毕业论文_基于PROE的鼠标造型三维仿真设计.doc

基于pro/e鼠标三维实体仿真设计基于pro/e的鼠标造型三维仿真设计作者姓名： 查人榆指导教师： 曾纯琴 专业名称：机械设计与制造36摘要根据企业高效系列化设计产品的要求，基于pro/e实现几何模型的参数化建模方法及其实现原理介绍了设计鼠标零件模型的全过程，总结出民用产品设计中应用pro/e软件进行外观造型的一般流程，并阐明了产品设计研发的发展趋势。 通过对鼠标的设计可以发现在产品开发过程中，绝大部分类似产品是近似的对称结构；或者在同一产品中有许多相同或相似的特征；或者由于产品系列化的原因，以前的产品中曾有过相同或相似的结构。对于这些特征，没有必要再去每一步设计它的尺寸结构,可以在pro/engineer中快速复制这些特征，从而大大加快及优化产品的设计。基于特征的pro/e三维造型软件为设计者提供了方便的设计平台，这次设计的难点在于曲面设计，而重点在于通过对鼠标的设计完成对pro/e软件基本特征的掌握。关键词：pro/engineer 组件创建 曲面设计 鼠标abstractaccording to the enterprise efficient product design requirements, series based on geometric model pro/e realization of parameterized modeling is introduced and its realization principle of design process, mouse parts model of product design and summarizes the civil application software for pro/e exterior styling of the general flow, and expounds the development trend of product design and development.through the design of mouse can be found in product development process, the majority of similar products are approximate symmetric structures, in the same products or have many of the same or similar characteristics, or because the reason series products, the products have been used in the same or similar structure. for these characteristics, no longer need to every step size structure design in pro/e, can quickly copy of these features, thus greatly accelerated and optimization design of the product.based on the characteristics of the pro/e 3d modeling software provides convenience for the designers design platform, the design of curved surface design, and the difficulty of key lies in the design of software for pro/e basic characteristics of mastery.key words: pro / engineer, components designed to create surface shell, mouse目录摘要iabstracti目录i前言11. 塑料，模具与模架11.1工程塑料的认识11.2鼠标用工程塑料11.3注塑件成型的工艺要求11.4注塑件设计要点11.5注塑件缺陷及其原因11.6分型面设计11.7模具在加工工业中的地位与趋势11.8模具的发展趋势12鼠标外形设计12.1原料（abs）的成型特性与工艺参数12.2 鼠标外形设计13模具与模架1建立模具13.2模架部分13.3估算塑件体积13.4选择注射机1结 束 语1参考文献1前言为期三年的学习即将结束,三年来在各位老师的精心辅导下,我的理论知识有了很大的提高.为检验三年来的学习成果，学校选择pro/e鼠标三维实体仿真设计作为毕业设计内容。