李 欣，張 禮

天津機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院（天津 300350）

1 引言

在對(duì)圖形進(jìn)行編輯、變換、刪除時(shí)，在繪制曲面或?qū)嶓w進(jìn)行對(duì)象選擇時(shí)，在數(shù)控編程進(jìn)行加工對(duì)象選擇時(shí)，都首先要選擇對(duì)象才能對(duì)所選對(duì)象進(jìn)行下一步的操作。MasterCAM提供了強(qiáng)大的對(duì)象選取功能，分別是串連、窗選、多邊形等，這些功能可以準(zhǔn)確而又快速地選取幾何圖形。無論是在繪圖期間，還是在創(chuàng)建刀具路徑時(shí)，對(duì)象的串連選取操作都是使用最為頻繁的操作之一（注：所有圖出自MasterCAM X9版）。

2 串連選取

串連就是對(duì)首尾相連的直線、圓弧、曲線進(jìn)行選擇的一種方法。串連有起點(diǎn)，終點(diǎn)和方向。串連有開放式和封閉式兩種，開放式串連是起點(diǎn)和終點(diǎn)不重合，封閉式串連是起點(diǎn)和終點(diǎn)相重合。如圖1所示，為開放式串連，由5條線段組成，其起點(diǎn)和終點(diǎn)不重合；圖2為封閉式串連，由6條線段組成，其起點(diǎn)與終點(diǎn)是重合的。

（1）串連的方向。

圖2 封閉式串聯(lián)

在串連選取對(duì)象時(shí)，在圖上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)綠色的箭頭表示串連方向（僅在創(chuàng)建曲面、實(shí)體、刀路的串連對(duì)象時(shí)有箭頭，其它如刪除，修改，轉(zhuǎn)換圖形時(shí)不會(huì)出現(xiàn)串連箭頭）。對(duì)圖1和圖2所示圖形進(jìn)行串連選取時(shí)，鼠標(biāo)單擊的位置會(huì)影響串連的方向。在圖1中，無論在P1處還是P2處單擊，串連的方向都是從A點(diǎn)到達(dá)F點(diǎn)（見圖1b）；若單擊P3處或P4處，則串連的方向都是從F點(diǎn)到達(dá)A點(diǎn)（見圖1c）。對(duì)于如圖2所示的封閉式串連，若在P1處單擊則按順時(shí)針方向從A點(diǎn)出發(fā)后再返回到A點(diǎn)（見圖2b）；若在P2處單擊則按順時(shí)針方向從B點(diǎn)出發(fā)后再返回到B點(diǎn)（見圖2c）；若在P3處單擊則按逆時(shí)針方向從F點(diǎn)出發(fā)后再返回到F點(diǎn)（見圖2d）；若在P4處單擊則按逆時(shí)針方向從E點(diǎn)出發(fā)后再返回到E點(diǎn)（見圖2e）。上述結(jié)果表明，開放式和封閉式兩種串連方式中系統(tǒng)計(jì)算端點(diǎn)位置的方法有所不同。對(duì)于開放式串連，按捕捉點(diǎn)到開放端點(diǎn)距離最近來計(jì)算起點(diǎn)的位置，即串連起點(diǎn)為開放串連的一個(gè)端點(diǎn)。封閉式串連按捕捉點(diǎn)到單一圖素的端點(diǎn)距離最近來計(jì)算起點(diǎn)的位置，即串連的起點(diǎn)為某一組成串連幾何對(duì)象的一個(gè)端點(diǎn)。

（2）分支點(diǎn)。

繪圖時(shí)若有3個(gè)或3個(gè)以上圖素的端點(diǎn)匯集于一點(diǎn)時(shí)，該點(diǎn)稱為分支點(diǎn)。如圖3所示，圖3中的B點(diǎn)、E點(diǎn)即為分支點(diǎn)。串連操作時(shí)可按屏幕的提示，按順序分別在 P1、P2、P3處單擊，則選取的串連路徑即由A點(diǎn)經(jīng)B、C、D、E點(diǎn)達(dá)F點(diǎn)。也就是說，若串連終點(diǎn)的箭頭一旦到達(dá)分支點(diǎn)，串連操作就要暫停，等待操作者手動(dòng)選取下一個(gè)串連圖素或結(jié)束本次串連。

（3）串連方式。

圖3 分支點(diǎn)

