精雕雕刻与浮雕技术手册2.doc

第十四章 眼镜鼻中冲模的加工第八章 曲面设计和曲面雕刻教学内容和目的：1、对曲面的认识2、如何对曲面进行分析3、如何确定曲面造型方法4、曲面造型基本的使用方法5、曲面雕刻8.1 曲面设计教学提示：前面我们对平面高频模的设计及雕刻进行了详细的讲解，接下来要讲曲面的设计及雕刻，如何过渡，且承上启下，是非常关键的。这里引入曲面高频模，目的有三：一是讲解的必要性，在“高频模”这个行业里，曲面高频模应用较广，且有越来越多的趋势，讲解曲面高频模，是必须的。二是讲解的完整性，前面我们花了大篇幅对平面高频模进行了讲解，接下来讲解曲面高频模顺理成章，一气呵成。三是承上启下，为了下面几个行业的讲解奠定基础。教学重点：对学员进行“曲面设计”的培训向来是比较困难的，那么如何来培训呢？应该坚持以下三个原则：1、力求简单明了，只讲曲面的基本构成。对曲面的构造方法要简单介绍。2、把重点放在对产品曲面形态的分析上，通过分析，找出构成曲面的特点。3、根据学员所从事的行业所需，讲课适可而止，“够用”即可。8.1.1 引子准备：1、平面高频模及其压制的产品2、曲面高频模及其压制的产品3、其他行业中具有曲面的例子引子：平面高频模通过超声波高频机热压将模具的图形翻印到皮革上，皮革受压或自然膨胀呈现出凹凸形态，但是“起鼓”部分由于是自然成型为“曲面”形态，其效果比较模糊，如果要求压制后的产品“曲面”部分棱角清晰、饱满，立体感强，表面形态丰富，就必须使用曲面高频模来压制，有时还要使用“阴阳”曲面高频模。讲解过程中要配合样品。那么，曲面高频模如何设计、雕刻呢？接下来我们就开始讲解其设计和雕刻的方法。首先讲解“曲面”的设计方法。8.1.2 对曲面的认识讲解重点1、引入曲面的概念，让大家知道什么是曲面2、粗略讲解曲面的分类，让学员大体了解准备准备充足的教具：球体、长方体、浮雕“榕树”等引子“面”，顾名思义，就是物体的表面，任何物体都有“面”。“曲面”是构成物体“面”的基本元素，物体的表面是由各种各样的曲面构成的。（指着一张纸）大家都知道这是个平面。（把纸弯曲成圆柱状询问）圆筒？圆柱？对，我们可以把它看作“柱面”。长方体有六个面：上下左右前后。（指着一个球体）大家都知道这是个球面。（指着酒瓶）大家知道这是什么“面”吗？（学员可能没有回答）（指着浮雕“榕树”）大家知道这又是什么“面”吗？（学员可能没有回答）不知道！？现在我们就把面分分类。第一类 标准曲面我们把那些形状非常规则的曲面叫标准曲面，比如球面、柱面、环面、圆锥面、椭球面等（出示教具）。这类曲面的特点：规矩、对称，具有中轴线，如图8-1所示。 图8-1第二类 几何曲面我们把那些形状比较规则，具有明显的几何特征的曲面叫几何曲面，这类曲面的特点：有明显的轨迹特征和截面特征。截面线、轨迹线按照某种规律运动生成曲面。比如花瓶面，我们就可以把它看作是花瓶的截面线绕着中心线旋转一圈得到的，这就是旋转面。又比如：一张弯曲的纸，这两条边是通过直线一一连接的，这就是直纹面。几何曲面由于截面线形状、轨迹线形状可任意构造（包括在空间的变化），因此可构造出各种丰富的曲面。如图8-2所示。图8-2第三类 艺术曲面艺术曲面造型是一种自由造型方法，它没有明显的几何特征，它主要根据文字或花纹图案的区域边界和相应的截面形状确定曲面的实际形状。艺术曲面的特点是：各处截面形状相似或对称，曲面以中心线对称（配合挂图讲解）。如图8-3所示。 图8-3第四类 纹理曲面纹理曲面，顾名思义就是由纹理构造的曲面。如图8-4所示。图8-4以上这四种面是基本曲面，任何一个产品的曲面有可能是由上面四个面中的一个构成的，也有可能是这四个面的组合。那么，给你一个产品，如何来设计它的曲面呢？有两点：第一点：分解这个产品，根据曲面的特点，把产品分解为四种曲面的一种！第二点：分析每种曲面，找出其结构特点，正确构造其结构线（截面线、轨迹线或轮廓线）接下来我们首先讲解“如何分解曲面”，获取产品的曲面信息。8.1.3 如何构造曲面8.1.3.1 简单曲面我们把曲面构成相对单一、直观，属于前面讲到的四种曲面中的一种的产品，归为简单的产品，这种产品基本不用进行曲面分解，对于这种曲面，我们要把重点放到对曲面的分析上，正确绘制其结构线（截面线、轨迹线或轮廓线）。选讲六个例子中的一个或几个（这里不作详细介绍，教师根据教具进行讲解）：一个例子使用标准曲面：简单的演示一遍一个例子使用艺术曲面：主要讲构成“曲面区域”的轮廓线及截面线一个例子使用几何曲面：重点讲解轨迹线与截面线的获得过程（空间曲线）。一个例子使用放样曲面：讲完几何曲面后，再讲放样曲面，容易理解，告诉他放样曲面与几何曲面的区别是：使用平面图形（轨迹线与截面线）获得空间造型。一个例子使用曲面变形：重点讲投影变形。