《Mastercam X案例教程》-第4章三维曲面与曲线

4.1三维曲面造型

在MastercamX中，不仅可以绘制球面、圆锥曲面等基本三维曲面，还可以绘制旋转曲面、扫描曲面等三维曲面，并且可以对这些曲面进行圆角、修剪、偏置、融接等多种修整，从而构建复杂的三维曲面。三维曲面的操作命令都包含在“生成（Create）”→“基本体（Primitives）”菜单、“生成（Create）”→“曲面（Surface）”菜单、Sketcher（草图）工具栏和Surfaces（曲面图）工具栏中，图4-1所示为Surface菜单的子菜单，图4-2和图4-3分别为Sketcher工具栏和Surfaces工具栏。下一页返回4.1三维曲面造型4.1.1绘制基本三维曲面1.绘制圆柱曲面选择“生成（Create）”→“基本体（Primitives）”→“圆柱曲面（Cylinder）”命令，或者单击Sketcher工具栏中的“圆柱曲面（Cylinder）”按钮，打开如图4-4所示的“圆柱曲面（Cylinder）选项”对话框。在该对话框中，选择Solids单选按钮将绘制三维实体。在这里应选择Surfaces选项以创建三维曲面。接着在“半径”文本框中输入圆柱半径，在“高度”文本框中输入圆柱的高度，然后在屏幕上单击一点作为基点，即可显示出一个圆柱曲面。在单击对话框中的“应用”按钮、“确定”按钮或者在屏幕上重新单击其他点作为其他圆柱曲面的基点之前，用户还可以修改圆柱曲面的所有参数。上一页下一页返回4.1三维曲面造型2.绘制圆锥曲面选择“生成（Create）”→“基本体（Primitives）”→“圆锥曲面（Cone）”命令，或者在Sketcher工具栏中单击“圆锥曲面（Cone）”按钮，打开如图4-6所示的“圆锥面（Cone）选项”对话框。在“圆锥面选项”对话框中，圆锥曲面的大小可以用两种方法指定：锥角和顶面半径。锥角可以取正值、零或负值，对应效果如图4-7所示，图中两个圆锥曲面的底面半径相同、高度也相同。对于底面半径和高度确定的圆锥曲面来说，当锥角取正值时，其值有一定限制要得到尖的圆锥，只需将顶面半径设为0即可。上一页下一页返回4.1三维曲面造型3.绘制长方体曲面选择“生成（Create）”→“基本体（Primitives）”→“长方体曲面（Block）”命令，或者单击Sketcher工具栏中的“画长方体曲面（Block）”按钮，打开如图4-8所示的“立方体选项”对话框。在默认状态下，长度与X轴对应，宽度与Y轴对应，高度与Z轴对应。当然，用户也可以在对话框的Axis区域选择轴线方向，即改变高度方向。长方体曲面的基点设置在底面，底面的4个端点、4条边界线的中间点和底面的中心，都可以设为基点，用户可以在对话框的Anchor区域进行选择。基点移动，则长方体曲面也随之移动。不过，长方体曲面的大小、形状不会发生变化，只是发生平移而已。上一页下一页返回4.1三维曲面造型4.绘制球体曲面选择“生成（Create）”→“基本体（Primitives）”→“球体曲面（Sphere）”命令，或者单击Sketcher工具栏中的“球体曲面（Sphere）”按钮，打开如图4-9所示的“球体选项”对话框。用户只需指定球面半径，并在绘图区指定基点的位置后即可在屏幕上显示一个球面，如图4-10所示。在单击对话框中的“应用”按钮和“确定”按钮或者在屏幕上重新单击其他点作为新的球面的基点之前，用户还可以修改球面的所有参数。上一页下一页返回4.1三维曲面造型5.绘制圆环曲面圆环曲面实际上就是一个小圆绕同一平面内的一条轴线旋转所产生的曲面。选择“生成（Create）”→“基本体（Primitives）”→“圆环曲面（Torus）”命令，或者单击Sketcher工具栏中的“圆环曲面（Torus）”按钮，打开如图4-11所示的“圆环体选项”对话框。在该对话框中，“主径”是指小圆圆心到轴线的距离；“辅径”是指小圆的半径；基点就是小圆圆心到轴线的垂足点。例如，辅径为10、主径为60、起始角度为0、终止角度为270的圆环曲面，其效果如图4-12所示。同样，在圆环中心也将自动绘制一点。上一页下一页返回4.1三维曲面造型4.1.2创建曲面1.创建网格曲面网格曲面就像一个渔网一样，是由一些相交的边界线（直线、圆弧、曲线、串连等）构建而成的曲面，适合于创建变化多样、形状复杂的自由曲面。网格曲面至少由3条边界线构成，分成两个方向：一个为顺方向；另一个为交方向。选择“生成（Create）”→“曲面（Surface）”→“网格曲面（NetSurfaceCreation）”命令，或者单击Surfaces工具栏中的“网格曲面（NetSurfaceCreation）”按钮，打开“串连（Chaining）”对话框，并且Ribbon工具栏显示如图4-13所示的信息。上一页下一页返回4.1三维曲面造型

