手机外壳模具建模实验报告

院（系）名称： 机械工程学院 实 验 题 目 ： 手机外壳模具建模 指 导 老 师 ： 杜 江 班 级 ： 姓 名 ： 学 号 ：

手机外壳模具建模实验

一、实验目的

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

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。

三、实验设备和环境

1.计算机

2.Pro/E软件

四、实验原理及建模方法步骤

1.手机外壳结构特点、特征分析和对应的建模方法

1．1 手机外壳建模

1．1．1 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

1．2 手机外壳模具设计建模

1．2．1 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。 2.手机外壳设计建模步骤

1）新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top面作为草绘平面，选择矩形绘图工具“”绘制外

壳矩形截面。用选择工具

“”选择并依次修改外壳截面图形尺寸达到规定的要求。用圆角工具将矩形框周边修剪，圆角半径为5。修改好后，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2，如图3所示的手机外壳圆角特征。

图2，图3

4）手机外壳抽壳

点击壳特征工具图标“ ”，激活壳特征对话框，选择手机外壳模型没有导圆角的一侧平面，在对壳特征话框中输入壁厚2，点完成按钮“”，完成对手机外壳实体模型的抽壳如图4所示。

图4

5）建立手机屏幕窗口孔

点草绘按钮“”，选择未抽壳手机外壳模型上表面为绘图平面，

然后用矩形

绘图工具“”在上表面绘制矩形屏幕窗口的形状并导圆角，操作与绘制手机外壳截面形状类似。绘制好后，用鼠标选择尺寸并修改使矩形屏幕窗口位置居中。然后点“ ”工具，点按钮“”设置除材料属性，用 “”按扭选择向模型内部的

”，创建如图5拉伸方向，然后输入大于外壳壁厚的拉伸距离，点完成按钮

“

所示的手机屏幕窗口孔。

图5

6）建立手机拨号键孔

拨号键仅在手机外壳模型上表面绘制拨号键孔时使用的是椭圆形绘图工具

“”。绘制好椭圆孔的形状后，注意修其自身尺寸和定位尺寸，绘制好后，用

”。选取已做好的孔，点击阵拉伸特征工具建立完一个拨号键，点完成按钮

“

列命令，在两侧面选取合适位置作为方向，调整孔之间的间距，直到要求，点完成按钮

“ ”。如6所示的模型，

图6

7)保存手机外壳模型

3.手机外壳模具设计建模步骤

3．2．1手机外壳模具建模步骤

1）新建模具模型文件

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

7所示的模具菜单。

，点确定进入模具设计环境，激活如图

图7

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矩形布局，X方向型腔2个，Y方向型腔1个，选取合适的增量，点预览按钮，如果符合要求，点击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

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8所示

的元件创建对话框。

图8

如图8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。设置好后，点“”按钮建立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）定义收缩

“菜单管理器”→“模具模型”→“完成/返回”→“完成/返回”→“收缩”，如下图→“完成/返回”

5）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，激活如下图10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，外壳表面全部选中后，点击确定。

图10

图12

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11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12所示。

图11

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点“增加”命令，激活曲面选项下拉菜单，在其中选则平整命令，点击“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，用矩形绘图工具一个可完全包容工件横截面的矩形平面。

第三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13所示的一个可完全包容工件横截面的矩形平面。

图13

绘制完毕，点按钮。然后点确定关闭“曲面：平整”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。

6） 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，在模具菜单中点击模具体积块命令，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，如图14。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，如图15。

图

14

图15

7）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效果如图16所示，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，实现开模，效果如图17所示：

图

16

图17

8）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，效果如下图所示。

图18凹模

图19凸模

9）模具浇口的设计

打开已保存好的凹模图形，选取凹模上表面作为基准，选取基准平面按钮，将上表面基准平移，根据凹模的深度确定基准平移的距离，最终确定的平移后基准作为新基准DIM1，然后以DIM1作为草绘基准，画浇口的痕迹，如下图红线位置所示.。在工具栏插入中找出扫描━切口━选取轨迹━完成━合并端点━完成━画合适的圆━预览━确定，以相似的方法画另半边浇口，完成后如下图20

所示。

图20

4.体会：

通过手机外壳模具设计实验，让我对Pro/E这种软件的应用有了新的认识，让我获益匪浅。

经过几天的实际操作学习，对Pro/E软件和此次建模的操作已经比较熟练了，对手机外壳模具仿真模式的建立有了进一步的认识。实验过程让我懂得了手机外壳模具设计建模的知识，借助软件的帮助，可以实现手机外壳的设计。在实验过程中，通过老师的认真讲解及指导，还有班里同学的帮助，我最终完成了实验内容以及实验报告。在此，谨向老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！

报告人： 张珍

学 号： 100221334

报告日期： 2013-12-15