毕业设计（论文）手机上盖模型的三维设计

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1、浙江工商职业技术学院机电工程学院毕业设计1.绪论随着改革开放的加速发展，特别是加入世贸组织以后，作为制造业基础的模具行业正在逐步的发展。CAD/CAM、数控加工及快速成形等先进技术的发展，在模具行业中得到了广泛的应用，所以对于我们学习数控技术专业来讲要不断地更新学习这些方面的知识以便更好的适应社会的发展，跟紧其脚步。CimatronE是业界公认的最优秀的CAD/CAM加工软件之一，也是目前在模具行业应用最为广泛的CAD/CAM软件。它具有可以满足一般加工所需的各项功能；尚有人性化，智能化的特点；还有刀路计算快、NC文件短等优点；同时其编程操作简单易用。CimatronE编程在我国珠江三角洲地区

2、和长江三角洲的江浙沪一带使用十分广泛，特别在模具企业中，有很高的市场占有率。熟练掌握CimatronE编程的工程师非常手企业欢迎，并可以获得高薪。本论文将在参考一些手机模型的基础上，利用Cimatron E 7.1完成一款手机的三维造型设计。通过本毕业设计的完成，培养具有初步机械设计和运用能力，同时强化对Cimatron软件的草图绘制、实体建模、自由造型等功能的熟练运用，为以后成为一位结构或工程设计师做铺垫，因为该软件，不但可以建立零件模型，还可以建立部件、整机的装配模型。所以本次毕业设计对培养学生的三维造型能力是一个很好的锻炼机会，对以后的从事工程设计方面的工作有一定的帮助。2手机上盖的草图

3、设计21手机上盖外形。设计如图2-1所示的一个比较 典型但简单的手机上盖。 图2-1 手机上盖22 手机上盖外形草图设计。2.2.1新建文件。1 单击“草图”按钮，系统直接以默认的XOY平面为绘图平面，进入草图绘制状态。2 绘制草图。如图2-2所示3 拉伸外形。单击菜单栏中的“实体新建拉伸”按钮，拾取外轮廓，增量=3，退出。如图2-3所示。 图2-2绘制草图 图2-3拉伸外形23手机上盖外壳实体倒圆角。2.3.1单击菜单栏中的“实体圆角”按钮，单击，拾取倒圆角边，单击输入数值1，单击特征向导确定，如图2-4示。 图2-4倒圆角 24手机屏幕实体删除拉伸。2.4.1删除拉伸 单击菜单栏中的“曲线

4、草图” 按钮，选择XOY作为草图绘制平面，单击使之成为主视图。 绘制如图2-5示的轮廓。 退出草绘 单击菜单栏中的“实体删除拉伸”按钮，拾取草绘轮廓，再单击特征向导确定，如图2-6所示。 图2-5绘制草图 图2-6拉伸图形25手机屏幕实体倒圆角。 单击菜单栏中的“实体圆角”按钮，单击，拾取倒圆角边单击输入数值1，单击特征向导确定，如图2-7示。 图2-7倒圆角 26草绘按键按钮。2.6.1 草绘按钮 单击菜单栏中的“曲线草图” 按钮，选择XOY作为草图绘制平面，单击使之成为主视图。 绘制如图2-8示的轮廓。 图2-8草绘按钮 27镜像陈列。 单击菜单栏中的“编辑复制几何体镜像阵列”按钮，拾取四

5、个矩形轮廓，以离左右两边矩形2cm处为中心作为中心点开始镜像，使镜像出的图形在XOY平面上，如图2-9所示，单击特征向导确定，镜像结果如图2-10所示。 图2-9拾取镜像实体 图2-10镜像结果 28手机12个按键实体删除拉伸。2.8.1按键删除拉伸 单击菜单栏中的“曲线草图” 按钮，选择XOY作为草图绘制平面，单击使之成为主视图。 绘制如图2-11示的轮廓。 退出草绘。 单击菜单栏中的“实体删除拉伸”按钮，拾取草绘轮廓，再单击特征向导确定，如图2-12所示。 图2-11绘制草图 图2-12删除拉伸29手机12个按键实体倒圆角。2.9.1实体倒圆 单击菜单栏中的“实体圆角”按钮，单击，拾取倒圆

