手机外壳模具建模与加工.doc

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1、机械制造方向综合实验一、实验性质、目的本实验属机械制造方向综合实验，实验内容主要涉及到机械制造工程学、机械CAD/CAM技术应用、数字控制技术和数控编程技术相关课程的。通过实验教学，可以使学生加深理解、消化、巩固课堂所学的知识，了解普通的、先进的机械制造工艺装备和现代机械加工手段，掌握以Pro/E为代表的三维CAD系统的特征建模理论方法以及数控编程方法和CAD/CAM一体化数控加工技术在模具设计和制造中的应用。二、实验内容和意义该实验由“手机外壳模具设计、手机外壳模具数控加工”两个实验构成。1.手机外壳模具设计该实验通过对手机外壳模具设计建模方法的学习和实践，使学生可以了解CAD技术的应用现状

2、和发展趋势，掌握特征建模的基本理论和方法以及运用典型CAD系统-ProEWildFire完成产品及其模具设计的基本步骤和方法。2.手机外壳模具数控加工该实验通过对手机外壳模具数控编程和加工的学习实践可以使学生熟悉CAM系统的功能和工作原理并更好的培养学生的建模与数控编程能力，学生通过它可以了解CAD/CAM技术在机械设计与加工中的应用，熟悉产品从设计建模到数控加工的整个过程。实验一 手机外壳模具设计一、 实验内容1、手机外壳设计建模用ProEWildFire完成手机外壳设计建模。手机外壳的基本结构如下图所示。 2、手机外壳模具设计建模基于所设计建立的手机外壳模型，用ProEWildFire完成

3、手机外壳模具的设计建模二、 实验要求该实验是针对机制方向的本科生。要求学生对特征建模的基本原理和方法等CAD知识和理论有充分了解，掌握分型面等模具设计的相关概念，能够在规定时间内运用ProEWildFire完成手机外壳及其模具的设计和建模。三、 实验方法和步骤31 手机外壳建模311 手机外壳结构特征及其对应的ProE特征建模工具手机外壳是典型的薄壁类零件，根据手机外壳的结构特点，手机外壳的主要结构特征建模及其所对应的ProE特征建模工具如表1所示：表1 手机结构特征及其对应ProE特征建模工具手机外壳结构特征ProE特征建模工具孔特征拉伸工具圆角，倒角倒角工具 312 手机外壳建模步骤1）新

4、建手机外壳模型文件在ProE系统文件菜单中点新建命令，激活新建文件对话框，在对话框的类型列表中选择零件类型，在名称文本框中输入所要建立的手机外壳模型名称，点确定完成手机外壳模型文件的建立。2）建立手机外壳实体模型基于“”拉伸特征工具，建立如图所示手机外壳实体模型。具体操作步骤为：点击“”按扭，激活拉伸特征工具菜单，在菜单中点击放置按钮，点定义按钮，激活草绘菜单，选择矩形绘图工具“”绘制外壳矩形截面。绘制完后，点完成按钮“”结束手机外壳截面绘制，重新激活拉伸特征工具，输入拉伸的距离，点完成按钮“”即可建立如图2的手机外壳实体模型。 3）建立外壳周边圆角特征点击倒圆角特征工具“”，依次选择手机外壳

5、模型一侧平面要导圆角的棱边，并在倒圆角特征对话框中输入圆角半径，点完成按钮 ，建立如图所示的手机外壳圆角特征。4）拉伸切除，同理25）建立外壳周边圆角特征，同理36）建立耳麦孔，同理27）建立按键孔特征，同理232 手机外壳模具设计建模321 ProE模具设计的基本概念1）参照模型或参照零件表示与所设计模具相对应的零件模型。2）工件用于完成模具设计的模具实体模型。模具设计本质就是沿所设计零件的外型轮廓表面，将工件拆分成与零件对应的上、下摸或模芯、模腔，完成零件的模具设计。3）分型面包含零件外形轮廓，并可依据零件外型轮廓将工件完全分离分割开的，具有完整边界的曲面。322手机外壳模具建模步骤1）新

