂的工件外形上看出多个曲面是相互结合而构成的,此种曲面模型称之为“复合曲面”。所有的曲面都可以用以下的数字方程式计算而得到:Coons Surface(昆氏曲面)。Bezier曲面。B-Spline曲面。NURBS曲面。,20
23、23/6/21,Mastercam,36,5.4.2 构建圆柱面,在主菜单中选取CreateSurfaceNext menuPrimitive Cylinder(绘图曲面下一页几何体曲面圆柱体)命令,可以构建圆柱面。在主菜单区显示圆柱体子菜单。“圆柱体”子菜单各选项含义如下:Height:用于指定圆柱面的高度。Radius:用于指定圆柱的底面半径。Axis:用于指定圆柱的中心轴,选该项后,系统打开Axis子菜单。Base pint:用于指定圆柱的基准点(底圆的圆心)。Start angle:用于指定圆柱面的起始角度。Sweep angel:用于指定圆柱面的扫掠角度。Attributes:用于指
24、定圆柱面的颜色和图层属性。设置相应参数后,按Enter键,系统完成圆柱体曲面的绘制。,2023/6/21,Mastercam,37,a)b),圆柱体曲面绘制示例,圆锥曲面绘制示例,2023/6/21,Mastercam,38,5.4.3 构建圆锥面,在“Primitive”子菜单中选取Cone选项,显示“Cone(圆锥曲面)”子菜单。可以按“圆锥曲面”子菜单提供的选项来设置定义圆锥面的参数。“Cone”子菜单的选项含义和“Cylinder”子菜单的选项含义基本相同,不同的选项有:Top radius:用于指定圆锥顶面的半径。当顶面半径设置为零时,构建的曲面没有上顶面。Taper angle:用
25、于指定圆锥面的锥角。锥角与顶面半径是相关的,改变其中一个参数,另一个随其变化。,2023/6/21,Mastercam,39,5.4.4 构建立方体面,在“Primitive”子菜单中选取Block选项,可以构建立方体。在主菜单区显示“Block”子菜单,其中的各选项含义如下:Height:用于指定立方体的高度。Length:用于指定立方体的长度。Width:用于指定立方体的宽度。Corners:通过选取立方体的两个对角点来定义其高度、长度和宽度。Taper angle:用于指定立方体的锥角。Axis(H):用于指定立方体的长度方向的轴线。Base point:用于指定立方体的基点(底面的中心
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