1、 2007 届毕业生毕业设计论文中南大学毕业设计说明书课题名称 新型手电筒设计 系 别 机电工程系 专 业 模具设计与制造 班 级 04 模具（8）班 姓 名 郭小强 学 号 0404080829 指导教师 张 蓉 起讫时间：2006 年 11 月 25 日 2006 年 12 月 23 日（共 4 周）中南大学毕业设计论文第 1 页 共 23 页目 录引言 2手电筒外壳的设计 31、建立新的文件，设置工作目录 .32、创建一个新的模具实体 .33、手电筒外壳的设计的步骤 .3手电筒外壳及凹凸模的材料 4手电筒外壳图形 4创建模具坯料 51、将手电筒外壳成品件装配进来 .52、创建坯料 .54
2、、设置收缩率 .55、创建分模面 .66、用分型面拆分出模具体积块 .77、由凹凸模的体积块生成凹凸模模具 .78、生成浇注件 .79 定 义 开 模 间 距 8手电筒爆炸图 9手电筒外壳 NC 加工操作步骤 10手电筒凹模工程图 .12手电筒凸模工程图 .13手电筒凹模型槽加工 NC 代码 14小结 .16参考文献 .17中南大学毕业设计论文第 2 页 共 23 页 摘 要 ： 通 过 对手电筒外壳设计工艺规程的正确分析，查找了许多资料，以 Pro/ENGINEER Wildfire 的 Pro/Mold 及 Pro/Assembly 模块了解了塑料模具设计的基本过程，包括模具设计基本概念、
3、模具设计流程、分型面的设计（破孔填充分型面），浇注系统的设计，成型零部件设计，顶出脱模机构的设计，侧向分型抽芯机构的设计，排气结构的设计，温度调节系统的设计，模具零部件材料的设计，导向机构得设计等。最终设计出能顺利脱模的模具和模具零件。分析和总结了使用 AutoCAD 和 PRO/E 两种软件制图的体会。 关 键 词 ： 收 缩 率 分 型 面 体 积 块 凹 模 凸 模 NC 加 工引言随 着 我 国 机 械 行 业 的 发 展 ,模 具 的 需 求 是 越 来 越 大 ,目 前 我 国 模 具的 制 造 技 术 从 过 去 只 能 制 造 简 单 的 模 具 已 发 展 到 可 以 制 造
4、 大 型 、 精 密 、 复杂 、 长 寿 命 的 模 具 。 塑 料 工 业 的 兴 起 ， 使 模 具 的 需 求 更 是 加 大 ， 塑 料 行 业是 一 个 飞 速 发 展 的 工 业 领 域 。 随着塑料产量的提高和应用领域的扩大，对塑料模具提出了越来越高的要求，促进了塑料模具的不断发展。目前塑料模具正朝着高效率、高精度、高寿命方向发展，推动了塑料模具材料迅速发展。 而 此次 我 所 做 的 手 电 筒 外 壳 模 具 的 设 计 就 是 属 于 塑 料 模 具 。手 电 筒 模 具 是 属 于 工 业 类 产 品 模 具 。 手 电 筒 模 分 型 面 的 构 造 方 法 、 靠破
5、 孔 的 修 补 大 都 在 Pro/E 的 设 计 环 境 下 进 行 ， 而 Pro/E 属 于 模 具CAD/CAM 类 设 计 软 件 。 在 引 入 模 具 CAD 技 术 后 ， 模 具 设 计 可 借 助 计 算 机完 成 传 统 手 工 设 计 中 各 个 环 节 的 设 计 工 作 ， 并 自 动 绘 制 模 具 装 配 图 和 零 件图 。最 早 的 模 具 CAD/CAM 技 术 ， 虽 然 使 用 计 算 机 代 替 了 大 量 的 繁 重 手 工劳 动 ， 取 得 很 大 成 绩 ， 但 是 从 整 个 模 具 生 产 过 程 看 ， 却 没 有 什 么 本 质 的
6、变化 。 因 为 模 具 CAD 仍 然 是 从 接 受 模 具 设 计 任 务 书 开 始 ， 以 绘 制 模 具 图 完成 整 个 过 程 ； 而 模 具 CAD 从 接 受 图 样 开 始 ， 以 完 成 模 具 制 造 而 告 终 。整 个 模 具 生 产 与 传 统 模 具 生 产 类 似 ， 设 计 与 制 造 环 节 间 有 着 严 格 的 分 界 ，两 个 环 节 间 传 递 信 息 的 重 要 手 段 只 靠 图 样 。 模 具 CAD/CAM 技 术 的 主 要特 点 是 设 计 与 制 造 过 程 的 紧 密 联 系 设 计 与 制 造 一 体 化 ， 其 实 质 是设