6、 单击输入数值1，单击特征向导应用，如图2-13示。 再依次到出12个圆角，如图2-14示。 图2-13特征向导 图2-14倒12个圆角 210手机听筒实体删除拉伸。2.10.1听筒删除拉伸 单击菜单栏中的“曲线草图” 按钮，选择XOY作为草图绘制平面，单击使之成为主视图。 绘制如图2-15示的轮廓。 退出草绘。 单击菜单栏中的“实体删除拉伸”按钮，拾取草绘轮廓，再单击特征向导确定，如图2-16所示 图2-15绘制草图 图2-16删除拉伸 211手机听筒实体倒圆角。2.11.1听筒倒圆角 单击菜单栏中的“实体圆角”按钮，单击，拾取倒圆单击输入数值1，单击特征向导应用，如图2-17示。 倒圆角结

7、果如图2-18所示。 图2-17倒圆角 图2-18倒圆角结果 212手机內壳实体删除拉伸。2.12.1内壳删除拉伸 单击菜单栏中的“曲线草图” 按钮，选择红色底面草图绘制平面，单击使之成为主视图。 绘制如图2-19示的轮廓。 退出草绘。 单击菜单栏中的“实体删除拉伸”按钮，拾取草绘轮廓，再单击特征向导确定，如图2-20所示 图2-19绘制草图 图2-20删除拉伸 213手机內壳倒圆角。 单击菜单栏中的“实体圆角”按钮，单击，拾取倒圆角边， 单击输入数值1，单击特征向导应用，如图2-21示。 图2-21到圆角 3 手机上盖的分模设计31加载参照物打开Cimatron E后，在在工具条上单击“分模

8、设置”按钮。在弹出的“分模设置向导”对话框中选择“零件1”确定 。 如图3-1所示。 如图3-1分模设置向导32 快速断开3.2.1 断开 快速断开。单击按钮，确认浮动菜单上的方向选项为“两个方向”，垂直面处理方式为“垂直面-增加到顶部”，如图3-2所示。单击特征向导栏中确定。拖动滑动条查看断开效果，如图3-3所示， 图3-2分模设置 图3-3 快速断开效果附加未分配面。拾取未被分配的面，如图3-4所示，再在分模特征树的Spilt-1上单击鼠标右键，选择“附加”，如图3-5所示，单击特征向导退出。 图3-4 未被分配面 图3-5 附加曲面 33 设置拔模角 设置拔模角。单击“拔模角度”按钮，打

9、开下级工具按钮，单击“拔模角”按钮，单击，设置拔模参数，如图3-6所示。确定退出。 图3-6 拔模角设置 34创建分模线和分模面3.4.1 分模线预览分模线。单击分模线按钮，在打开的下级工具按钮中单击“分模线预览”，如图3-7所示，红色为内分模线，蓝色为外分模线，单击“内分模线”，确定3.4.2创建分模面。单击分模面按钮，打开下级工具按钮，单击“内分模面”按钮，确定退出，如图3-8所示。 图3-7 分模线预览 图3-8 内分模面单击菜单栏中的“曲线组合曲线”按钮，拾取外分模线一边，再拾取与箭头方向相反方向的相邻边确定，如图3-9所示。单击外分模面按钮，拾取所组合的曲线，浮动对话框中输入数值40

10、，确定，如图3-10所示。 图3-9 组合曲线 图3-10 外分模面35 创建新毛坯创建工件坐标系。单击“工具”按钮，打开下级工具按钮，单击“工件坐标系”按钮，不创建包容盒，拾取表面中心，确定退出，如图3-11所示。单击“新毛坯”按钮，单击“曲线草图”按钮，绘制如图3-12所示的矩形框，退出草图。在浮动对话框中设置参数如图3-13所示，单击特征向导确定。完成的模型如图3-14所示。 图3-11 创建工件坐标系 图3-12 绘制矩形 图3-13 新建毛坯 图3-14 完成的模型36 生成凹凸模输出模具部件。单击分模向导条上的“输出模具部件”按钮，进行模具部件的生成。打开型腔模具部件，选取菜单“激

