手機(jī)外殼模具設(shè)計(jì)建模及數(shù)控加工實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書——第1部分

1、 機(jī)械制造方向綜合實(shí)驗(yàn)手機(jī)外殼模具建模與加工實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書一、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)、目的本實(shí)驗(yàn)屬機(jī)械制造方向綜合實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要涉及到機(jī)械制造工程學(xué)、機(jī)械CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用、數(shù)字控制技術(shù)和數(shù)控編程技術(shù)相關(guān)課程的。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以使學(xué)生加深理解、消化、鞏固課堂所學(xué)的知識(shí)，了解普通的、先進(jìn)的機(jī)械制造工藝裝備和現(xiàn)代機(jī)械加工手段，掌握以Pro/E為代表的三維CAD系統(tǒng)的特征建模理論方法以及數(shù)控編程方法和CAD/CAM一體化數(shù)控加工技術(shù)在模具設(shè)計(jì)和制造中的應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和意義該實(shí)驗(yàn)由“手機(jī)外殼模具設(shè)計(jì)、手機(jī)外殼模具數(shù)控加工”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)構(gòu)成。1、 手機(jī)外殼模具設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)通過對(duì)手機(jī)外殼模具設(shè)計(jì)建模方法的學(xué)習(xí)和實(shí)踐

2、，使學(xué)生可以了解CAD技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，掌握特征建模的基本理論和方法以及運(yùn)用典型CAD系統(tǒng)-ProEWildFire完成產(chǎn)品及其模具設(shè)計(jì)的基本步驟和方法。2、 手機(jī)外殼模具數(shù)控加工該實(shí)驗(yàn)通過對(duì)手機(jī)外殼模具數(shù)控編程和加工的學(xué)習(xí)實(shí)踐可以使學(xué)生熟悉CAM系統(tǒng)的功能和工作原理并更好的培養(yǎng)學(xué)生的建模與數(shù)控編程能力，學(xué)生通過它可以了解CAD/CAM技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)與加工中的應(yīng)用，熟悉產(chǎn)品從設(shè)計(jì)建模到數(shù)控加工的整個(gè)過程。實(shí)驗(yàn)一、手機(jī)外殼模具設(shè)計(jì)一、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、手機(jī)外殼設(shè)計(jì)建模用ProEWildFire完成手機(jī)外殼設(shè)計(jì)建模。手機(jī)外殼的基本結(jié)構(gòu)如下圖1所示。 圖1： 手機(jī)外殼2、手機(jī)外殼模具設(shè)計(jì)建模基于

3、所設(shè)計(jì)建立的手機(jī)外殼模型，用ProEWildFire完成手機(jī)外殼模具的設(shè)計(jì)建模二、 實(shí)驗(yàn)要求該實(shí)驗(yàn)是針對(duì)機(jī)制方向的本科生。要求學(xué)生對(duì)特征建模的基本原理和方法等CAD知識(shí)和理論有充分了解，掌握分型面等模具設(shè)計(jì)的相關(guān)概念，能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)運(yùn)用ProEWildFire完成手機(jī)外殼及其模具的設(shè)計(jì)和建模。三、 實(shí)驗(yàn)方法和步驟31 手機(jī)外殼建模311 手機(jī)外殼結(jié)構(gòu)特征及其對(duì)應(yīng)的ProE特征建模工具手機(jī)外殼是典型的薄壁類零件，根據(jù)手機(jī)外殼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，手機(jī)外殼的主要結(jié)構(gòu)特征建模及其所對(duì)應(yīng)的ProE特征建模工具如表1所示：表1 手機(jī)結(jié)構(gòu)特征及其對(duì)應(yīng)ProE特征建模工具手機(jī)外殼結(jié)構(gòu)特征ProE特征建模工具薄壁特征

4、抽殼工具孔特征拉伸工具圓角，倒角倒角工具重復(fù)孔結(jié)構(gòu)陣列工具 312 手機(jī)外殼建模步驟1）新建手機(jī)外殼模型文件在ProE系統(tǒng)文件菜單中點(diǎn)新建命令，激活新建文件對(duì)話框，在對(duì)話框的類型列表中選擇零件類型，在名稱文本框中輸入所要建立的手機(jī)外殼模型名稱，點(diǎn)確定完成手機(jī)外殼模型文件的建立。2）建立手機(jī)外殼實(shí)體模型基于“ ”拉伸特征工具，建立如圖2所示手機(jī)外殼實(shí)體模型。圖2 手機(jī)外殼實(shí)體模型具體操作步驟為：點(diǎn)擊“ ”按扭，激活拉伸特征工具菜單，在菜單中點(diǎn)擊放置按鈕，點(diǎn)定義按鈕，激活草繪菜單，選擇front面作為草繪平面，選擇矩形繪圖工具“”繪制外殼矩形截面。繪制完后，用倒圓角工具，在所繪制的矩形中完成倒圓角

