基于Pro_ENGINEER的电脑机箱设计.doc

基于基于 Pro ENGINEERPro ENGINEER 的电脑的电脑 机箱設計手冊机箱設計手冊 I 摘摘 要要 随着科技进步和生活水平的不断提升 机箱从单一的钣金件逐渐转变成钣 金 磨具和电子设备的有机组合 过去机箱仅仅起装配载体和抗辐射的作用 现在人们对机箱抗辐射性能 美观方面提出了更高的要求 针对机箱现有需求 情况 本文从更人性化的角度出发 在满足抗辐射性能的前提下 尽量将机箱 设计的人性化 本文从机箱知识 机箱零件构建和机箱使用方面进行了详细的 说明 最终根据三维设计模型生成相应的二维图纸 关键词 PRO ENGINEER 钣金 电脑机箱设计 人性化 目目 录录 摘摘 要要 I ABSTRACT II 前前 言言 1 第第 1 章章 绪论绪论 2 1 1 机箱简述 2 1 1 1 机箱结构 2 1 1 2 机箱作用 2 1 1 3 机箱发展现状 3 1 1 4 机箱设计理念 3 1 2 机箱设计流程 4 1 2 1 机箱设计流程 4 1 2 2 机箱设计关键因素 5 第第 2 章章 机箱设计方案机箱设计方案 5 2 1 机箱设计要素分析 5 2 1 1 机箱结构分析 5 2 1 2 机箱风道分析 6 2 1 3 机箱防辐射原理 7 2 2 机箱设计规划 7 2 2 1 设计理念与设计目标 7 2 2 2 确定整体设计方案 7 第三章第三章 钣金工艺说明钣金工艺说明 9 3 1 钣金简介 9 3 1 1 钣金定义 9 3 1 2 钣金分类 9 3 2 钣金工艺 10 3 2 1 钣金压弯工艺 10 3 2 2 钣金卷边工艺 13 3 2 3 钣金拉深工艺 13 3 2 4 钣金铆接工艺 14 3 3 本章小结 14 第四章第四章 机箱建模机箱建模 15 4 1 建模综述 15 4 1 1 Pro Engineer 简介 15 4 1 2 建模思想 15 4 1 3 建模效果 16 4 2 零件建模 17 4 2 1 主板 电源 光驱模型的构建 17 4 2 2 机箱顶板 17 II 4 2 3 主板安装板的设计 19 4 2 4 机箱底板的设计 20 4 2 5 机箱左侧板的设计 20 4 2 6 机箱后面板的设计 23 4 2 7 机箱前面板的设计 25 4 2 8 机箱架的设计 26 4 3 Proe 装配 27 4 3 1 Proe 装配简介 27 4 3 1 Proe 装配总结 29 4 4 建模总结 29 第五章第五章 三维工程图的二维下料图转化三维工程图的二维下料图转化 30 5 1 Pro E 生成工程图的方法 30 5 2 各部件二维工程图的生成 31 5 3 本章小结 33 结束语结束语 34 参考文献参考文献 35 1 前前 言言 随着计算机在中国家庭的普及 机箱的设计从设计理念和制造材料上都发 生了很大的创新 今机箱发展中的变化从侧面反应了个人电脑硬件系统发生的 变化 而功能的变化则更加体现了消费者对个人电脑使用舒适性和人性化的要 求 近年来 各种实用的功能纷纷亮相在电脑机箱上 极大的扩展了机箱的功 能 内部的全折边 免螺丝设计 防辐射弹片现在也已经成为机箱的标准功能 配置 同时也方便了消费者的使用 相信随着机箱产品同质化的愈演愈烈 机 箱厂商一定会开拓出更多更实用的功能来满足消费者的不同需要 在机箱的个性化方面 各大厂商更是各显神通 有从材质上创新的 如亚 克力的透明个性机箱等 有从面板或者侧板造型上创新的 如增加液晶显示屏 透明侧板 动物造型等 使机箱不再是以前的中规中矩 千篇一律的形象 成 为家居生活中一道亮丽的风景线 这也从一个侧面反应出了广大消费者追求机 箱个性化的趋势和潮流 个人电脑发展到今天 产品同质化越来越严重 同时 电脑已经不再只是 简单的工具 随着各项新技术的发展 它已经成为家庭的数据中心 影音中心 而这就对电脑的外观 面板要求越来越高 它更应该成为一种装饰品出现在家 居环境中 对于更多的个人用户而言 个性化则是一种趋势 这也是社会发展 密不可分 现代人都崇尚个性 喜欢特立独行 当然希望所拥有的电脑和别人 的与众不同 更加具有个性 2 第 1 章 绪论 1 1 机箱简述 1 