参考资料-手机面板凸模造型及数控加工

毕业设计

题

目

手机面板凸模造型及数控加工

工程技术系 模具设计与制造 08模具（5）班

谭志强 徐健 龚庆寿

系 (部) 专班姓指系

导主老

业 级 名 师 任

2011年 5月20日

摘 要

CAD／CAM／CAE技术在模具工业中的应用越来越广泛。这些技术有效地提高了模具设计与制造的水平、缩短了模具设计和制造的周期。其中美国参数科技公司(PTC)的Pro／E软件就是一个优秀的3D设计制造软件。而Mastercam软件是数控程序编制中的佼佼者，此次课题综合运用Pro/E、MasterCAM这两个软件，绘制出产品成型零件图和数控仿真模拟加工；经过分析总结，编写产品设计过程说明书和数控编程程序。通过本次课题研究，基本上掌握产品外形设计的一般规律；通过计算、绘图和运用技术标准、规范、设计手册等相关资料，进行产品外形设计以及数控编程的全面基本技能训练，基本上掌握产品外形设计的一般方法，并熟练使用Pro/E、MAsterCAM进行电脑绘图以及数控仿真加工，为以后从事模具设计行业工作打下一个良好的实践基础。

关键字： 塑料 凸模 Pro/ E MasterCAM

目 录

摘 要........................... ................................2 第1章 绪论........................... .........................5 1.1 前言.........................................................5 1.2 课题背景........................... .........................6 1.3 课题的主要内容........................... ...................6 1.4 课题的目的和意义........................... .................7 第2章 课题的研究手段........................... ...............8 2.1 课题涉及的专业知识........................... ...............8 2.2 人手设计与CAD设计的比较........................... .........8 2.3 课题所使用的软件........................... ..................8 2.4 课题研究过程........................... .....................10 2.4.1 准备阶段........................... ......................10 2.4.2 设计过程........................... ......................10 第3章 手机上盖造型设计........................... ..............11 3.1 造型的基本方法........................... ..................11 3.2 手机上盖立体模型形状........................... ............11 3.3 手机上盖结构工艺性分析........................... ..........11 3.4 操作步骤........................... ........................12 第4章 手机上盖凸模开模........................... ..............21 4.1开模的基本方法........................... ...................21 4.2 开模后的立体模型........................... ................21 4.3操作步骤........................... .........................21 第5章 加工工艺分析........................... ..................26 5.1手机上盖凸模结构形状分析........................... .........26 5.2 铣削方式和铣刀直径选择........................... ..........26 5.3 切削用量的选择........................... ..................26 第6章 手机上盖凸模数控编程步骤........................... .....27 6.1切削方式的选择........................... ...................27 6.2操作步骤........................... .........................27 6.3仿真模拟刀路加工 ........................... ................33 第7章 课题研究总结........................... ..................34 致谢........................... .................................35 参考文献........................... .............................36

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第1章 绪论

1.1前 言

我国塑料模具工业现状

我国塑料模具工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大的发展。模具水平有了较大提高。在大型模具方面，已经生产大屏幕彩电塑壳注塑模具等。精密塑料模具方面，已经生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。用这些模具生产的一些塑料制品制件达到了国外同类产品的水平，但总体和国外相比仍有较大差距。

在成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注塑模、抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气辅注射成型技术的使用更加成熟。热流道模具开始推广，有些企业的采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位还采用了具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不道10%，与国外的50%-60%相比，差距较大。

在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的1/3～1/5，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。

我国塑料模的发展迅速。塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAM技术，已有相当规模的确开发和应用。在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高，系列化，商品化尚待规模化；CAD、CAM、Flow Cool软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。

塑料模发展趋势

(1) 出于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度的要求，而适应高生产率而发展的一模多腔的原因，今后应该重点提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。

(2) 在模具设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。

(3) 推广应用热流道技术，气辅注射成型技术和高压注射成型技术。 (4) 开发新的成型工艺和快捷经济模具，以适应多品种、少批量的生产方式。

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(5) 提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。