用户先选择“顺方向（Along）”的串连，然后在Ribbon工具栏中，从“类型”下拉列表中选择“交方向（Across）”选项，再选择交方向的曲线，全部选择结束后，在“串连”对话框中，单击“确定”按钮，系统计算之后将在绘图区显示曲面。如图4-14所示即为绘制完成的网格面。其中图（a）为线架结构，图（b）为最终完成的图形。上一页下一页返回4.1三维曲面造型2.绘制放样曲面用户可以将多个截面图形（简称截形）按一定的算法顺序连接起来形成曲面。若每个截形之间用曲线相连，则称为举升曲面；若每个截形之间用直线相连，则称为直纹曲面。在MastercamX中，创建直纹曲面和举升曲面由同一个命令来执行。选择“生成（Create）”→“曲面（Surface）”→“放样曲面（Ruled/LoftedSurfaces）”命令，或者在Surfaces工具栏中单击“放样曲面（Ruled/LoftedSurfaces）”按钮，打开“串连”对话框。同时系统提示（举升曲面：选择串连1）信息。上一页下一页返回4.1三维曲面造型3.绘制旋转曲面旋转曲面的创建比较简单，只需要先绘制出形（母线），然后指定旋转中心轴线，就可以生成旋转曲面。选择“生成（Create）”→“曲面（Surface）”→“旋转曲面（RevolvedSurfaces）”命令，或者在Surfaces工具栏中单击“旋转曲面（RevolvedSurfaces）”按钮，打开“串连”对话框。用户选择的串连可以是闭式的，也可以是开式的。选择之后，在“串连”对话框中，单击“确定”按钮，然后指定旋转轴线，Ribbon工具栏将显示如图4-18所示的信息。同时，系统自动计算并绘制出一个曲面。图4-19所示为一个绘制完成的曲面。上一页下一页返回4.1三维曲面造型4.绘制扫描曲面扫描曲面是将截形顺着一个轨迹线扫描而形成的曲面。截形和轨迹线都可以是封闭的，也可以是开式的，并没有特别的限制。按照截形和轨迹线的数量，扫描操作可分成两种情形：一是截形为多条，而轨迹线只有一条；二是截形为一条，而轨迹线有两条（轨迹线最多只能有两条）。选择“生成（Create）”→“曲面（Surface）”→“扫描曲面（SweptSurfaces）”命令，或者单击Surfaces工具栏中的“扫描曲面（SweptSurfaces）”按钮，打开“串连”对话框。在用户选择用于扫描的截形之后，单击“串连”对话框中的“确定”按钮，然后再选择轨迹线，确定之后，系统就显示出所创建的扫描曲面。若满意即可确定，否则可以重新设置。图4-21所示为一个扫描曲面。上一页下一页返回4.1三维曲面造型5.拉伸曲面与轮廓曲面类似，拉伸曲面是将一个图形沿指定方向移动而形成的曲面，这样生成的曲面是封闭的，即与轮廓曲面相比，拉伸曲面增加了前后两个封闭曲面。选择“生成（Create）”→“曲面（Surface）”→“拉伸曲面（ExtrudedSurface）”命令，或者单击Surfaces工具栏中的“拉伸曲面（ExtrudedSurface）”按钮，打开“串连”对话框。选择要拉伸的图形，然后在“串连”对话框中，单击“确定”按钮，系统在关闭“串连”对话框的同时，将打开如图4-23所示的“拉伸曲面”对话框。在拉伸过程中，用户可以对图形进行缩放、偏置、旋转等操作，而且可以设置拉伸轴线，即拉伸轴线不一定垂直。如果用户所选择的拉伸轴线不与图形垂直，则系统会自动调整图形，使它也与拉伸轴线垂直。上一页下一页返回4.1三维曲面造型6.绘制轮廓曲面轮廓曲面是指将一个边界线（直线、圆弧、曲线、串连等）沿某一方向做轮廓运动后的曲面。该边界线可以是二维的，也可以是三维的；既可以是封闭的，也可以是开放的。选择“生成（Create）”→“曲面（Surface）”→“轮廓曲面（DraftSurface）”命令，或者单击Surfaces工具栏中的“轮廓曲面（DraftSurface）”按钮，打开“串连”对话框。选择要轮廓的图形，然后在“串连”对话框中，单击“确定”按钮，系统在关闭“串连”对话框的同时，将打开如图4-24所示的“牵引曲面（DraftSurface）”对话框。上一页下一页返回4.1三维曲面造型