在设计过程中，我根据在学校所学知识进行设计。没想到看起来简单的设计，实际干起来却有太多疑问。有时为了弄懂一个数据，除了要一遍遍的查找资料，还要向同学们请教；有时还要抱着原来所学过的课程再进行学习，经过这段时间的努力，终于有了以下这份毕业设计，虽然设计的内容中还存在着许多的缺陷，但确是这段时间以来辛勤劳动的结果。通过这次设计，使我学到了许多新的知识，更深深地了解到自已所学的知识太少，还需要进一步努力。这次的毕业设计完成是与各位老师，特别是曾纯琴老师的悉心教导是分不开的，在此表示衷心的感谢！1. 塑料，模具与模架1.1工程塑料的认识工程塑料是指一类可以作为结构材料，在较宽的温度范围内承受机械应力，在较为苛刻的化学物理环境中使用的高性能的高分子材料。：-般指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为工程结构件的塑料。如abs、尼龙、聚矾等。被当做通用性塑胶者包括聚碳酸酯(polycarbonate,pc)、聚酰胺(尼龙,polyamide,pa)、聚缩醛(polyacetal,polyoxy methylene,pom)、变性聚苯醚(poly phenylene oxide,变性ppe)、聚酯(petp，pbtp)、聚苯硫醚(polyphenylene sulfide,pps)、聚芳基酯，而热硬化性塑胶则有不饱和聚酯、酚塑胶、环氧塑胶等。拉伸强度均超过50mpa，抗拉强度在500kg/cm2以上，耐冲击性超过50j/m，弯曲弹性率在24000kg/cm2，负载挠曲温度超过100，其硬度、老化性优。聚丙烯若改善硬度及耐寒性，则亦可列入工程塑胶的范围。此外，较特殊者为强度弱、耐热、耐药品性优的氟素塑胶，耐热性优的矽溶融化合物、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、polybismaleimide、polysufone(psf)、pes、丙烯塑胶、变性蜜胺塑胶、bt resin、peek、pei、液晶塑胶等。因为化学构造不同，故耐药品性、摩擦特性、电机特性等也有若干差异。且因成形性的不同，故有适用于任何成形方式者，亦有只能以某种成形方式加工者，造成应用上的受限。热硬化型的工程塑胶，其耐冲击性较差，因此大多添加玻璃纤维。工程塑胶除了聚碳酸酯等耐冲击性大者外，通常具有延伸率小、硬、脆的性质，但若添加2030%的玻璃纤维，则可有所改善。1.2鼠标用工程塑料丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚（acrylonitrile-butadiene-styrene，简称abs)是一种通用型热塑性聚合物，abs性能特征：刚性好、冲击强度高、耐热、耐低温、耐化学药品性、机械强度和电器性能优良，易于加工，加工尺寸稳定性和表面光泽好，容易涂装、着色，还可以进行喷涂金属、电镀、焊接和粘接等二次加工性能。由于abs的特性结合了其三种组分的特点，使其具有优良的综合性能，成为电器元件、家电、计算机和仪器仪表首选的塑料之一1.3注塑件成型的工艺要求为了注射成型出合格的熟料制间，除了应合理选用适合注射的塑料材料外，还必须考虑苏建的注射成型工艺性。塑件几何形状方面的要求。(1)要有合适的脱模斜度。(2)要有合适的壁厚。(3)合理应用加强肋加强塑件的刚度，但是其壁厚度应小于塑件壁厚的1/3，单面斜度应大于1.5度。(4)需设计支撑面时。应采用凸边或几个凸起的支脚作为支撑面。(5)塑件的各连接处均应有半径不小于0。51mm的圆角过渡。(6)需开孔时，要考虑孔的形状，间距，边距，大小，方位等因素是否对塑件成型有利。(7)最好在塑件上采用凸型文字，符号或装饰花纹。(8)使分型面尽量为简单平面。螺纹与齿轮塑件要求。带螺纹的塑件与齿轮塑件应满足相应的特殊要求。金属嵌件要求。在塑件内压入金属零件（称为嵌件或镶件）可以提高塑件的机械强度和耐磨性。但是应满足相关要求。塑件的尺寸精度要求。塑件尺寸公差应符合gb/t 国标的要求。1.4注塑件设计要点根据设计任务，选择合适材料。（包括：塑料名称，密度，收缩率，推荐厚度等等）结合具体设计任务，认真分析研究如何满足前述各项工艺要求，判别注塑的形状类别是普通实用型（如容器，玩具，家用器具），艺术型（如饰品），工程型（如电脑机箱，汽车零件），还是它们的结合，以便拿出相关的具体方案措施。用pro/e设计出注塑件的三维实体。（详见后面相关章节）用pro/e生成注塑件的二维工程图。（详见后面相关章节）用pro/e对塑件进行模型分析，拔模检测，厚度检查和浇口位置分析等。1.5注塑件缺陷及其原因表面起膜。产生原因：树脂内部的添加剂是主要原因，造成过度应力的注塑条件等。