基于proe的触摸屏手机设计(论文).doc

I 目录 目录目录 I I 摘要摘要 IIII ABSTRUCTABSTRUCT IIIIII 1 1 绪论绪论 1 1 1 1本课题研究的目的与意义 1 1 2三维造型设计的现状和发展 1 1 3 PRO E软件介绍 2 1 4本文主要研究的内容 2 2 2 触摸屏手机外壳设计过程触摸屏手机外壳设计过程 3 3 2 1触摸屏手机外壳的结构分析与结构设计 3 2 2触摸屏手机外壳数据采集 4 2 3手机屏幕面板的设计 5 2 4手机前壳设计 6 2 5手机后壳的设计 11 2 6 物理按钮的设计 13 3 3 手机外壳的组装和生成爆炸图手机外壳的组装和生成爆炸图 1414 3 1手机外壳的组装及渲染 14 3 2 触屏手机的分解视图 18 4 4 本文总结本文总结 1919 致谢致谢 2020 参考文献参考文献 2121 II 摘要 随着移动通信技术迅速发展 人民生活水平的不断提高 人们买手机除了讲究质量 好坏 性能高地外 外观设计是否美观也成为人们考虑的一个重要方面 本文应用PRO E 软件完成了触摸屏手机的三维建模 虚拟装配 其中利用Pro E的草绘模块 曲面模块 零件模块共同完成了手机屏幕 前壳 后壳和物理按钮等部件的设计 同时利用了Pro E 完成了组成部件的装配 这样在设计阶段就能直观 全面地反映设计意图 无需制造出 昂贵的实物样品 即可分析产品结构 性能 及时发现设计问题 缩短设计开发周期 通过对各部件的设计 证明Pro E软件在进行复杂的典型产品开发过程中具有简单 方便 快捷等特点 同时也证明了应用PRO E对触摸屏手机进行结构设计既减轻了工作量 又 节省了资金 大大提高了产品的设计开发效率 符合现代技术的发展要求 关键词 触摸屏手机 Pro E软件 虚拟装配 III ABSTRUCT With the development of mobile communication technology people used to buy cellphone with quality and performance However people now are more prone to buy products with nice appearance besides the quality this focuses on the folded cellphones structure and performance In this paper the three dimensional modeling design of the touch screen mobile phone was designed by the software of PRO E Using Pro E of the rough module curved surface module parts to complete the mobile phone screen module former shell shell and physical buttons after the design of components at the same time use the Pro E finished components of the assembly Through the design of parts prove Pro E in complex software in a typical product development process is simple convenient quick and other characteristics So in the designing phase intuitive reflect design intention need not make expensive real sample product structure performance can be analyzed