7、计 和 制 造 的 综 合 计 算 机 化 。 在 模 具 CAD/CAM 系 统 中 ， 产 品 的 几 何 模型 是 关 于 产 品 的 最 基 本 核 心 数 据 ， 并 作 为 模 具 设 计 、 计 算 、 分 析 中 最原 始 的 依 据 。 通 过 模 具 CAD/CAM 系 统 的 计 算 、 分 析 和 设 计 而 取 得 的 大量 信 息 ， 可 运 用 数 据 库 和 网 络 技 术 将 其 存 储 并 直 接 传 送 到 生 产 制 造 环 节 的各 个 方 面 ， 从 而 实 现 设 计 制 造 一 体 化 。 此 课 题 手 机 外 壳 模 具 设 计 主 要是 运
8、 用 模 具 CAD/CAM 软 件 之 Pro/E 模 具 设 计 来 完 成 的 。随 着 市 场 竞 争 的 日 益 激 烈 ， 用 户 对 产 品 的 质 量 、 成 本 、 上 市 时 间 提 出了 越 来 越 高 的 要 求 。 CAD/CAM 技 术 是 加 快 产 品 更 新 换 代 ， 增 强 企 业 竞 争能 力 的 最 有 效 手 段 ， 同 时 也 是 实 施 先 进 制 造 和 CIMS 的 关 键 的 核 心 技术 。 企 业 应 看 清 应 用 CAD/CAM 技 术 带 来 的 进 步 性 ， 并 以 自 身 为 基 础 ，借 鉴 同 行 各 企 业 应 用 推
9、 广 的 经 验 ， 灵 活 应 用 CAD/CAM 技 术 ， 加 快 企 业的 设 计 制 造 一 体 化 发 展 。中南大学毕业设计论文第 3 页 共 23 页手电筒外壳的设计1、建立新的文件，设置工作目录在用户目录下建立新的文件夹，文件名为 shoudiantong_mold。打开新的ro/E 系统选择设置工作目录 。在对话框中选择目录 shoudiantong0_mold完成。2、创建一个新的模具实体单击工具栏中的“新建文件夹”按钮,在“类型项内”选择零件， “子类型”选择实体，输入“shoudinatong01_mold”,取消“使用默认模板”“完成”。在新文件操作对话框中选择“m
10、mns_mfg_mfg”模板（使用单位为毫米的模板）完成。画面显示三维空间坐标系 PRT-CSYS-DEF 有三个平面分别为FRONT，TOP,RIGHT 三个平面。3、手电筒外壳的设计的步骤（1）选择旋转定义草绘以 FRONT 为创建平面 TOP 面为基准面建立长180，宽分别为 30、15。如图（1） 。（3）抽壳，利用工程特征中的抽壳命令创建手电筒外壳厚度为 2。（4）倒圆角，利用倒圆角命令手电筒外壳进行圆角修饰圆角半径为 1。如图（2）所示。（5）利用“拉伸去出材料”命令，对外壳表面进行表面孔的设计。（6 选择旋转定义草绘以 FRONT 为创建平面 TOP 面为基准面建立长 16的长方
11、形，在长方形的两边各画半径为 3 的半圆，如图（3）所示。用利用“拉伸去出材料”命“完成” 。 手电筒外壳及凹凸模的材料1、用合成塑料作外壳的手电筒2、凸、凹模材料采用 Cr12MoV 钢3、采用银色镀铬作外壳的手电筒4、涂层漆用在手电筒的外壳上图（3）图（1）图（2）中南大学毕业设计论文第 4 页 共 23 页手电筒外壳造型图中南大学毕业设计论文第 5 页 共 23 页创建模具坯料1、将手电筒外壳成品件装配进来单击“模具模型装配参考模型” 。选择参考零件：“shoudiantong.prt打开” 。以默认位置装配参考零件：单击对话框的默认装配按钮单击“确定” 。接受默认参考零件名称 MFG0
12、004_REF：单击“确定”2、创建坯料单击“创建工件手动” 。输入坯料的名称 shoudiantong_mold完成创建坯料的特征：在创建特征选择对话框中，创建方法字段选择“创建特征完成”,单击凸出特征拉伸+实体完成。单击拉伸工具条中定义按钮 ,弹出部件对话框，在其中的草绘平面选择基准面 MAIN_PARTING_PLN,并接受默认草绘视图方向；单击参考面选择“基准平面 MOLD_RTGHT 为参照单击草绘” 。 进入草绘界面绘制长 210，宽 100 的图形单击“确定” 。属性选择双侧拉伸，输入拉伸深度为 80，下角中选择确定，完成拉伸特征,单击完成/返回。回到模具命令莱单，以默认视角显示
