《CADCAM软件应用技》-教案9

无锡机电高等职业技术学校课题序号9授课班级0715授课时间2授课形式讲授法、操作演示法、练习法授课章节名称第4章三维线框造型和曲面造型4.1三维造型概述4.2构图面、视角及构图深度设置4.3三维线架模型的构建教学目的1、熟悉Mastercam三维造型的方法2、掌握构图面、视角及构图深度的设置方法3、掌握三维线架模型的构建方法教学重点1、构图面、视角及构图深度的设置2、三维线架模型的构建教学难点1、构图面、视角及构图深度之间的关系更新、补充、删节内容无课外作业补充：（1）MastercamX的三维造型方法是什么？（2）视图、构图面和构图深度之间的关系是什么教学后记教案授课主要内容或板书设计第4章三维线框造型和曲面造型4.1三维造型概述4.2构图面、视角及构图深度设置4.2.1设置构图面4.2.2设置视角4.2.3设置构图深度4.3三维线架模型的构建4.3.1直纹曲面三维线架模型的构建4.3.2网格曲面三维线架模型的构建4.3.3三维线架模型的空间转换课堂教学安排第 9 讲 第1页教学过程及时间分配主要教学内容及步骤导入新授通过前面的学习，我们已经掌握了MastercamX系统二维图形绘制、编辑与标注。下面我们将学习三维线框造型和曲面造型技术。4.1三维造型概述Mastercam中的三维造型可以分为线架造型、曲面造型以及实体造型三种，这三种造型技术产生的模型从不同角度来描述一个物体。线架模型用来描述三维对象的轮廓及端面特征，它主要由点、直线、曲面等组成，不具有面和体的特征，不能进行消影、渲染等操作。曲面模型用来描述曲面的形状，一般是将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。各种曲面是由许多的曲面片组成，二这些曲面片又通过多边形网格来定义。实体造型是使设计者们能在三维空间中建立计算机模型。实体模型中除包含二维图形数据外，还包括相当多的工程数据，如体积、边界面和边等。实体模型具有体的特征，可以进行布尔运算等各种体的操作。4.2构图面、视角及构图深度设置4.2.1设置构图面在Mastercam中通过构图平面的设置可以将复杂的三维绘图简化为简单的二维绘图。构图面是指用户进行绘图的平面。图4-1构图平面设置方法：1.点击如图4-1所示平面工具栏中的相应按钮来设置俯视图（SetplancestoTOP）、前视图（SetplancestoFRONT）、右视图（SetplancestoRIGHT）、实体面（Setplancestoasolideface）、图形定面（Setplancesbygeometry）等构图面。2.点击子菜单中的“平面（Planes）”命令，在如图4-2所示的菜单中进行设置。课堂教学安排第 9 讲 第2页教学过程及时间分配主要教学内容及步骤构图平面设置菜单选项说明见表4-1。图4-2构图面菜单表4-1构图平面设置菜单选项说明T俯视图设置为俯视图构图面，名称TopF前视图设置为前视图构图面，名称FrontK后视图设置为后视图构图面，名称BackB底视图设置为底视图构图面，名称BottomR右侧视图设置为右侧视图构图面，名称RightSideL左侧视图设置为左侧视图构图面，名称LeftSideI等角视图设置视角为等角视图，同时构图面为俯视图A名称视角用命名好的名称来确定构图面E图素定面通过一个二维的圆弧、曲线或两条平行线或相交线、三个点来确定构图面S实体面选取实体的表面来确定构图面O旋转定面将目前的构图面旋转一个角度来确定新的构图面S选择上次选取上一次设置的构图平面N法线定面由已知的一条空间直线来确定构图面，此平面垂直于所选取的直线，即该直线的法线面G荧幕视角设置一个与当前视角平面一致的构图面WCS设置一个与当前WCS一致的构图面A始终＝WCS设置构图面始终与当前WCS一致I原点指定构图面的原点另存为命名并保存当前的构图面课堂教学安排第 9 讲 第3页教学过程及时间分配主要教学内容及步骤4.2.2设置视角在Mastercam中可以通过图形的视角设置来观察三维图形在某一视角的投影视图。图形视角表示的是当前屏幕上图形的观察角度，点击该视角后，构图面自动将转化至与之相一致的构图面。设置方法：1.单击图4-2所示屏幕视角工具栏按钮来分别设置俯视图（TopView）、前视图（FrontView）、右视图（RightSideView）、等角视图（IsometricView）等视图视角。图4-2屏幕视角2.点击子菜单中的屏幕视角按钮，然后在图4-4所示屏幕视角菜单中选取相关选项来设置视角。屏幕视角菜单选项设置说明见表4-2。