第 2 章绘制三维线架与曲面

第2章绘制三维线架与曲面 本章要点  立体构图的基本概念  曲面的构建  曲面的编辑  曲面曲线的构建

第2章绘制三维线架与曲面 Mastercam的三维造型包括三种基本方法：线架造型、曲面造型和实体造型，分别从不同的角度来描述物体的外形与特征。线架造型用点、线、圆弧、曲线描述二维或三维物体的轮廓或横断面，不具有面和体的特征，因此不能进行消隐和渲染等操作。曲面造型由一定数量的曲面断面组成，描述三维物体的表面特征。曲面造型一般由线架造型经过处理得到。实体造型具有一般实体的基本属性，能清楚地表达物体的体积、形状及表面特征等，且具有体的特征，能进行布尔运算、生成刀具路径等各种体的操作。

第2章绘制三维线架与曲面 • 3.1 三维线架造型和Surface曲面造型的构建 1、立体构图基本概念在运用Mastercam构建三维造型之前，必须深刻理解视角、构图面、工作深度和坐标系等基本概念。通过设置视角，可以从不同的角度观察所绘制的图形，构图面是绘制二维图形的平面。我们可以在不同的构图面上绘制一些图形进行三维造型。构图深度则用来设置当前构图面与经过坐标系原点的构图面之间的平行距离。而设置坐标系可以方便地设置构图面。我们可以运用次菜单区的相应按钮对它们进行设置。

第2章绘制三维线架与曲面 • 坐标系与构图面

第2章绘制三维线架与曲面 俯视图 • Gview: 1（视角）的设置前视图侧视图等角视图视角号码视角名图素定面旋转视图面动态视角下一页选上次用过的视图面用鼠标选取旋转点法线定面 =构图面 =刀具面

第2章绘制三维线架与曲面 • 三维造型的各视图前视图俯视图侧视图等角视图动态视图

第2章绘制三维线架与曲面 • Cplane: T（构图平面）的设置与视角视图相应的含义基本相同

第2章绘制三维线架与曲面 • Z: 0.000（工作深度）在Mastercam中，一旦选择好构图平面，则只能在该构图面上绘制图形。当需要在空间中具体坐标位置绘制图形时，必须通过工作深度和构图平面一起确定图形的绘制位置。

第2章绘制三维线架与曲面 • WCS: T（工作坐标系）的设置 Mastercam的作图环境有两种坐标系：系统坐标系和工作坐标系。系统坐标系是固定不变的坐标系，遵守右手法则。工作坐标系是用户在设置构图面时建立的坐标系，又称用户坐标系。在工作坐标系中，不管构图面如何设置，总是X轴正方向朝右，Y轴正方向朝上，Z轴正方向垂直屏幕朝向用户。Mastercam界面左下角的三脚架是系统坐标系，而不是工作坐标系。

第2章绘制三维线架与曲面 • 三维线架造型构建实例

第2章绘制三维线架与曲面 举升曲面昆式曲面 • 创建曲面命令的路径直纹曲面旋转曲面扫掠曲面牵引曲面曲面倒圆角曲面偏置曲面修剪/延伸下一页 2曲面熔接 3曲面熔接倒圆角曲面熔接基本曲面由实体生成曲面

第2章绘制三维线架与曲面 • 3.1.2 Loft(举升曲面) 举升曲面是将选取的两条曲线或多条曲线的串连用参数化最小光滑熔接方式创建的一个平滑的曲面。依次选取MAIN MENU → Create → Surface → Loft（回主功能表→绘图→曲面→举升）命令，如下图所示，打开选取截面外形菜单，利用该菜单或直接在绘图区串连选取两个或两个以上已存在的图形，选取该菜单的Done（执行）命令，打开Lofted surface::（举升曲面）菜单，其参数含义如图所示，设置适当参数后选取Do it（执行）命令，完成举升曲面的绘制。

第2章绘制三维线架与曲面 • 绘制举升曲面路径

第2章绘制三维线架与曲面 • Lofted surface::（举升曲面）菜单误差：设置构建举升曲面时曲面与选取的截面外形的误差；类型：设置所构建曲面的类型，有如下三种方式：N 为NURBS曲面，C为曲线定义型曲面，P为参数型曲面；执行。

第2章绘制三维线架与曲面 • 实例绘制下图所示线架造型，并在其基础上构建举升曲面。

第2章绘制三维线架与曲面 • 3.1.3 Coons(昆氏曲面) 该命令可以利用曲线栅格构建曲面，依次选取MAIN MENU →Create→ Surface → Coons（回主功能表→绘图→曲面→昆氏曲面）命令，打开Automatic Coons Chaining（自动昆氏串连）对话框，要求用户选择构建昆氏曲面特定的串连方式：自动串连还是手动串连。