13、完成坯料。如图（4）所示。3、 浇 道 口 的 设 计（1）模具模型中选择特征型腔组件实体（切减材料）完成（2）应用旋转实体去也材料选择 FRONT 为草绘平面绘出好图所示的草绘截面点击确定完成草绘单击右下角的确定按钮。（3）完成浇道的口的设计截面尺寸如图（5）所示4、设置收缩率单击“收缩率按尺寸设置/重置所有尺寸”收缩率设为：0.005完成单击确定完成/返回。如图(6)所示。5、创建分模面（1）复制成品件的外表面在模型树上选中 PRT0001,然后按鼠标右键，选择隐藏再单击“分型面创建选用电脑默认名称单击确定” ，单击“增加复制“完成/返回” 。弹出曲面：复制，选择手电筒外壳的内表面,选择完
14、成后单击选择对话框中的确定。（2）在曲面：复制对话框单击填充环定义单击“保存视图列表按钮” ，选择缺省方向，图形以缺省视角显示， “选择所有”选择含有破孔面的手电筒外壳的内部曲面，在选择对话框中单击确定，单击完成参考确定，在曲面：复制对话中单击“确定” 。 单击工具栏中的渲染图标“着色”按钮，如图（7）所示,所有的靠孔已经被填补。图（6）图(7)图（5）图（4）中南大学毕业设计论文第 6 页 共 23 页（3）创建拉伸曲面显示实体：在模具、型树上选中 PRT0001 然后按鼠标右键，选择“取消隐藏” 。单击“增加拉伸” ，选择“曲面属性：单侧+闭合端面”选择“绘图平面：单击 FRONT 为草绘
15、平面” 。确认视图方向朝向左侧：单击确定或者按鼠标中键（即以零件的右视图作为绘图平面） 。选择 TOP 面参考面：单击 FRONT选择坯料的中心平面，绘制滑块的图形，选择拉伸至曲面。以默认视角显示图形再单击认，选择模块实体的左侧平面作为曲面拉伸的 终止面。在曲面：拉伸对话框中单击 6确定完成曲面。（4）合并面组主面组已经默认为第一步所做的曲面：面组 F11（PART_SURF_1）选择附加平面：点选第二拉伸得到的曲面，则在曲面：合并中的附加组面中为 F6。在附加面组选择附加曲面的方向：单击“侧 1”，单击“确定”单击“完成”回到模具命令菜单。6、用分型面拆分出模具体积块单击“模具体积分割两个体
16、积+所有工作/将整个坯料分割成两个体积”选择分型面“PART_SURF_2”完成分模，然后单击“确定”在分割对话框中单击“确定/返回” 。 这个时候分割面的左侧以高亮线条显示，即为滑块输入模体积的名称：shoudiantongmold_vol_2单击“确定”并“着色” 。如图 8、9：单击“模具体积分割两个体积+模具体积块选择分型面“PART_SURF_1”，单击“编辑查找” ，在输入值的对话框里选择“PART_SURF_2”，然后单击“确定”在分割对话框中单击“确定/返回” 。 这个时候分割的体积块以高亮线条显示，即为凸模输入模体积的名称：shoudiantongmold_vol_3单击“确
17、定”并“着色” 。与此同时被分割出的体积块即为凹摸输入模体积的名称：shoudiantongmold_vol_4 单击确定。7、由凹凸模的体积块生成凹凸模模具单击“模具组件抽取”在抽取对话框中选择体积块shoudiantongmold_vol_2、shoudiantongmold_vol_3 和 shoudiantongmold-_vol_4 单击“完成/返回” ，回到模具命令菜单。8、生成浇注件单击“铸模创建” 命令，输入浇注件名称：shoudiantongmold.模型树上增加了 shoudiantongmold.prt。9 定 义 开 模 间 距（1）隐藏参考零件、分模面以及坯料单击菜单
18、中的“隐藏按钮“选择参考零件“PRT0010”,然后按 Ctrl 键图（9）图（8）中南大学毕业设计论文第 7 页 共 23 页加选“坯料 PRT0001”，再单击对话框中的“隐藏按钮” 。单击“分型面”按钮，选择分型面“PART_SURF_2 和分型面“PART_SURF_3”然后单击对话框中的“隐藏按钮” 。单击关闭。（2）定义开模动作单击“模具进料孔定义间距定义移动” ，选择“移动件：选择凹模在选择对话框中单击确定” 。选择移动垂直平面：选择凹模，使移动方向向下，要使移动方向向上输入移动量为-250，单击选择对话框确定。定义凸模间距步和凹模相似只是移支的方向不同所以输入移支量的数字不加负