and the timely discovery design problems shorten the design development cycle at the same time proves Pro E application to touch screen mobile phone structure design not only reduce the workload and save money greatly improving the product design development efficiency comply with the requirements of the development of modern technology Keywords Touch screen mobile phone Pro E software Virtual assembly 1 1 绪论 1 1本课题研究的目的与意义 在网络化和数字化迅猛发展的今天 手机已经成为引领消费时尚的异军突起的工业 产品 面对日趋激烈的竟争市场和日益挑剔的消费者 如何推动手机业的持续稳定发展 己成为于机厂商要解决的迫在眉睫的问题 当前 手机市场群雄并起 苹果 摩托罗 拉 诺基亚 索尼爱立信 三星 LG五家品牌占领了中国手机市场75 的份额 数不胜数 的其它品牌手机瓜分余下的份额 市场竞争者的不断涌入 市场竞争环境的恶化 使手 机厂商面临前所未有的巨大压力 他们纷纷打起广告战 价格战 渠道战和产品战 这 其中产品战是重头戏 而产品的工业设计更是制胜的关键 经过多年的努力 手机的功 能设计基木可以满足消费者的需要 随着手机的不断普及 消费者的差异化越来越明显 多层次的需求越来越强烈 对手机外观设计的要求也越来越高 人们往往对外观设计 平庸或雷同的手机不屑一顾 而对外观设计特点明显并符合自己的身份的手机情有独钟 因此 靠创新外观设计征服消费者的发展空间还是相当大 面对市场的巨大挑战 手机的外观设计就要迎难而上 特别是近几年来 随着计算机软 硬件技术的日新月异 计算机图形学 计算机辅助设计 多媒体等技术的发展和CAD CAM PRO E软件应用的逐步深入 现代产品设计理论与方法的研究有了长足的进步 为了能够更直观 更全面地反映设计意图 可在计算机内部建立相应的三维实体模 型 并且 在三维模型的基础上可以进行零件装配 干涉检查 有限元分析 运动分析 等高级的计算机辅助设计工作 而Pro Engineer是美国参数技术公司 PTC 研制的CAD C AM软件 它具有以上强大功能 因此本课题具有很重要的实际研究意义 1 2三维造型设计的现状和发展 经过四十多年的发展 CAD CAM技术有了长足的进步 而三维CAD技术到目前为止共 经历了5次大的技术革新 按顺序分别介绍如下 1 三维线框系统 20世纪60年代 新出现的三维CAD系统是简单的线框式系统 只能表达基本的几何信息 而不能有效表达儿何数据间的拓扑关系 2 曲面造型系统 法国达索飞机制造公司基干贝赛尔算法 在上世纪 70年代开发出以表面模型 为特点的 三维造型系统CATIA 从而标 志着CAD技术突破了单纯模仿工程图纸三视图的模式 首次 实现完整描任龙产品零件的主要信 使得CAD技术有了实现基础 3 实体造型枝术 2 实体造型技术带来了算法改进和未来发展和希望 同时也带来了数据计算量的极度膨胀 4 参数化技术 进入20世纪80年代世纪中期 由于设计理念上的冲突 策划参数化技术的人员单独成立 了参数化技术公司 开始研制名为PRO ENGINEER的参数化软件 并第一次实现了尺寸驱 动零件设计修改 5 变量化技术 变量化技术既保持了参数化技术的原有优点 同量又克服了它的许多不足 它的成 功应用 为CAD技术的发展提供了更大的空间的机遇 以PRO ENGINEER为首的参数化设计技术占据着主导地位 并且还在迅速膨胀 其发 展势头犹如AUTOCAD刚刚进入中国时一样随着变量化技术的逐步扩展和完善 预计在不远 的将来会进入新的应用时期 1 3 