第３１卷第４期 黑龙江冶金 Ｖｏ１．３１ Ｎｏ．４ ２０ １ １年１ ２月 Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｄｅｅｅｍｂｅｒ ２０１ ｌ 基于Ｍａｓｔｅｒｃａｍ软件的圆柱凸轮实体造型 张 鹏 （黑龙江省冶金研究所，哈尔滨１５００４０） 摘要：随着科技的发展，自动控制在机械领域发展越来越快。本文简单介绍了Ｍａｓｔｅｒｃａｍ软件的圆柱凸轮技 术加工中的应用。针对实验室软件在机械自动化领域的应用，介绍了Ｍａｓｔｅｒｃａｍ对圆柱凸轮的实体造型。凸轮 在所有基本运动链中，具有易于设计和能准确预测所产生运动的优点。但凸轮槽廓形加工的难度大，尤其是圆 柱凸轮，其加工正在向数控加工的方向发展。 关键词：圆柱凸轮；Ｍａｓｔｅｒｃａｍ；实体造型 Ｓｏｌｉｄ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ Ｃａｍ Ｚｈａｎｇ Ｐｅｎｇ （Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ １ ５００４０ Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｆａｓｔｅｒ ａｎｄ ｆａｓｔｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｆｉｅｌｄ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｍａｓｔｅｒｃａｍ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｎ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｃａｍ ｐｒｏ— ｃｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｆｏｒ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｎ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｍａｓｔｅｒｃａｍ ｓｏｌｉｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｆｏｒ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｃａｍ．Ｃａｍ ｈａｓ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｗｉｔｈ ｅａｓｙ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ａｃｃｕ— ｒａｔｅｌｙ ｐｒｅｄｉｃｔ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｉｎ ａｌｌ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｃｈａｉｎｓ．Ｉｎ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ａｐｐｌｉ— ｃａｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｗｉｄｅｌｙ．Ｂｕｔ ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｃａｍ ｇｒｏｏｖｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｉｓ ｄｉｉｃｕｌｔ，ｅｓｐｅｃｉａｌｆｌｙ ｔｈｅ ｃｙｌｉｎ－ ｄｒｉｃａｌ ｃａｍ，ｉｔｓ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｉｓ ａｄｖａｎｃｉｎｇ ｔｏ ＣＮＣ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ． ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｃａｍ；Ｍａｓｔｅｒｃａｍ；ｓｏｌｉｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇ １ Ｍａｓｔｅｒｃａｍ软件的简介 Ｍａｓｔｅｒｃａｍ９．