轴承盖的实体造型

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摘要：本文主要阐述了如何运用MasterCAM软件来进行轴承盖的三维建模。从而掌握一般零件的三维建模方法。

关键词：MasterCAM 三维模型 轴承端盖

0 引言

以机械类典型零件轴承盖为例，利用Mastercam软件中的CAD模块对轴承盖进行三维实体造型，并用布尔运算、实体管理器等操作最终得出轴承盖实体。全部设计过程均可在电脑上完成，将大大提高整个过程的加工精度和生产效率。

1 MasterCAM实体造型概述

MasterCAM是CAD/CAM软件，也是目前应用最广泛的CAD/CAM软件之一，是一个集成设计与制造的CAD/CAM软件，它集二维绘图、三维实体设计、曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径模拟及真实感模拟等功能与一身。可以满足一般产品的三维设计，模具设计和数控加工自动编程。

作为一个CAD/CAM集成软件，MasterCAM系统包括设计（CAD）和加工（CAM）。MasterCAM使用CAD在计算机中进行图形设计。MasterCAM软件中的CAD模块可轻松实现工件的二维图形和三维实体设计以及实体造型。实体造型分为基本实体造型和不规则实体造型。基本实体创建分为：圆柱实体、圆锥实体、长方体、球体及圆环； 不规则实体造型分为：拉伸实体、举升实体、旋转实体、扫掠实体；其中不规则实体造型是主要的实体造型方式。

然后在CAM中编制刀具路径（NCI），通过后处理转换成NC程序，再传送至数控机床，选用不同的刀具进行加工。它能大大地节省设计和加工时间、降低产品成本，同时提高工作效率和加工精度，保证产品的质量，给开发新产品赢得宝贵时间，因而更加快了产品的更新换代。本设计采用的是Mastercam 8.0中文版软件。

2 常用建模方法分析

在Mastercam中零件的建模可以通过三种方式实现：

①利用Mastercam本身的CAD功能来进行建模。 包括二维绘图和三维造型。

②通过标准图形转换接口，把其他的CAD文件转换成为MasterCAM系统可以识别的图形文件。

③通过MasterCAM系统提供的ASCII图形转换接口，把经过三坐标测量仪或其他实体测量系统测得的实物数据转换成为MasterCAM系统可以识别的图形文件。

3 轴承盖的几何建模过程

本例采用的是第一种，即通过实体模型的数字化测量，得到具体数据，然后利用Mastercam本身的CAD功能来进行建模。

Mastercam Mill实体造型功能构造出轴承盖的基本形体。基本形体的创建主要利用拉伸实体、圆柱实体命令。

具体创建过程如下：

①利用拉伸实体创建出一个（长200mm、宽120mm，中心在原点，高度为20mm）的长方体底座。

②用圆柱实体命令创建出两个基点位置相同，半径不同的卧放圆柱体。

③对长方体和大圆柱进行布尔并运算，组合为一体。

依次选择Soild＼Boolean＼Add命令，点击长方体，再点击大圆柱，即可。

④对大圆柱和小圆柱进行布尔差运算，“挖”出孔来。

依次选择Soild＼Boolean＼Remove命令，先点击大圆柱，再点击小圆柱，即可。修建实体，去掉下半边圆柱。

⑤创建底板上的四个圆孔――根据孔的大小做出4个底面圆直径相同的圆柱，然后进行布尔差运算，就打出了四个圆孔。

a创建一个圆柱体。依次选择Soild＼Next menu＼Prim-

itives＼Cylinder命令，修改菜单中的Axis项，再点接着出现的菜单中的Z项，使圆柱的轴线与z轴同向；点击Base point项，修改其坐标为-80，-40，0。点击菜单中的Radius项，修改菜单中的半径为10；点击菜单中的Height项，修改其为50。点击菜单中的Done，完成对该圆柱的创建工作。平移复制得到另外一个圆柱。镜像复制得到右边的两个圆柱。

b进行布尔差运算。依次选择Soild＼Boolean＼Remove命令，点击大实体，再依次点击四个小圆柱，点菜单中的Done项，完成挖孔操作，结果如图1：

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⑥底座的四个角处倒出将Radius为20圆角。

⑦制作顶部的凸台。

这又需要画圆柱，然后还需要修剪操作，关键是确定圆柱的基点位置。

a画出圆柱。选择Solids＼Next menu＼Primitives＼

Cylinder命令点击菜单中的Base point项，输入坐标0，0，0（输入时才会出现输值框），然后回车点击菜单中的Height项，在出现的输值框空输入高度65后回车点击菜单中的Axis项，再点接着出现的菜单中的Z项，使圆柱的轴线与Z轴同向（如果发现圆柱朝下，则还要点击菜单中的Axis项，再点新菜单中的Flip项以改变方向，如果是朝上，则本步可省）点击菜单中的Radius项，再出现的输值框中输入圆柱半径20，然后回车点击菜单中的Done项，结束该圆柱的创建工作。

b由实体表面得到曲面。选择Create＼Surface＼Next menu＼From solid命令确保菜单中的Faces项设为Y，其它设为N点击R40内孔表面（需要临时将图形旋转过来，便于点击）该面会变色显示，确认无误后点击菜单中的Done项操作成功（图上看不出来变化，但此处确实有一个曲面）按键盘上的Esc键退出该命令。

c用刚生成的曲面对R20的圆柱进行修剪。先要将图形旋转到可以看到R40内孔面和R20圆柱多余处的方位选择Solids＼Next menu＼Trim命令点击R20的圆柱点菜单中的Done项点新菜单中的Surface项点击前一步生成的曲面（作为修剪面，光标移到该面时，会变色显示）出现箭头，如果朝上，则直接点菜单中的Done项（如果朝下，则应先点菜单中的Flip项改变方向，再点Done）下边的圆柱被剪掉了。

d将刚才生成的曲面转到一层（一层为草稿层，最开始画的矩形也在那一层：选择Screen＼Chg attribs命令出

现对话框，选中Level栏（在其下的方框中的“√”），在框中输入1，点OK按钮退出对话框点击曲面按键盘上的Esc键返回上级菜单点击菜单中的Done项，成功。

e将凸台（圆柱）与主体进行布尔并运算。选择Solids＼Boolean＼Add命令点击主体，再点击R20圆柱点菜单中的Done项成功，得到新主体，比原来又复杂了一些。

⑧生成凸台上的孔――创建两个半径不同的圆柱，然后用布尔差运算得到。

这又是创建一个圆柱，然后与主体进行布尔差运算得到孔的问题。

a创建一个圆柱，半径为10。操作步骤：选择Solids＼

Next menu＼Primitives＼Cylinder命令点击菜单中的Height项，在出现的输值框中输入高度80后回车点击菜单中的Radius项，在出现的输值框中输入圆柱半径10，然后回车点击菜单中的Done项。

b用布尔差运算在新主体上减去R10的圆柱，得到R10的孔。选择Solids＼Boolean＼Remove命令先点击主体再点击R10圆柱点菜单中的Done成功，结果见图2：

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参考文献：

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[2]张瑜，孙兴芳，主编.MasterCAM基础教程.清华大学出版社，北京，2009年130-180页.

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[4]何满才，主编.MASTERCAM基础教程.人民邮电出版社，上海，2006年135-163页.

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[6]孙中柏，主编.Mastercam中文版三维设计与NC加工实例精解.机械工业出版社，北京，2008，122-163页.

作者简介：郭倩，女，陕西西安人，助教，研究方向为机械制造与自动化。