6、建模具模型文件在ProE系统文件菜单中点新建命令，激活新建文件对话框，在对话框的类型列表中选择制造，在子类型中选择模具型腔选项，输入模具文件名称，取消使用“缺省模板”选项，点确定，激活新建文件选项对话框，选择mmns_mfg_mold模板，点确定进入模具设计环境，激活如图所示的模具菜单。2） 调入手机外壳模型点击模具菜单中的模具模型，在下拉的“模具模型”菜单中选择“定位参照零件”，在激活的文件对话框中选择刚建立的手机外壳模型文件，点击打开按钮，在创建参照模型对话框中选择选择“同一模型”点确定按钮，在布局对话框中选择单一布局，点确定按钮将手机外壳模型调入到当前设计环境中。3）创建手机外壳模具工件

7、在模具模型下拉菜单中点击创建菜单，激活模具模型类型下拉菜单，在其中点击选择“工件”菜单，激活创建工件下拉菜单，选择手动创建，激活如图所示的元件创建对话框，如图9所示，类型选零件，子类型选实体，在名称编辑框中输入手机外壳模具的名称，点确定关闭元件创建对话框。激活特征创建选项对话框，选择创建特征，点确定回到模具模型下拉菜单，在其中选择“加材料”命令，接受其他默认选项，点完成菜单，开始基于所建立的手机外壳模型创建手机外壳的模具的实体模型。首先点草绘按钮“”，选择手机外壳模型侧平面作为草绘平面，用“”工具绘制可包容手机外壳截面的矩形，点“”按钮结束对手机外壳模具截面形状的绘制。点“”按钮在屏幕底部激活

8、拉伸特征对话框，开始创建外壳模具实体。鼠标在拉伸特征对话框选择相两侧拉伸，既沿刚才选定的手机外壳模型侧平面基于所绘制的手机外壳模具截面向两侧拉伸形成手机外壳模具模型。在拉伸距离编辑框中输入沿两侧拉伸的距离使所拉伸的手机外壳模具实体模型可以完全包容手机外壳（该工作也可通过鼠标拖动拉伸距离标志完成）。设置好后，点“”按钮建立如图所示可完全包容手机外壳模型的手机外壳模具模型。此时，在屏幕左侧模型树中，也会对应显示以所命手机外壳模具名称为名的手机外壳模具模型。4） 定义分型面分型面就是可以沿零件外型轮廓将模具完全分割开的一个完整的曲面，针对手机外壳模型，其建立分为如下两个步骤，1：复制和封闭手机外壳模

9、型外表面2：沿底面延拓所复制的手机外壳模型外表面第一步的具体步骤是首先隐藏刚建立的外壳模具模型。然后在“模具模型”下拉菜单中点击“分型面”命令，激活“分型面”下拉菜单，点“创建”命令，激活“分型面名称”对话框，输入分型面名称，点确定。激活“曲面定义”下拉菜单，点“增加”命令，激活“曲面选项”菜单，选择“复制”命令，点“完成”命令，激活所示的曲面复制对话框，开始选取手机外壳模型的全部外表面，选中的面将被加亮显示。选取完毕，鼠标点击选取对话框的确定按钮，完成对手机外壳表面的复制，接下来在曲面复制对话框中双击填充环命令，激活如图13所示的聚合填充下拉菜单，鼠标选取包含屏幕孔和拨号键孔的外壳上表面，使

10、其加亮显示，选取完毕，点选取对话框的确定按钮，然后依次点取聚合填充下拉菜单中的“完成参考”和“完成返回”命令，关闭聚合填充下拉菜单，将外壳表面的封闭成一个平面，如图14所示。第二步的工作是沿手机外壳底平面构建一个可以将工件分割开的平面并将它与第一步所复制的封闭外壳表面合二为一形成最终的分型面。具体步骤是，在曲面管理器菜单的曲面定义下拉菜单中点“增加”命令，激活曲面选项下拉菜单，在其中选择平整命令，然后点“完成”命令，激活“曲面：平整”对话框，然后鼠标选取手机外壳底面为草绘平面，选用“”矩形绘图工具绘制如图15所示的一个可完全包容工件横截面的矩形平面。绘制完毕，点按钮。然后点确定关闭“曲面：平整