19、号为 250。定义滑块的间距步，选择“移动件：选择滑块在选择对话框中单击确定” 。选择移动水平平面：选择滑块，使移动方向向左，使移动方向向左输入移动量为 250，单击选择对话框确定。（ 3） 对 模 具 凹 凸 模 定 义 间 距 完 成 后 单 击 “完 成 /返 回 ”出 现 模 具 的 爆炸 图中南大学毕业设计论文第 8 页 共 23 页手电筒爆炸图中南大学毕业设计论文第 9 页 共 23 页手电筒外壳 NC 加工操作步骤1、 设 定 操 作 环 境（1） 、掉出毛坯件图 选择“制造模型装配毛坯”指令，再次打开对话框，选取手机零件的毛坯图形文件，单击“确定”毛坯件图形便显示在工件图形的右
20、边。（2）、 组合工件和毛坯 在弹出的“部件放置”对话框中，选择“约束形式”下拉菜单中的“对齐”选项，在屏幕上用鼠标选取工件图形中的 DTM1，则显示工件图形中 DTM1 的方向箭头，同时在对话框上显示，按此按钮工件中的箭头消失，再选毛坯图形中 DTM1，显示毛坯图形中 DTM1 方向箭头，在保证工件与毛坯 DTM1 方向一致的情况下，按毛坯上箭头消失。这时工件与毛坯在 DTM1 方向上对齐。用同样方法对齐两个图形中的 DTM2 和 DTM3，最后在对话框中显示三个Align（对齐），三个基准全部对齐后，工件和毛坯合并为一体，按对话框中OK，退出。（3）、加工机床设置 “加工设置加工操作定义操
21、作”指令。在”定义操作”菜单中有若干 Operation 选项，有些选项是必要的，有些是选择性的。系统会自动强制性地选中必要的设置选项，如“机床型号”，“加工基准坐标系统”二项已有标记，是系统自动选定的必要的定义项目。若操作者需要进行其他项目设置，则用鼠标选中所需选项，以加入设置程序的项目。按“执行操作”，显示“机床形式”菜单，选择加工所需机床。本文选择应用较多的三轴数控铣床叙述加工过程，选“铣床三轴数控铣床执行”指令。选“机床设置”菜单中的“名字”。信息窗显示：“输入机床名称”，输入机床名称，回车，然后按“执行”。（4）、设置加工基准坐标系统 设定机床后，系统显示“加工坐标系统”菜单。在该菜
22、单中选“创建”指令，创建坐标系，选择“模型”指令，在屏幕上选定要加工的模型，模型反白，系统打开“选项”菜单，列出创建坐标系的九种选项，操作者可选择一种自己习惯而便捷的方式完成加工基准坐标系统的设置。2、 设 定 加 工 方 法选“加工”指令，系统弹出“制造信息”对话框。对话框中有六个项目，“操作名称”系统已经自动设置好了，“机床名称”和“加工坐标系统”已设置完成。Pro/NC 有 12 种加工方法，充分地满足了加工中的设计需要，各种加工方法在设置步骤上大体相同。操作者应根据工件加工的工艺要求、加工条件等因素选择相应加工方法。选“NC 程序加工”指令。选择“腔槽加工”，按“执行”，“制造信息”对
23、话框中“程序”项设置完成。显示“程序设置”菜单，菜单中有许多有标记的项目，是系统自动选定的，告诉操作者按已选定的顺序进行工作，按“执行”。3、 设 定 加 工 参 数选“制造参数设置”对所需要的参数进行设置，此外是缺省值就不必设置。4、 设 置 退 刀 高 度中南大学毕业设计论文第 10 页 共 23 页为了避免加工刀具在不同加工位置的转换过程中，刀具移动路径与未加工材料或其他工具发生碰撞的危险，需要设置安全退刀面。完成加工程序设计参数设置后，按“执行”，系统弹出“退刀选择”对话框，以设置安全退刀面。按“沿 Z 轴方向”按钮，在“输入 Z 向深度”文本行中输入欲设置退刀平面的 Z 坐标值。按“