图4-4屏幕视角菜单课堂教学安排第 9 讲 第4页教学过程及时间分配主要教学内容及步骤表4-2屏幕视角菜单选项设置说明I等角视图设置屏幕视角为等角视图D旋转定面通过鼠标动态旋转图形来进行观测=C构图平面设置屏幕视角与当前构图面相同=P刀具平面设置屏幕视角等于刀具平面4.2.3设置构图深度工作深度是指用户绘制出图形所处的三维深度，是用户设置的工作坐标系中的Z轴坐标。选择如图4–5所示菜单中的Z选项可用来改变当前的构图深度。图4-5构图深度图4-6不同构图深度的图形（1）通过抓点的方式来创建深度，新构图面为平行于原构图面且通过选取点的平面。（2）直接输入构图深度，输入的距离为新构图面与原点之间的法线方向上的距离。设置好构图深度后，所绘制的图形在等角视图下如图4-6所示。4.3三维线架模型的构建三维线架模型是以物体的边界来定义物体，其体现的是物体的轮廓特征或物体的横断面特征。它是物体的抽象表示，它的构建是Mastercam进行曲面和实体造型的基础，没有一个事先构建好的三维线架模型就不能很好的进行三维曲面和三维实体的构建。在三维线架模型的构建中要灵活的运用构图面、构图深度和屏幕视角的设置，而且还要在三维空间中比较好地应用图形的转换。4.3.1直纹曲面三维线架模型的构建例4-1绘制如图4-7所示的线架模型。图4-7直纹曲面线架课堂教学安排第 9讲 第5页教学过程及时间分配主要教学内容及步骤操作步骤：1.选择文件（File）新建（New）命令，新建一个文档。2.单击屏幕视角工具栏中的“前视图（FrontView）”按钮，将视图模式设置为前视图模式，此时构图面也自动设定为前视图。3.单击草图模式工具栏中的“极坐标画弧”按钮，选取原点为圆心，指定半径为25，起始角度为0，终止角度为180，如图4-8所示。图4-8极坐标画弧设置参数4.单击子菜单中2D/3D按钮，设置为2D，在构图深度Z输入框中，输入-40，如图4-9所示。图4-9构图深度设置图4-10矩形形状设置图4-11三维线架5.选择草图模式工具栏中的“矩形形状设置（CreateRectangularShapes）”按钮，设定宽度为60，高度为30，并使矩形的下边中点与圆弧的圆心点重合，如图4-10所示。6.删除矩形的下边，单击草图模式工具栏中的“倒圆角（FilletEntities）”按钮，将圆角半径设定为10，依次选择矩形的3条边，在等角视图中如图4-11所示。课堂教学安排第 9 讲 第6页教学过程及时间分配主要教学内容及步骤7.选择修建/打断工具栏中的“打成多段（BreakManyPieces）”按钮，在“段数”框中输入3，点击“圆弧”按钮，如图4-12所示，选择圆弧。图4-12打成多段参数设置8.在构图深度Z输入框中，输入-100。9.单击草图模式工具栏中的“两点画线（CreateLineEndpoint）”按钮，依次选择圆弧的4个端点，绘制3条线段。10.单击草图模式工具栏中的“倒圆角（FilletEntities）”按钮，将圆角半径设定为10，依次选择3条直线。在等角视图中如图4-7所示。11.击“保存”按钮，保存文件名为直纹曲面线架。4.3.2网格曲面三维线架模型的构建例4-2绘制如图4-13所示的线架模型。图4-13网格曲面的三维线架操作步骤：1.选择文件（File）新建（New）命令，新建一个文档。2.单击屏幕视角工具栏中的“等角视图”按钮，将视图模式设置为等角视图模式，此时构图面自动设定为俯视图。3.单击草图模式工具栏中的“矩形（CteateRectangle）”按钮，设定宽度为75，高度为50，并使矩形的中点与坐标原点重合，如图4-14所示。图4-14矩形设置框课堂教学安排第 9 讲 第7页教学过程及时间分配主要教学内容及步骤4.单击转换工具栏中的“平移（XformTranslate）”按钮，选择矩形的4条边，单击确定。在弹出的平移选项对话框中选择“连接”单选按钮，输入平移的距离为Z20，单击确定按钮，生成如图4-15所示图形。图4-15绘制出的矩形框图4-16绘制出C1圆弧5.单击平面工具栏中的“前视图（SetPlancestoFRONT）”按钮，将构图面设置为前视图构图面。点击构图深度Z按钮，鼠标捕捉到如图4-15所示的P1点，将构图深度设置在该点位置。6.单击草图模式工具栏中的“两点画弧（CreateArcEndPoints）”按钮，选取P1、P4两点，指定半径为50，选择由上往下第3个圆弧，生成如图4-16所示的圆弧C1。7.点击构图深度Z按钮，鼠标捕捉到如图4-15所示的P2点，将构图深度设置在该点位置。图4-17绘制出C2圆弧图4-18绘制出C3圆弧8.单击草图模式工具栏中的“两点画弧（CreateArcEndPoints）”按钮，选取P2、P3两点，指定半径为30，选择由上往下第2个圆弧，生成如图4-17所示的圆弧C2。