一个例子讲曲面拼合：通过甲壳虫的讲解，介绍曲面拼合的过程。8.1.3.2 复杂曲面一、复杂曲面的分类对于复杂曲面我们把它分为两大类：实体曲面：即反映某一实物的曲面组，例如手机外壳、手表外壳等，属于空间立体造型，对于这类曲面有更加专业的造型软件构造，一般雕刻这种产品不需要我们造型，厂家会直接把原始曲面数据拷贝给我们，输入到JDPaint中，直接进行路径的生成即可。这里我们不作讲解。艺术浮雕曲面：即通过浮雕曲面艺术的反映物体的特点，在国内外多种雕刻设计或曲面造型软件中，JDPaint可谓是独具特色，它融合了传统和现代的多种浮雕理论以及表现技法，将电脑雕刻推向了浮雕时代，最为可贵的是JDPaint的浮雕界面是为中国人量身设计的，既容易上手，又清楚形象，是设计人或美术工作者不可多得的设计工具。（这里作为重点讲解）艺术浮雕的应用比较广：广告浮雕标识、首饰、高频模、滴塑模、冷冲模等。那么，如何根据实物设计浮雕曲面呢？首先，要根据实物上每个曲面的特点进行分类，即对实物进行曲面分解。为什么要对产品上的曲面进行特点分类呢？其实我们所看到的产品，第一感觉肯定不是什么“几何曲面、旋转面、标准面、艺术曲面”等，而是在头脑种形成“点、线、块”的认识，其实，“点、线、块”概述了各种曲面的特点，这恰恰就是我们区分曲面、获取产品曲面信息的基础。这里我们就把“点、线、块”上升为“点面、线面、块面”，把它们作为“曲面”的特点分类。1、块面：块面指的是由一个或多个相对较大的区域所构成的面型，我们把每个区域看成块，因此称其为块面。2、线面：线面指的是随着两条边线的延伸，曲面横截面不断变化（包括相同、相似、不同）的一种面型，因为这种曲面类型中大部分外表形态呈线形状，所以称之为线面。3、点面：点面，顾名思义这种面一般相对小，不注重单一元素的曲面形态。呈点、细线或小斑花状，在曲面构成中作纹理、杂质等部分。比如说在“榕树”样例中，我进行分析可将“石头”“起鼓地皮”看作块面，将“树干”、“树枝”看作线面，将“树叶”看作点面来分析。二、“点面、线面、块面”对应的构造方法点面、线面、块面与JDPaint中的曲面的构造方法到底有什么关系呢？是一一对应的关系！ 根据点面、线面、块面的特点，我们可以分析出构造这些面的方法。点面：注重的是“点”的构造，比较符合纹理曲面的构造特点，遇到点面我们应首先想到使用“纹理曲面构造方法”。线面：注重的是“线”，即轨迹线和截面线的构造，比较符合“几何曲面”、“放样曲面”的构造方法。块面：注重的是“块”，即轮廓的构造，比较符合“浮雕曲面”的构造方法。关系如图8-5所示。图8-5JDPaint4.0对点面的设计提供了一个纹理库，对库中所有素材的单一元素都可以进行大小、高低、数目、间距等多个参数的编辑，当然对不同形态的点面，都可以通过块面或线面的构成方法得到，再进行此点面的其它（如复制、阵列等）功能的编辑以达到纹理或花斑的设计效果。线面是JDPaint4.0浮雕设计的一个最大特色和亮点，其通过放样浮雕功能和几何曲面中直纹、蒙皮、过渡等浮雕功能非常方便和优秀的构造各种线型曲面，并能把细节表现的淋漓尽致。块面在设计上是难点，尤其是不规则面型。其曲面的分解显得很重要，如人的脸它由数十个以上的不规则块面叠加组合而成。JDPaint4.0中的艺术曲面浮雕模块功能主要针对块面设计，块面的形态通过此模块的构造、拼合、变形等方法得到。综上所述可以看出，只要将所设计对象进行三大面型的分解分析之后，再通过JDPaint的浮雕设计功能是很轻松达到目的的。三、复杂曲面的构造实例下面我们就通过“曲面高频模”的一个例子讲解曲面的构造技法。例如：构造如图8-6所示的曲面。图8-6按照以上我们讲解的思路，我们把它的构造过程分为三步：一、对实物进行分解：根据“点线面”的特点对实物进行分解。二、对曲面进行分析：分析每种曲面，找出其结构特点，正确构造其结构线，选择合适的构造方法。三、构造并编辑曲面1、分解实物培训教师通过对实物的讲解，引导学员去分析。按照“点线块”的方法直观地把实物进行分解。块面1：15个圆冠作为块面。如图8-7所示。图8-7块面2：平面一般作为块面来处理，使用外轮廓构造平面即可。如图8-8所示。图8-8线面1：实物上如下图所示的部分，曲面为“线状”，且上下边界线（轨迹线）不同，面的截面线是直线，构造直纹面即可。如图8-9所示。图8-9线面2：“大斜面”部分，也具备轨迹线及截面线的特点。如图8-10所示。图8-102、分析曲面，选择构造方法（1）对于球冠面，它的外轮廓就是圆，按照实物的大小绘制圆，然后直接使用“构造浮雕曲面”功能构造“椭圆截面”的曲面即可。但是，此组曲面紧贴着“大斜面”，所以，还要把它叠加到“大斜面”上。（2）对于“平面”部分，绘制它的外轮廓，然后直接使用“构造浮雕曲面”功能构造“矩形截面”的0高度曲面即可。