制造曲面准备

陶静

简介
) j* G% M& G" O7 P2 ~0 W2 n分模面和拔模面在零件设计和制造中非常重要，而对大多数模型或模具而言，正确产生自然分模
线和设计出正确的分模面至关重要。多数情况下还必须为模型或模具设计一合适的拔模角，以便
' {" L" ^) l" ?) t+ E- z' E脱模。
分模面
分模面是模具应用中的一个基本特征。零件的壁厚通过单独的阳模和阴模块之间的间隙形成，而
" ~! {6 s. D$ t- e' v塑料件的边缘通过模具两侧的分模面形成，更精确地说就是阴模和阳模和模后挤压而成。
曲面的自然分模线或是咬合边界由沿拔模轴方向下查看，曲面从视野消失的那条曲线。
- }) Z4 ?: o/ h8 x  c
分模面由部件上定义的分模线产生。
: x! U  M/ c4 t$ f+ B( b对于具有垂直壁的模型，使用分模面命令无法找到分模线，因为在垂直壁上角度不会发生任何变
3 Y+ ~4 |9 [' E9 s" N! z化， 因此必须使用手工方法，沿垂直曲面产生一条复合曲线，通过此复合曲线来定义曲面的分模
& V5 b. I, H; h) y: I% t# K: x线。
- ]+ z+ A1 l# M$ E# U下面范例将演示如何产生一个部件模型、寻找自然分模线，产生分模面的整个过程。
. `1 f' I. @* m* ]9 o分模面范例 1
下面将通过修改一标准体素圆柱体来产生一简单零件。随后计算该零件曲面的分模线，最后产生
/ A4 [6 Y% L; v% b一新的分模面。
$ K% n% q6 @3 Q6 O- |4 s8 H1 n1  产生一新的模型并在位置0产生一用户坐标系。
, Q. V& ^% S; e2  设置主平面为 X 平面
3  在点 0 产生一半径为 30mm，长度为 100mm 的标准体素圆柱体

: V( t6 w$ W) K" c
6 I) x# G  y5 r& E4  沿 Z 轴方向按系数 0.3 缩放 曲面 (锁住 X & Y 值)
3 v: w: Z1 F- B0 `7 G3 t! o( K; [6 h$ E
; v8 v% M1 W. |* F- \+ H8 Q
5  右击曲面，从弹出菜单选取转换曲面，产生一Power Surface
8 n% ~% u' u6 m4 z( ~0 f4 S' l

下面将进一步修改曲面，这样便于演示分模面产生。
5 W) x6 K- }! P& A1 Q% ?为得到一弯曲形状的曲面，我们需要产生一条中脊线。中脊线是一条可用来控制曲面上的截
) j3 \5 y; {+ F面方向的曲线。中脊线在沿曲面的每个截面上都有一个中脊点。在应用光顺到点编辑选项关
闭后，移动中脊线上的点，则相应的截面将随之移动而保持相同的切矢。
+ H6 K/ `- u) X  n2 z8 a6  双击曲面调出曲面编辑工具栏。
7  选取    ，打开已选曲线上的点标记。
; W% [& z& @& ~% s
, ~0 s1 v) d& G. ]  L$ x* U% D! [

8  确认显示在已选曲面上的长箭头的指向沿曲面，这即是操作方向。左击它可改变箭头指向。
9  从曲面编辑工具栏选取产生中脊线图标   (图标在增加曲线选项之内)。

" [7 n5 N3 \' Y

9 \; r8 S# W; Y4 X于是穿过曲面截面产生了一条中脊线。中脊线以带点的线标识。删除中脊线不会影响曲面的
' I8 B+ N* k  d# V形状。

( H" i" c) ^7 t1 g3 m

10  如上图所示，选取中脊线上的点 2
11  关闭曲面/曲线编辑工具栏中的应用光顺到点编辑选项 。
! A, H9 i$ Q4 }0 s
12  在命令输入视窗中键入 0 0 10 ，将点 2 和其相应的截面沿 Z 轴向上移动 10mm ，而
1 ~2 y8 H% ^. F沿曲面的切矢角度保持不变。其情景如下图所示。
9 L, h  D. |" r/ k