（4）串連起點(diǎn)、終點(diǎn)位置的調(diào)整。

選取串連后，一般會(huì)在串連的起點(diǎn)顯示一個(gè)帶有點(diǎn)標(biāo)記的綠色箭頭；在串連終點(diǎn)顯示一個(gè)帶有點(diǎn)標(biāo)記的紅色箭頭，由此顯示出串連的起點(diǎn)與串連的終點(diǎn)，如圖1b所示。

如圖4所示起點(diǎn)、終點(diǎn)位置調(diào)整選項(xiàng)欄。其中的開始選欄中的按鈕用于調(diào)整串連的起點(diǎn)位置；結(jié)束選欄中的按鈕用于調(diào)整終點(diǎn)的位置；中間的按鈕用于動(dòng)態(tài)調(diào)整起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置。單擊各按鈕即可向前或向后移動(dòng)串連起點(diǎn)或串連終點(diǎn)的位置。

圖4 起、終點(diǎn)位置調(diào)整選項(xiàng)欄

3 串連選項(xiàng)的默認(rèn)設(shè)置

在執(zhí)行串連操作之前，常需根據(jù)要求決定使用2D串連還是3D串連，還需單擊選項(xiàng)按鈕，以便打開“串連選項(xiàng)”對(duì)話框，進(jìn)行必要的設(shè)置。如果在大多數(shù)情況下，都要對(duì)某項(xiàng)默認(rèn)選項(xiàng)進(jìn)行修改，則不妨在“系統(tǒng)配置”對(duì)話框中打開“串連選項(xiàng)”屬性頁，直接對(duì)其默認(rèn)值進(jìn)行修改，如此一來，就大大簡(jiǎn)化了以后的操作。如圖5所示，此處對(duì)“串連選項(xiàng)”屬性頁的默認(rèn)設(shè)置建議大家在設(shè)置時(shí)參考。

圖5 串連選項(xiàng)的默認(rèn)設(shè)置

3.1 默認(rèn)串連模式

（1）“2D”和“3D”單選鈕用于選擇串連圖素時(shí)的構(gòu)圖面限制。選擇3D時(shí)可以串連任意維的圖素；而選擇2D時(shí)，將忽略不在構(gòu)圖面或不與構(gòu)圖面平行的圖素。建議單選按鈕由“3D”改為“2D”。這樣的設(shè)置，即使串連圖素的端點(diǎn)還存在不在構(gòu)圖面上的3D連線，串連也不會(huì)停止，不會(huì)出現(xiàn)“已到達(dá)分支點(diǎn)，請(qǐng)選擇下一分支”的提示。如圖6所示，該圖為由8條線段構(gòu)成的三維線架模型，若要串連選取ABCD或EFGH兩個(gè)平面線架，最好選擇2D模式，因?yàn)樵谠撃Ｊ较拢种c(diǎn)被忽略，串連可以自動(dòng)進(jìn)行。

圖6 默認(rèn)串聯(lián)模式

（2）建議選中“默認(rèn)最后使用的模式”復(fù)選框。這樣，只是在 MasterCAM啟動(dòng)時(shí)使用默認(rèn)值，之后則將操作修改后的設(shè)置作為下一次打開時(shí)的默認(rèn)設(shè)置。多數(shù)情況下，串連模式的選擇都具有“慣性”，例如，在進(jìn)行簡(jiǎn)單圖形的編輯操作時(shí)，“串連”選取成為主要選取模式；而在進(jìn)行十分復(fù)雜的圖形操作時(shí)，“窗口”選取往往成為串連選取的主要模式。選中此項(xiàng)后，可避免每次打開“串連”對(duì)話框時(shí)，又返回到初始的默認(rèn)串連模式。

3.2 嵌套式串連

（1）建議選中“區(qū)域內(nèi)全部串連”復(fù)選框。此項(xiàng)設(shè)置僅用于“區(qū)域”串連模式，選中此項(xiàng)則包括封閉區(qū)域及封閉區(qū)域內(nèi)的所有圖素，否則只包括與捕捉點(diǎn)相鄰區(qū)域的圖素被選中。如圖7所示，圖7a為“區(qū)域”選取時(shí)，在封閉區(qū)域內(nèi)的P1點(diǎn)處單擊鼠標(biāo)左鍵，圖7b為未選中“區(qū)域內(nèi)全部串連”復(fù)選框的選取結(jié)果，圖7c為選中該復(fù)選框的選取結(jié)果。