第2章绘制三维线架与曲面 • Automatic Coons Chaining（自动昆氏串连）对话框如果选取自动昆氏串连对话框的[No]按钮，则选择了采用昆氏曲面的手动串连方式构建昆氏曲面，此时系统需要用户选取边界曲线、切削方向和截断方向。

第2章绘制三维线架与曲面 • 手动方式构建昆氏曲面需要理解的几个概念：切削方向和截断方向开放式的多个缀面的外形：切削方向：L1L2 截断方向：L7L8

第2章绘制三维线架与曲面 • 封闭式多个缀面的外形切削方向只能是闭合的环绕方向： 1-15 截断方向为与切削方向相交的方向： 1~ - 12~

第2章绘制三维线架与曲面 • 实例利用手动串连方式由下图所示线架造型构建昆氏曲面。

第2章绘制三维线架与曲面 • 3.1.4 Ruled(直纹曲面) 直纹曲面是将两个或两个以上的截面外形以直线的熔接方式构建的一个曲面。构建直纹曲面与构建举升曲面的方法相似。只不过举升曲面是以抛物线的方式熔接截面生成的。依次选取MAIN MENU → Create → Surface → Ruled（回主功能表→绘图→曲面→直纹曲面）命令，然后按构建举升曲面相似的方法即可构建直纹曲面。

第2章绘制三维线架与曲面 • 3.1.5 Revolve(旋转曲面) 该命令用于构建一个绕一个方向循环的曲面，即由一个断面轮廓绕着旋转轴转一定的角度形成的曲面。断面轮廓可以由多个图素串连形成，所得到的曲面数目等于所有串联图素的数目。所产生的曲面永远垂直于所旋转的轴线。旋转角度由所选取旋转轴的端点确定，不能使用负值，但能通过选择旋转轴的另一端点确定相反的旋转角度。旋转的方向永远是沿着选取旋转轴的端点向另一端点看的顺时针方向，满足右手螺旋法则。

第2章绘制三维线架与曲面 实例利用旋转曲面命令由下图所示二维图形生成旋转曲面。结果图原图

第2章绘制三维线架与曲面 • 3.1.6 Sweep(扫掠曲面) 扫掠曲面是将串连曲线沿着一个或两个导引轨迹移动而生成的曲面。在Mastercam中，选择的串连曲线被称为截断外形，导引轨迹称为切削外形。依次选取MAIN MENU → Create → Surface →Sweep（回主功能表→绘图→曲面→扫掠曲面）命令，即可开始在已有的外形基础上构建扫掠曲面。

第2章绘制三维线架与曲面 Mastercam提供了三种构建扫掠曲面的方式： • 1、一个截断外形和一个切削外形：截断外形沿导引轨迹方向平移或旋转，一般用于构建截面形状不变的扫掠曲面； • 2、一个截断外形和二个切削外形：截断外形沿两条导引轨迹方向平移或旋转，并随导引轨迹的变化而变化，一般用于构建截面形状需随导引轨迹缩放变化的扫掠曲面； • 3、两个或多个截断外形和一个切削外形：在两个或多个截断外形之间沿导引轨迹做线性熔接，用于构建截面形状以线性方式沿导引轨迹熔接的扫掠曲面。

第2章绘制三维线架与曲面 • 实例外形如图所示，在该图形的基础上构建扫掠曲面。

第2章绘制三维线架与曲面 • 3.1.7 Draft(牵引曲面) 牵引曲面是将物体的断面轮廓外形或基本曲线（如直线、圆弧、曲线）沿垂直于构图面的方向挤出而生成的。根据构建牵引曲面的需要，可以定义牵引角度和牵引长度，如图所示。

第2章绘制三维线架与曲面 • 依次选取MAIN MENU → Create → Surface → Draft（回主功能表→绘图→曲面→牵引曲面）命令，打开选取外形图素1菜单，在绘图区选取一条或多条曲线串连并设置相应的牵引曲面参数即可构建牵引曲面。

第2章绘制三维线架与曲面 • 指定长度构建牵引曲面菜单曲线：重新选取串连外形；构图面：选取构图面以确定牵引方向；牵引至平面：设置牵引到指定长度还是牵引到一个指定平面，设置为N时打开牵引至指定长度菜单，设置为Y 时打开牵引至指定平面菜单；长度：设置牵引曲面的牵引长度；角度：设置牵引曲面的牵引角度，如果为负值，则沿绘图区显示的牵引方向的相反方向牵引；类型：设置生成的牵引曲面的类型，有N、C、 P三种类型。