7 B9 s/ F% e7 q7 G3 v* @+ E13  选取 Y 平面为主平面，将曲面旋转 -10 度。

% F/ H/ X! ^# A
14  将两个末端纬线转换为复合曲线。
8 i- D, }9 c6 d  h( L% O15  依次右击每条复合曲线并选取删除从属。
* ?; v$ h% P& U' j# L通过曲面跟踪复合曲线时，曲线可记住底层曲面的切矢。这意味着随后通过这些复合
; n8 f2 _! {  g: S" G# Z7 p曲线产生的曲面能够精确匹配。去除此关系，可在新曲面产生之前使用删除从属选项
. x; U3 K. F: y7 _' R  `9 B% z来去除复合曲线上的从属。
16  通过这两条复合曲线产生两个填充曲面。
6 n& }$ v3 j9 R+ D17  删除这两条复合曲线，反转任何金色向外的曲面，使曲面全部为蓝色。
18  在圆柱体末端产生两个半径为 2 的凸面圆倒角曲面。

8 }" y( n( v8 q; i  F) W" J! C( s' |

$ V# G( F3 \8 z: n1 t$ C3 T' F7 q- Z这样即产生完毕模型，但在产生分模面前，我们首先需找出自然分模线。
必须设置Z平面为主平面才可产生合适的拔模线。

' F2 _, ]% U, N7 Q
如果拔模角为0度（如叉标记所示），那么拔模线将在球的一半位置。(赤道位置)
6 D6 J8 n9 a. z如果拔模角为正的25度，那么拔模线应在球的上半部。
3 g2 D" j9 G5 P# _  }如果拔模角为 –10 度，那么拔模线应在球的下半部。
19  选取Z 平面为主平面。
8 ]6 L8 J6 q$ j$ ]20  选取全部曲面。
* E" I$ E% F- Q8 \21  从曲线 菜单选取拔模线



可在此表格中指定拔模角。如果点取了产生为复合曲线选项， PowerSHAPE 则产生的自然
拔模线为复合曲线，否则产生的是普通曲线。
22  输入拔模角 0, 勾取产生为复合曲线选项，然后点取接受。
23  选取刚才所产生的那条复合曲线，然后选取隐藏未选选项(Ctrl+K)。
- P1 N3 ^2 T1 N* x, u* Z3 @  y% P
5 {( N4 r5 u+ K6 S% o! h

0 s$ U  y: n* R3 a5 w下面即可通过这条复合曲线来产生分模面。
) t  c$ l" J( I1 d" Y- O24  选取复合曲线，然后从曲面 菜单选取分模面    。
% e6 o7 Q0 z* s. X) [& u; e

于是屏幕上出现分模面对话视窗，分模线上出现两个箭头。
蓝色的箭头指示出了分模面将展开的方向。而棕色箭头指示出了任何指定拔模角的方向。
" B9 j1 {& E0 E$ g# |/ G* h5 i25  如有必要，入上图所示，点取箭头，改变方向。
26  输入偏置值 40 ，然后点取预览按钮。
/ d( R/ w7 {' ?" [& e4 Y, z& L
2 X( M$ l6 K; Z! X0 n  C: s& a" m
2 ^$ U' i5 S6 N9 T3 K  a- y# M
这样即产生出一宽度为40 mm的分模面预览图形，分模面自曲线切向向外。
从上图可看到新产生的分模面中包含一些局部褶皱，尤其是在一组曲面曲线相互靠近的位置。
我们不能容忍这种情况。为此必须采取某些措施来阻止或编辑这些有皱褶的区域，以得到光顺
0 Q& I: }+ J+ {, {( w9 ^$ E的表面。
27  点取光顺曲面选项，然后点取预览与接受。
, f3 t6 e/ R0 ^9 `( m


