利用MasterCAM绘制复杂曲线与曲面

　　在进行产品设计时用MasterCAM绘制复杂曲线与曲面，经常会涉及到复杂曲线、曲面的绘制，如齿轮的渐开线、心形线轮廓的凸轮、阿基米德螺旋面等，设计人员使用AutoCAD, ProIENGINEER或者UG均能绘制出相应曲线、曲面，只是方法比较复杂，不利干掌握和使用。本文介绍了设计者使用MasterCAM中的Fplot命令可以精确绘制各种复杂曲线、、曲面，只要调用软件中chook文件夹中的*.eqn文件，结合所绘制曲线、曲面的参数方程对文件稍加修改，便可得出所需要的曲线或曲面的形状。通过这种方法绘制的曲线和曲面简便快捷，易于掌握，给设计者提供了方便。

　　一、运用Fplot绘制平面非圆曲线

　　机械设计中常用的平面非圆曲线，包括椭圆、双曲线、抛物线、齿轮渐开线、摆线、心形线等。在MasterCAM软件中只要输入曲线的函数方程，即可绘出曲线图形。下面就以绘制心形线为例介绍平面非圆曲线的绘制方法。

　　(1)单击FileEditOtherChooks，在对话框中选择所有*.eqn文件，软件会列出7个方程文件，这7个文件可以分为两类:第一类为平面曲线方程，如sine.eqn(正弦曲线)、Invol.eqn(齿轮渐开线)、Fplot.eqn(齿轮渐开线);第二类为空间曲面方程，如Candy.eqn(糖果状)、Chip.eqn(切屑状)、Drain.eqn(漏斗状)、Ellipsd.eqn(椭圆球)。由于绘制的是平面非圆曲线，因此从第一类型选择sine.eqn(正弦曲线)，文件打开后如下所示：

　　step_varl = x

　　定义函数变量名为x

　　step_ sizel=0.2

　　变量x增量为0.2(数值越小，图形越接近真实形状)

　　lower limitl=0

　　定义变量的最小值为0

　　upper_limitl=6.28319

　　定义变量的最大值为6.28319

　　geometry=lines

　　定义几何图形的类型为直线(曲线可以用有限个点连接而成的折线去拟合)

　　angles=radians

　　定义角度单位为弧度

　　origin=0, 0，0

　　定义图形的起点

　　y=sin(x)定义曲线方程

　　(2)根据心形线的参数方程，把上述内容修改为下列形式:

　　step varl=t

　　定义函数变量名为t

　　step_ sizel=0.2

　　lower limitl=0

　　upper_limitl=6.28319

　　geometry=lines

　　angles=radians

　　origin=0, 0, 0

　　x=50*cos(t)*(l+cos(t))

　　定义心形曲线的参数方程，其中t为心形线上任意点与原点连线和X轴正半轴之间的夹角。

　　y=50*sin(t)*(1+cos(t))

　　(3)内容输入完整后，把修改后的又件以“heart.eqn"的文件名保存在文件夹chooks中，其中heart为曲线的英文名称。

　　(4)调用函数方程绘图:

　　单击CreateNext menuaddinsFplot，出现下列的菜单，含义及解释如图1所示。

　　点击“Get eqn”便可打开文件夹chooks，从中找出文件名为“heart.eqn”的文件。

　　运行“Plot it’便可等到所要的图形，如图2所示。

　　二、运用Fplot绘制复杂曲面

　　复杂曲面的绘制方法类同于平面非圆曲线，区别在于描述曲面的内容多了一个Z坐标，定义几何图形的类型为曲面，变量名有两个，譬如:阿基米德螺旋面、正螺旋面、渐开线螺旋面等。下面以正螺旋面为例说明整个过程。

　　(1)由于所绘制的是空间复杂曲面，因此从第二类型选择Drain.eqn(漏斗状)，打开文件如下所示:

　　step_varl=r

　　step_sizel=0.25

　　lower_limitl=0.25

　　upper_limitl=4

　　step_var2=t

　　step_size2=45

　　lower_limit2=0

　　upper_limit2=360

　　geometry=nurbs_surf

　　angles=aegrees

　　origin = 0,0, 0

　　x=r*cos(t)

　　y=r*sin(t)

　　z=-1.0/r

　　(2)用正螺旋面的函数方程取代原有的曲面方程，并且修改了两个变量名，及其取值范围，可得如下内容形式:

　　step_varl=t

　　定义函数变量1名为t

　　step sizel=0.2

　　变量七增量为0.2

　　lower_limitl=0

　　定义变量1的最小值为0

　　upper_limitl=6.28319

　　定义变量的最大值为6.28319

　　step_var2=a

　　定义函数变量2名为a

　　step_size2=0.02

　　变量a增量为0.02

　　lower_limit2=0

　　定义变量2的最小值为0

　　upper_limit2=10

　　定义变量2的最大值为10

　　geometry = nurbs_surf

　　定义几何图形的类型为nurbs曲面

　　angles=radians

　　定义角度单位为弧度

　　origin=0, 0, 0

　　定义图形的起点坐标

　　x=a*cos(t)

　　曲面是由垂直于2轴的直母线x=a, y=z=0绕Z轴作螺旋运动生成

　　y=a*sin(t)

　　z=5*t

　　(3)把上述内容以*.eqn格式保存在Mcam9chooks中，单击CreateNextmenuAdd-insFplotGet eqn调用文件，运行“Plot it”便可等到所要的图形.

　　三、结束语

　　通过上述方法，笔者发现要迅速完成复杂图形的绘制，在文件夹chooks中应该选择与所绘曲线或曲面的方程相似的方程文件，才能达到减少修改原有方程修改次数的目的;另外，上述方法完成的曲线和曲面均可以作为图元被用来进行各种相应的操作，比如复制、镜像、拉伸、旋转，从而生成各种所需的实体，也可成为加工的路径或曲面，迅速被用于生成NC代码。这种方法提高了设计者的工作效率，并使hlasterCAM在辅助设计与制造方面发挥了更大的作用。