（3）对于线面1，它的上边界与“平面”的边界重合，也就是说，在同一个平面上，那么上边界我们就直接采用与“平面”重合部分的线段。它的下边界在“大斜面”上，且在尖点处又与上边界重合，所以我们可以考虑使用投影的方法，把下边界的平面线投影到“大斜面”上得到下边界的空间曲线。 得到上下边界后，使用直纹面直接构造成曲面即可。注意：在构造过程中，最好把此曲面在“尖点”处分开，分别进行构造直纹面，使构造效果更好！（4）对于“大斜面”，细心的学员可以发现这个面有个折痕，而且这个折痕是有固定位置的，如图8-11所示，这样我们就在折痕处把“大斜面”分成左右两个面，分别进行构造。图8-11左边面上下边界（轨迹线）的获得方法：如图8-12所示，它的上边界比较有特点，与“平面”的部分边界重合，可见，“左边面”的上边界在平面上，那么上边界我们就直接绘制平面曲线即可。如图8-12所示。 它的下边界是“空间曲线”，但是，我们却很难获得这条曲线，这时我们可以考虑使用“使用平面图形（轨迹线与截面线）获得空间造型构造放样曲面”的方法，这样下边界我们也可以绘制平面图形。图8-12左边面左右边界（截面线）的获得方法：得到上下边界后，使用“放样曲面”构造曲面，必须获得“截面线”以及“截面线”所在的位置。观察实物我们可以发现“左边面”从最左边到最右边的变化规律：左边界斜率最小，右边界斜率最大，中间呈过渡状态，可以确定构造这个面的“截面线”就是这个面的左右边界，这样我们就可以通过测量实物，绘制左边界的斜线和右边界斜线，如图8-13所示。图8-13但是这里要注意：构造“放样曲面”时，要正确选择“主轨迹线”、基点，使构造的曲面倾斜方向正确，且保证曲面的上边界在平面上。右边面：同样使用“放样曲面”的构造方法，右边面的上下边界的分析及获得方法同“左边面”，此面的斜率是一样的，故只构造一个“截面线”即可，由于“右边面”与“左边面”在折痕处自然相接，即斜率相同，故“右边面”的“截面线”直接使用“左边面”的“右边界”即可，如图8-14所示。图8-143、根据以上的分析构造曲面（1）构造“平面”部分（2）构造“大斜面”（3）构造球冠面（4）构造线面1 8.2 曲面雕刻教学目的：通过本节的学习，使学员简单了解曲面的加工工艺。教学重点：曲面雕刻及其重要参数设置方法。8.2.1 认识曲面雕刻流程前边我们学习了曲面设计的一些方法，而且大家学着设计了一个曲面高频模的曲面模型，我们这节课的内容就要学习曲面雕刻了。在模具的设计和制造领域，我们首先需要得到曲面模型，接下来需要做的工作就是将它雕刻出来。这一点同我们学习平面雕刻时是一样的，曲面雕刻也需要选择刀具，定制加工方案，选择加工工艺参数等等。大家学会了曲面雕刻和平面雕刻的综合应用时，你就已经是一个具有基本技能的精雕机操作员了。下面，我们就具体讲解如何进行曲面雕刻。大家先来看一下生成曲面雕刻路径的流程，如图8-15所示。图8-15（培训教师先进行一个简单的曲面雕刻的演示，包括选择曲面和边界，设定刀具和参数，生成路径并加工模拟，让学员对上述流程有更进一步的理解。例子的演示过程如图8-16 所示，注意，要强调选取边界的重要性，在后续讲解中，要给出选取边界不正确的对照例子。）对于平面雕刻我们可以分为开粗和精修，在曲面雕刻中，我们可以生成曲面粗雕刻路径，用于快速去除毛坯的待加工材料，获得曲面模型的大致形状；也可以生成曲面精雕刻路径作为成型工序，用于加工出最后的曲面形状，如图8-16所示。曲面模型和边界曲线 曲面粗雕刻 曲面精雕刻 毛坯外形 粗雕刻结果 精雕刻结果 图8-16 曲面雕刻过程大家看到了，我刚才演示了生成曲面雕刻路径的过程，我们可以将它归纳为分三步走的方法，即“选择需要雕刻的曲面和边界曲线选择曲面雕刻刀具设定雕刻参数”。我们以后在设置曲面雕刻路径时就按这三个步骤去做，就可以了。8.2.2 设置铣平面和区域雕刻工序大家学习了曲面雕刻的一般过程，下面我们以大家设计的曲面高频模为例来详细学习如何生成曲面雕刻路径。大家再来分析一下这个高频模具和它压制的实物，如图8-6 所示。1、简单工艺规划我们分析模具与实物的特点可以知道，这个模具的加工可以由以下几个工序完成，如表8-1所示。表8-1 曲面高频模加工工序表工序编号工序名称加工目的备注1铣平面将坯料表面铣平绘制一个矩形2区域加工将区域雕刻一定深度，得到压紧边分析确定雕刻深度为0.5mm3曲面粗加工得到曲面大致形状4曲面半精加工减少留给精加工的残料5曲面精加工得到曲面最终形状6轮廓切割将模具从毛坯上切下切割深度为材料厚度我们规划好了这个模具的加工工艺，就需要按部就班的来生成刀具路径了，大家跟着我一步步的做。2、生成铣平面路径生成铣平面路径的步骤如下： 绘制合适的矩形，尺寸稍大于待雕刻区域。