（2）建議選中“改變內(nèi)部的串連方向”復(fù)選框。由于串連方向決定了串連補(bǔ)正的方向，無論從加工或是幾何造型上看，當(dāng)封閉圖形存在多重嵌套時(shí)，此種設(shè)置能在大范圍多幾何圖形的“窗選”串連方式中，得到你所預(yù)期的串連補(bǔ)正方向。

注意：如果在你的操作中更多地是創(chuàng)建曲面或創(chuàng)建實(shí)體操作，而較少需要大范圍“串連補(bǔ)正”操作，則應(yīng)取消該復(fù)選框的選中狀態(tài)。否則，由于內(nèi)部嵌套圖形串連方向的反向，也會(huì)給實(shí)體造型或曲面造型帶來難以預(yù)料的結(jié)果。總之，你應(yīng)依據(jù)情況，在“串連”對(duì)話框隨時(shí)通過“選項(xiàng)”按鈕，打開“串連選項(xiàng)”對(duì)話框，正確進(jìn)行設(shè)置。

圖7 嵌套式串連

3.3 封閉式串連方向

（1）單選按鈕的“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”設(shè)置。對(duì)于封閉式串連，在大范圍多幾何圖形的“窗選”方式或“區(qū)域”選取方式中，若串連的方向與默認(rèn)設(shè)置不一致，你必須在“串連選項(xiàng)”對(duì)話框通過單擊“選項(xiàng)”按鈕，在彈出的“串連選項(xiàng)”對(duì)話框，再一次進(jìn)行設(shè)置。究競(jìng)哪個(gè)串連方向使用較多，難于給出定論，可由大家根據(jù)習(xí)慣決定。

（2）選中“以光標(biāo)所在位置來決定串連方向”復(fù)選框。對(duì)于封閉式串連，如果用戶選中此項(xiàng)，則在以“串連”模式串連圖素時(shí)，光標(biāo)捕捉的位置可以控制串連的方向，因而不受封閉式串連“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”設(shè)置的影響，增加了控制串連方向的靈活性。

3.4 開放式串連

在大范圍多幾何圖形的“窗選”串連方式下，“單向”與“雙向”的區(qū)別在于完成前一曲線的串連后，是用該曲線的起點(diǎn)還是終點(diǎn)作為下一曲線起點(diǎn)的搜索點(diǎn)，距搜索點(diǎn)最近的曲線端點(diǎn)就成為下一曲線的串連起點(diǎn)。選擇“單向”一般可保證串連方向的一致性，在創(chuàng)建刀具路徑時(shí)，也可避免雙向走刀。因此，選擇“單向”為默認(rèn)選項(xiàng)會(huì)更恰當(dāng)一些。

4 用分析串連功能查找有問題的圖素

在對(duì)大量的幾何圖形以窗選方式進(jìn)行串連選?。ㄈ缋鞂?shí)體或外形銑削）之前，最好能通過分析串連功能，清除掉繪圖窗口中那些有問題的圖素。而在復(fù)雜的圖形編輯過程中，問題圖素的產(chǎn)生又往往在所難免，并無法通過觀察圖形來快速找到它們。然而分析串連功能可以發(fā)現(xiàn)重疊的圖素、存在串連尖角的圖素、短小圖素以及封閉輪廓處有問題的圖素，并可以再次顯示串連起點(diǎn)（或終點(diǎn)）的箭頭標(biāo)記。

4.1 對(duì)話框的簡(jiǎn)要說明

“串連分析”對(duì)話框如圖8所示，該對(duì)話框是在選擇“分析”—“分析串連”命令，并完成串連圖素的選取之后打開的。需再次強(qiáng)調(diào)的是，本功能更適合以窗選方式對(duì)許多串連同時(shí)進(jìn)行串連分析。例如，在一個(gè)圖層中可能存在著幾十個(gè)甚至上百個(gè)需要執(zhí)行實(shí)體拉伸的封閉圖形。由于存在問題，可能得不到預(yù)期的結(jié)果。