在进行轮廓操作时，可以将一个二维图形沿其法线方向轮廓指定长度（在对话框中选择Length项），也可以轮廓到指定平面（选择Plane项）。另外，若“锥角”为0，则“倾斜长度”和“长度”相同。7.绘制平整曲面绘制平整曲面是对一个封闭的边界曲线内部进行填充后获得平整的曲面。选择“生成（Create）”→“曲面（Surface）”→平整曲面（FlatBoundarySurfaceCreation）”命令，或者在Surfaces工具栏中单击“平整曲面（FlatBoundarySurfaceCreation）”按钮，打开“串连”对话框，选择要转换为面的二维图形，然后在“串连”对话框中，单击“确定”按钮即可。如图4-27所示即为一个绘制完成的平整曲面。上一页下一页返回4.1三维曲面造型8.由实体生成曲面在MastercamX中，实体造型和曲面造型可以相互转换，使用实体造型方法创建的实体模型可以转换为曲面，同时，也可以将编辑好的曲面转换为实体模型。由实体生成曲面，实际上就是提取实体的表面。选择“生成（Create）”→“曲面（Surface）”→“由实体生成曲面（SurfaceFromSolid）”命令，或者在Surfaces工具栏中单击“由实体生成曲面（SurfaceFromSolid）”按钮，当系统提示（选择用于生成曲面的实体或实体表面）时，选择实体的上表面，然后按Enter键即可提取实体的表面来生成曲面。上一页下一页返回4.1三维曲面造型4.1.3曲面编辑曲面圆角就是在曲面上产生光滑过渡的圆角结构。曲面圆角包括3种操作：在曲面和曲面相交处圆角、在曲面和曲线相交处圆角和在曲面和平面相交处圆角。1）在曲面和曲面相交处圆角选择“生成（Create）”→“曲面（Surface）”→“曲面圆角（FilletSurface）”→“曲面间相交圆角（FilletSurfacestoSurfaces）”命令，或者单击Surfaces工具栏中的“曲面间相交圆角（FilletSurfacestoSurfaces）”按钮，系统提示（选择第1个曲面集）时，可以选择多个曲面，然后按Enter键，系统又提示（选择第2个曲面集）。选择之后按Enter键，将打开如图4-29所示的“两曲面倒圆角（SurfaceFillet）”对话框。上一页下一页返回4.1三维曲面造型

在“两曲面倒圆角”对话框中，可以重新选择曲面；如果系统查找到符合条件的多个结果，用户可以单击“拾取结果”按钮进行选择：单击“选项设置”按钮，将打开如图4-30所示的“曲面倒圆角选项（FilletSurfaceOptions）”对话框，在此可以设置圆角操作生成结果的类型；在“圆角半径”文本中指定圆角半径；一般情况下，要选中预览（Preview）复选框，以便在操作过程中预览效果，从而方便用户进行参数设置。上一页下一页返回4.1三维曲面造型2）在曲面和曲线相交处圆角选择“生成（Create）”→“曲面（Surface）”→“曲面圆角（FilletSurface）”→“曲面与曲线圆角（FilletSurfacestoCurves）”命令，或者单击Surfaces工具栏中的“曲面与曲线圆角（FilletSurfacestoCurves）”按钮，系统提示（选择曲面）时，可以选择多个曲面，然后按Enter键，打开“串连”对话框，提示（选择曲线）。选择之后按Enter键，打开“两曲面倒圆角”对话框。在“两曲面倒圆角”对话框中，进行必要的设置之后，单击“确定”按钮，系统计算之后在绘图区绘制出圆角曲面。图4-33所示为圆柱侧面到曲线进行圆角操作的效果。