五角星典型零件在Mastercam9.1 中的昆氏曲面几何建模

周磊

（广东技术师范学院，广东 广州 510665）

1 MasterCAM 介绍

MasterCAM 是美国CNCSoftware 公司开发的基于PC 平台的CAD/CAM 软件,广泛应用于机械加工、模具制造、汽车工业等领域,它具有二维几何图形设计、三维曲面设计、刀具路径模拟、加工实体模拟等功能,实现了产品从几何设计到加工制造的一体化。现在MasterCAM 软件有MasterCAM9.0、MasterCAM9.1、MasterCAM X 等等几个版本，在不断完善的过程中，MasterCAM 软件也越来越人性化，现在就以目前比较常用的Master－CAM9.1 软件为平台来谈谈五角星典型零件昆氏曲面的几何建模。

2 昆氏曲面

昆氏曲面是由熔接4 个边界曲线生成的许多个曲面片组成的。有两种选取串连的方式用来定义曲面的曲面片：自动串连方式和手动串连方式。自动串连方式用3 条边界曲线来定义曲面片；这3 条边界曲线分别是两个左上角的曲线 和一个右下角的曲线。最小的分枝角度供系统用来分析要串连的边界曲线。当边界曲线的相 交角度大于最小分枝角度，系统不能串连该边界曲线。手动串连方式是一个繁杂的过程。定义昆氏曲面的外形也是一件相当繁杂的工作，下面 通过选取曲面边界来介绍手动串连方式中应注意的事项。首先是选择起始点，通常选择一个角点作为起始点。同时，起始点应为两条边界曲线的交点，这两条边界曲线中一条设置为引导方向，另一条设置为切割方向。 接着要确定顺（引导）方向和交（切割）方向的曲面片数。引导方向的曲面片数为交(切割)方向的边界曲线数减 l，截面方向的曲面片数为引导方向的边界曲线数减1。本文通个实例重点介绍常用的手动串联建模的方法。

3 几何建模

建模是实现数控加工的基础,根据零件的实际尺寸及公差绘制,以保证计算生成的刀具路径坐标的正确性,并可将不同的加工工序分别绘制于不同的图层内,利用图层的功能,加以调用或隐藏,以选择加工所需要的轮廓线。建模的方法有实体建模以及曲面建模等。

通常我们在利用Mastercam9.1 几何建模的时候都是通过实体的方法来进行建模，然后在用实体模型转换成曲面，在曲面的模型上再进行刀路编辑同后置处理。但是，有些零件用实体的方法来建模步骤很繁琐，反而直接用曲面建模比较方便。

4 建模实例

根据五角星零件的图纸要求，五角星的外接圆为Φ100mm，高度为16mm。

4.1 开启masterCAM9.1 软件，进入界面，调整软件单位为公制，Screen 荧幕——Configure 系统规划——在Allocations 记忆体配置选项中选择MILL9M.CFG(公制)。

4.2 使用命令Create 绘图——Next menu下一页——Polygon多边形，在对话框内选择Number of sides 边数 5，Radius 半径 50，Rotation 旋转 0，并勾上“Measure radius to corner 内接于假想圆”。

4.3 使用命令Create 绘图——Point点——Position 指定位置——直接输入坐标（0，0，16）绘制一个五角星顶点。

4.4 Create 绘图——Line 直线——Endpoints 两点画线，将五边形所有对角连起来；

4.5 Modify 修整——Break 打断——2 pieces 打成两段（将对角线条从中间打断）；再选择Modify 修整——Trim 修剪延伸——2 entities 两个物体；最后删除掉辅助的五边形。

4.6 选择Cplane:T 构图面——3D 空间绘图（一定要选，不然没办法连线）；绘Create图——Line 直线——Endpoints 两点画线，将五角星所有顶点都与空间点连起来，（图1）所示

图1

图2

4.7 选定任意一个三角形，Create 绘图——Surface 曲面——Coons 昆氏曲面——弹出对话框选“NO 否”——Number of patches in the along direction 引导方向的缀面数选“1”——Number of patches in the across direction 截断方向的缀面数选“1”——Single单体——点击选择三角形的长边——-选择长边的对边——更换模式——选择“Point 单点”——点击选择五角星的顶点——Mode 更换模式——Single 单体——再选择剩下的一条边，菜单中选择曲面形式“N”、熔接方式“L”——执行，得到一个昆氏曲面，同样方法做出另外一边昆氏曲面。（图2）

4.8 Xform 转换——Rotate 旋转——选取两个曲面，Done 执行——在构图面中选俯视图——选择旋转中心为原点——弹出对话框，输入旋转次数“4”角度为“72”度。——执行——就得到（图3）的昆氏曲面的五角星几何建模。

图3

5 结束语

本人通过实例简单介绍了手动串联昆氏曲面的基本构图方法，在不规则曲面构图中起到了相当重要的作用。在MasterCAM 中昆氏曲面的构建是一重点、难点，掌握其诀窍就能顺利地构建曲面进而编程、加工。

[1]颜新宁,等.Mastercam 软件应用技术基础北京:电子工业出版社,

[2]任秉银,唐余勇.数控加工中的几何建模理论及其应用.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2000.

[3]吴长德.Mastercam9.0 系统学习与实训北京:机械工业出版社,2003.