（要结合毛坯情况） 选取铣平面的矩形框，选择刀具路径：区域雕刻菜单，系统弹出区域雕刻对话框，这里选择刀具为平底 JD-2.0的刀具。 设置参数，按照常规设置，雕刻深度定为0，路径间距定为1.2mm。 确认参数后，单击确定按钮，系统将自动生成区域雕刻路径。3、生成区域雕刻路径我们通过分析实物可以知道，在进行曲面雕刻之前先要进行一个深度为0.5mm的区域雕刻，这样，在高频模切下来之后，形成一个压紧边。生成区域雕刻路径的步骤如下： 选取需要雕刻的区域，如图8-17。图8-17 选择刀具路径：区域雕刻菜单，系统弹出区域雕刻对话框，这里我们使用的方法为平面高频模开粗加工、精修加工的工艺方法，选用刀具为锥度 JD-20-2.0，锥度 JD-20-1.0，锥度 JD-20-0.4。 具体设置见表8-2 。表8- 2 区域雕刻加工工序表工序编号工序名称工序内容雕刻深度使用刀具1开粗开槽和快速去料0.520-2.02精修1精修边角（区域修边和只加工清角）20-1.03精修2精修边角（区域修边和只加工清角）20-0.4 设置参数，这个步骤是使用前边学过的方法来生成路径，加工深度为0.5mm。对于不同刀具的开槽深度、吃刀深度可查表。（要求培训教师演示生成路径的过程，同时让学员复习平面高频模加工的方法） 确认参数后，单击确定按钮，系统将自动生成区域雕刻路径。（如果对尖角要求不是很高，可以使用两把刀具完成这个步骤）8.2.3 如何选择曲面和边界曲线（这里需要增加一点小的过渡，即需要将曲面整体向下平移0.5mm，保证曲面的最高点在-0.5mm的位置上，这样才能保证平面路径和曲面路径一起输出。这里培训教师要详细讲解，让学员搞清楚曲面高度与区域雕刻深度的关系。）经过上述步骤，我们要进入曲面雕刻了。大家看图8-18的曲面，这是我们已经构造出来的曲面高频模的曲面模型，我们要将它雕刻出来。边界曲线曲面图8-18对于这个曲面我们进行雕刻路径的设置，首先要选中曲面和边界曲线。方法是同时选择所要雕刻的曲面和用于限定雕刻范围的边界曲线。在选取边界曲线时，大家要注意以下两个方面。1、为什么要选取边界曲线选取边界曲线是为了确定我们需要雕刻的曲面范围，如果选择了不同的边界曲线，将会得到不同的雕刻路径。（培训教师可以简单演示这一点，演示方法为选取不同的边界生成刀具路径，并加工模拟，通过比较让学员明白选择边界曲线是为了限定曲面雕刻区域。）2、选取错误的边界曲线会得到错误的雕刻路径我们在做曲面雕刻时，不仅要选择边界曲线，而且要正确地选择边界曲线！大家注意，在进行曲面雕刻时切记不要将曲面和所有的图形都选上去生成路径，这样，得到的曲面路径是一塌糊涂的，不是我们想要的刀具路径。大家要记住：只是在需要雕刻的部分加上一个外边界。选取了错误的边界将会生成错误的刀具路径。（培训教师演示这一点，并输出刀具路径进行加工模拟，通过正确的刀具路径和错误的刀具路径的比较加深学员对边界曲线的理解和重视程度）对于这个曲面高频模，我们选择需要雕刻的曲面和限定雕刻区域的边界曲线，如图8-18 所示。8.2.4 如何选择曲面雕刻刀具选择了需要雕刻的曲面和边界曲线以后，我们可以进入曲面雕刻参数对话框，开始选取雕刻刀具。1、如何选择粗加工刀具前边我们说过曲面粗雕刻路径用于快速去除毛坯的待加工材料，获得曲面模型的大致形状，这就需要我们选取一把相对较大的刀具进行曲面的粗加工。 选择曲面粗雕刻刀具有以下几个原则：曲面粗加工一般使用平底刀或锥度刀；加工金属时，刀具底直径不要超过2mm，否则，刀具磨损太快。对于我们这个例子，我们选择锥度 JD-20-2.0的刀具作为曲面粗加工刀具。2、如何选择半精加工刀具在精加工和粗加工之间，我们通常加上一个半精加工，这样做有什么好处呢？大家知道，粗精加工刀具直径差太大就会给精加工留下较多的残料，这样，精加工时容易引起断刀。增加一个半精加工路径，就可以解决这个问题。从以上要求出发，我们需要选择一把相对较小的刀具，进行半精加工。选择曲面半精加工刀具有以下几个原则：l 曲面半精加工一般使用锥度刀或球头刀；l 加工金属时，刀具底直径不要超过2mm，否则，刀具磨损太快。对于我们这个例子，我们选择锥度 JD-20-1.0的刀具作为曲面半精加工刀具。3、如何选择精加工刀具不同于曲面粗雕刻，曲面精雕刻路径作为成型工序，用于加工出最后的曲面形状。所以这个步骤我们考虑的是最后加工出的曲面清晰度是否合格，所以要使用一把相对较小的刀具进行曲面的精加工。 选择曲面精雕刻刀具有以下几个原则：l 对于浅浮雕曲面，精加工一般使用球头刀，否则，效果不易保证；l 对于一些复杂的非光滑浮雕曲面、复杂的花纹图案曲面，可以用锥刀雕刻； l 曲面精加工如果使用锥度刀，则刀具的锥度要与前边选用的刀具锥度保持一致。对于我们这个例子，我们选择锥度 JD-20-0.4的刀具作为精加工刀具。 