9.单击平面工具栏中的“右视图（SetPlancestoRIGHT）”按钮，将构图面设置为右视图构图面。点击构图深度Z按钮，鼠标捕捉到P1点，将构图深度设置在该点位置。课堂教学安排第 9 讲 第8页教学过程及时间分配主要教学内容及步骤10.单击草图模式工具栏中的“两点画弧（CreateArcEndPoints）”按钮，选取P1和P1、P2连线的中点，指定半径为25，选择由上往下第2个圆弧，生成如图4-18所示的圆弧C3。11.单击草图模式工具栏中的“两点画弧（CreateArcEndPoints）”按钮，选取P2和P1、P2连线的中点，指定半径为30，选择由上往下第2个圆弧，生成如图4-19所示的圆弧C4。图4-19绘制出C4圆弧图4-20绘制倒圆角12.单击草图模式工具栏中的“倒圆角（FilletEntities）”按钮，将圆角半径设定为15，依次选择C3和C4两个圆弧，生成如图4–20所示圆弧C5。13.点击构图深度Z按钮，鼠标捕捉到P4点，将构图深度设置在该点位置。14.单击草图模式工具栏中的“平行线（CteateLinePerpendicular）”按钮，输入平移距离20，选择直线L1往右平移，L2往左平移，输入平移距离10，选择L2往下平移，结果如图4-21所示。图4-21平移后的直线图4-22倒圆角后的图形课堂教学安排第 9 讲 第9页教学过程及时间分配主要教学内容及步骤15.单击修剪/打断工具栏中的“在交点处（BreakatIntersection）”按钮，选择L2和新生成的三条直线，单击确定按钮，将直线打断生成如图4-22所示的5段直线。16.单击草图模式工具栏中的“倒圆角（FilletEntities）”按钮，将圆角半径设定为3.75，依次选择L1和L2，L2和L3，L3和L4，L4和L5单击确定按钮，生成如图4-21所示的圆弧。17.删除多余的直线，结果如图4-22所示18.击“保存”按钮，保存文件名为网格曲面线架。4.3.3三维线架模型的空间转换在二维图形的绘制过程中，用户可以方便地使用转换功能来对图形进行镜像、平移、旋转等操作。其实在三维线架的构建以及后面介绍的曲面构建、实体造型中，一样可以通过转换命令来进行类似的操作，提高造型的效率。三维空间转换与二维平面转换的操作方法基本相同，只是要注意三维空间中的构图平面对操作结果的影响。下面通过实例来进行说明。1.平移操作（1）打开绘制好的网格曲面线架文件，设置当前视角为等角视图，构图面为俯视图构图面。（2）单击转换工具栏中的“平移（XformTranslate）”按钮，选择所有的线框，单击确定按钮，输入X距离50，结果如图4-23所示。图4-23俯视图中的平移图4-24右视图中的平移（3）设置当前视角为等角视图，构图面为右视图构图面。（4）单击转换工具栏中的“平移（XformTranslate）”按钮，选择所有的线框，单击确定按钮，输入X距离50，结果如图4-24所示。2.旋转操作课堂教学安排第 9 讲 第10页教学过程及时间分配主要教学内容及步骤（1）打开绘制好的网格曲面线架文件，设置当前视角为等角视图，构图面为俯视图构图面。（2）单击转换工具栏中的“旋转（XformRotate）”按钮，选择所有的线框，单击确定按钮，选择P1作为旋转基准点，旋转角度90°，结果如图4-25所示。（3）设置当前视角为等角视图，构图面为前视图构图面。（4）单击转换工具栏中的“旋转（XformRotate）”按钮，选择所有的线框，单击确定按钮，选择P1作为旋转基准点，旋转角度90°，结果如图4-26所示。（5）设置当前视角为等角视图，构图面为右视图构图面。图4-25俯视图中的旋转图4-26前视图中的旋转（6）单击转换工具栏中的“旋转（XformRotate）”按钮，选择所有的线框，单击确定按钮，选择P1作为旋转基准点，旋转角度90°，结果如图4-27所示。图4-27右视图中的旋转3.镜像操作（1）打开绘制好的网格曲面线架文件，设置当前视角为等角视图，构图面为俯视图构图面。课堂教学安排第 9 讲 第11页教学过程及时间分配主要教学内容及步骤图4-28俯视图中的镜像图4-29前视图中的镜像（2）单击转换工具栏中的“镜像（XformMirror）”按钮，选择所有的线框，单击确定按钮，选择L1作为镜像轴，结果如图4-28所示。（3）设置当前视角为等角视图，构图面为前视图构图面。（4）单击转换工具栏中的“镜像（XformMirror）”按钮，选择所有的线框，单击确定按钮，选择L1作为镜像轴，结果如图4-29所示。4.缩放操作（1）打开绘制好的网格曲面线架文件，设置当前视