飞边过大。产生原因：主要由于合模不良。间隙过大，塑料流动性太好，加料过多等。透明性低下。产生原因：脱模剂过多，混入其他树脂，模具温度等加工条件不合适。异色褪色。产生原因：着色错误，树脂污染。过多使用粉碎品。注塑机污染。树脂的热化等。表面波纹。产生原因：熔料成半固化波动状态沿型腔表面流动或熔料有滞留现象。塑件不足。产生原因：主要是供料不足，熔料流动不良，充气过多或排气不良等。黑点黑条。产生原因：使用挥发物润滑剂或脱模剂，树脂的热化，用黑色颜料，注塑间清洁不好等。尺寸不稳定。产生原因：模具强度刚度不够，精度不良，注射剂工作不稳定。成型条件长变等。塌坑气泡。产生原因：饱压补缩不良塑件冷却不均，壁厚不均，收缩率大等。银丝斑纹。产生原因：料含水分。有低挥发物，料中充气。排气不良，注射机压力小。模温低等。溶解线痕。产生原因：熔接线位置不良及流动性不足，模具内存在空气或挥发物。脱模剂，着色剂等引起。裂纹破裂。产生原因：塑件内应力过大，脱模时顶出不良，冷却不均匀，料中混入异物杂物等。1.6分型面设计如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：分型面应选在塑件外形最大轮廓处。便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模留在动模一边。保证塑件的精度要求。满足塑件的外观质量要求。便于模具加工制造。对成型面积的影响。对排气效果的影响。对侧向抽芯的影响。其中最重要的是第5）和第2）、第8）点。为了便于模具加工制造，应尽是选择平直分型面工易于加工的分型面。1.7模具在加工工业中的地位与趋势模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展。1.8模具的发展趋势近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面：加深理论研究。在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的提高。高效率、自动化。大量采用各种高效率、自动化的模具结构。高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。大型、超小型及高精度。由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。革新模具制造工艺。在模具制造工艺上，为缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，在模具加工工艺上作了很大的改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种先进的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。标准化。开展标准化工作，不仅大大提高了生产模具的效率，而且改善了质量，降低了成本。2鼠标外形设计2.1原料（abs）的成型特性与工艺参数丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物abs树脂微黄色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。因此abs树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。同时具有吸湿性强，但原料要干燥，它的塑件尺寸稳定性好，塑件尽可能偏大的脱模斜度。表2.1 abs塑料主要的性能指标：密 度（kg。dm-3）1.131.14收缩率%0.30.8熔 点130160热变形温度45n/cm6598弯曲强度mpa80拉伸强度mpa3549拉伸弹性模量gpa1.8弯曲弹性模量gpa1.4压缩强度mpa1839缺口冲击强度kj/1120硬 度hrr6286体积电阻系数cm1013击穿电压kv.mm-115介电常数60hz3.7表2.2 abs的注射成型工艺参数注塑机类型：螺杆式喷嘴形式：通用式料筒一区150170料筒二区180190料筒三区200210喷嘴温度180190模具温度5070注塑压60100保压4060注塑时间25保压时间510冷却时间515周期1530后处理红外线烘箱温度（70）时间（0.31）2.2 鼠标外形设计1.设置工作目录打开pro/engineer3.0的界面窗口，选择【文件】【设置工作目录】选择叫“建模”（先前建好）的文件夹，然后单击【确定】。如图图2.1点击【文件】【设置工作目录】命令 ，在合适的位置设置工作目录。2.