实体造型的构建与编辑课件

实体造型的构建与编辑

实体造型（Solids）是进行刀具模拟加工的重要组成部分。实体是一个封闭的实心物体，可以很方便地实现线架和曲面的某些难以实现的功能，如布尔加减、倒圆角等。实体象一块粘土，可以很方便地实现挖空、抽壳、变形、参数化等特定的功能。但是实体造型也有它难以解决的问题，即构建雕塑性的复杂表面，如动物的面部等。这就有赖于结合实体和曲面的造型特点，灵活地将其优点结合起来，如利用曲面去切割实体以得到需要的表面。实体模型具有一般实体的基本属性，如质量、重心等，可以作为加工对象进行模拟加工。在Mastercam系统中，系统提供了强大的实体造型功能，并通过两种途径来实现：一种是基本实体造型指令，如创建圆柱体、圆锥体、立方体等，这些指令主要用来创建一些比较规则的实体；另一种是通过构建线框模型来创建实体，如挤压实体、旋转实体、扫描实体等，这些指令常用来创建一些非基本实体。系统还提供了实体布林运算的功能，通过它可实现对实体进行求和、差以及交集等操作。为了对所得到的实体进行必要的编辑工作，Mastercam系统提供了丰富的实体编辑命令，如倒角、抽壳、牵引以及修剪等操作。4.1构建实体的基本方法挤出实体旋转实体扫描实体举升实体实体倒圆角实体倒斜角实体抽壳布尔运算实体管理器下一页基本实体牵引面修剪实体实体绘三视图寻找特征由曲面生成实体加厚薄片实体删除实体面生成薄片实体三维实体的构建过程

1、构建一个实体模型对于形状规则且参数已知的实体，可以直接利用Primitives（基本实体）命令，输入相应的参数来构建。对于形状不很规则或参数不很清楚的实体，如同构建曲面造型需要首先构建线架模型一样，在构建三维实体模型之前需要首先构件三维实体外形，然后在此基础上使用实体构建菜单中的Extrude（挤出）、Revolve（旋转）、Sweep（扫掠）、Loft（举升）等方法构建实体。也可以从外部的文件档案中引入实体。2、对构建的实体模型进行编辑、修改运用Fillet（倒圆角）、Chamfer（倒角）、Shell（薄壳）、Boolean（布林运算）、Solidsmgr（实体管理器）等功能对前面构建的实体模型进行变形处理以得到符合图样要求的零件。3、实体管理操作在实体零件的基础上，通过实体管理器进行实体特征的管理，观察三维实体的构建纪录，改变特征的次序，修改特征的参数和图形。需要指出的是，三维实体的构建过程不是一成不变的流程，往往是构建好某一特征后需要用实体管理器进行修改，然后再进行其它实体特征的构建。4.2实体造型的构建基本实体是系统内部定义好的由参数进行驱动的实体。不需构建实体的线架模型，只需定义基本实体的参数，就可以确定实体的形状、大小和位置等。依次选取MainMenu→Solids→Nextmenu→Primitives（回主功能表→实体→下一页→基本实体）命令，弹出基本实体菜单，构建Cylinder（圆柱体）、Cone（圆锥体）、Block（立方体）、Sphere（球体）、Torus（圆环体）等基本实体。基本实体菜单

圆柱体圆锥体立方体球体圆环体4.2.1Cylinder（圆柱体）

设定圆柱体的高度。设定圆柱体的半径。定义圆柱体的中心轴的方向。打开点输入菜单，确定圆柱体下表面中心点的位置。可以输入当前圆柱体的名字以便在实体管理器中易于区别。完成。圆柱体构建菜单及其参数

轴向菜单

指定系统坐标系中的X轴方向为轴向。指定系统坐标系中的Y轴方向为轴向。指定系统坐标系中的Z轴方向为轴向。

指定已存在的任意直线方向为轴向，并弹出“使用直线的长度代替原始高度”对话框，询问是否使用直线的长度代替原始高度。通过两点连线的方式指定轴向，会弹出“使用直线的长度代替原始高度”对话框。切换轴线方向。实例：利用MainMenu→Solids→Nextmenu→Primitives→Cylinder（回主功能表→实体→下一页→基本实体→圆柱体）命令，绘制下图所示图形。4.2.2Cone（圆锥体）圆锥体构建菜单及其参数