11、”对话框。接着在曲面定义下拉菜单中点击“合并”命令，激活曲面合并对话框，鼠标选择刚绘制的矩形平整平面作为合并平面与前面所复制的外壳表面进行合并，在曲面合并对话框合并类型中选择侧2，用所绘制平面在外壳表面外侧部分与外壳表面合并生成最终分型面，点完成按钮实现曲面合并，点完成/返回关闭曲面定义菜单，然后再点完成/返回关闭分型面菜单，建立手机外壳分型面如图所示。5） 提取模具体积块以生成模具元件：在左侧模型树中鼠标右键点模具模型取消对模具模型的隐藏，在模具菜单中点击摸具体积块命令，激活模具体积块菜单，在其中选择分割命令，接受两个体积块，所有工件选项，点击完成按钮，激活分割对话框，鼠标选取刚才建好的分型

12、面，点击确定，完成，依次输入分割出的两个体积块的名称，点击完成/返回，关闭模具体积块菜单完成模具体积块的分割。然后，在模具菜单中点击模具元件命令，激活模具元件菜单，选择抽取命令，激活模具元件对话框，在其中，点“”按钮，点击确定，完成模具元件抽取，生成模具元件。点完成返回关闭模具元件菜单。隐藏工件后，模具元件的开模前的装配效果如图所示。6）开模首先保证工件已经被隐藏，然后点击模具菜单中的模具进料孔命令，打开模具孔菜单，选择定义间距，定义移动命令，然后所示分别选取上、下模具元件以及它们的顶面和底面指定开模方向，并分别在下面的对话框中输入上下模具元件各自的移动的距离，最后在模具孔菜单中点完成，实现开

13、模，效果如图7）保存模具模型文件在文件菜单中点保存命令，保存外壳模具模型，Pro/E会自动生成以所命名积块为名称的凸摸和凹模模型文件。8）模型格式转换在文件菜单中点打开命令，打开保存的外壳凸摸模型文件。然后在文件菜单中点保存副本命令，选择IGES格式实现模型的转换格式存储。同样对于凹模也执行相同操作实现格式转换。3.2手机外壳凸模Mastercam9.0操作步骤图形处理1从Pro/E系统中输出手机外壳凹模零件的IGES格式文件；2在Mastercam9.0 系统中将手机外壳凹模零件的IGES格式文件转换成MC9格式文件。在菜单栏中选择回主功能表/档案/档案转换/IGES/读取。在系统弹如图3.

14、2.1所示指定文挡名对话框中读取IGES格式的文件名，单击打开。图3.2.1指定文挡名对话框在系统弹出如图3.2.2所示的IGES文件参数设置对话框，单击OK按钮。图3.2.2IGES文件参数设置对话框在系统弹出如图3.2.3所示的删除当前文件提示对话框中，单击是按钮。图3.2.3删除当前文件提示对话框单击工作栏中的（全屏显示）按钮，屏幕显示如图3.2.4所示的凹模线框模型。图3.2.4凸模线框模型坐标处理1在菜单栏选择选择回主功能表。2单击顶部工作栏中的（等角视图）按钮，单击（构图面侧视图）按钮，单击（全屏显示）/，如图2 所示的旋转前凹模模型。3在菜单栏中选择转换/旋转/所有的/图素命令旋

15、转所有几何图素。4选择执行命令。5系统提示选择旋转基准点，在菜单栏中选择原点命令以系统原点为旋转点。6系统弹出如图3.2.5所示旋转参数设置对话框，输入旋转角度（根据自己设计图形确定旋转角度，顺时针为“负”，逆时针为“正”，将模具的加工面旋转至XY平面上，将模具的长方向旋转至X轴），单击确定按钮/（清除颜色）/（全屏显示），屏幕显示如图3.2.7所示的旋转后凸模模型,图3.2.6所示的旋转前凸模模型。 图3.2.5旋转参数设置对话框 图3.2.6 旋转前凸模模型 图3.2.7 旋转后凸模模型加工坯料及对刀点的确定1绘制边界盒在菜单栏单击层别并在图3.2.8设置图层对话框中输入“层别”，使当前图