１是集计算机辅助设计（ＣＡＤ）和 计算机辅助制造（ＣＡＭ）于一体的一套很完整的软 件，是当今世界上最经济、最有效率及全方位的 ＣＡＤ／ＣＡＭ软件。它集二维绘图、三维实体造型、 曲面设计、体素拼和、数控编程、刀具路径模拟及 ２ 圆柱凸轮的实体造型 一般研究圆柱凸轮都是从圆柱凸轮的展开线 图着手，展开线可以从圆柱凸轮外圆展开，其长度 为２ａ＇ｒｒ（ｒ是圆柱外圆的半径或凸轮槽节圆的半 径），圆柱滚子的凸轮槽廓形一般可分为圆弧、螺 旋线和过渡圆弧。圆柱凸轮表面的圆弧在展开线 真实感模拟等功能于一身，对系统运行环境要求 较低，其强大、稳定而快速的功能，使用户无论是 在造型设计、ＣＮＣ铣床、ＣＮＣ车床或ＣＮＣ线切割 机等加工操作中，都能获得最佳效果。 上是垂直于圆柱轴线的直线，圆柱凸轮表面的螺 旋线在展开图上是与圆柱轴线成一定夹角的斜 线，该夹角即为螺旋角。螺旋槽曲面是等导程的 螺旋面，在不同直径上其导程相等，但是其螺旋角 不等，其与圆柱滚子的接触线是一条空间曲线。 收稿日期：２０１１—１０—０８ 作者简介：张４８ 鹏，毕业于辽宁科技大学，机械设计，助理工程师。 第４期 张鹏：基于Ｍａｓｔｅｒｃａｍ软件的圆柱凸轮实体造型 第一个实体为目标主体，其余的为工件主体。 ３作图过程 已知条件：圆柱凸轮外径６０ｍｍ，凸轮槽深 １０ｍｍ，槽宽２２ｒａｍ，圆柱凸轮长度为１２０ｍｍ。 （１）建立坐标系 考虑到圆柱凸轮在数控铣床或加工中心上的 依次选取“Ｍａｉｎ Ｍｅｎｕ” “Ｓｏｌｉｄｓ”＿＿＇“Ｂｏｏｌｅ． ａｎ”（回主功能表一实体一布尔运算）命令，打开 “Ｂｏｏｌｅａｎ”（布尔运算）对话框。 “Ｂｏｏｌｅａｎ”（布尔运算）菜单共有３个命令，各 项说明如下： ①Ａｄｄ（结合）：将工件主体增加到目标主体 上，即并集运算。 实际加工位置，它的轴线方向应为Ｙ轴，则凸轮毛 坯沿Ｙ轴的转动为Ａ轴运动，坐标原点为凸轮轴 ②Ｒｅｍｏｖｅ（切割）：将目标主体移出工件主 线的中点。 （２）曲线缠绕 在Ｍａｓｔｅｒｃａｍ中，打开ＣＡＤ传送过的已知曲 线文件。 （ａ）卷曲命令可用于将直线、圆弧或样条曲 线围绕一个圆柱体进行卷圆或展开。 可利用该命令将一条直线卷成螺旋线。依次 选取“Ｍａｉｎ Ｍｅｎｕ” “Ｘｆｏｒｍ” “Ｒｏｌｌ”（回主功能 一转换一卷圆）命令，然后用光标选取待卷圆或展 开的因素，单击菜单中的“Ｄｏｎｅ”（完成）命令，弹 出的“Ｒｏｌｌ”（卷圆）对话框。设置参数后，单击 “ＯＫ”按扭，即可得到我们所要的卷曲样条曲线。 （ｂ）镜像是将已有因素关于已定义的轴对称 性地进行反射，在该轴两侧创建已选择因素的对 称图形的方法。 对所选图形，依次选取“Ｍａｉｎ Ｍｅｎｕ”一 “Ｘｆｏｒｍ”一“Ｍｉｒｒｏｒ”（回主功能表一转换－＋镜像） 命令，打开“Ｍｉｒｒｏｒ：ｓｅｌｅｃｔ ｅｎｔｉｔｉｅｓ ｔｏ ｍｉｒｒｏｒ”（选取 镜像因素）菜单，串联选取曲线因素，所有待镜像 因素选取完成后，单击菜单中的“Ｄｏｎｅ”（完成）命 令，打开菜单的“Ｍｉｒｏｒ：ｍｉｒｒｏｒ ａｂｏｕｔ”（选取镜像 轴）菜单，选取“Ｘａｘｉｓ”（以轴为镜像轴）命令，弹出 的“Ｍｉｒｏｒ”（镜像）对话框，选择“Ｃｏｐｙ”（复制）复 选框，单击“ＯＫ”按钮，得到镜像。 这样，就将该圆柱凸轮轮廓展开线缠绕在直 径为（Ｉ￣４０ｍｍ的槽底圆柱上。利用镜像功能，在圆 柱凸轮轴向的对称位置上，作一对称缠绕曲线。 （Ｃ）绘制滚子圆柱并进行布尔运算 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 体，即差集运算。 ③Ｃｏｍｍｏｎ（交集）：保留目标主体与工件主 体的共同部分，移出其他部分，即交集运算。 在缠绕在圆柱的曲面上每隔０．５度取一点， 通过该点做圆柱轴线的垂线，以次垂线为轴线，做 高度１０ｍｍ的小圆柱，然后运用布尔运算从大圆 柱上去除小圆柱。 （ｄ）完成实体造型 在凸轮槽底圆周上每隔０．５。重复上述过程， 直至完成整个圆周。得到圆柱凸轮的三维实体造 型结果，如图１。 图１ 圆柱凸轮三维实体造型 ４ 结语 用Ｍａｓｔｅｒｃａｍ进行圆柱凸轮三维实体造型简 单易行，而且节省了大量工作时间，提高了劳动效 率。但是真正掌握这种三维制图方法还需要相关 计算作前提，而且要有准确的计算作技术支撑。 Ｍａｓｔｅｒｃａｍ软件的应用前景广阔。 ４９