11、活工具缝合分模面”，系统自动将分模曲面缝合。再选取菜单“激活工具切除”，选取毛坯为要被切除的实体，单击鼠标中键退出，选取分模曲面，作为用来切除的体，切换删除方向箭头为向下，在屏幕的“特征向导”对话框中单击“确定”。最后删除分模曲面，单击菜单“激活工具删除几何”,如图3-15所示为分模结果。 图3-15 凸模 凹模保存文件，文件名为“手机上盖凸模”、“手机上盖凹模”。4工件分析与工艺规划41 工件分析该零件结构复杂，细小部位多。同时模具要求精度高，寿命长，所以使用了较高硬度的材料X40 CrMo V51热坐钢，并且要求数控加工时做到有足够的精度，减少手工工作量。所以选用加工中心铣削加工。又因为要

12、高的精度，所以选用10mm的平底刀和1mm的球头刀。毛坯为六方块，六面均已光整。42 工件安装用台虎钳将工件加紧固定在机床工作台上。加工坐标原点定在毛坯顶面中心处。43 加工坐标原点X：型腔中心。Y：型腔中心。Z：型腔的上表面。坐标系设定在G54。44 刀具的选择刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响到加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀。铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀。

13、对一些主体型面和变斜角轮廓的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓铣刀、锥型刀和盘型刀。曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较低平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而应采用平底刀。本零件设计中刀具选择如表4-1所示的数控加工刀具卡片。 图4-1数控加工刀具卡片序号刀具编号刀具规格名称数量加工表面刀尖半径/mm备注1T0110的平底刀1凹凸槽无 2 T021的球头刀1 凹凸槽无3T034的平底刀1凹凸槽无4TO43的球头刀1凹凸槽无45切削用量选择切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。切削用量的大小对切削、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影

14、响。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据说明书、切削用量手册，并结合经验而定。表4-2 数控加工工序卡片单位名称浙江工商职业技术学院产品名称代号零件名称零件图号工艺序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间工部号工部作业内容加工面刀具号刀 具规 格主 轴转 速进给速度每刀切削深度备 注1粗加工环行铣整体T0110平底刀10005000.52曲面铣根据精铣所有底面T021的球头刀1000015000.

15、13使用二次开粗加工进行体积铣环形-3D加工整体T034平底刀10005000.54应用曲面铣精铣所有底面精加工底面T043的球头刀200010000.2编 制审核批准年 月 日共 页第 页5 模型分析51 Cimatron刀路设置及仿真（凸模）511 初始设置1 在零件环境下打开预加工的零件（手机上盖凸模）。2 单击菜单中的“文件输入到加工”。3 单击菜单中的“视图面板向导条加工向导条”使后面需要用的东西以中文和图标的形式显示出来。4 进入操作界面：包括NC主菜单、工具栏、程序管理器、绘图区、NC信息区、NC向5 创建刀路：单击NC向导工具栏中创建刀路图标，进入“创建刀路”模式，到Z轴的安全

16、平面设置为50.00cm。6 创建毛坯：512、单击NC向导栏中创建毛坯图标，进入“初始毛坯”对话框，毛坯类型选择“限制盒”。513、系统自动创建一个刚好能包含零件模型的长方体。514、在初始毛坯对话框中单击“关闭并计算”图标，在“程序管理器”窗口中，增加了毛坯项目。515 使用体积铣粗加工环形铣1 单击NC向导工具栏中创建一个程序，此时屏幕上的向导条改变成程序向导条。2 在“工艺”对话框中，主选项选择“体积铣”，子选项选择“粗加工环形铣”。3 选择“刀具和卡头”对话框，单击“新建刀具”图标，输入刀具名称： D10。刀具几何类型：平底刀。直径：10mm。其余参数为默认值。单击“确定”。4 选择

17、加工对象：点击“轮廓”（可选可不选）后面的“0”按钮，进入轮廓对话框，选择刀具位置为“在轮廓上面”。把鼠标移到分型面上，逐一选择所有分型面的边，点击中键确定，产生粉红色的边界，再次按中键退出；点击“零件曲面”（必选）后的“0”按钮，鼠标右键点击空白处，单击选择所有，选择后为红色，单击中键确认，此时曲面为绿色，就完成加工曲面的选择。5 在“进刀和退刀”项目中，“进刀角度”改为“3”mm.。6 在“精度和曲面偏移”选项中，将零件曲面侧壁偏移量和曲面底部加工余量都改为“0.3”mm。如图5-1所示。7 机床参数如图4-2所示。 图5-1精度和曲面偏移 图5-2机床参数8 单击“保存并计算”图标，此时