Height(高度)：设定圆锥体的高度。Btmradius（底部半径）：设定圆锥体的底部圆的半径。Topradius（顶部半径）：设定圆锥体的顶部圆的半径。Taperangle（锥度角）：设定圆锥体的锥度。Axis（轴向）：弹出轴向菜单，与圆柱体构建中的轴向菜单完全相同，定义圆锥体的中心轴的方向。Basepoint（基准点）：打开点输入菜单，确定圆锥体下表面中心点的位置。Name（Name）：可以输入当前圆锥体的名字以便在实体管理器中易于区别。Done（执行）：设置完成所有参数后，单击该命令，生成圆锥体。

实例：利用MainMenu→Solids→Nextmenu→Primitives→Cone（回主功能表→实体→下一页→基本实体→圆锥体）命令，绘制下图所示图形。

4.2.3Block（立方体）立方体构建菜单及其参数

Height（高度）：设定立方体的高度。Length（长度）：设定立方体的长度。Width（宽度）：设定立方体的宽度。Corners（角落）：通过输入立方体底部平面的对角点确定立方体的长度、宽度和基准点，而高度不变。Axis(H)/Axis(L)（轴向高/长）：定义高度方向轴向和长度方向轴向。Rotate（旋转）：将立方体沿着基准点旋转输入的角度。Basepoint（基准点）：立方体下表面中心点。Name（名字）：输入当前立方体的名字以便在实体管理器中易于区别。Done（执行）：当设定好所有的参数后，单击该按钮，生成立方体。基准点长度高度宽度实例:利用MainMenu→Solids→Nextmenu→Primitives→Block（回主功能表→实体→下一页→基本实体→立方体）命令，绘制下图所示图形。4.2.4Sphere（圆球）Radius（半径）：设定球体的半径。Basepoint（基准点）：设定球体的基准点，即球体的中心点。Name(名字)：输入当前球体的名字以便在实体管理器中易于区别。Done（完成）：当设定好所有的参数后，单击该按钮，生成立方体。实例

利用MainMenu→Solids→Nextmenu→Primitives→Sphere（回主功能表→实体→下一页→基本实体→球体）命令和圆柱体命令，绘制下图所示图形。4.2.5Torus（圆环）Maj

radius（圆环半径）：设定圆环体中心至圆环管中心线的半径值。Minradius（圆管半径）：设定圆环体环管截面的半径值；Axis（轴向）：设定圆环体的中心轴。Basepoint（基准点）：设定圆环体的基准点，即圆环体中心处。Name（名字）：输入当前圆环体的名字以便在实体管理器中易于区别。Done（完成）：当设定好所有的参数后，单击该按钮，生成圆环体。实例

利用MainMenu→Solids→Nextmenu→Primitives→Torus（回主功能表→实体→下一页→基本实体→圆环体）命令，绘制下图所示图形。提示：使用Axis（轴向）命令控制环形实体的放置方向，环形实体的几何尺寸由Maj

radius（圆环半径）和Minradius（圆管半径）命令控制。4.3曲线创建实体在实际生产中，所设计的实体对象往往不是规则的几何体，此时就需要首先创建实体的截面轮廓曲线，再对这些曲线进行串连，最后进行挤压、扫描等操作来完成不规则实体模型的创建。4.3.1Extrude(挤出)

挤出实体是把事先构建好的二维闭合曲线链通过指定的方向进行拉伸的造型，既可以进行实体材料的增加，也可进行实体材料的切除。挤出方向菜单

Normal（右手定则）：将各串连曲线的挤出方向设置为串连曲线所在平面的法线方向，并且该方向与曲线的串连方向满足右手定则。NormalOne（某一法线方向）：将所有被选串连曲线的挤出方向设置为其中一个串连曲线的法线方向。ConstZ（构图面Z轴）：将所有被选串连曲线的挤出方向设置为当前构图面的Z轴正方向。Line（任意线）：将所有被选串连曲线的挤出方向设置为绘图区中的一条直线的方向。TwoPoints（任意两点）：以在绘图区输入的两个点的连线方向为所有串连曲线的挤出方向，该方向为第一点指向第二点。ReverseIt（反向）：将所有串连曲线的挤出方向反向。ReverseOne（反向）：将一条串连曲线的挤出方向反向。挤出实体规则模式参数设置对话框结合为一个操作挤出至指定点挤出实体薄壁实体操作名挤出操作创建主体创建切割主体创建添加主体挤出距离/方向按指定距离挤出挤出距离全部贯穿按矢量方向挤出重选挤出方向挤出至指定的实体面反转挤出方向沿正反两个方向挤出拔模斜度设置允许实体侧面倾斜实体侧面向外倾斜倾斜角度两个方向挤出时侧面倾斜角度相反挤出实体薄壁模式参数设置