5、。用選擇工具“”選擇并依次修改外殼截面圖形尺寸達(dá)到規(guī)定的要求。修改好后，點(diǎn)完成按鈕“”結(jié)束手機(jī)外殼截面繪制，重新激活拉伸特征工具，輸入拉伸的距離，點(diǎn)完成按鈕“”即可建立如圖2的手機(jī)外殼實(shí)體模型。 3）建立外殼周邊圓角特征點(diǎn)擊倒圓角特征工具“ ”，依次選擇手機(jī)外殼模型一側(cè)平面要導(dǎo)圓角的棱邊，并在倒圓角特征對(duì)話框中輸入圓角半徑，點(diǎn)完成按鈕 ，建立如圖3所示的手機(jī)外殼圓角特征。 圖3 手機(jī)外殼倒角 4）手機(jī)外殼抽殼點(diǎn)擊殼特征工具圖標(biāo)“ ”，激活殼特征對(duì)話框，選擇手機(jī)外殼模型沒有導(dǎo)圓角的一側(cè)平面，在對(duì)殼特征話框中輸入壁厚2，點(diǎn)完成按鈕“ ”，完成對(duì)手機(jī)外殼實(shí)體模型的抽殼如圖4所示。圖4 手機(jī)外殼抽殼

6、5）建立手機(jī)屏幕窗口孔點(diǎn)草繪按鈕“”，選擇未抽殼手機(jī)外殼模型上表面為繪圖平面，然后用矩形繪圖工具“”在上表面繪制矩形屏幕窗口的形狀并導(dǎo)圓角，操作與繪制手機(jī)外殼截面形狀類似。繪制好后，用鼠標(biāo)選擇尺寸并修改使矩形屏幕窗口位置居中。然后點(diǎn)“ ”工具，點(diǎn)按鈕“”設(shè)置除材料屬性，用 “”按扭選擇向模型內(nèi)部的拉伸方向，然后輸入大于外殼壁厚的拉伸距離，點(diǎn)完成按鈕“ ”，創(chuàng)建如下圖5所示的手機(jī)屏幕窗口孔。圖5 手機(jī)屏幕窗口孔6）建立手機(jī)撥號(hào)鍵孔特征操作步驟與建立手機(jī)屏幕窗口孔特征相同，僅在手機(jī)外殼模型上表面繪制撥號(hào)鍵孔時(shí)使用的是橢圓繪圖工具“”。繪制好按鍵孔形狀后，注意修改按鍵孔自身尺寸和其定位尺寸，保證它可

7、以在手機(jī)外殼模型剩余的外表面上按4行3列均勻分布。繪制好后，用拉伸特征工具 建立如圖6所示的一個(gè)手機(jī)撥號(hào)鍵孔，操作步驟與建立屏幕窗口特征類似。圖6 手機(jī)撥號(hào)鍵孔7）陣列手機(jī)撥號(hào)鍵孔特征用陣列特征工具 建立其余的手機(jī)撥號(hào)鍵孔。陣列對(duì)象為剛建立的手機(jī)撥號(hào)鍵孔，注意陣列類型選擇按方向陣列，通過鼠標(biāo)分別指定與陣列方向垂直的手機(jī)外殼模型的兩個(gè)側(cè)平面，以定義陣列的兩個(gè)方向，然后分別輸入在兩個(gè)方向的手機(jī)撥號(hào)鍵孔的陣列數(shù)目和陣列距離，最后點(diǎn)擊完成“”按鈕，就可以建立圖7所示手機(jī)撥號(hào)鍵孔特征。圖7 手機(jī)按鍵孔陣列8）保存手機(jī)外殼模型32 手機(jī)外殼模具設(shè)計(jì)建模321 ProE模具設(shè)計(jì)的基本概念1）參照模型或參照零

8、件表示與所設(shè)計(jì)模具相對(duì)應(yīng)的零件模型。2）工件用于完成模具設(shè)計(jì)的模具實(shí)體模型。模具設(shè)計(jì)本質(zhì)就是沿所設(shè)計(jì)零件的外型輪廓表面，將工件拆分成與零件對(duì)應(yīng)的上、下摸或模芯、模腔，完成零件的模具設(shè)計(jì)。3）分型面包含零件外形輪廓，并可依據(jù)零件外型輪廓將工件完全分離分割開的，具有完整邊界的曲面。322手機(jī)外殼模具建模步驟1）新建模具模型文件在ProE系統(tǒng)文件菜單中點(diǎn)新建命令，激活新建文件對(duì)話框，在對(duì)話框的類型列表中選擇制造，在子類型中選擇模具型腔選項(xiàng)，輸入模具文件名稱，取消使用“缺省模板”選項(xiàng)，點(diǎn)確定，激活新建文件選項(xiàng)對(duì)話框，選擇mmns_mfg_mold模板，點(diǎn)確定進(jìn)入模具設(shè)計(jì)環(huán)境，激活如圖8所示的模具菜單。

