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采用刀具中心軌跡的動態(tài)模擬和曲面的真實感模顯示,保證了所加工塑料模具的準確性;采用先進的C-Bzier曲面造型理論,算法簡單,參數(shù)選擇容易,形狀表達準確,避免了NURBS方法在造型過程中存在的權(quán)應(yīng)子選擇困難,計算復(fù)雜等問題。本系統(tǒng)的設(shè)計方法和曲面造型技術(shù)可應(yīng)用于開發(fā)其它的基于Windows的中小型CAD/CAM系統(tǒng)。
(1)對產(chǎn)品輪廊尺寸進行了精確表達圖3為跑道型紙盆模具錐體部分曲面的設(shè)計。根據(jù)對稱性將曲面分為四部分,每部分的輪廊包含了一段直線段和四段圓弧,這些形狀在圖紙都有尺寸要求。用C-Bzier進行曲面造型,能夠精確地表示這些形狀。而傳統(tǒng)的Bzier和B樣條造型方法卻只能作近似表達。
(2)算法相對簡單通過對曲面的分析,確定由兩片C-Bzier曲面片的u向和w向G1拼接構(gòu)成1/4紙盆曲面。C-Bzier曲面片G1連續(xù)概念清晰,幾何意義明確,曲面間拼接條件簡單。若采用NURBS進行曲面造型,雖然可對曲面形狀進行精確表示,但選取權(quán)應(yīng)子復(fù)雜,曲面間拼接困難。
(3)曲面參數(shù)化好這一點對用數(shù)控機床加工曲面尤為重要。C-Bzier保持了許多Bzier的優(yōu)點,每1/4紙盆曲面共由32個控制頂點所決定,曲面網(wǎng)格均勻,凸包性質(zhì)好。
(4)形狀容易控制根據(jù)C-Bzier理論,曲面形狀的調(diào)節(jié)可通過修改控制頂點、修改控制參數(shù)或兩者共同作用來實現(xiàn)。根據(jù)生產(chǎn)的實際,確定通過調(diào)節(jié)兩曲面片拼接處控制頂點的位置來調(diào)節(jié)曲面形狀。即通過形狀因子,來確定了跑道型曲面轉(zhuǎn)角處的胖瘦程度。
若系統(tǒng)采用NURBS方法,形狀控制不直觀,常需交互修改控制點位置、節(jié)點矢量和權(quán)應(yīng)子,才能得到符合要求的曲面形狀。運行實例紙盆模具CAD/CAM軟件編程的操作系統(tǒng)為Windows98,軟件開發(fā)平臺為MicrosoftVisualC++610,是運用MFC(MiscrosoftFoundationClass)和OpenGL完成開發(fā)的基于Windows的小型CAD/CAM系統(tǒng)。軟件運行的要求為:CPU586以上,內(nèi)存16兆以上(建議32兆),硬盤容量在600兆,操作系統(tǒng)Windows95/98。以下為一個跑道型紙盆凸模端銑加工的實例。零件參數(shù)的輸入可直接在零件參數(shù)對話框內(nèi)讀入零件參數(shù)文件,或通過對話框直接輸入?yún)?shù),參數(shù)輸入確認后,系統(tǒng)顯示錐體曲面的二維零件圖。
此時可進一步根據(jù)二維零件圖交互修改零件的尺寸,直至零件滿足設(shè)計的要求。在零件參數(shù)修改結(jié)束并存盤后,可通過工藝參數(shù)對話框讀取工藝參數(shù)文件或直接在對話框內(nèi)輸入工藝參數(shù),工藝參數(shù)輸入完畢后存盤;通過曲面加工菜單選擇加工類型,系統(tǒng)要求回答一些有關(guān)加工的選擇對話框,在系統(tǒng)生成的數(shù)控指令文件后,屏幕就顯示加工該零件的刀具中心軌跡;并可進一步通過刀具中心軌跡菜單對軌跡進行任意的旋轉(zhuǎn)和放大。同時通過曲面顯示菜單,對此零件曲面形狀進行真實感動態(tài)顯示,以保證零件符合設(shè)計和加工的要求。如果在刀位軌跡顯示或零件曲面真實感顯示中,發(fā)現(xiàn)有不符合要求時,則可重新回到零件參數(shù)和工藝參數(shù)對話框中,對相應(yīng)的參數(shù)進行交互修改,直至達到滿意的結(jié)果。