Pro E软件介绍 Pro E是美国PTC 参数化技术公司 开发的大型CAD CAE CAM软件 与其他CAD软件相 比 Pro E问世较晚 有条件采用近几年来CAD领域的一些先进理论和技术 因此具有较高的起点 Pro E采用了先进的干基干特征的参数化设计思想 设计操作灵活简便 同时 Pro E所有功能模块建立在统一的工程数据库上 所有工程项目具有全关联性 真正实现了CAD CAE CAM的有效集成在当今众多的CAD软件中 Pro E以其强大的三维处理功能和先进的 设计理念以及简单实用的操作而被众多设计者接受和推崇 在机械设计与加工制造领域 中应用广泛与其他CAD软件相比 Pro E具在鲜明的特点 在设计过程中 只有很好把握这些特点 才能充分发挥软件的长处 提高设计效率 之所以选择Pro E软件是因为它具有以下技术优一势 1 全相关性 Full Associativity 所有Pro E解决方案完全相互关联 即在没计阶段任何时候所做的更改 都会扩展到整个 制造过程中 自动更新所有的工程文件 让你将错误减少到最小 2 基于特征的参数化建模 Feature bassed Parametric Modeling Pro E以智能特征作为产品几何造型的构造基础 特征皆是具有一定机械功能的机械构件 可 根据使用者的预期万式变更 装配 加工 制造及其它领域 都使用最适合该领域的特 征 3 单一数据库思想 单一数据库的最大特点就是实时性 3 1 4本文主要研究的内容 1 用Pro E进行手机的所有零件得的实体造型生成三维实体 包括 屏幕 前壳 后壳 按键等 2 用Pro E对手机的所有零部件的虚拟装配没计 3 用Pro E对手机的虚拟装配体生成爆炸图 4 2 触摸屏手机外壳设计过程 2 1触摸屏手机外壳的结构分析与结构设计 针对市场上的触摸屏手机的结构和外形都比较成熟的情况 我们决定选择多款触 摸屏手机 对它们的各种优点进行一个综合 在不影响其使用效果的前提下提高它的 美观度 并且尝试性加入一些人性化的元素 使其在视觉和使用效果上能得到一些提 升 下面是几款触摸屏手机的图片 图2 1 触摸屏手机原型一 图2 2 触摸屏手机原型二 下面是本次设计中使用的原型机的照片 图2 3 触摸屏手机原型 5 2 2触摸屏手机外壳数据采集 手机外壳尺寸如表1所示 表1 手机外壳个部件尺寸 长宽厚度倒圆角直径壳圆弧 半径 孔 长宽屏幕 89581 18 上 2 8 下 121 前壳 1006010 20 外围 10 Home键 1175 摄像 头孔 闪光 灯孔 后壳 100601 1 4 边 1 棱 175 82 单位 mm 2 3手机屏幕面板的设计 1 新建零件文件 2 创建液晶面板实体特征 单击按钮 选取FRONT基准平面作为放置平面 在平面中绘制如图2 4所示截面 单击 选取深度参照 生成如图2 5所示曲面 图2 4 绘制基本截面 图2 5选取深度 3 对棱角进行倒圆角 单击按钮 以此对图所示的四个棱角进行倒圆角 选取角度参照 生成如图2 6所示 曲面 6 图2 6完成倒圆角 4 创建触摸面板实体特征 单击按钮 选取FRONT基准平面作为放置平面 在平面中绘制如图2 7所示截面 单击 选取深度参照 生成如图2 8所示曲面 图2 7 绘制触摸板截面 图2 8 选取深度后效果 5 创建听筒孔实体特征 单击按钮 选取FRONT基准平面作为放置平面 在平面中绘制如图2 9所示截面 单击 选取深度参照 并进行倒圆角 完成整个手机屏幕的设计 生成如图2 10所示曲面 图2 9 绘制听筒孔 图2 10完成倒圆角 7 2 4手机前壳设计 1 新建零件文件 2 创建前壳横向拉伸曲面 单击按钮 选取FRONT基准平面作为放置平面 在平面中绘制如图2 11所示截面 单 击 选取深度参照 并对其相应棱角进行倒圆角 生成如图2 12所示曲面 图2 11 绘制前壳基本截面 图2 12选取深度参照 3 创建前壳纵向拉伸曲面 单击按钮 选取RIGHT基准平面作为放置平面 在平面中绘制如图2 13所示截面 单 击 选取深度参照 