8.2.5 如何设定曲面雕刻参数我们确定了雕刻需要的刀具后，就需要设置合理的雕刻参数，最终得到最优的刀具路径，先来设定粗雕参数。1、如何设定曲面粗加工参数我们可以认为曲面粗雕刻是曲面雕刻的开粗工序。为了提高加工效率，我们可以进行分层加工，所以我们通常采用分层行切的走刀方式。所以我们设置粗雕刻参数如图8-19 所示。图8-19 使用20-2mm的刀具进行曲面高频模粗加工的参数解释见表8-3 。表8-3 使用20-2mm的刀具进行曲面高频模粗加工的参数工序主要参数取值范围取值说明曲面粗加工吃刀深度0.5 mm重叠率75%可确保加工顺畅，残留量较小路径间距0.5mm走刀方式分层行切曲面粗加工通常选择分层行切方式行切角度00对于个别Y向较长的区域使用900表面余量0mm一般不使用表面余量侧面余量0mm一般不使用侧面余量（在讲解参数设置时，有些参数可以只告诉学员就这样去设置。可以简单讲解走刀方式，主要是分层行切和投影加深的不同应用。从适用材料、加工效率、效果、残料情况等方面分析。）2、如何设定曲面半精加工参数我们刚才使用20-2mm的锥刀生成了曲面粗加工的路径。大家想，接下来，如果我们直接使用20-0.4mm的锥刀生成曲面精加工路径进行加工，可能会出现什么问题呢？（前边学员经过一个阶段的学习，已经知道了简单选刀规范和残料情况，所以，向学员提出这个问题，并让他们思考并回答）由于两把刀具直径差比较大，这样，粗加工留给精加工的残料就会太多，精加工时，很可能出现断刀的情况。这样，我们就很有必要增加一个半精加工工序。这里我们使用20-1mm的锥刀生成半精加工路径，参数如图8-20所示。图8-20 使用20-1mm的刀具进行曲面高频模半精加工的参数解释见表8-4表8-4 使用20-1mm的刀具进行曲面高频模半精加工的参数工序主要参数取值范围取值说明曲面精加工重叠率65%可确保底面粗糙度路径间距0.35mm修边一次选择修边量0.03mm可确保侧边光滑表面余量0mm侧面余量0mm走刀方式平行截线走刀按照曲面精加工走刀方式路径角度900选择曲面坡度变化较大的方向作为走刀方向往复走刀选择提高加工效率斜面雕刻不选择（要告诉学员曲面半精加工路径是按照曲面精加工方式生成的，在讲解参数设置时，有些参数可以只告诉学员就这样去设置。）3、如何设定曲面精加工参数曲面精加工是最后的成型工序，这里它的任务有两个方面，一是保证曲面的清晰度，这是由刀具大小决定的，一是保证曲面的粗糙度，这是由刀具类型和路径间距决定的。在前边我们已经选择了精雕刻刀具为锥度 JD-20-0.4，这里设置参数时，就需要注意走刀方式和路径间距。根据上述出发点，我们设置曲面精加工参数如图8-21 所示。图8-21使用锥度 JD-20-0.4进行曲面高频模精加工的参数解释见表8-5 。表8-5 使用锥度 JD-20-0.4进行曲面高频模精加工的参数工序主要参数取值范围取值说明曲面精加工重叠率75%可确保底面粗糙度路径间距0.1mm修边一次选择修边量0.03mm可确保侧边光滑表面余量0mm侧面余量0mm走刀方式平行截线走刀曲面精加工通常选择平行截线走刀方式路径角度900选择曲面坡度变化较大的方向作为走刀方向往复走刀选择提高加工效率斜面雕刻不选择（在讲解参数设置时，有些参数可以只告诉学员就这样去设置。可以简单讲解走刀方式，主要是平行截线走刀和径向放射的不同应用。主要从不同曲面形状来讲解。同时要讲解走刀方向00、450、900的应用，原则是选择曲面坡度变化较大的方向作为走刀方向。）（在生成路径时，要求学员将计算设置中的“允许圆弧走刀”去掉。）4、如何选择走刀方式我们在前边选择了曲面粗加工、半精加工和精加工的走刀方式，现在我们再来集中讲解一下，曲面雕刻中，如何选择走刀方式。大家先来看曲面粗加工的走刀方式，一共有三种：分层行切、分层环切、投影加深。不同的走刀方式的加工特点不同，适用于不同的曲面粗雕刻场合，如图8-22所示：图8-22结论：对于一些简单曲面或加工软材料（黄铜、紫铜、铝合金等）时通常使用分层行切进行粗加工，对于一些比较复杂的曲面或加工硬材料（45号钢、铬钢等）时通常使用投影加深进行粗加工。（培训教师要讲解不同走刀方式的残料情况，通过对比来说明不同走刀方式的特点和适用范围）对于曲面半精加工和精加工路径都是按照曲面精加工的方案生成的，所以，我们来看一下曲面精加工的走刀方式，包括平行截线走刀、环绕等距走刀、径向放射走刀、曲面流线走刀等四种，根据曲面的形状选用合适的走刀方式可以有效的改善加工质量，提高加工效率。我们只讲解最为常用的两种，平行截线走刀和径向放射走刀。平行截线走刀方式生成的刀具路径在XY平面的投影是一条条的平行线，类似于区域雕刻过程中的行切路径，在三维空间，路径在一个垂直的平面内，所以有些系统也称它为平面式走刀。