(6) 应用优质材料和先进的表面处理技术来提高模具寿命和质量 此次的毕业设计（手机面板凸模的造型及数控加工）采用在Pro/ENGINEER Wildfire环境下完成造型的设计，运用MasterCAM进行数控程序的编制。 在本次设计过程中，曾遇到了不少的困难，但在指导老师的细心指导下和同学的大力帮助下，都加以解决了。但本人知识水平有限，设计中肯定会有不完善的地方，恳请老师指正。

1.2 课题背景

1.手机作为现代通信工具已经非常普及了，并且手机一直保持加速增长的发展势头。随着手机的快速发展，手机外型也在不断地变化，手机外型最早是直板的，更确切地说是砖头式的，最经典的是“大哥大”然后是直板和翻盖，接着又从直板式演化为滑盖式，从翻盖式演变为折叠式，再演化下去，又有许多概念手机出现，到那时候筹集会出现什么样子的呢？

2.鉴于手机遍及千家万户，普通外形的手机外观已经不能再满足时下爱美年轻人的需要，所以设计特别手机外型设计这一课题将是一项即重要且实用的项目之一。

1.3 课题的主要内容

主要内容：1.该设计主要运用Pro/E电脑绘图软件进行零件及产品外形设计，使用MasterCAM进行数控仿真模拟加工，结合所学的理论知识，通过计算、绘图和运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，进行产品外形设计以及数控编程等全面的基本技能训练。2.设计过程中边计算、边绘图，反复修改，计算，设计，绘图，编程交替进行。3.通过设计实践，基本掌握产品外形设计和数控编程的一般规律、运用，并熟练使用Pro/E以及MasterCAM进行设计和加工。

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1.4 课题的目的和意义

1.通过设计实践，逐步树立正确的设计思想，增强创新意识和竞争意识，基本上掌握零件及产品外形设计以及数控仿真模拟加工的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力；通过计算、绘图和运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，进行全面的基本技能训练，为以后从事模具设计工作打下一个良好的实践基础。

2.本课题不仅对手机上盖进行了外型设计的同时还进行数控仿真模拟加工,让所设计的产品更人性化、更合理。让产品更具竞争力的同时,也让自己成为复合型人才，提高自己的水平，提高自己的竞争力。

3.综合运用机械设计、机械绘图、公差与技术测量、机械原理及零件等理论知识，分析和解决产品外形设计问题以及加工工艺分析，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。

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第2章 课题的研究手段

2.1 课题涉及的专业知识

为了适应社会的发展要求，满足企业对人才的需求，学院对部分同学提出手机面板凸模造型及数控加工这一个毕业设计课题。此课题研究过程中涉及到我们大学三年所学的大量专业知识如：机械制图、计算机辅助绘图、Pro/E、MasterCAM公差与技术测量、模具材料及热处理、模具制造工艺、塑料成型工艺及模具设计等专业基础课和专业课方面的知识。

2.2人手设计与CAD设计的比较

随着市场竞争日趋激烈，传统的产品开发方式已经不再适应企业对产品的时间，质量，成本的要求。因为传统的手工绘图设计模式，很难用二维图纸区描绘三维空间机构运动和进行产品装配干涉检查等工作，因此其工作流程是按顺序进行的，很多时候是等模具做出来了，对产品进行试装配是才发现干涉或设计部合理等现象。在设计早期不能全面考虑下游过程的要求，从而使产品设计存在很多的缺陷，造成设计修改工作量大，开发周期长，成本高。

要提高制造业水平，必需要有先进的设计工具。随着计算机硬件性能的不断提高，加上三维软件造型功能的不断完善，CAD已经完成从二维到三维质的飞跃，到了三维CAD的实用阶段。用三维CAD／CAM系统进行产品开发，从根本上改变了过去手工绘图，凭图纸组织整个生产过程的技术管理方式，设计构思的表达由二维图纸变成了能在计算机模拟显示零件三维实体模型的虚拟产品，这是一种新型的设计和生产技术管理体制，是提高企业竞争能力的主要手段之一。

2.3 课题所使用的软件

⑴ 关于Pro/E软件

Pre/Engineer包括三维实体造型，装配模拟，加工仿真NC自动编程，钣金设计，电路布线，装配管路设计等专有模块，ID反求工程，CE并行工程等先进的设计方法和模式。其主要特点是参数化的牲造型；统一的能使各模块