生成如图2 14所示曲面 图2 13 绘制侧面曲线 图2 14 生成侧面拉伸 8 4 生成外壳特征 单击按钮 设定厚度为1 对刚建立的实体进行抽壳 如图2 15所示 图2 15 生成上壳抽壳效果 5 生成液晶屏幕槽 单击按钮 选取FRONT基准平面作为放置平面 在平面中绘制如图2 16所示截面 单 击 选取深度参照 并对其相应棱角进行倒圆角 生成如图2 17所示曲面 图2 16 绘制液晶屏幕槽截面图2 17 选取深度参照 6 生成触摸屏幕槽 单击按钮 选取FRONT基准平面作为放置平面 在平面中绘制如图2 18所示截面 单 击 选取深度参照 并对其相应棱角进行倒圆角 生成如图2 19所示曲面 图2 18 绘制触摸屏幕槽截面 图2 19 选取深度参照 7 生成听筒槽 9 单击按钮 选取FRONT基准平面作为放置平面 在平面中绘制如图2 20所示截面 单 击 选取深度参照 并对其相应棱角进行倒圆角 生成如图2 21所示曲面 图2 20 绘制听筒槽截面 图2 21 选取深度参照 8 生成HOME键槽 单击按钮 选取FRONT基准平面作为放置平面 在平面中绘制如图2 22所示截面 单 击 选取深度参照 并对其相应棱角进行倒圆角 生成如图2 23所示曲面 图2 22 绘制Home键槽 图2 23 选取深度参照 单击按钮 在图示2 24位置草绘如图所示两条闭合曲线 再选择对两条闭合曲线 进行边界混合 建立边界曲面 如图2 25所示 图2 24草绘外围曲线 图2 25对两曲线进行边界混合 10 再使用菜单下的实体化命令 对图所示实体进行实体化 如图2 26所示 图2 26 进行实体化命令 8 生成物理按钮槽 单击按钮 选取RIGHT基准平面作为放置平面 依次在平面中绘制如图2 27所示截面 单击 选取深度参照 并对其相应棱角进行倒圆角 生成如图2 28所示曲面 a b c 图2 27 绘制截面 图2 28 生成曲面 9 生成卡扣 11 选择拉伸命令 进入草绘窗口后 绘制卡扣轮廓线 如图2 29所示 再使用镜像 命令对上述曲线进行镜像 生成如图2 30所示 图2 29 草绘卡扣轮廓线 图2 30 进行镜像命令 选择拉伸命令 选取TOP基准平面作为放置平面 依次在平面中绘制如图2 31所示截 面 单击 选取深度参照 并对其相应棱角进行倒圆角 至此完成上壳实体模型 生成如图2 32所示曲面 图2 31 绘制卡扣孔截面 图2 32 选取深度参照 2 5手机后壳的设计 1 新建零件文件 2 创建后壳实体特征 单击按钮 选取FRONT基准平面作为放置平面 在平面中使用曲线命令和直 线命令绘制如图2 33所示截面 单击 选取深度参照 并进行倒圆角 生成如图2 3 4所示曲面 12 图2 33 草绘后壳侧面曲线 图2 34进行深度参照 3 生成摄像头和闪光灯孔 单击按钮 在FRONT基准平面绘制如图2 35所示曲线 选取深度参照 并进行倒圆角 生成如图2 36所示曲面 图2 35 绘制草绘截面图2 36选取深度参照 4 生成品牌标志 单击或者使用CTRL C快捷键对后壳的内表面进行复制 然后在原坐标上进行粘贴 再使用对上表面偏移0 5毫米 然后单击按钮 在FRONT基准平面上绘制如图2 37 所示的图片和文字 图2 37插入文本 13 单击菜单栏选项卡 选取实体化操作 分别对后壳上表面和下表面进行实体化 完成整个手机后壳的设计 如图2 38所示 图2 38 对文本进行实体化 2 6 物理按钮的设计 使用命令 分别设计手机周围的物理按钮 并对其进行倒圆角处理 如图2 39所示 图2 39按钮设计 举例 14 3 手机外壳的组装和生成爆炸图 3 1手机外壳的组装及渲染 1 单击 工程特征 栏中的按钮 弹出 文件打开 对话框 打开上课的零件 弹 出 元件放置 对话框 以系统默认的方式进行装配 即装配零件的默认坐标系与装配 模型的默认坐标系对齐 单击 确定 按钮即可完成 如图3 1所示 图3 1 插入前壳元件 2 添加屏幕元件到组件 单击按钮 弹出 文件打开 对话框 打开元件名称pingmu prt 将元件放置到组 