薄壁实体薄壁创建薄壁实体朝内生成薄壁朝外生成薄壁双向生成薄壁朝内生成薄壁的厚度朝外生成薄壁的厚度侧壁倾斜（遍于拔模）4.3.2Revolve(旋转)

旋转是把二维平面曲线链绕着轴线以指定的角度进行旋转的实体造型，即可通过旋转构建主体，又可产生凸缘或切割实体。该功能的构建过程与旋转曲面的构建过程基本上相同，只不过是旋转曲面是没有厚度和重量的曲面，而旋转实体是一个实体。旋转实体菜单

Axis(line)（选择轴线）：重新选取旋转轴线。Reverse（反向）：改变旋转方向。Done（完成）。RevolveChain（旋转串连）对话框

旋转操作角度/轴开始角度终止角度重置旋转轴旋转反向其标签卡与挤出实体对应标签卡相同4.3.3Sweep（扫描）

扫描是将若干封闭的、共平面的串连外形（称为断面）沿着一串连路径扫描而生成实体，断面和路径之间的角度一直保持不变。扫描也适用于巢状的多个串连外形。必须保证断面与串连路径相交。扫描实体参数设定对话框

各项含义同前4.3.4Loft（举升）

举升是指将多个闭合的平面链通过直线或曲线过渡的方式构建的实体，即可构建主体，又可产生凸缘或切割实体。举升实体参数设置对话框内容及各项含义同前。说明：要成功地构建一个举升实体，需要注意以下问题：

1、所串连的外形必须是封闭的。

2、串连外形时必须注意统一匹配起点和串连方向。

3、一个曲线外形不能自我相交。

4、不要试图联接5个以上的外形作举升实体，因为系统运算会极慢。可以分开做，然后再将它们合并成整体。4.4实体的编辑

通过实体造型创建功能生成的实体模型往往并不是我们最终所需要的，此时需要对这些生成的实体模型进行适当的编辑操作，以获得最佳的造型。在实体的编辑操作中常常用到如Fillet（倒圆角）、Chamfer（倒角）、Shell（薄壳）、Draftfaces（牵引面）、Trim（修整）等功能指令。4.4.1Fillet（倒圆角）

Fillet（倒圆角）是指在实体上的两个相交平面间生成一个与这两个平面都相切的圆形熔接边界，且圆角半径即可选用常量半径，也可选用变量半径。依次选择菜单MAINMENU→Solids→Fillet(回主功能表→实体→倒圆角)命令,系统提示Selectentitiestofillet.（选择实体上的倒圆角图素），并打开PickSolidEntity:（点选实体图素）菜单，如图所示。实体倒圆角路径

FromBackN（从背面）：设置为N时只可以选取当前视角可见的实体表面，为Y时可以选取实体的背面。Edges（实体边界）：设置为Y时可以选取实体的边界，设置为N时不能选取实体的边界。Faces（实体面）：设置为Y时可以选取实体的表面，设置为N时不能选取实体的表面。Solids（实体主体）：设置为Y时可以选取实体，设置为N时不能选取实体。Verify（验证）：设置为Y时可验证所选取多个实体图素是否正确。Last（选上一次）：选取上一次所选取的实体图素。实体倒圆角可以选取实体的边界、实体表面、实体的主体等实体图素。在Mastercam中通过图所示光标进行表示。实体边界选取光标实体面选取光标实体主体选取光标倒圆角参数设置对话框

本次操作名常量半径变化半径线性变化平滑变化半径值溢出时处理方式角落斜接沿切线边界延伸编辑圆角4.4.2Chamfer(倒角)

实体倒角是指在实体边上生成熔接斜面。机械行业中的实体Chamfer(倒角)其实就是在实体上切削斜边，即在实体被选择的边上切除材料。可以指定一个距离，使两边用同一个尺寸倒角；也可指定不同的两个距离，使两个面倒成不同的尺寸；还可以用一个角度和一个距离倒实体角。依次选择菜单MAINMENU→Solids→Chamfer（回主菜单→实体→倒角）命令，在系统主菜单区出现如图所示的Chamfer（实体倒角）菜单。1Distance（单一距离）：表示实体上共边的两个面的倒角距离相等。2Distances（不同距离）：表示实体上共边的两个面的倒角距离为不同的两个数值。Dist/Ang（距离/角度）：表示设置共边的一个面的倒角距离及倒角角度。单一距离方式的倒角参数设置对话框