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集成起来的数据库；设计修改的关联性，即一处修改，别的模块中的相应图形和数据也会自动更新。它的性能优良，功能强大，是一套可以应用于工业设计，机械设计，功能仿真，制造和管理等众多领域的工程自动化软件包。Pre/Engineer自动化自1988年问世以来，10多年来已成为全世界最普及的3DCAD/CAM系统的标准软件，Pre/Engineer在今日俨然已成为3DCAD/CAM系统的标准软件，广泛应用于电子，机械，模具，工业设计，汽车，自行车，航天，家电，玩具等各行各业。Pre/Engineer是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代产品造型系统，是一个参数化，基于特征的实体造型系统，并且具有单一的数据库功能。

因本课题以Pro/E软件为设计的主体，本人在下面对该的软件特点，进行简略的概括介绍。 1.操作简便

直观的操控面 交互式曲面设计 完美的图象渲染效果 高效率的工作方法 2.功能强大

参数化设计 智能特性建模

单一数据库（全相关）

⑵ 关于MasterCAM软件

MasterCAM是美国CNC Software Inc.公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件它集二维绘图、三维实体造型、曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径摸拟及真实感摸拟等到功能于一身。它具有方便直观的几何造型 Mastercam提供了设计零件外形所需的理想环境，其强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲面零件。

MasterCAM不但具有强大稳定的造型功能，可设计出复杂的曲线、曲面零件，而且具有强大的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能。其可靠刀具路径效验功能使MasterCAM可模拟零件加工的整个过程，模拟中不但能显示刀具和夹具，还能检查出刀具和夹具与被加工零件的干涉、碰撞情况，真实反映加工过程中的实际情况，同时MasterCAM对系统运行环境要求较低，使用户无论是在造型设计、仿真模拟加工，都能获得最佳效果。 MasterCAM软件已被广泛的应用于通用机械、航空、船舶、军工等行业的设计与NC加工。

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2.4 课题研究过程

2.4.1 准备阶段

在此课题研究之前我已经完成大学三年的课程学习、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、Pro/E、MasterCAM、公差与技术测量、机械设计、机械原理及零件、模具材料及热处理、模具制造工艺、塑料成型工艺及模具设计等专业基础课和专业课方面的知识。确定了我要研究的课题--手机面板凸模造型及数控加工，我阅读大量模具设计书籍，逐步理清模具设计思路，对设计思路进行一系列的实践操作，慢慢地我对于产品特别是塑料产品的设计步骤有了一个全新的认识。

2.4.2 设计过程

有了前面的理论知识后，着手开始进行课题研究。

? 首先进行手机上盖的性能结构分析：产品所含材料，材料性能特点，产品定位等等。

? 然后开始设计手机上盖的基本尺寸，一边设计一边记录数据，并通过Pro/E软件绘制零件的三维图。并使用Pro/E模具功能模块将所设计的手机上盖零件进行开模，将已经分模设计好的三维图导入到数控编程软件MasterCAM中，综合已学知识进行数控编程以及仿真模拟加工。

?最后进行设计说明书的编写。设计说明书是图纸设计的理论依据，是设计过程的整理与总结，同时也是审核设计合理与否的重要技术文件。

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第3章 手机上盖造型设计

3.1 造型的基本方法

基础特征建模：拉伸特征建模、曲面特征建模、工程特征建模、拔模特征、圆角特征、壳特征建模操作。

3.2 手机上盖立体模型形状

图3.01

3.3 手机上盖结构工艺性分析

? 产品的尺寸

塑件尺寸的大小受到塑料流动性好坏的制约，塑件的尺寸越大，要求的材料的流动性越好，流动性差的材料在模具型腔未充满就已经固话或熔接不牢，导致制品缺陷和强度下降，由于受到材料流动性的影响，我所设计的手机上盖的尺寸较为合理（约100mm*45mm*20mm），和已经投入市场的手机进行比较，所设计的尺寸基本上与市场相符合。

?壁厚

塑料制品的壁厚是最总要的结构要素，热塑性材料的壁厚一般为2mm～4mm，制品的最小壁厚与塑料材料的流动性有关，塑件的壁厚应根据塑件的使用要求，如强度，刚度，尺寸大小，电气性能以及装配要求等确定。调节产品的壁厚将决定材料的流动性能。

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