24、预览”，在屏幕上观察退刀平面设定是否符合要求。接受设置则单击完成，退出对话框。5、 选 择 加 工 区 域设定完参数后，单击“完成铣削体积块创建体积块”输入名字后进行草绘平面选“腔型的外表面“为平面加工区域”，单击“完成”进入草绘环境，选要铣削的型腔的外表面作为草绘对象，单击“确定”选“至曲面”这时选型腔的另外一个面。单击“确定”完成体积块的创建。然后选“型腔的内外表面”作为加工区域。单击“完成/返回”结束加区域定义。6、 生 成 刀 具 路 径(1)、绘制刀具路径在“NC 程序”菜单中，选“演示刀具路径”指令，系统显示“演示刀具路径”菜单，菜单中系统用标记自动选定项目，告诉操作者按已选定的顺
25、序进行工作，按“执行”。系统在屏幕上生成刀具路径，同时在“制造信息”对话框中显示刀具路径信息。可在“刀具位置控制”单中利用“放置刀位”、“下一刀位”及“前一刀位”指令控制刀具的刀位显示。选择“刀位测量”指令计算加工刀具路径参数的细节数据。完成加工刀具路径设计的参数设置后，系统会根据用户的设置参数产生刀具路径，而所产生的大部分刀具路径细节部分均由系统自行设置，所以其产生的结果未必会完全符合期望。因此可以在“NC 程序”菜单中，选“定制 NC 程序”指令，来自定义刀具路径模式。（2）、检验刀具路径在“演示刀路”菜单中，选“刀具路径检验运行”指令，屏幕上开始动画演示刀具铣削工件的加工过程。“NC 显
26、示”菜单中的“步幅”用来控制动画演示的步长大小。“刀具显示”用于设置动画演示过程中刀具的显示情况。选菜单中“完成程序”指令，完成本程序设置。7、 显 示 刀 具 轨 迹选“NC 序列演示轨迹屏幕演示”即可以看到刀具的运行轨迹和 CL 数据。8、 生 成 后 置 处 理 、 NC 文 件系统显示“加工”菜单，选“刀位数据NC 程序”指令，在“NC 程序列表”中选择前面生成程序的文件名。在“输出路径”菜单中选“文件”指令，使刀位数据输出到文件中，在弹出的“输出类型”菜单中系统用标记自动选定了“刀位文件”和“交互式计算”两项，操作者应另外选上“后置处理刀位数据文件”以生成 NC 代码文件，“执行”。
27、系统打开“保存”对话框，在选定的子目录中下，输入要生成文件的文件名，“单击确定”完成设置，退出对话框。接受“后置处理”菜单中系统提供的项目，“执行”。系统显示“后置处理列表”菜单，从中选择一种生成后置处理文件的数控系统格式，系统在后台生成所需格式的 NC 代码文件。选“结束输出”指令，完成后置处理。选“加工NC 程序新程序”指令，可建立新的程序。中南大学毕业设计论文第 11 页 共 23 页手电筒凹模工程图中南大学毕业设计论文第 12 页 共 23 页手电筒凸模工程图中南大学毕业设计论文第 13 页 共 23 页滑块工程图中南大学毕业设计论文第 14 页 共 23 页手电筒凹模型槽加工 NC
28、代码$* Pro/CLfile Version Wildfire 2.0 - M120$- MFGNO / MFG0002PARTNO / MFG0002$- FEATNO / 50MACHIN / UNCX01, 1$- CUTCOM_GEOMETRY_TYPE / OUTPUT_ON_CENTERUNITS / MMLOADTL / 1$- CUTTER / 12.000000$- CSYS / 1.0000000000, 0.0000000000, 0.0000000000, 0.0000000000, $0.0000000000, 1.0000000000, 0.0000000000,
29、 0.0000000000, $0.0000000000, 0.0000000000, 1.0000000000, 0.0000000000SPINDL / RPM, 200.000000, CLWRAPID GOTO / -30.7410862272, -28.0767541936, 10.0000000000FEDRAT / 200.000000, MMPMGOTO / -30.7410862272, -28.0767541936, -15.0000000000GOTO / -49.2589137728, -28.0767541936, -15.0000000000GOTO / -49.2