建立鼠标mouse新文件 步骤1： 选择【文件】【新建】命令，在【新建】对话框中选择【零件】类型，建立zaoxing1的文件。单击【确定】按钮，进入零件建模界面.如图图2.23.构造曲面 步骤1:通过拉伸命令，单击特征工具栏中的草绘按钮，在绘图区中选择top平面作为草绘平面，画出草绘1.如图图2.3步骤2：单击特征工具栏中的拉伸按钮文件，出现如下图把草绘拉伸成如所示 图2.4步骤3:单击特征工具栏中的草绘按钮，在绘图区中选择right平面作为草绘平面，画出下步扫描混合的曲线，扫描结果如图图2.5步骤4：选中扫描的曲面，点击编辑，选择实体化去除材料出现下图图2.6步骤5：在实体化后，先对实体进行拔模，以有利于模具设计中的模具分离，然后点击拉伸命令，进入草绘状态，草绘轮廓，进行拉伸去除材料的命令出现下图图2.7步骤6：抽壳步骤7： 倒圆角，最后鼠标底座如图图2.8步骤8：鼠标上盖的建模。在底座的建模开始，利用拉伸进行去除材料，选择的是底部，而在鼠标上盖的设计中，上一步的拉伸去除材料的方向正好相反，如图图2.9步骤9：然后再利用拉伸命令去除材料，如图图2.10步骤10：鼠标按键的建模。在 上一步拉伸去除材料的命令中，选择去除材料方向相反，如图图2.11步骤11：再利用拉伸，去除材料如图 图2.12 图2.13步骤12：再利用拉伸，通过控制拉伸去除材料的方向做出鼠标的左右键 图2.14 图2.15步骤13：鼠标中键的建模。在拉伸中保留中间部分，如图图2.16然后利用偏移进行加厚，如图图2.17最后中键如图图2.18步骤14：滚珠的设计。通过拉伸，倒圆角的到滚轮如图 图2.19再通过建立辅助的参考平面，利用投影，把曲线投影在圆弧上，利用扫描，阵列命令做出如图图2.20步骤15：装配。如图图2.213模具与模架建立模具1.加载参照模型（1）设置工作目录 打开pro/engineer3.0的界面窗口，选择【文件】【设置工作目录】选择叫分模的文件夹，然后单击【确定】如图图3.1（2）新建模具文件选择【文件】【新建】命令进入【新建】对话框，选中【类型】选项区域中的【制造】单选按钮；在【子类型】选项区域中选中【模具型腔】单项按钮;在【名称】文本框中输入名称。取消选中【使用缺省模板】复选框，单击【确定】按钮，如图所示。弹出【新文件选项】对话框，选择mmns_mfg_mold选项，单击【确定】按钮，进入模具设计环境。图3.2（3）打开参照模型 直接单击零件图标，进入所建的工作目录，选择零件zaoxing2，然后单击【打开】，弹出如图所示的对话框。图3.3单击【布局起点】下面的，然后选择界面上的坐标系molddefcsys。然后单击【参照模型起点与定向】下面的，会出现图所示的界面，选择【动态】会出现如图所示的对话框，调整x、y、z轴方向，使其达到如图所示的效果。图3.42.设置收缩率单击设置收缩图标，在图的对话框出现后，选择屏幕中参照模型的坐标系，选中后对话框中的由原来的灰色变成绿色，在图3.5中的【收缩率】文本框中输入0.005，单击完成按钮，完成收缩率的设置。图3.53.增加毛坯工件单击毛坯工件图标，拾取坐标系后，在【偏移】选项区域中的【统一偏距】中输入5，如图3-6然后单击【确定】按钮，完成毛坯工件的设置。创建完成的毛坯工件和参照模型装配图，如图图3.6 图3.74.设计主分型面（1）创建复制曲面为了方便这里我们复制内曲面，依次选中内曲面的各个面，在工具栏中单击复制图标，再单击粘贴图标，会出现图3-8所示的窗口，在【选项】中选择【排除曲面并填充孔】，然后搜集三个带孔的面，再单击确定图标，就把曲面复制好了如图图3.8（2）延伸分型面图3.95.分割体积块（1）第一次分割单击分割体积块图标，依次选择【两个体积块】、【所有工件】、【完成】命令，如图3-10所示弹出【分割】对话框，并弹出【选取】对话框，如图图3.10再单击【分割】对话框中的【确定】会出现图3-27所示的界面，单击【确定】，会出现图3-11所示的界面，再单击【确定】，就完成了第一次的分割。图3.117.抽取模具元件抽取模具元件就是将分割成凸模和凹模的两个体积块变成pro/e的prt零件所具有的视角和基准特征的能进行加工的实体零件。单击抽取模具元件图标，弹出图所示的【创建模具元件】对话框，单击再单击【确定】就完成了模具元件抽取。图3.128.铸模选择右边菜单管理器中的【铸模】、【创建】，输入名称000，单击完成铸模图标，完成产品铸模。9.开模仿真单击元件遮蔽图标，将毛坯工件、参考模型以及分型面全部遮蔽。（1）定义凸模移动单击开模仿真图标，选择【定义间距】、【定义移动】命令，打击选择凸模，单击【选取】对话框中的【确定】，移动参考面选择如图所示的顶面，输入移动距离50图3.13浇注系统的设计普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。