因为刀具在加工过程中主要在同一平面内运动，所以运动比较平稳，是曲面加工过程中最常用的走刀形式。径向放射走刀用于雕刻圆盘状曲面模型，曲面的坡度变化具有明显的中心放射特征。结论：多数曲面都可以使用平行截线走刀进行曲面精加工，走刀方向选择曲面坡度变化较大的方向，通常选择00、450、900作为走刀方向。对于圆盘状曲面模型，曲面的坡度变化具有明显的中心放射特征，这样的曲面可以采用径向放射走刀进行曲面精加工。（培训教师要结合不同特征的实例，通过对比的方法，将不同的走刀方式以及与之相关的常用参数进行讲解。）8.2.6 设置轮廓切割工序我们最后要做的工作是将高频模从毛坯上切割下来，所以，要有轮廓切割路径。生成轮廓切割路径的步骤如下： 选中待切割轮廓，如图8-23所示：图8-23 调用轮廓切割功能，设置参数。选择刀具为平底 JD-2.0，吃刀深度为0.5mm，雕刻深度为毛坯厚度。注：设此例毛坯厚度为8mm， 轮廓切割吃刀深度采用“双边切削”深度。上述刀具路径生成要分步骤进行，重点把握区域关系和层次关系。8.2.7 输出刀具路径加工模拟对于平面的刀具路径我们在输出的时候，注重的是X、Y输出原点，曲面刀具路径输出时，不仅要重视X、Y输出原点，还要重视Z输出原点，这样才能保证加工的正确性。如何选择Z输出原点：我们可以要求学员形成这样一个规范，将曲面移动到零平面以下或它实际的位置（比如本例中，曲面最高点在-0.5mm的位置），这样，平面路径和曲面路径同时输出时，Z输出原点可以选择“自定义，0”。加工模拟效果如图8-24 所示。图8-248.2.8 实际雕刻我们一步一步的生成了这个曲面高频模的刀具路径，需要实际加工了。我们总共用了四把刀，在加工时，加工工艺参数如表8-6 所示。表8-6 曲面高频模加工工艺参数表工序编号工序内容使用刀具走刀速度（米/分）落刀速度（米/分）落刀延迟（秒）Z轴行程（mm）1铣平面平底2.02.40.40.412区域加工锥度20-2.0，1.0，0.4查找加工工艺参数表0.40.413曲面粗加工锥度20-2.02.40.40.40.54曲面半精加工锥度20-1.02.40.40.40.55曲面精加工锥度20-0.42.40.40.40.56轮廓切割平底2.01.80.40.41第九章 烫金模和起鼓模的加工教学提示：印刷业、烟草业中需要用到烫金模和起鼓模，在实际生产中，往往是两者配合使用。烫金模多为平面的文字和图案，尺寸一般较小；起鼓模多为浅浮雕。培训教师在教学中要抓住这两种模具的特点及与高频模的不同之处，重点讲解如何使用多把小刀具清角精修加工，如何提高加工效率等一系列问题。9.1 烫金模和起鼓模的产品特点及加工要求教学目的： 通过讲解烫金模和起鼓模的应用领域和应用特点，使学员掌握两者的加工要求。教学重点：烫金模和起鼓模的加工要求。9.1.1 烫金模和起鼓模的应用领域烫金模具和起鼓模是在印刷行业中应用极广的两种模具，随着印刷品日益走向精品化，对烫金模具的要求也就越来越高。烫金字在印刷行业中不仅仅局限于平面的字了，当前烫金字的流行趋势是浅浮雕化，这需要一套起鼓模具配合使用，制作浅浮雕类型的起鼓模具正是精雕机和JDPaint的长项。以烟盒用烫金模为例，设计师设计版面后，进行各种颜色的印刷，然后使用烫金机进行烫金，烫金完成后用起鼓模压制起鼓图案，再由后续设备裁切包装。其生产流程如下：9.1.2 烫金模和起鼓模的应用特点烫金模具和起鼓模在实际应用中有以下一些特点：1、烫金模具的表面直接接触印刷品或烟纸等，所以，烫金模表面粗糙度要求很小。2、烫金产品的文字是否清晰，图案形态是否饱满，取决于烫金模具的清角深度和轮廓清晰度。3、由于烫金模具是用于印刷配套的，对图形相对位置精度要求极高。4、烫金字已经向浅浮雕化发展，其特点是图形有形态的变化，形象逼真，不似平面图形过于呆板，这就要求烫金模和起鼓模设计软件应具备艺术曲面设计和加工能力。同时，这就要求烫金模和起鼓模配合使用，达到曲面形态的要求。5、在烟草业大量使用烫金印刷辊轮，这种辊轮的长度和直径都比较大，必须使用精雕柱面雕刻机进行加工。9.1.3 烫金模和起鼓模的加工要求1、烫金模的加工要求（1）尺寸精度高，整版模具相对位置精度高。（2）文字、图形边缘清晰，侧面光洁无锯齿。（3）文字、图形表面粗糙度低，减小后期抛光量。（4）多套模具的一致性要求较高。2、起鼓模的加工要求（1）浮雕形象鲜明，形态逼真。（2）浮雕加工表面的粗糙度要低，无毛刺、刀痕均匀，减小后期抛光量。（3）边缘平整不能有锋利的刃口。（4）多套模具的一致性要求较高。9.2 烫金模的雕刻教学目的：本节将以图9-1为例，介绍烫金模的设计过程和工艺分析过程。图9-1教学重点：烫金模同高频模的加工相比，无论从加工的材料上，还是使用的刀具、加工工艺上，基本相同，但是烫金模的要求更严格，更精细，更注重的是边角的加工，也就是说最后精修的刀具一般比高频模要小，甚至要使用底刃为0.05mm的刀。