上一页下一页返回4.1三维曲面造型3）在曲面和平面相交处圆角选择“生成（Create）”→“曲面（Surface）”→“曲面圆角（FilletSurface）”→“曲面与平面圆角（FilletSurfacestoaPlane）”命令，或者单击Surfaces工具栏中的“曲面与平面圆角（FilletSurfacestoaPlane）”按钮，系统提示（选择曲面）时，可以选择多个曲面，然后按Enter键，打开“平面选择（PlaneSelection）”对话框，接着提示选择平面。选择平面之后，在“平面选择（PlaneSelection）”对话框中，单击“确定”按钮，关闭此对话框。同时打开“两曲面倒圆角”对话框。在“两曲面倒圆角”对话框中，进行必要的设置之后，单击“确定”按钮，系统计算后将在绘图区绘制出圆角曲面。图4-35所示为圆柱侧面到平面进行圆角操作的效果。上一页下一页返回4.1三维曲面造型2.偏置曲面偏置曲面用于将选定的曲面沿着其法线方向移动一定的距离。与平面图形的偏置一样，偏置曲面命令在移动曲面的同时，也可以复制曲面。选择“生成（Create）”→“曲面（Surface）”→“偏置曲面（OffsetSurfaces）”命令，或者单击Surfaces工具栏中的“偏置曲面（OffsetSurfaces）”按钮，系统提示（选择要偏置的曲面）信息。同时Ribbon工具栏显示如图4-36所示的信息。上一页下一页返回4.1三维曲面造型3.修剪曲面修剪曲面是指根据指定的参照剪去曲面上多余的部分，根据参照的对象不同，修剪曲面包括3种操作：修剪曲面到曲面、修剪曲面到曲线、修剪曲面到平面。1）修剪曲面到曲面选择“生成（Create）”→“曲面（Surface）”→“修剪曲面（TrimSurface）”→“修剪曲面到曲面（TrimSurfacestoSurfaces）”命令，或者单击Surfaces工具栏中的“修剪曲面到曲面（TrimSurfacestoSurfaces）”按钮。系统提示（选择第1个曲面集），选择相应的曲面，可以选择多个曲面，按Enter键。系统提示（选择第2个曲面集），选择之后按Enter键。同时Ribbon工具栏显示如图4-38所示的信息。上一页下一页返回4.1三维曲面造型2）修剪曲面到曲线选择“生成（Create）”→“曲面（Surface）”→“修剪曲面（TrimSurface）”→“修剪曲面到曲线（TrimSurfacestoCurves）”命令，或者单击Surfaces工具栏中的“修剪曲面到曲线（TrimSurfacestoCurves）”按钮。系统提示（选择曲面）信息，选择曲面后，按Enter键，通过打开的“串连”对话框选择曲线。同时Ribbon工具栏显示如图4-41所示的信息。上一页下一页返回4.1三维曲面造型3）剪曲面到平面选择“生成（Create）”→“曲面（Surface）”→“修剪曲面（TrimSurface）”→“修剪曲面到平面（TrimSurfacestoaPlane）”命令，或者单击Surfaces工具栏中的“修剪曲面到平面（TrimSurfacestoaPlane）”按钮，命令的操作过程与在曲面与平面相交处圆角非常相似这里就不再赘述了。上一页下一页返回4.1三维曲面造型4.曲面延伸曲面延伸是指将曲面的长度或宽度延伸到指定的平面，或者是延伸一定的长度。选择“生成（Create）”→“曲面（Surface）”→“曲面延伸（SurfaceExtend）”命令，或者单击Surfaces工具栏中的“曲面延伸（SurfaceExtend）”按钮，系统提示（选择要延伸的曲面）信息。在用户选择曲面后，系统要求移动鼠标到需要延伸的边界，然后用户可以在Ribbon工具栏中对延伸参数进行设置。图4-44所示为延伸曲面的Ribbon工具栏信息。上一页下一页返回4.1三维曲面造型5.恢复修剪恢复修剪就是撤销对曲面所进行的修剪操作，恢复修剪之前的曲面形状。选择“生成（Create）”→“曲面（Surface）”→“恢复修剪（UntrimSurfaces）”命令，或者单击Surfaces工具栏中的“恢复修剪（UntrimSurfaces）”按钮，系统提示（选择曲面），在用户选择曲面后，系统会立即恢复该曲面在修剪之前的形状。上一页下一页返回4.1三维曲面造型6.两曲面融接曲面融接是指将两个曲面在指定的位置按一定的方位连接起来，无缝地融合为一个整体。