第2章绘制三维线架与曲面 • 牵引至平面菜单与定义平面菜单

第2章绘制三维线架与曲面 • 实例由图示线架造型构建牵引长度为30、牵引角度为5的牵引曲面。

第2章绘制三维线架与曲面 • 3.1.8 Primitive(基本曲面) 依次选取MAIN MENU → Create → Surface →Next menu → Primitive（回主功能表→绘图→曲面→下一页→基本曲面）命令，打开图示的基本曲面菜单。圆柱面圆锥面立方体表面球面圆环面挤出面

第2章绘制三维线架与曲面 • 一、Cylinder（圆柱面）选取Cylinder命令，打开图示的圆柱面菜单，同时绘图区显示系统默认参数的圆柱面。利用该菜单设置需要的参数，即可绘制所需的圆柱面。高度：设置圆柱面的高度；半径：设置圆柱底面的半径；轴：指定圆柱的中心轴，选取该命令会打开示轴选择菜单；基准点：设置圆柱底面圆心点的位置；起始角：设置圆柱面的起始角度；扫掠角：设置圆柱面扫掠过的角度；属性：设置所绘制的曲面的颜色和图层属性。

第2章绘制三维线架与曲面 • 轴选择菜单 X轴：以X轴作为圆柱的中心轴； Y轴：以Y轴作为圆柱的中心轴； Z轴：以Z轴作为圆柱的中心轴；直线：在绘图区选取一条已有直线作为圆柱的中心轴，选定直线后，会弹出警告对话框，询问是否将直线的长度作为圆柱面的高度；两点：在绘图区选取已有的两点，以该两点的连线作为圆柱的中心轴，选定两点后，也会弹出警告对话框，询问是否将连线的长度作为圆柱面的高度；反向：选取该命令可将圆柱的中心轴方向反向；

第2章绘制三维线架与曲面 • 二、Cone（圆锥面）选取Cone命令，打开圆锥面菜单，同时绘图区显示系统默认参数的圆锥面。利用该菜单设置需要的参数，即可绘制所需的圆锥面。需要注意的是：设定圆锥面的高度后，设置圆锥的底面半径、顶面半径和圆锥角三者中任两个即可确定一个圆锥面。例如设置了圆锥的高度、底面半径、顶面半径后，系统会自动计算出锥角。

第2章绘制三维线架与曲面 • 圆锥面菜单高度：同圆柱面；底面半径：设置圆锥底面半径；顶面半径：设置圆锥顶面半径；圆锥角：设置圆锥面的锥角；轴：同圆柱面；基准点：同圆柱面；起始角：同圆柱面；扫掠角：同圆柱面；属性：同圆柱面；

第2章绘制三维线架与曲面 • 三、Block（立方体表面）选取Block命令，打开图3-69所示的立方体表面菜单，同时绘图区显示系统默认参数的立方体表面。利用该菜单设置需要的参数，即可绘制所需形状、尺寸的立方体表面。高度：设置立方体的高度；长度：设置立方体的长度；宽度：设置立方体的宽度；对角点：通过在绘图区选取两个点定义立方体下底面矩形的两个对角点；锥角：设置立方体的锥角；轴（H）：设置立方体高度方向的轴线；旋转：设置立方体在长度轴和宽度轴平面内绕基准点的旋转角度；轴（L）：设置立方体长度方向的轴线；基准点：指定立方体的基准点，即立方体下底面的中心点；属性：设置立方体的颜色和图层属性。

第2章绘制三维线架与曲面 • 四、Sphere（球面）选取Sphere命令，打开球面菜单，同时绘图区显示系统默认参数的球面。利用该菜单设置需要的参数，即可绘制所需的球面。半径：球的半径轴：同圆柱面；基准点：同圆柱面；起始角度：同圆柱面；扫掠角度：同圆柱面；属性：同圆柱面；

第2章绘制三维线架与曲面 • 五、Torus（圆环面）选取Torus命令，打开圆环面菜单，同时绘图区显示系统默认参数的圆环面。利用该菜单设置需要的参数，即可绘制所需的圆环面。主半径：设置圆环截面中心线的半径；小半径：设置圆环截面圆的半径，其值必须小于主半径值；轴：同圆柱面；基准点：同圆柱面；起始角度：同圆柱面；扫掠角度：同圆柱面；属性：同圆柱面；