16、层处于第2层,单击确定，单击顶部工作栏中的（构图面空间绘图）按钮。 图3.2.8设置图层对话框在菜单栏中选择回主功能表/绘图/下一页, 系统弹出如图3.2.9所示绘制边界盒对话框,单击确定按纽,如图3.2.10所示。 图3.2.9绘制边界盒对话框 图3.2.10 产生边界盒2将边界盒的左上角平移到系统的原点（为对刀点）；在菜单栏中选择回主功能表/转换/平移/所有的/图素/两点间/单击边界盒左上角/原点（对刀点），系统弹如图3.2.11所示平移参数设置对话框，单击确定/（清除颜色）/（全屏显示）。图3.2.11平移参数设置对话框3绘制曲面边界线在菜单栏单击层别并在设置图层对话框中输入“层别3”，

17、使当前图层处于第3层,关闭第2层，如图3.2.12所示设置图层对话框，单击确定，单击顶部工作栏中的（构图面空间绘图）按钮。图3.2.12设置图层对话框在菜单栏中选择回主功能表/绘图/曲面曲线/所有边界/鼠标选取XY面上的所有曲面/执行/执行/回主功能表，产生如图3.2.13所示的深色线条为曲面边界。图3.2.13 产生曲面边界4.工件毛坯设置在菜单栏选择刀具路径/工作设置，系统弹出如图3.2.14所示的工作设置对话框，鼠标捕捉毛坯的左上角为对刀点，分别在X、Y、Z位置上输入模型的长、宽、高。具体参数设置如图3.2.14所示（输入自己设计的模型外形尺寸）。图3.2.14 工件设置对话框5保存文件

18、在菜单栏中选择回主功能表/档案/存档，系统弹如图3.2.15所示保存文档对话框，输入文档名称，单击存档按钮。图3.2.15 保存文档对话框规划曲面挖槽粗加工刀具路径（留余量0.3）及参数设置110R1圆鼻刀对凸模用曲面挖槽刀路开粗。 单击工作拦中的（构图面俯视图）按钮，构图面设为俯视构图面。选择刀具路径/曲面加工/粗加工/挖槽粗加工命令。选择所有的/曲面命令，选择所有曲面，选择执行命令。系统弹出如图3.2.16所示曲面粗加工挖槽刀具参数对话框，鼠标放在空白处，单击从刀库中选取刀具，从刀具库中选取直径为10刀尖角为1的圆角铣刀（如果刀库中无此刀具，可单击建立新的刀具，系统弹出所示刀具型式对话框，

19、选择圆鼻刀类型，并设置刀具规格），在曲面挖槽刀具参数设置对话窗中输入切削参数、程序名、冷却等。图3.2.16曲面粗加工挖槽刀具参数对话框 图3.2.17 刀具库对话框单击曲面挖槽刀路对话框中的曲面加工参数选项卡，参数设置如图3.2.18所示。图3.2.18 曲面加工参数选项卡单击挖槽粗加工参数选项卡，参数设置如图3.2.19所示。图3.2.19 挖槽粗加工参数选项卡 单击切削方向误差值选项卡，参数设置如图3.2.20所示。图3.2.20 切削方向误差值选项卡单击切削深度选项卡，切削深度参数设置。单击间隙设置选项卡，选择切削顺序最佳化，参数设置如图3.2.22所示。 图3.2.21 切削深度选项

20、卡 图3.2.22 间隙设置选项卡单击曲面挖槽刀路对话窗中的确定按钮，系统提示选择刀路范围限定框（标箭头），选择如图3.2.20所示串连曲面边界线，鼠标拾取边界线，选择执行命令，系统产生如图3.2.23所示曲面挖槽刀路。图3.2.23 曲面挖槽刀路23R0.4圆鼻刀对凸模按键部分用曲面挖槽刀路开粗留余量0.2 。 单击工作拦中的（构图面俯视图）按钮，构图面设为俯视构图面。选择刀具路径/曲面加工/粗加工/挖槽粗加工命令。选择所有的/曲面命令，选择所有曲面，选择执行命令。系统弹出如图3.2.29所示曲面粗加工挖槽刀具参数对话框，鼠标放在空白处，单击右键,单击从刀库中选取刀具，从刀具库中选取直径为3