18、将自动计算加工程序（计算的时间与零件复杂程度、计算精度有关），计算完成后自动返回NC向导与加工管理的界面中。在绘图区中，加工路径轨迹以黑色线显示，快速移动路径轨迹以红色线显示。 516 使用二次开粗加工进行体积铣环形-3D加工1 单击NC向导工具栏中创建一个程序图标。 2 在“工艺”对话框中的“主选项”选择“体积铣”，“子选项”选择“环切3-D”。3 在“刀具和卡头”中点击“新建刀具”图标，输入刀具名称：B1。刀具几何类型：球头刀。直径：1mm。其余参数为默认值。单击“确定”。4 刀具参数设置如图5-3所示。5 机床参数如图5-4所示。 图5-3 刀路轨迹 图5-4机床参数6 选择“保存并计算

19、”图标。 517 应用曲面铣精铣所有1 单击NC向导工具栏中创建一个程序，此时屏幕上的向导条改变成程序向导条。在“工艺”对话框中，主选项选择“曲面铣”，子选项选择“精铣所有2 在“刀具和卡头”中选择刀具名称：B1。刀具几何类型：球头刀。直径：1mm。其余参数为默认值。单击“确定”。3 刀路参数如图5-5所示。4 机床参数如图5-6所示。5 选择“保存并计算”图标。 图5-5 精度和曲面偏移、刀路轨迹 图5-6机床参数 518 应用曲面铣精铣所有底面精加工1 单击NC向导工具栏中创建一个程序，此时屏幕上的向导条改变成程序向导条。2 在“工艺”对话框中，主选项选择“曲面铣”，子选项选择“精铣所有”

20、。3 在“刀具和卡头”中，选择刀具名称：B1。刀具几何类型：球头刀。直径：1mm。其余参数为默认值。单击“确定”。4 刀路参数中的“刀路轨迹”设置如图5-7所示，其余都为默认值。图5-7机床参数 5 机床参数为默认值。6 选择“保存并计算”图标。 519 仿真摸拟单击NC向导栏中高级仿真模拟图标，进入模拟验证对话框，选中所有，单击图标，进行仿真模拟，如图5-8所示。图5-8手机上盖凸模仿真模拟效果 52凹模后置处理NC程序如下：- 25 -% O0100 T01 T03 G90 G80 G00 G17 G40 G43 H01 Z50. S1000 M03 G00 X-2.8 Y-1. Z50.

21、 M09 Z5.01 G01 Z3.01 F500 Z1.81 F150 Y-1.995 F500 Y-17.766 Z0.103 Y-17.706 Z0.158 Y-17.655 Z0.222 Y-17.615 Z0.294 Y-17.588 Z0.371 G00 Z50. T01 M98 P8000 M30 53 Cimatron刀路设置及仿真（凹模）打开凹模零件“到加工”。创建粗加工凹模程序“体积铣”“环切3D”。创建粗加工凹模程序“体积铣”“精铣所有”。仿真模拟，仿真结果如图5-9所示。图5-9手机上盖凹模仿真模拟效果 54凹模后置处理NC程序如下：% O0100 T01 T02 G9

22、0 G80 G00 G17 G40 M23 G43 H01 Z50. S1000 M03 G00 X46.5 Y62.75 Z50. M09 Z4.515 G01 Z2.515 F500 Z1.015 F150 G02 X45.095 Y61.883 I-2.075 J1.791 G01 X44.926 Y61.896 F500 X44.761 Y61.937 F615 X44.606 Y62.006 F500 X44.465 Y62.099 F654 X44.341 Y62.215 F698 Y3.269 Y3.497 Z0.524 Y3.719 Z0.579 Y3.929 Z0.67 Y4