所以加工烫金模的方法无非是在加工高频模的基础上更注重以下几点：1、铣平面时，要保证铣过的面达到镜面效果，可适当的使用金像砂纸打磨后再进行雕刻。2、精修边角时，最后一把刀具加工完后，要保证产品的“仿真”度达到要求。3、保证小刀具加工时不易断刀。9. 2.1 产品特点分析1、精度要求烫金模使用的材料为59号铜。烫金模精度要求比其他模具要高，尤其是要求表面粗糙度低，需要达到镜面效果，这样才能保证压制成品精细。2、尺寸要求 “金牌益顺”几个字，每个字的大小为33mm，加工深度为2mm，字体是方正隶书简体。3、去料情况该模具整体加工材料去除量不大，但由于加工精细，只能使用锥度和底直径都小的刀具加工，对于小刀具而言，材料去除量并不小，在安排工艺时应考虑这一因素。9.2.2 产品设计过程首先，如何获取原始数据呢？烫金模是印刷业的配套工具，一个印刷产品设计完成后，同时就确定了烫金模的加工数据。烫金模用于印刷行业，涉及到套色的问题，因此对于一个烫金模来说需要加工的原始图形是已经存在的，存在方式有其它软件绘制的“计算机文件”形式，菲林片，打印的图纸等。对于“计算机文件”我们直接可以输入到JDPaint中作适当的调整后使用，这种数据是很准确的，但后两种需要扫描输入JDPaint抄图，这里抄图关键是节点的连接方式，对于大部分节点要求必须使用“平滑连接”，这样得到的图形在后续加工中才能保证侧壁光滑，边缘流畅清晰。图9-2 为抄好的图形（箭头和文本框中的文字为注释）。图9-29.2.3 加工工艺分析1、加工方案分析通过模具分析我们知道材料去除量不是很大，阳雕图案周围的材料可以用20-2.0的大刀去除，中间较复杂部分使用锥度20的小刀具加工，并且需要采用多把刀清角的精修工艺方案，这样不但加工效率比较高而且可以保证模具的边角清晰，侧壁光洁。对于中间的文字部分，我们使用4把刀，分别是20-0.4，20-0.2, 20-0.1, 20-0.05。这里使用的是多把刀具清角的精修工艺。2、如何解决小刀具容易断刀的问题“金牌益顺”这四个字很小，每个字只有33mm大，而且要求清角深度尽可能的深。因此所用刀具底刃较小，锥度为20度，这种刀强度较差，容易断刀。为解决这个问题，应从以下几方面着手：（1）加工工艺方法要合理加工工艺是整个金属雕刻中最为关键的因素，必须耐心细致地、合理地规划加工工艺，不能怕麻烦。按照刀具使用原则，合理地利用多把刀具规划加工量，进行开粗与精修；按照单边切、双边切原理合理地使用“吃刀深度”、“路径间距”、“开槽式等量切削”等工艺参数。（2）在能保证尖角清晰度的前提下，尽量使用大刀，这里说的大刀是指底刃尽量大，这样能提高刀具的强度，从而也可以提高进给速度。（3）降低切削速度烫金模与高频模加工要求有所不同，质量是烫金模的首选目标，不要一味地追求速度，该慢的时候要慢下来。（4）加工过程中使用冷却液，冷却刀具，减小刀具磨损。3、确定加工工序通过以上分析，可以得到加工工序表，如表9-1所示。表9-1烫金用模具“金牌益顺”加工工序表工序编号工序名称工序内容使用刀具雕刻深度吃刀深度路径间距加工方式1去大料去除周围大料，得到一个凸台20-2.0210.5开槽式等量切削2开粗并清角文字部分开粗加工，并使用同一把刀具清角20-0.420.40.2开槽式等量切削、只加工清角3清角工序二第二次清角20-0.220.15清角加修边4清角工序三第三次清角20-0.120.1只加工清角5清角工序四第四次清角20-0.0520.05只加工清角9.2.4 生成刀具路径（1）去大料此步目的主要是生成文字区域部分的凸台，凸台的尺寸应大于文字部分的整体尺寸，凸台的尺寸可以通过绘制一个等于（或大于）文字部分尺寸的矩形来确定，即图9-2中的轮廓1。选中轮廓1和轮廓3，使用区域雕刻功能，生成去大料的刀具路径。根据加工材料和用刀我们可以查找附表刀具加工工艺参数表设定参数，具体如图9-3、4所示，生成刀具路径如图9-5所示。 图9-3 图9-4 图9-5（2）文字部分的加工开粗和清角工序一轮廓2所有文字部分的加工都是在上一步加工的凸台上进行，所以加工区域是整个凸台，从上面我们确定的加工工艺可知，加工文字部分使用的最大的刀具是锥刀20-0.4的刀具，由于刀具补偿的存在，选择图9-2中的轮廓1作为文字雕刻的外轮廓是满足不料了加工要求的，经计算如图9-6所示，必须把轮廓1向外至少偏移1.10mm（获得轮廓2）才能保证全部把材料去除。图9-6选中“金牌益顺”和轮廓2，使用区域雕刻功能，生成刀具路径。使用20-0.4的刀开粗，同时使用这把刀具做第一次清角，使用只加工清角，并使用余量控制。参数设定如图9-7、8所示，生成的刀具路径如图9-9所示。 