21、刀尖角为0.4的圆角铣刀（如果刀库中无此刀具，可单击建立新的刀具，系统弹出如图3.2.34所示刀具型式对话框，选择圆鼻刀类型，并设置刀具规格），在曲面挖槽刀具参数设置对话窗中输入切削参数、程序名、冷却等，如图所示。 图3.2.24 曲面粗加工挖槽刀具参数对话框单击曲面挖槽刀路对话框中的曲面加工参数选项卡，参数设置如图3.2.25所示。图3.2.25 曲面加工参数选项卡单击挖槽粗加工参数选项卡，参数设置如图3.2.26所示。图3.2.26挖槽粗加工参数选项卡 单击切削方向误差值选项卡，参数设置如图3.2.27所示。图3.2.27 切削方向误差值选项卡单击切削深度选项卡，切削深度参数设置如图3.2

22、.28所示。单击间隙设置选项卡，选择切削顺序最佳化，参数设置如图3.2.29所示。图3.2.28 切削深度选项卡 图3.2.29 间隙设置选项卡单击曲面挖槽刀路对话窗中的确定按钮，系统提示选择刀路范围限定框（标箭头），选择如图3.2.29所示串连曲面边界线，鼠标拾取边界线，选择执行命令，系统产生如图3.2.30所示曲面挖槽刀路。图3.2.30 曲面挖槽刀具路径.刀具路径模拟。在菜单栏选择刀具路径/操作管理，系统弹出如图3.2.31所示的刀路操作管理对话框。选择刀路模拟选项卡，在菜单栏选择手动模拟（按“S”键）或自动模拟。图3.2.31 操作管理对话框3曲面挖槽粗加工实体加工模拟在菜单栏选择刀具

23、路径/操作管理，系统弹出如图3.2.31所示的刀路操作管理对话框。选择实体验证选项卡，系统弹出如图3.2.32所示的实体验证操作对话框，单击按钮，实体验证结果如图3.2.33所示。图3.2.32 实体验证操作对话框图3.2.33 实体验证结果规划曲面平行精加工刀具路径（无余量） 1 R1.5球刀对凹模进行曲面平行精加工刀路设计 。 单击工作拦中的（构图面俯视图）按钮，构图面设为俯视构图面。选择刀具路径/曲面加工/精加工/平行铣削命令。选择所有的/曲面命令，选择所有曲面，选择执行命令。系统弹出曲面精加工平行铣削刀具参数对话框，鼠标放在空白处，单击右键，系统弹出从刀库中选取刀具，从刀具库中选取直径

24、为3的球头铣刀如图3.2.34所示（如果刀库中无此刀具，可单击建立新的刀具， 具体设置见曲面挖槽粗加工），在曲面精加工平行铣削刀具参数设置对话窗中输入切削参数、程序名、冷却等。图3.2.34 刀具管理对话框单击曲面加工参数选项卡，参数设置如图3.2.35所示。图3.2.35 曲面加工参数选项卡单击平行铣削精加工参数选项卡，参数设置如图3.2.36所示。图3.2.36 平行铣削精加工参数单击间隙设置选项卡，选择切削顺序最佳化，参数设置如图3.2.37所示。图3.2.37 间隙设置对话框单击平行铣削精加工对话框的确定按钮，系统提示选择刀路范围限定框（标箭头），7所示串连曲面边界线，鼠标拾取边界线，

25、选择执行命令，系统产生如图3.2.38图3.2.38 产生平行铣削精加工刀路刀具路径模拟。在菜单栏选择刀具路径/操作管理，系统弹出的刀路操作管理对话框。选择刀路模拟选项卡，在菜单栏选择手动模拟（按“S”键）或自动模拟。如图3.2.50所示。3平行铣削精加工实体加工模拟在菜单栏选择刀具路径/操作管理，系统弹出如图3.2.49所示的刀路操作管理对话框。选择实体验证选项卡，系统弹出如图3.2.39所示的实体验证操作对话框，单击按钮，实体验证过程.图3.2.39 实体验证操作对话框外形铣削（主要针对按键轮廓，深度根据自己设计的按键高度设定）13平刀对凹模进行按键轮廓精加工刀路设计 。 单击工作拦中的（