第2章绘制三维线架与曲面 • 六、Extrusion（挤压面） Mastercam可以在串连选取的曲线的垂直方向构建挤压面。选取Extrusion命令，根据提示选取图形后，打开挤压面菜单，同时绘图区按默认参数自动绘制基于该图形的挤压面。高度：设置挤压面的挤压高度；比例：设置挤压串连与选取串连的比例，默认设置为1；旋转：设置挤压面的旋转角度，默认设置为0，旋转轴为通过基准点且平行于挤压方向的直线；偏移：设置挤压串连与选取串连的偏移距离；锥角：设置挤压面的倾角，默认设置为0；挤压轴：设置挤压面的挤压轴，默认的挤压轴方向为挤压方向；基准点：设置挤压面的基准点，默认的基准点为串连的中心点；属性：设置挤压面的颜色和图层。

第2章绘制三维线架与曲面 • 3.1.9 From solid（实体曲面）我们可以利用From solid（实体曲面）命令从已有实体中提取其表面信息，按所选择的每一个实体表面的形状创建一个独立的NURBS曲面，而实体本身不发生任何变化。依次选取MAIN MENU → Create → Surface → Next menu → From solid（回主功能表→绘图→曲面→下一页→实体曲面）命令，打开Pick Solid Entity:（选取实体图素）菜单，选取已有实体或实体表面，然后选取菜单区的Done（执行）命令，即可完成实体曲面的构建。

第2章绘制三维线架与曲面 • 3.2 SURFACE(曲面)编辑在构建的基本曲面的基础上，对曲面进行编辑，即通过已有的曲面利用曲面倒圆角、曲面偏移、曲面修剪/延伸及曲面熔接等命令创建新的曲面。

第2章绘制三维线架与曲面 • 3.2.1 Fillet(曲面倒圆角) 曲面倒圆角可以把所选取的两组曲面通过圆角进行过渡，主要用于将两组曲面平滑过渡及把物体的端部进行倒圆角处理的情况。平面/曲面倒圆角曲线/曲面倒圆角曲面/曲面倒圆角

第2章绘制三维线架与曲面 • 一、Plane/surf（平面/曲面倒圆角）平面/曲面倒圆角是在曲面和指定的平面之间构建倒圆角，所构建的倒圆角曲面与选取的曲面和指定的平面相切。

第2章绘制三维线架与曲面 • 定义平面菜单 Z xy平面：由垂直于构图面Z轴的平面来定义，即xy平面； Y zx平面：由垂直于构图面Y轴的平面来定义，即zx平面； X yz平面：由垂直于构图面X轴的平面来定义，即yz平面；牵引面：通过一条直线的牵引面来定义；视角号码：输入视角号码来定义；三点定面：由空间的三点来定义；图素定面：由圆弧或两条平行、相交直线来定义；法线面：由直线的法线面来定义；

第2章绘制三维线架与曲面 • 平面/曲面倒圆角菜单曲面：取消原曲面的选取，并返回选取曲面菜单重新选取曲面；平面：取消原平面的选取，并返回定义平面菜单重新选取平面；半径：重新设置倒圆角半径；可变半径：设置可变倒圆角半径，可在不同位置设置倒圆角曲面的半径；检查法线：检查选取曲面的法线方向，以便确定或改变倒圆角曲面的创建方向；修剪：确定是否对原曲面进行剪切；选项：设置倒圆角操作时的有关参数，选取该命令后会弹出平面/曲面倒圆角对话框。

第2章绘制三维线架与曲面 • 二、Curve/surf（曲线/曲面倒圆角）曲线/曲面倒圆角是在曲面和指定的曲线之间构建倒圆角曲面。使用该方式构建的倒圆角曲面有一个定义的圆角半径，且位于指定的曲线上并与曲面相切。

第2章绘制三维线架与曲面 • 三、Surf/surf（曲面/曲面倒圆角）曲面/曲面倒圆角是在两个或多个曲面之间构建倒圆角曲面，构建的倒圆角曲面正切于原曲面。

圆角中心线 曲面上的曲线圆角类型步进方法 NURBS曲面弦高误差参数式曲面固定弦长由曲线生成的曲面创建图素圆角处曲面两侧都倒圆角圆角曲面的边线寻找符合条件的多个结果连接多个圆角公差延伸曲面修剪曲面修剪哪个曲面对原始曲面的处理修剪曲面1 保留隐藏修剪曲面2 采用当前的属性设置删除修剪两个曲面第2章绘制三维线架与曲面 • 曲面对曲面倒圆角对话框

第2章绘制三维线架与曲面 • 3.2.2 Offset(曲面偏移) 利用曲面偏移命令可以将每一个所选取的曲面沿着其法线方向偏移指定的距离，从而产生一个新的曲面。依次选取MAIN MENU → Create → Surface → Offset（回主功能表→绘图→曲面→曲面偏移）命令，打开选取曲面菜单，选取待偏移的曲面后，选取Done（执行）命令，打开下图所示的Offset:（曲面偏移）菜单。

第 2 章 绘制三维线架与曲面