图9-7 图9-8 图9-9此步生成的路径中，沿外轮廓的开槽及清角路径都是空跑路径，这里可以通过“刀具路径分离”功能把路径分离，删除这部分空跑路径即可。清角工序二：使用20-0.2的刀清角并修边。如图9-10、11、12所示。 图9-10 只加工清角参数设定 图9-11 修边参数设定 图9-12清角工序三：使用20-0.1的刀只做分层清角。如图9-13、14、15所示。 图9-13 图9-14图9-15分离路径并删除矩形框的四个角的清角路径。清角工序四：使用20-0.05的刀只做分层清角。如图9-16、17、18所示。 图9-16 图9-17图9-18分离路径并删除矩形框的四个角的清角路径。9.2.5 实际雕刻1、 如何在加工中保证精度将路径输出进行加工，在加工时注意以下几点：（1）刀具尺寸必须准确，尤其是刀具角度和直径，这是CNC雕刻与手工雕刻最大的差异。 （2）对刀一定要准确，对刀不准，就会出现刀具的接痕。（3）自行磨制刀具时，磨刀机的精度必须要高，否则很难保证刀具的尺寸精度。一定要能测量刀具的尺寸精度，不能以“差不多”作为标准，而是要确切地知道“是多少”，在这种小角度、小直径的刀具中差几度、差几丝实际误差率就在20%以上。（4）在定义刀具时一定要按实际测量的尺寸给出各项参数，使用时也必须使用与定义尺寸一致的刀具，只有这样才能保证较好的加工效率。2、 实际加工 学员按照培训教师讲解的方法生成加工文件，并在培训教师的辅导下进行实际加工。9.3 起鼓模的雕刻教学目的： 本节内容要求学员掌握起鼓模的设计和工艺分析过程。教学重点：1、产品特点分析2、加工工艺分析3、浅浮雕曲面的设计和加工9. 3.1 产品特点分析1、精度要求起鼓模用于文字和图案的起鼓造型，使文字和图案形成凹凸的立体感，要求表面粗糙度低，边缘光滑无锋利刃口，对于图案的清晰度根据实际要求而定。2、起鼓模的结构起鼓模是阴阳模具。在实际烫金的过程中，为了使阴模除了起鼓部分之外其他部分不接触到印刷品，起鼓部分要设计成凸台，凸台的高度一般为1.00mm。如图9-18所示。起鼓部分凸台图9-18而阳模是垫在印刷品的下面，如图9-19所示。印刷品 图9-19阳模的材料一般使用硅胶，其制作过程如下：1、首先使用59铜制作一阴模，此阴模与上面提到的阴模不同，这个阴模不需要雕刻凸台。2、然后使用硅胶翻制出阳模，如图9-20所示。翻制阳模的阴模材料去除量小，仅加工出浅浮雕即可。2、尺寸要求使用“金牌益顺”烫金模的原始图形。9.3.2 产品设计过程我们如何获取原始数据呢？在这个例子里，我们要设计前边烫金模“金牌益顺”的配套起鼓模，所以，可以直接使用制作烫金模的图形，向内作0.05-0.1mm的偏移，这是为了保证与烫金印刷后的文字进行套色、定位的需要。使用偏移得到的图形构造浅浮雕，根据图形大小浮雕深度设在0.1-0.2mm之间，这个深度可以根据客户要求的起鼓程度灵活设定。由于图形和深度都比较小，在构造浮雕时网格精度要定为0.02，其余的参数设置根据实际渲染效果而定，本例使用参数如图9-19所示。图9-20为“顺”字的浮雕渲染效果。 图9-19 图9-209.3.3 加工工艺分析分析模具可知起鼓模和烫金模相比多出浅浮雕的加工，在加工工艺上平面部分可采用与烫金模相同的加工工艺，曲面部分（浅浮雕）直接使用1.0球头刀进行曲面精加工。9.3.4 生成刀具路径1、平面部分使用烫金模的加工工艺得到刀具路径2、曲面部分由于曲面很浅，直接使用精加工，在加工时计算设置参数如图9-21。此处注意几个参数的设置，不允许圆弧走刀，雕刻误差精度要高。图9-21注：在曲面加工中，我们一般不使用圆弧走刀。具体参数设置如图9-22，生成路径如图9-23所示。 图9-22图9-23对于用于翻制阳模的模具直接使用上面的加工路径直接进行曲面的精加工即可。第十章 滴塑模的加工教学提示：滴塑模是一种复杂的小型薄壁件，其中隔色壁是滴塑模雕刻的核心，也是滴塑模加工领域的一大加工难点。精雕雕刻软件JDPaint中开槽式等量切削和少吃快跑的加工工艺合理的解决了这一加工难题。以下几节课着重介绍滴塑模的加工要求与工艺方法，一定要求学员重点掌握。10.1 滴塑模的产品特点及加工要求教学目的：本节将通过对滴塑模的应用特点讲解，引出滴塑模的加工要求。教学重点：1、隔色壁的概念。2、滴塑模加工要求。10.1.1 滴塑模的应用领域滴塑产品作为服装、鞋帽、箱包及礼品的装饰件广泛应用于礼品业、商标业和装饰业，如运动鞋或旅游鞋上的装饰花块，一些服装和箱包的产品标牌、钥匙挂链装饰品等。滴塑模具是滴塑生产的工具，用来完成各种颜色胶体的分色和定型。其生产流程如下：滴塑模具使用的材料以59号铜为主。这种材料的特点请参阅高频模雕刻部分。10.1.2 滴塑模的应用特点滴塑模具在应用中具有下述特点：1、滴塑生产