26、构图面俯视图）按钮，构图面设为俯视构图面。选择刀具路径/外形铣削/串连命令,鼠标捕捉按键轮廓线(箭头方向一致)选择执行命令。系统弹出如图所示外形铣削刀具参数对话框，鼠标放在空白处，单击右键，系统弹出从刀库中选取刀具，从刀具库中选取直径为3的平铣刀,如图3.2.40所示（如果刀库中无此刀具，可单击建立新的刀具， 具体设置见曲面挖槽粗加工），单击确定按钮,在外形铣削刀具参数设置对话框中输入切削参数、程序名、冷却等，如图3.2.41所示。图3.2.40 刀库管理对话框 图3.2.41 刀具参数设置对话框单击外形铣削参数选项卡，参数设置如图3.2.42所示。图3.2.42 外形铣削参数设置对话框单击外

27、形铣削参数设置对话框的确定按钮。2外形铣削加工实体加工模拟在菜单栏选择刀具路径/操作管理，系统弹出刀路操作管理对话框。选择实体验证选项卡，系统弹出如图3.2.43所示的实体验证操作对话框，单击按钮，实体验证过程如图3.2.44所示。图3.2.43 实体验证操作对话框图3.2.44 实体验证过程曲面交线清角精加工16平刀进行交线清角精加工刀路设计 。 单击工作拦中的（构图面俯视图）按钮，构图面设为俯视构图面。选择刀具路径/曲面加工/精加工/交线清角命令。选择所有的/曲面命令，选择所有曲面，选择执行命令。系统弹出如图3.2.45所示曲面交线清角刀具参数对话框，鼠标放在空白处，单击右键，系统弹出从刀

28、库中选取刀具，从刀具库中选取直径为6的平刀（如果刀库中无此刀具，可单击建立新的刀具， 具体设置见曲面挖槽粗加工。），在曲面交线清角铣削刀具参数设置对话框中输入切削参数、程序名、冷却等，如图3.2.45所示。图3.2.45 曲面交线清角刀具参数对话框单击曲面加工参数选项卡，参数设置如图3.2.46所示。图3.2.46曲面加工参数选项卡单击曲面交线清角加工参数选项卡，参数设置如图3.2.47所示。图3.2.47 曲面交线清角加工参数选项卡2曲面交线清角加工实体加工模拟在菜单栏选择刀具路径/操作管理，系统弹出刀路操作管理对话框。选择实体验证选项卡，系统弹出如图3.2.48所示的实体验证操作对话框，单

29、击按钮，实体验证过程如图3.2.49所示。图3.2.47 实体验证操作对话框图3.2.48 实体验证结过程3、后置处理（生成NC程序）在菜单栏选择刀具路径/操作管理在弹出的对话框中单击后处理按钮，系统弹出如图3.2.49所示的后处理程式对话框，选择打开储存NC档、编辑，单击确定按钮，系统弹出如图3.2.50所示的输入程序名对话框，输入程序名， 单击保存按钮，显示NC程序如图3.2.51所示，修改（FANUC系统的程序格式）并保存。图3.2.49 后处理程式对话框 图3.2.50 输入程序名对话框图3.2.51 显示NC程序 3.3心得体会在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅大量的设计

30、资料了。为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，同时也是必不可少的。我们是在做课程设计，但我们不是艺术家，他们可以抛开实际尽情在幻想的世界里翱翔，而我们一切都要有据可依，有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。虽然自己对于这门课懂的并不多，很多基础的东西都还没有很好的掌握，觉得很难，也没有很有效的办法通过自身去理解，但是靠着这一个多礼拜的“学习”，在同学的帮助和讲解下，渐渐对这门课逐渐产生了些许的兴趣，自己开始主动学习并逐步从基础慢慢开始弄懂它。我认为这个收获应该说是相当大的。觉得课程设计反映的是一个从理论到实际应用的过程，但是更远一点可以联系到以后毕业之后从学校转到踏上社会的一个过程。小组人员的配合相处，以及自身的动脑和努力，都是以后工作中需要的。感谢老师对我们的教育以及指导！22