在设计浇注系统之前必须确定塑件成型位置，可以才用一模两腔，浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要的环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观，物理性能，尺寸精度）都有直接的影响，设计时必须按如下原则：型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而造成溢料现象。型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。系统流道应尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大，太大则塑料耗费大）：尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压力损失尽可能小。对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，及分流道尽可能平衡布置。满足型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量。浇口位置要适当，尽量避免冲击嵌件和细小型芯，防止型芯变形浇口的残痕不应影响塑件的外观。主流道设计主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔，其形状为圆锥形，便于熔体顺利的向前流动，开模时主流道凝料又能顺利拉出来，主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间，由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模上，而是将它单独设计成主流道套镶入定模板内。主流道套通常又高碳工具钢制造并热处理淬硬。塑件外表面不许有浇口痕，又考虑取料顺利，对塑件与浇注系统联接处能自动减断。采用带直流道与分流道的潜伏式点浇口，为了方便于拉出流道中的凝料，将主流道设计成锥形，锥度为3，内表面的粗糙度为ra0。8微米，孔径为0.5毫米。主流道的设计要点如下：为便于从主流道中拉出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的膨胀，主流道设计成圆锥形，因abs的流动性为中性，故其锥度取3度，过大会造成流速减慢，易成涡流，内壁粗糙度为r0。8um。主流道大端呈圆角，其半径取r=13mm，以减少流速转向过渡的阻力，r=1。5mm。在保证塑件成形良好的情况下，主流道的长度应尽量短，否则会使主流道的凝料增多，且增加压力损失，使塑料熔体降温过多影响注射成形。为使熔融塑料完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接，主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径为r2=r1+（12），其小端直径d=d+（0。51），凹坑深度常取34mm。在此模具中取r2=1112mm。由于主流道要与高温高压的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道衬套，以便选用优质钢材单独加工和热处理，其大端兼作定位环，圆盘凸出定模端面的长度h=510mm。同时因该鼠标采用abs，需加热，所以在主流道处采用电加热以提高料温。3.2模架部分制造模架要用到emx，这次用到的版本为4.1。（emx简介：专家模架扩展系统“模具设计专家”expert moldbase extension， emx，利用该模具库，家用电器，玩具和 汽车零件制造商们将可在模具开发及制造方面有效地控制成本。该模具库不只是一个标准的3d模具库，其“智能式”的设计还可以让工程师轻松实现3d环境下的零件装配和更改，从而减少设计误差及公式化和费时的工序）创建零件下面说明建构过程，点解emx，项目，新建项目，如下图所示。第一步，创建零件。图3.14图3.15第二步，准备。图3.16第三部，模具组建定义，图3.17图3.18加载标准模架。点击emx4。1，点击子菜单中选取模具基体，再选择组件定义。本文选择组件为标准组件“ea-type”载入后确定。如图所示。图3.19设置好有关参数后，点确定，3.3估算塑件体积估算塑件体积和质量：该产品材料为abs，查书本得知其密度为1.13-1.14g/cm3，收缩率为，计算其平均密度为1。135 g/cm3，平均收缩率为0。55。使用pr