本次操作名距离角落斜接沿切线边界延伸不同距离方式的倒角参数设置对话框

同前距离1是选择面上切去的距离，距离2是与该面相连的其他面上切去的距离。距离/角度方式下的倒角参数设置对话框角度4.4.3Shell(薄壳)

薄壳命令是将实体内部挖空,并给各实体面赋以一指定厚度值。薄壳命令选取对象可以是面或体。当选取面时，系统将面所在的实体作薄壳处理，并在选取面的地方有开口；当选取体时,系统将实体挖空,且没有开口。依次选取MAINMENU→Solids→Shell（回主功能表→实体→薄壳）命令，打开PickSolidEntity:（点选实体图素）菜单，如图所示。含义同前4.4.4Draftfaces（牵引面）

实体牵引是指将实体某表面沿着一定角度和方向倾斜至新的位置从而生成新的实体。当牵引实体的一个表面时，实体上的其他相关表面被修剪或者被延伸以满足牵引后的实体表面几何形状。如果牵引角度过大或者其他相关表面相切或者近似相切，则就不能创建牵引表面。某些情况下，实体被牵引后其某些表面将会被删除。实体牵引参数设置对话框

牵引至定义的平面本次操作名牵引至指定面牵引至指定边线牵引拉伸牵引角度沿切线边界延伸前三种情况下角度只能为负值4.4.5Trim(修整)

修整实体是通过选取一平面、曲面或开放的薄片实体来修整实体，即以绘图区中选取的平面或曲面为修剪边界，对被选实体进行修剪而生成的新实体。

在绘图区构建一个实体后，依次选取MAINMENU→Solids→Nextmenu→Trim（回主功能表→实体→下一页→修整）命令，打开TrimSolids:（修整实体）菜单，如图所示。修剪到平面修剪到曲面修剪到薄片实体换向两边全部保留给本步操作命名4.5薄片实体

Mastercam9系统新增了创建薄片实体的功能，主要由三部分构成：曲面转换成薄片实体，加厚薄片实体，删除实体面生成薄片实体。4.5.1Fromsurfaces(曲面转换成薄片实体)

Mastercam9系统提供了通过“缝合”几个曲面从而将其创建为实体的功能。如果选择的曲面为封闭曲面而且各曲面间的间隙在设定的边界误差范围（Edgetolerance）内，则生成封闭实体，否则生成非封闭的薄片实体。

依次选取MAINMENU→Solids→Nextmenu→Fromsurfaces（回主功能表→实体→下一页→曲面转换实体）命令，弹出下图所示曲面转换成实体参数设置对话框。曲面转换成实体参数设置对话框

用于所有可见曲面边界公差对原曲面的处理保留隐藏删除实体所在层放在当前层放在指定层选中则转变所有曲面，否则转变指定曲面4.5.2Thicken(加厚薄片实体)

加厚薄片实体用于加厚非封闭薄片实体并将其转换成封闭实体，可以将该功能与上一节的曲面转换成实体功能结合起来，将被选曲面创建成Mastercam其他实体造型命令所能管理的实体。加厚薄片实体参数设置对话框

本次操作名厚度加厚方向单向加厚双向加厚4.5.3Removefaces(删除实体面生成薄片实体)

移除面命令是指删除绘图区中某实体上的指定表面并将剩余部分创建成一个薄片实体。这里的指定表面可以是封闭实体表面，也可以是薄片实体的表面。删除实体面生成薄片对话框含义同前4.6Boolean(布尔运算)

布尔运算是通过结合、切割、交集的方法将多个实体合并为一个实体。在布尔运算中所选择的第一个实体为目标主体，其余的为工件主体。依次选取MAINMENU→Solids→Boolean（回主功能表→实体→布尔运算）命令，打开Boolean（布林运算）对话框，如图所示。依次选取MAINMENU→Solids→Boolean（回主功能表→实体→布尔运算）命令，打开Boolean:（布林运算）对话框，如图所示。求并运算：将接触的多个实体合为一体。求差运算：从一个实体上挖去