（1）重疊的圖素。

若選中“顯示”復(fù)選框，則可以搜索到串連幾何圖形上存在的重疊圖素，并在重疊圖素的位置創(chuàng)建紅色的圓圈標(biāo)記。若選擇“快速生成”，則僅搜索鄰近重疊的圖素，用時(shí)較短；若選擇“完整顯示”，則搜索所有存在重疊的圖素，但用時(shí)較長(zhǎng)。兩者搜索的差別主要是徹底程度不同，建議選擇后者。如圖9所示，按照?qǐng)D9a進(jìn)行設(shè)置，在矩形上部出現(xiàn)重疊的圖素，分析后在該位置顯示紅色圓圈A，如圖9b所示，統(tǒng)計(jì)重疊圖形數(shù)量為1個(gè)，如圖9c所示。

圖8 串連分析對(duì)話框

圖9 重疊圖案統(tǒng)計(jì)

（2）反向。

若選中“顯示”復(fù)選框，當(dāng)搜索到串連反向大于“最小角度”設(shè)置值時(shí)，則可在兩相鄰連線的尖角處創(chuàng)建一個(gè)黃色的點(diǎn)標(biāo)記。此處“最小的角度”應(yīng)是指串連尖角處的補(bǔ)角，如設(shè)置為170°時(shí)，可以搜索到0°～10°范圍的尖角。對(duì)搜索中發(fā)現(xiàn)的不正常尖角，可以通過修剪或刪除操作將它們清除掉。如圖10所示，按照?qǐng)D10a進(jìn)行設(shè)置，分析后在連線的尖角位置顯示黃色的點(diǎn)標(biāo)記，如圖10b所示，統(tǒng)計(jì)方向變換次數(shù)為1個(gè)，如圖10c所示。

圖10 方向變換次數(shù)統(tǒng)計(jì)

（3）短小圖形。

若選中“顯示”復(fù)選框，當(dāng)某串連圖素的長(zhǎng)度小于“允許顯示最大長(zhǎng)度”的設(shè)置值時(shí)，MasterCAM以藍(lán)色圓圈對(duì)短小的圖素做標(biāo)記。如圖11所示，按照?qǐng)D11a進(jìn)行設(shè)置，在矩形上部左邊有一條0.005mm的短線，在該位置顯示藍(lán)色的圓圈B，如圖11b所示，統(tǒng)計(jì)短小圖形數(shù)量為1個(gè)，如圖11c所示。

圖11 短小圖形統(tǒng)計(jì)

（4）在每條串連的起點(diǎn)顯示箭頭。

對(duì)于封閉的串連，在串連的起點(diǎn)顯示一個(gè)綠色箭頭，如圖12a所示；對(duì)于開放的串連，在串連的起點(diǎn)顯示一個(gè)綠色箭頭，在串連的終點(diǎn)顯示一個(gè)紅色箭頭，如圖12b所示。如果某個(gè)本應(yīng)封閉的串連存在間隙，就將在該位置同時(shí)出現(xiàn)紅色和綠色的箭頭，從而判斷該串連存在間隙，如圖12c所示。

圖12 串連的起點(diǎn)顯示箭頭

（5）在有問題的區(qū)域創(chuàng)建圖形。

根據(jù)在分析串連中所選擇的選項(xiàng)，如果想要顯示圓圈標(biāo)記或點(diǎn)標(biāo)記，則可以選中該復(fù)選框，分析后將在該位置創(chuàng)建相應(yīng)顏色的圓圈標(biāo)記或點(diǎn)標(biāo)記。例如，在重復(fù)區(qū)域創(chuàng)建紅色的圓圈，在反向位置創(chuàng)建黃色的點(diǎn)標(biāo)記，在有短小圖素的位置創(chuàng)建藍(lán)色的圓圈。

4.2 分析串連之后的處理

如果想要在分析串連時(shí)，在有問題的區(qū)域創(chuàng)建圖形，則應(yīng)在分析串連前指定一個(gè)新的圖層，以便于刪除新增的標(biāo)志圖形（圓圈或點(diǎn)）。產(chǎn)生串連分析的結(jié)果之后，單擊“確認(rèn)”關(guān)閉對(duì)話框，有問題的圖素均處于選中狀態(tài)，按（Delete）鍵將立即被刪除。如果只想查找原因，先按（Esc）鍵取消選取狀態(tài)，然后對(duì)有問題的串連進(jìn)行處理。如刪除不需要的短線（出現(xiàn)在藍(lán)色圓圈的中心）和重疊的圖素（由兩個(gè)紅色圓圈標(biāo)志），改進(jìn)有尖角的串連（由一個(gè)黃色的點(diǎn)標(biāo)志）以及通過修剪功能中的修建兩物體消除間隙或多余，最后再刪除掉所有標(biāo)志。