: B$ s' l, z, K2 i" m0 `这样就在外边缘产生出一光顺一些的表面。但这个曲面仍然不够理想，还需做进一步的编辑。
, i* v$ ]3 t1 j4 L& F% i- ~这个将通过移动/输入点、移去/输入曲线和编辑切矢角等操作来实现。
28  取消表格。
% G6 y; i, V4 x& N29  选取不隐藏并删除曲面和用户坐标系。
分离曲面范例 2
8 a6 j6 K% n  o# Z1  输入模型。
.....PowerSHAPE_data/Split_surf_example.dgk
5 h# {9 G5 \! Z% v: S) _; Q此文件包含一个实体模型和一条用于产生分模面的复合曲线。
6 ^8 M! g6 W, N( _; h. f# m
7 f$ W$ A3 G6 _  D6 X+ O
5 g; ~0 j  ^% R  M: N
2  选取实体然后选取隐藏(Ctrl+J)。
! t6 o+ o0 C" \4 O8 @! ]% P3  点取那条预定义的绕手柄的复合曲线。
) [+ {* G2 F" X7 b/ k: G3 {; ?4  从曲面 菜单选取分模面    。
6 Q  m. E0 r6 N1 f& C& \/ S5  在分模面对话视窗中，输入偏置距离 50 ，设置水平箭头取向为自曲面向外。
$ c0 Y# ^$ b/ t* M6  勾取光顺曲面选项，设置分模方向为放射向外，按下预览按钮。


6 G/ u) G: O; V& _1 V
% }# |4 K; w" `% W. l从图可见，由于拔模线和分模面内外长度的原因，有4个位置的曲面曲线有些收缩。改善这种
状态的方法是 使用按轴对齐选项，使分模面和X轴或Y 轴对齐。
7  将分模方向选项设置为按轴对齐，然后点取预览。
; I0 L7 i* ^' A6 f, x
- Z% `9 A5 O5 @8 G" {- i

现在分模面即按X轴和Y对齐，得到一个整体光顺的分模面。组合使用放射向外和对齐于轴
可进一步光顺表面。
" g" K- M$ J8 v- U  C! ]. x8  从对话视窗中选取高级选项，显示分离段对话视窗。
. O3 W2 W1 i  F! M* j6 w" C
( W0 Z9 w- L/ X+ ~! J
% a8 C, R  q4 R, F
9  选取清除按钮，清除曲线上的任何已有段。
10  使用鼠标点击下图所示的断点位置。


9 C: Z' l( D' i( q
6 v6 f8 k9 g$ O- Z: _! ]11  不勾取插入断点选项框。
# _6 _$ Z" e' v3 o% ^6 F

8 Y% ^  U' X$ b$ V* s12  使用下拉列表分别选取每个段 ，然后设置适当的分离方向。

2 U& p: H7 h5 r" n* \6 l
例如这个例子中选取段 2 需设置分离方向为径向。
/ i2 Y' x1 W2 H- W6 [! r
( y* ~) s( S0 T
段 5 则需将分离方向设置为沿轴 (自动选取X 轴)
13  为全部段指定合适的分离方向。
14  点击接受，关闭此对话视窗。
6 o" @2 H. j4 v" J6 r2 u  s/ L15  点击分模面对话视窗中的预览按钮。从预览可见，这里组合使用了放射和沿轴两种分离方
; [2 o3 N* v, C% d式。


) {# p0 a% m: n7 f* b+ t6 S- r" @
: s- `9 e) a2 _4 C$ o+ d2 Z, q2 t* n请勿取消对话视窗!

自动产生阶梯式分模面
阶梯式分模面可用来减少钳工的工作量，确保模具的两部分能正确匹配。可使用以下方法定义分
9 e/ g- ?' T) X. X, ^& u2 k" W( V模面：
  平坦面距离，也即零件的外边缘到阶梯的长度。
  阶梯角度。
3 o7 d2 k) X" V( K4 q4 o8 m  分模面总长度。
此外，也可指定不同段之间连接处的半径，或是使用平倒角。
1  选取阶梯式分模面选项。
! g$ m7 B* F7 n通过此对话视窗可定义阶梯式分模面的各种参数。
* O1 v2 s; C; H5 C; @8 M