30、588750874, -28.0768458580, -15.0000000000CIRCLE / -40.0000000000, -50.0000000000, -15.0000000000, $0.0000000000, 0.0000000000, 1.0000000000, 23.7981397470GOTO / -62.7468229081, -43.0047513979, -15.0000000000GOTO / -17.2531770919, -43.0047513979, -15.0000000000CIRCLE / -40.0000000000, -50.0000000000,
31、 -15.0000000000, $0.0000000000, 0.0000000000, -1.0000000000, 23.7981397470GOTO / -17.5629165385, -57.9327637781, -15.0000000000GOTO / -17.5629595552, -57.9327486021, -15.0000000000GOTO / -62.4370404448, -57.9327486021, -15.0000000000GOTO / -62.4371426493, -57.9327847456, -15.0000000000CIRCLE / -40.0
32、000000000, -50.0000000000, -15.0000000000, $0.0000000000, 0.0000000000, 1.0000000000, 23.7982025390GOTO / -46.6136786480, -72.8607458064, -15.0000000000GOTO / -33.3863213520, -72.8607458064, -15.0000000000GOTO / -33.3863093287, -72.8607873688, -15.0000000000CIRCLE / -40.0000000000, -50.0000000000, -
33、15.0000000000, $0.0000000000, 0.0000000000, 1.0000000000, 23.7982458054GOTO / -33.3863093287, -72.8607873688, -15.0000000000GOTO / -33.3863801697, -72.8607628321, -15.0000000000GOTO / -45.9640954109, -68.5043107686, -15.0000000000GOTO / -45.9640954109, -68.5043107686, -30.0000000000GOTO / -34.035904
34、5891, -68.5043107686, -30.0000000000GOTO / -34.0358996021, -68.5043262118, -30.0000000000CIRCLE / -40.0000000000, -50.0000000000, -30.0000000000, $0.0000000000, 0.0000000000, 1.0000000000, 19.4417227146GOTO / -22.4453860548, -58.3556035895, -30.0000000000凹模加工图中南大学毕业设计论文第 15 页 共 23 页GOTO / -57.554613
35、9452, -58.3556035895, -30.0000000000CIRCLE / -40.0000000000, -50.0000000000, -30.0000000000, $0.0000000000, 0.0000000000, -1.0000000000, 19.4417227146GOTO / -59.3588577435, -48.2068996188, -30.0000000000GOTO / -59.3588921629, -48.2068964105, -30.0000000000GOTO / -20.6411078371, -48.2068964105, -30.0
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