件中 弹出 元件放置 对话框 在 元件放置 对话框中设置元件的每一个约束类型 为 匹配 根据提示选择正确的曲面作为两个放置参照 系统自动添加第二个约束 设置类型为 对齐 选择正确的元件曲面作为放置参照 根据工作区中显示的偏移方 向输入偏移值为0 单击 确定 按钮 完成屏幕元件的添加 如图3 2所示 图3 2 插入屏幕元件 3 添加后壳元件到组件 15 单击按钮 在 文件打开 对话框中双击元件houke prt 将元件放置到组件中 在 元件放置 对话框中设置第一个约束类型为 对齐 选择元件曲面和组件曲面作为 两个放置参照 偏移距离为 重合 设胃第二个约束类型为 插入 选取元件曲面 和组件曲面作为放置参照 单击 确定 按钮完成元件的添加 组件如图3 3所示 图3 3 插入后壳元件 4 添加按钮等元件到组件 依次单击按钮 在 文件打开 对话框中双击各个按钮元件 将元件放置到组件中 在 元件放置 对话框中设置第一个约束类型为 配对 选择元件曲面和组件曲面作 为两个放置参照 偏移距离为 重合 设置第二个约束类型为 插入 选择元件曲 面和组件曲面作为放青参照 单击 确定 按钮完成按钮元件的添加 至此完成整个组 件的装配 组件如图3 4所示 图3 4 插入各个按钮等元件 组装后的完成图 16 图3 5 组装完成图 渲染后效果图 图3 6 渲染图一 中国风 17 图3 7 屏幕渲染图 图3 8 使用Maya软件渲染图一 图3 9 使用Maya渲染效果图二 18 3 2 触屏手机的分解视图 1 新建分解视图 选择菜单中 视图 视图管理器 选项 弹出一个对话框 单击 分解 新建 接 受系统默认的新名称或输入自定义的分解视图名称 创建一个新的分解视图 2 编辑元件的分解位置 在 分解位置 对一话框中选择运动参照类型为 平面法向 根据提示选择图中F RONT平面作为运动参照 用鼠标拖动需要编辑的元件到合适位置 单击确定分解位置 再用同样的为一法确定另一元件的分解位置等等 可以用鼠标将元件按照运动参照平面 拖到任意位置 其编辑元件的分解位置后的分解图如图3 10所示 图3 10 生成爆炸图 19 4 本文总结 在本次设计中 我独立完成了触摸屏手机的外壳设计 最初的资料收集 确定设计 思路 然后选定设计实物 并对实物进行数据采集 然后使用Pro E来进行手机外壳的实 体模型的重建 然后针对市场上触摸屏手机的一些缺点进行一些改进 对手机后壳的形 状和颜色搭配进行一些尝试 然后把设计完成后的手机组件进行组装和组装之后的爆炸 到此 我们可以说基本完成了设计过程 最后再完成毕业论文 在设计过程中 遇到了很多问题 例如在制作HOME键时运用到的边界混合技术 在 制作后壳LOGO时用到的实体化技术等难题 在通过我翻阅资料和询问老师之后 都得到 解决并且熟练掌握 此外由于Pro E软件本身渲染功能的不足 我运用Maya三维设计软件 对模型进行了渲染 并且制作了动画 虽然我的论文作品不是很成熟 还有很多不足之处 但我可以自豪的说 这里面的每一 个组件 都有我的劳动 当看着自己设计的产品 真是莫大的幸福和自豪感 我相信其 中的酸甜苦辣最终都会化为甜美的甘泉 这次做论文的经历也会使我终身受益 我感受到做论文是要真真正正用心去做的一 件事情 是真正的自己学习的过程和研究的过程 没有学习就不可能有研究的能力 没 有自己的研究 就不会有所突破 那也就不叫论文了 希望这次的经历能让我在以后学 习中激励我继续进步 20 致谢 转眼间 我已经在美丽的软件学院度过了四个年头 四年 这是我人生中非常重 要的四年 我有幸能够接触到这些不仅传授我知识 学问 而且从更高层次指导我的 人生与价值追求的良师 他们使我坚定了人生的方向 获得了追求的动力 留下了大 学生活的美好回忆 在此 我真诚地向我尊敬的老师们和母校表达我深深的谢意 这次毕业论文能够得以顺利完成 并非一人之功 感谢所有指导过我的老师 帮助 过我的同学和一直关心 支持着我的家人 感谢你们对我的教诲 帮助和鼓励 在这里 我要对你们表示深深的谢意 感谢我的指导老师 应进老师 没有您