5 串連線架幾何圖形的技巧

5.1 在“串連”方式下執(zhí)行“部分串連”功能

如果要從封閉的串連中選取部分圖素，即創(chuàng)建一個(gè)開放的串連，一般的操作方法是單擊“部分串連”按鈕，然后再按部分串連的操作方法，在串連起點(diǎn)單擊第一個(gè)圖素，根據(jù)箭頭指向，再在串連終點(diǎn)單擊第二個(gè)圖素。下面通過一個(gè)例子來告訴大家在“串連”方式下如何執(zhí)行“部分串連”功能。

（1）用矩形命令畫一個(gè)矩形，即一個(gè)封閉的矩形。

（2）選擇“實(shí)體”—“拉伸”命令，在彈出“串連選項(xiàng)”對(duì)話框后，直接在串連方式下，如圖13a所示，光標(biāo)移到左邊線，此時(shí)左邊線高亮顯示。

（3）將光標(biāo)在圖示位置單擊后，有綠色箭頭顯示到矩形左下角位置，如圖13b所示，并在屏幕出現(xiàn)選取外形串連2的提示，表明可以繼續(xù)選取下一個(gè)串連。

（4）將光標(biāo)移到右邊線后單擊，有紅色十字線和紅色箭頭顯示到矩形右下角位置，如圖13c所示，結(jié)果由封閉的串連變?yōu)殚_放的串連，單擊“確定”按鈕關(guān)閉“串連選項(xiàng)”對(duì)話框。

圖13 部分串連功能

（5）設(shè)置參數(shù)生成薄壁實(shí)體，如圖13d所示。

綠色十字線表示串連起點(diǎn)，綠色箭頭指示串連方向，單擊后所有線高亮顯示，并只出現(xiàn)綠色箭頭，表示該串連為一封閉串連，矩形所有線都被選中，該操作從一般意義上看，本次串連已結(jié)束。但如果按圖所示進(jìn)行操作，則成為“部分串連”的選擇方式。因此，如果遇到既有全部串連又有部分串連的情況，無需進(jìn)行串連方式按鈕的切換，可以較快地完成串連選取工作。

5.2 避開分支點(diǎn)的串連技巧

如圖14a所示，全部線架幾何圖形都位于同一構(gòu)圖面上。如果只對(duì)該圖形中的內(nèi)側(cè)矩形進(jìn)行擠出實(shí)體操作，如何在串連中避開“已到達(dá)分支點(diǎn)”提示的干擾，以加速串連操作呢?可以采用如下操作方式。

（1）選擇“實(shí)體”—“拉伸”命令后，單擊“區(qū)域”串連方式按鈕，如圖14b所示，在矩形框內(nèi)選擇一點(diǎn)并單擊，結(jié)果包圍該點(diǎn)的矩形被選中，但無方向箭頭顯示。

說明：在串連操作中，有些命令無方向箭頭顯示，還有如“選擇上次”按鈕，但繼續(xù)使用各編輯按鈕編輯時(shí)，箭頭將顯示。下面操作使用的即編輯按鈕。

（4）設(shè)置外形銑削參數(shù)后進(jìn)行刀具路徑模擬、結(jié)果如圖14d所示。

通過本例可以看出，形成分支點(diǎn)的4條斜線在區(qū)域方式選取時(shí)，由于位于區(qū)域外部而被忽略，而串連可以照常進(jìn)行。在MasterCAM中進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，常遇到在圖素相交的封閉區(qū)域內(nèi)繪制“剖面線”。與此處不同的是所有相交的圖素必須先在交點(diǎn)處打斷，之后采用“區(qū)域”選取方式，可以快速選取串連。

圖14 避開分支點(diǎn)的串連操作

6 結(jié)束語

正確合理的使用MasterCAM的串連功能，可以準(zhǔn)確而又快速地選取幾何圖形，保證后續(xù)的操作，如果串連的圖素有問題，本文也給出了解決方案。同時(shí)依據(jù)多年使用經(jīng)驗(yàn)，介紹了“串連”方式下執(zhí)行“部分串連”的技巧和避開分支點(diǎn)的串連技巧。