9 A$ @# ]% h  `: [1 m& I* b
1 f" s0 G' y6 m0 ^. k* W* D2  按上图输入值，然后点击接受。


于是即产生所定义的阶梯式分模面。随后我们将产生一矩形块并按分模面裁剪。
) ^* h( G- x0 a% f; f3  从 – 60 -60 -60 产生一宽度为 120 ，长度为 120的长方形。
$ m: L8 y; V& M8 W2 X; s5 c4  选取工具 > 选项 >形体 >直线。
; l, ^# z' v  R0 J# @


7 h/ [! v- S  }+ E! y8 K  w平倒角使用选项对话视窗中所设置的缺省值产生。可在此编辑缺省平倒角的尺寸，也可选取
7 g8 Z9 V9 [- D+ B- m, M三种产生方式中的任何一种。
) L" L- f/ s- J9 T* [5  设置缺省长度/距离为 10 ，然后点击接受。
6 p1 a9 B& O2 c7 w! }) R+ C8 j0 j6  从直线菜单 选取产生平倒角    。
7  然后依次点击各个拐角，应用平倒角。
8  产生一条复合曲线。



此曲线将用来产生矩形块的侧壁。
* Z- E- Q8 i' }4 D9  选取下部复合曲线并产生一填充曲面。
5 i5 J6 n! U. i4 u* ^10  选取此复合曲线并产生一长度为80的挤出曲面。
5 T/ i/ v) S% o9 H# x% p
: X$ l; S6 S# ^* H

如上图所示， 需按分模面裁剪侧壁。
- }% P: ^+ S; R$ m) [1 k4 f% m- _11  如下图所示，按分模面剪裁    侧壁。
% b9 ]% K# r7 @! }  X


12  选取不隐藏(Ctrl+L) ，重新显示手柄实体。
$ ~" f3 V2 e) p- f' x

这样即完成基本锻模的设计。
2 R; P7 z. z# j5 `: S. E13  保存模型为
.....\PowerSHAPE-Models\Impression block.psmodel
14  关闭模型。

陶静

拔模曲面
拔模面可通过一条复合曲线产生，也可通过一张或一组曲面产生。拔模面相对于激活主轴投影，
% ^4 H3 R% M& ^/ \要么投影到0平面，或是投影到一个和多个额外预先指定的Power Surface上。