选择“生成（Create）”→“曲面（Surface）”→“两曲面融接（TwoSurfaceBlend）”命令，或者单击Surfaces工具栏中的“两曲面融接（TwoSurfaceBlend）”按钮，打开如图4-47所示的“两曲面融接（2SurfaceBlend）”对话框，同时系统提示（选择曲面融合点）信息。选择曲面1，并移动箭头到指定位置时单击左键，然后选择曲面2，也移动到指定位置单击左键，系统即在这两个曲面的指定位置之间创建一个曲面，即融接曲面。图4-48所示为曲面融接的操作结果。融接时可以选择指定在某处进行，而不必在曲面的边界上。上一页下一页返回4.1三维曲面造型

通过曲面融接，可以快速地在两个已有曲面之间绘制相应的连接，图4-49所示为将两个曲面融接在一起的过程。7.创建围栏曲面通过在曲面上的一条曲线，构建一个直纹曲面，该直纹曲面与原曲面可以是垂直的，也可以是其他指定的角度，同时它的高度可以是两端相同，也可以是变化的。8.填补孔洞此命令用于在曲面上的孔洞处创建一个新的曲面。9.分割曲面分割曲面是指将曲面在指定位置分开，使一个曲面边为两个曲面，以便分别对它们进行操作。上一页下一页返回4.1三维曲面造型10.去除边界此命令用于去除曲面的边界曲线。需要注意的是，这里的边界必须是曲面本身具有的封闭曲面曲线，如果曲线与曲面没有关联，则去除边界将不一定能达到满意的效果。上一页返回4.2空间曲线4.2.1边界曲线此命令用于从选取曲面的边界曲线链中，选取其中的一条或全部来创建曲线。选择“生成（Create）”→“曲线（Curve）”→“边界曲线（CurveonEdges）”命令，系统提示（选择曲面）信息。同时，Ribbon工具栏显示如图4-58所示的参数信息。先选择一个曲面，然后移动鼠标到需要选取的边界，单击左键加以确定，即可在所选边界线处绘制一条曲线。如图4-59所示。若选择“生成（Create）”→“曲线（Curve）”→“全部边界曲线（CurveonAllEdges）”命令，则绘制所选曲面的所有边界曲线，如图4-60所示。下一页返回4.2空间曲线4.2.2常参数曲线创建常参数曲线，是指在曲面上沿着曲面的一个或两个常数参数方向的指定位置构建一条曲线。先选择一个曲面，然后移动鼠标到需要的位置，单击左键即可生成一个方向的曲线。在Ribbon工具栏中单击“反向”按钮，即可在一个方向、反方向、两个方向上产生曲线。如图4-62所示表示了创建常参数曲线的操作过程。上一页下一页返回4.2空间曲线4.2.3曲面流线此命令用于沿一个完整曲面在常数参数方向上构建多条曲线。如果把曲面看作一块布料，则曲面流线就是纵横交织构成布料的纤维。选择“生成（Create）”→“曲线（Curve）”→“曲面流线（FlowLineCurve）”命令，系统提示（选择曲面）信息，同时Ribbon工具栏显示如图4-63所示的参数信息。选择一个曲面，系统即按照默认设置绘制曲线。用户可以在Ribbon工具栏上，根据需要进行必要的调整。图4-64所示为在曲线上创建了10条曲面流线。上一页下一页返回4.2空间曲线4.2.4动态曲线此命令用于在曲面上绘制曲线，用户可以随心所欲地在曲面的任意位置单击，这些单击的位置将按顺序连接构成一条曲线。选择“生成（Create）”→“曲线（Curve）”→“动态曲线（DynamicCurve）”命令，系统提示（选择曲面）信息，用户可以在Ribbon工具栏设置“弦高误差”（工具栏上仅此一项可设置参数），选择一个曲面，然后在需要的位置单击，最后按Enter键，系统将把这些点按顺序连接，形成一条动态曲线，而且这条曲线一定是在曲面上，如图4-65所示。上一页下一页返回4.2空间曲线4.2.5剖切曲线剖切曲线是指曲面和平面的交线。使用一个平面剖切一个曲面后，二者的交线即为剖切线。选择“生成（Create）”→“曲线（Curve）”→“剖切曲线（CurveSlice）”，Ribbon工具栏显示如图4-66所示信息。4.2.6曲线转化为曲面曲线这里的曲线是指Spline曲线，一般分为参数式曲线和NURBS曲线，在上一章中构建网格曲面时用的就是Spline曲线。而曲面曲线也是一条三维曲