9、圖8 模具菜單2） 調(diào)入手機(jī)外殼模型點(diǎn)擊模具菜單中的模具模型，在下拉的“模具模型”菜單中選擇“定位參照零件”，在激活的文件對(duì)話框中選擇剛建立的手機(jī)外殼模型文件，點(diǎn)擊打開按鈕，在創(chuàng)建參照模型對(duì)話框中選擇選擇“同一模型”點(diǎn)確定按鈕，在布局對(duì)話框中選擇單一布局，點(diǎn)確定按鈕將手機(jī)外殼模型調(diào)入到當(dāng)前設(shè)計(jì)環(huán)境中。3）創(chuàng)建手機(jī)外殼模具工件在模具模型下拉菜單中點(diǎn)擊創(chuàng)建菜單，激活模具模型類型下拉菜單，在其中點(diǎn)擊選擇“工件”菜單，激活創(chuàng)建工件下拉菜單，選擇手動(dòng)創(chuàng)建，激活如圖9所示的元件創(chuàng)建對(duì)話框， 圖9 元件創(chuàng)建對(duì)話框如圖9所示，類型選零件，子類型選實(shí)體，在名稱編輯框中輸入手機(jī)外殼模具的名稱，點(diǎn)確定關(guān)閉元件創(chuàng)建對(duì)

10、話框。激活特征創(chuàng)建選項(xiàng)對(duì)話框，選擇創(chuàng)建特征，點(diǎn)確定回到模具模型下拉菜單，在其中選擇“加材料”命令，接受其他默認(rèn)選項(xiàng)，點(diǎn)完成菜單，開始基于所建立的手機(jī)外殼模型創(chuàng)建手機(jī)外殼的模具的實(shí)體模型。首先點(diǎn)草繪按鈕“”，選擇手機(jī)外殼模型側(cè)平面作為草繪平面，用“”工具繪制可包容手機(jī)外殼截面的矩形，點(diǎn)“”按鈕結(jié)束對(duì)手機(jī)外殼模具截面形狀的繪制。點(diǎn)“”按鈕在屏幕底部激活拉伸特征對(duì)話框，開始創(chuàng)建外殼模具實(shí)體。鼠標(biāo)在拉伸特征對(duì)話框選擇相兩側(cè)拉伸，既沿剛才選定的手機(jī)外殼模型側(cè)平面基于所繪制的手機(jī)外殼模具截面向兩側(cè)拉伸形成手機(jī)外殼模具模型。在拉伸距離編輯框中輸入沿兩側(cè)拉伸的距離使所拉伸的手機(jī)外殼模具實(shí)體模型可以完全包容手機(jī)

11、外殼（該工作也可通過鼠標(biāo)拖動(dòng)拉伸距離標(biāo)志完成）。設(shè)置好后，點(diǎn)“”按鈕建立如圖10所示可完全包容手機(jī)外殼模型的手機(jī)外殼模具模型。此時(shí)，在屏幕左側(cè)模型樹中，也會(huì)對(duì)應(yīng)顯示以所命手機(jī)外殼模具名稱為名的手機(jī)外殼模具模型。圖10 手機(jī)外殼模具工件4） 定義分型面分型面就是可以沿零件外型輪廓將模具完全分割開的一個(gè)完整的曲面，針對(duì)手機(jī)外殼模型，其建立分為如下兩個(gè)步驟，1：復(fù)制和封閉手機(jī)外殼模型外表面2：沿底面延拓所復(fù)制的手機(jī)外殼模型外表面第一步的具體步驟是首先隱藏剛建立的外殼模具模型。然后在“模具模型”下拉菜單中點(diǎn)擊“分型面”命令，激活“分型面”下拉菜單，點(diǎn)“創(chuàng)建”命令，激活“分型面名稱”對(duì)話框，輸入分型面名