7 \3 E* e* n' F" C; a5 d& L' F& Q
和拔模曲线命令一样，拔模面自原始曲面切向产生，它取决于所选取的拔模角。当分模线产生在0度以上位置或0度以下位置时， 产生的分模面的顶部和底部边缘可能会出现不匹配现象。在这种情况下，PowerSHAPE 将增加底部拔模角，以使分模面的边缘能匹配。其情景如右图所示。
通过复合曲线产生拔模面范例1  产生一新的模型并在位置0产生一用户坐标系。2  使用以下坐标产生一3点圆弧   :-15 10 4-15 -10 10-15  0 8 3  沿 X 轴产生一长度为50mm 的挤出曲面。
拔模面将投影到此挤出曲面上。4  转换曲面为 Power Surface。5  隐藏此曲面，选取从顶部向下查看。 6  产生下图所示线框。
此线框将在后面用于产生拔模面。7  将上述横截面线框转换成复合曲线，沿Z轴上移20mm。8  选取不隐藏(Ctrl+L)，显示挤出曲面。9  确认已选取复合曲线。10  从曲面 工具栏选取拔模面   。
用拔模角度方框可指定产生曲面的锥角。和分模面相似，曲面产生的方向由复合曲线或已选曲面上的两个箭头决定。11  设置拔模角角度为 2 度。12  如果需要，点取箭头，改变箭头方向，使箭头指向向下和向外。13  点击预览。这样即通过将一个曲面投影到激活用户坐标系的 XY 平面产生拔模面。
14  选取原始的挤出曲面。曲面被选取后呈粉红色，拔模面对话视窗中的分模面选项将变为投影到所选曲面。
15  设置拔模角为 20 度，设置投影箭头为向内和向下。16  点取预览。拔模面现在即自动裁剪到底部弯曲曲面上。
17  关闭此对话视窗。通过已有曲面产生拔模面可相切于已有曲面产生拔模面。 1  在坐标值为：X18 Y0 Z20位置产生半径为4的标准体素圆球。2  鼠标右键点取球面选取转换曲面。3  选取球。4  打开拔模面    对话视窗，输入拔模角为10度，使箭头向下。5  点击预览。
于是屏幕上即出现将产生的拔模面的预览图形。6  选取挤出曲面然后点取预览。这样即产生出一投影到弯曲曲面上的新的拔模面。
8 M5 s$ h8 m9 y3 K2 M! c' X7  点击应用，然后关闭对话视窗。可变角度拔模可通过已选轮廓产生一可变角度拔模面。由于是从固定的轮廓产生拔模面，可变角度拔模面可能并不总是相切于原始曲面。1  选取复合曲线。2  从曲面工具栏选取拔模面    。3  选取挤出面并确认箭头指向为向下和向外。
0 y! N% W8 o2 a7 C1 Z- i4 T/ D) m# a4  键入拔模角3，勾取可变。 5  点击应用。  
4 _2 \& w0 a, j1 g; E* o1 g于是屏幕上出现可变拔模角对话视窗。这是一交互式命令，点击拔模线后即显示出拔模面的直线，这些线的拔模角度可改变。6  选取沿Z轴向下查看。我们将沿侧边产生角度为5度的可变拔模角，而在端部产生角度为6度的拔模角。
1 ?$ S$ J1 h' B; D+ p& Q7  如图所示，使用智能光标寻找端点、关键点和中间点，点取绕拔模曲线周围的6个点。从对话视窗中的下拉列表选取相应线，可改变每条编号的拔模线的拔模角度。线被选取后即突出显示我红色。8  设置左、右两端的投影线的拔模角为6度。
+ r1 M( Y9 H0 Y  k1 }2 s9 \9  设置剩下的4条线的拔模角为 5 度。10  设置插补为光顺，点击预览和接受。11  关闭此对话视窗。  
产生的拔模面如上图所示。12  关闭模型，不保存。曲面延伸曲面延伸仅可通过一条沿一张或多张曲面边缘的复合曲线产生。在此复合曲线将继承曲面上的切矢特征，这个切矢将用以控制曲面延伸的方向。曲面延伸的一个典型应用是在产生电极或滑块上，从电极或滑块向外延伸的曲面必须和主模具表面相切。电极范例我们将使用输入的凸模镶嵌块模型来演示曲面延伸的应用。在此将通过延伸模型上的曲面并将其裁剪来产生一个电极模型。1  选取文件 > 输入，选取模型.....\PowerSHAPE_data\InteriorTrimPUNCH.dgk
2  激活用户坐标系 datum ，重新将模型定向到正确的模具方向。3  放大筋部分，隐藏筋之外的全部曲面。4  绕筋顶部边缘产生一复合曲线。
由于复合曲线继承了主曲面的切矢特征，因此在产生复合曲线时必须使用实际筋的凹陷表面而不是主形体曲面。5  点击曲面延伸图标   。
6  在曲面延伸表格中设置沿主轴，输入距离 35 。 7  点击预览，预览将产生的曲面延伸。8  选取筋底部的圆形填充曲面，在其中心产生一用户坐标系。
  s/ D, |% m. ?3 V. p# w) m9 q# I! A9  将此新的激活用户坐标系命名为 Electrode。10  在0 0 35相对于当前名称为 Electrode 的激活用户坐标系产生一临时用户坐标系    。
11  点击剪裁选项    ，选取新的激活的临时用户坐标系剪裁延伸曲面，得到下图所示结果。
" y8 A% Q6 v. Y. p! b. t下面来完成电极产生。12  在延伸曲面的顶部产生一半径为40，长度为25的标准体素圆柱体，并将它置于筋形状底部圆形填充曲面的中央。
13  绕标准体素圆柱体顶部和底部分别产生一填充曲面。14  不隐藏，显示凸模。
15  选取文件 >保存为\PowerSHAPE-Models\Trim punch.psmodel
- |$ n8 Y/ j; L  T, u  j/ F6 v
3 Z( c" D+ h. {; X

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学习中  谢谢分享

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非常好，了