23、.122 Z0.794 Y4.291 Z0.948 Y4.433 Z1.127 Y4.544 Z1.327 Y4.622 Z1.543 G00 Z50. T01 M98 P8000 M306.总结通过对手机上盖模型的三维设计的课题，使我对三维建模方面有了进一步的了解，让我更充分的了解到三维建模的重要性。这次设计是运用Cimatron强大的三维造型能力对手机上盖模型的机构和外形进行分析、设计、以及适当的参数优化，关键是结合Cimatron软件的实体建模、曲面建模、自由造型等完成手机模型中的各个机械零件的三维造型和零件图的在课题研究中，我也更充分了解了Cimatron在各个设计领域的应用，也使自己

24、在学习的主动、独立思考能力上得到了培养。我也觉得Cimatron E软件在模具上的应用，缩短了模具的设计和制造周期，增加了模具的价值和市场竞争力。在手机上盖模设计与加工编程中成功完成三维建模、模具设计及其加工编程，为模具设计与制造提供了一种新方法，特别为同类产品的模具开发提供了简捷的途径。经过这次自己亲自做的毕业设计论文，我看到了自己的短处，但是也看出了Cimatron E的强大，对我走上社会有很大的帮助。7.谢辞 时间过的真快，一眨眼工夫已经过去3年了，还记得刚进校园时的一幕幕，可是现在却到了分别的时候。在这3年中我学到了很多东西，特别是一些对于马上就要走上社会的我来说很重要。并且我交到了很

25、多朋友，不管是老师还是同学，他们都给于了我很大的帮助。在做这个毕业设计前，我查阅了很多资料，在同学和老师的帮助下完成了，虽然它是由我一个人做的，但是我想里面包括了很多人的思想，特别是老师对于我的帮助更大，也应为在老师的帮助下，我才能如期的完成这份设计。 本设计论文在各位老师的悉心指导和严格要求下已完成。在学习和生活期间，也始终感受着导师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向各位老师表示深深的感谢和崇高的敬意。不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。其次，感谢我的同学，给我提供论文所需要的材料并耐心的帮我

26、解决论文遇到的问题，及时地帮我纠正错误。同时我在网上也搜集了不少资料，才使我的毕业论文工作顺利完成。我也在老师和同学的帮助下我知道了很多对于机械软件的应用，也认识到了自己的不足之处，并且能够补强我的不足之处。机械行业的发展是快速的，我想自要掌握一门真正的技术，走到社会上之后一定有我的用武之地的。最后感谢各位老师仔细审阅我的论文，但是我毕竟还只是一个学生，论文中可能还有许多的不足和缺点，希望老师们可以指出，让我们可以将这个句点画的更加的完美，让自己没有任何遗憾的去面对未来的人生，谢谢！8.参考文献1、孙学强主编.机械制造基础.北京.机械工业出版社.2007年7月2、孙树峰主编,CimatronE

27、8.0产品设计案例与实践.北京.清华大学出版社.2004年4月3、王卫兵主编,CimatronE7.1模具设计与实例教程.北京. 清华大学出版社.2005年7月4、蔡饿主编,Cimatron8.0产品设计与实例加工解析.北京.人民邮电出版社.2008年2月5、汪麟 史全富.编辑金属切削手册.上海.上海科学技术出版社.2006年1月6、谢龙汉主编CimatronE8.0模具设计实例图解 清华大学出版社2004.4 9附录附录A数控加工刀具卡片序号刀具编号刀具规格名称数量加工表面刀尖半径/mm备注1T0110的平底刀1凹凸槽无 2 T021的球头刀1 凹凸槽无3T034的平底刀1凹凸槽无4TO43的球头刀1凹凸槽无附录B工艺表格单位名称浙江工商职业技术学院产品名称代号零件名称零件图号手机上盖外壳工艺序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间平台虎钳加工中心工部号工部作业内容加工面刀具号刀 具规 格主 轴转 速进给速度每刀切削深度备 注1粗加工环行铣整体T0110平底刀10005000.52曲面铣根据精铣所有底面T021的球头刀100005000.13使用二次开粗加工进行体积铣环形-3D加工整体T034平底刀10005000.54应用曲面铣精铣所有底面精加工底面T043的球头刀200010000.2编 制审核批准年 月 日共 页第 页