12、稱，點(diǎn)確定。激活“曲面定義”下拉菜單，點(diǎn)“增加”命令，激活“曲面選項(xiàng)”菜單，選擇“復(fù)制”命令，點(diǎn)“完成”命令，激活如下圖11所示的曲面復(fù)制對(duì)話框，開始選取手機(jī)外殼模型的全部外表面，選中的面將被加亮顯示，如下圖12所示。 圖11 曲面選取狀態(tài)的曲面復(fù)制對(duì)話框 圖12 手機(jī)外殼表面選取結(jié)果選取完畢，鼠標(biāo)點(diǎn)擊選取對(duì)話框的確定按鈕，完成對(duì)手機(jī)外殼表面的復(fù)制，接下來在曲面復(fù)制對(duì)話框中雙擊填充環(huán)命令，激活如圖13所示的聚合填充下拉菜單，鼠標(biāo)選取包含屏幕孔和撥號(hào)鍵孔的外殼上表面，使其加亮顯示，選取完畢，點(diǎn)選取對(duì)話框的確定按鈕，然后依次點(diǎn)取聚合填充下拉菜單中的“完成參考”和“完成返回”命令，關(guān)閉聚合填充下拉菜

13、單，將外殼表面的封閉成一個(gè)平面，如圖14所示。 圖13 聚合填充下拉菜單 圖14 封閉手機(jī)外殼上表面封閉第二步的工作是沿手機(jī)外殼底平面構(gòu)建一個(gè)可以將工件分割開的平面并將它與第一步所復(fù)制的封閉外殼表面合二為一形成最終的分型面。具體步驟是，在曲面管理器菜單的曲面定義下拉菜單中點(diǎn)“增加”命令，激活曲面選項(xiàng)下拉菜單，在其中選擇平整命令，然后點(diǎn)“完成”命令，激活“曲面：平整”對(duì)話框，然后鼠標(biāo)選取手機(jī)外殼底面為草繪平面，選用“”矩形繪圖工具繪制如圖15所示的一個(gè)可完全包容工件橫截面的矩形平面。圖15 繪制平整平面繪制完畢，點(diǎn)按鈕。然后點(diǎn)確定關(guān)閉“曲面：平整”對(duì)話框。接著在曲面定義下拉菜單中點(diǎn)擊“合并”命令

14、，激活曲面合并對(duì)話框，鼠標(biāo)選擇剛繪制的矩形平整平面作為合并平面與前面所復(fù)制的外殼表面進(jìn)行合并，在曲面合并對(duì)話框合并類型中選擇側(cè)2，用所繪制平面在外殼表面外側(cè)部分與外殼表面合并生成最終分型面，點(diǎn)完成按鈕實(shí)現(xiàn)曲面合并，點(diǎn)完成/返回關(guān)閉曲面定義菜單，然后再點(diǎn)完成/返回關(guān)閉分型面菜單，建立手機(jī)外殼分型面如圖16所示。圖16 手機(jī)外殼分型面5） 提取模具體積塊以生成模具元件：在左側(cè)模型樹中鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)模具模型取消對(duì)模具模型的隱藏，在模具菜單中點(diǎn)擊摸具體積塊命令，激活模具體積塊菜單，在其中選擇分割命令，接受兩個(gè)體積塊，所有工件選項(xiàng)，點(diǎn)擊完成按鈕，激活分割對(duì)話框，鼠標(biāo)選取剛才建好的分型面，點(diǎn)擊確定，完成，依次

15、輸入分割出的兩個(gè)體積塊的名稱，點(diǎn)擊完成/返回，關(guān)閉模具體積塊菜單完成模具體積塊的分割。然后，在模具菜單中點(diǎn)擊模具元件命令，激活模具元件菜單，選擇抽取命令，激活模具元件對(duì)話框，在其中，點(diǎn)“”按鈕，點(diǎn)擊確定，完成模具元件抽取，生成模具元件。點(diǎn)完成/返回關(guān)閉模具元件菜單。隱藏工件后，模具元件的開模前的裝配效果如圖17所示。圖17模具開模前6）開模：首先保證工件已經(jīng)被隱藏，然后點(diǎn)擊模具菜單中的模具進(jìn)料孔命令，打開模具孔菜單，選擇定義間距，定義移動(dòng)命令，然后如圖18左圖所示分別選取上、下模具元件以及它們的頂面和底面指定開模方向，并分別在下面的對(duì)話框中輸入上下模具元件各自的移動(dòng)的距離，最后在模具孔菜單中點(diǎn)完成，實(shí)現(xiàn)開模，效果如圖18右圖 圖18 模具開模7）保存模具模型文件在文件菜單中點(diǎn)保存命令，保存外殼模具模型，Pro/E會(huì)自動(dòng)生成以所命名積塊為名稱的凸摸和凹模模型文件。8）模型格式轉(zhuǎn)換在文件菜單中點(diǎn)打開命令，打開保存的外殼凸摸模型文件。然后在文件菜單中點(diǎn)保存副本命令，如下圖19所示，選擇IGES格式實(shí)現(xiàn)模