1 1 机箱结构 机箱结构是指机箱在设计和制造时所遵循的主板结构规范标准 每种结构 的机箱只能安装该规范所允许的主板类型 机箱结构与主板结构是相对应的关 系 机箱结构一般也可分为 AT Baby AT ATX Micro ATX LPX NLX Flex ATX EATX WATX 以及 BTX 等结构 其中 AT 和 Baby AT 是多年前的老机箱结构 现在已经淘汰 而 LPX NLX Flex ATX 则是 ATX 的变种 多见于国外的品牌机 国内尚不多见 EATX 和 WATX 则多用于服务器 工作站机箱 ATX 则是目前市场上最常见的机箱 结构 扩展插槽和驱动器仓位较多 扩展槽数可多达 7 个 而 3 5 英寸和 5 25 英寸驱动器仓位也分别至少达到 3 个或更多 现在的大多数机箱都采用此结构 Micro ATX 又称 Mini ATX 是 ATX 结构的简化版 就是常说的 迷你机箱 扩展插槽和驱动器仓位较少 扩展槽数通常在 4 个或更少 而 3 5 英寸和 5 25 英寸驱动器仓位也分别只有 2 个或更少 多用于品牌机 而 BTX 则是下一代的 机箱结构 各种结构的机箱只能安装与其相对应的主板 向下兼容的机箱除外 例如 ATX 机箱除了可以安装 ATX 主板之外 还可以安装 Baby AT Micro ATX 等结构 的主板 因此 在选购机箱时要注意根据自己的主板结构类型来选购 以免 出现购买回来的机箱却无法使用的情况 1 1 2 机箱作用 机箱的作用有三个方面 首先 它提供空间给电源 主机板 各种扩展板 卡 软盘驱动器 光盘驱动器 硬盘驱动器等存储设备 并通过机箱内部的支 撑 支架 各种螺丝或卡子夹子等连接件将这些零配件牢固固定在机箱内部 形成一个集约型的整体 其次 它坚实的外壳保护着板卡 电源及存储设备 能防压 防冲击 防尘 并且它还能发挥防电磁干扰 辐射的功能 起屏蔽电 磁辐射的作用 再次 它还提供了许多便于使用的面板开关指示灯等 让操作 者更方便地操纵微机或观察微机的运行情况 3 1 1 3 机箱发展现状 机箱的发展方向为智能化 人性化和个性话 在机箱的个性化方面 各大 厂商更是各显神通 有从材质上创新的 如金河田的皮革面板机箱等 有从面 板或者侧板造型上创新的 如增加液晶显示屏 透明侧板 动物造型等 使机 箱不再是以前的中规中矩 千篇一律的形象 成为家居生活中一道亮丽的风景 线 说到个性化 不能不提及近年来十分盛行的 MOD 机箱改造 MOD 始 于国外 可是说他们是更加狂热的 DIY 爱好者 他们追求更多的是具有张扬 个性的作品和自己动手的乐趣 这也从一个侧面反应出了广大消费者追求机箱 个性化的趋势和潮流 如图 1 1 为 MOD 成果 图 1 1 MOD 作品 1 1 4 机箱设计理念 任何产品的设计都是遵循消费者需求心理分析然后到产品设计 要想设计 出机箱需求者心目中理想的机箱 需要首先考虑机箱消费者的心理 机箱类型是人们进行机箱选择的重要因素之一 机箱有很多种类型 现在 市场比较普遍的是 AT ATX Micro ATX 三种 AT 机箱的全称应该是 BaBy AT 主要应用到只能支持安装 AT 主板的早期机器中 ATX 机箱是目前最常见的机箱 支持现在绝大部分类型的主板 Micro ATX 机箱是在 ATX 机箱的基础之上建立 的 为了进一步的节省桌面空间 因而比 ATX 机箱体积要小一些 各个类型的 4 机箱只能安装其支持的类型的主板 一般是不能混用的 而且电源也有所差别 机箱的外型是众多消费者考虑的重要因素之一 这有一点道理 满足人们 对电脑家电化的需求 甚至可以成为家装的亮点 机箱的制作材料也是消费者考虑的重要因素之一 机箱的外壳通常是由一 层 1 毫米以上的钢板制成 在它上面还镀有一层很薄的锌 内部的支架主要由 铝合金条或者铝合金板制成 好的机箱 外壳采用较厚的钢板 能承受较大的 压力 同时外层和内部支架边缘切口平整圆滑 不会因为在装卸的时候不小心 而把手划破 这里特别需要说明的是机箱的制作用塑料 一些高性能的机箱前 面板都采用硬度很高的 ABS 工程塑料制作 这种塑料面板的优点就在于结实稳 定 能长时间保持色泽 长期使用也不会开裂 我们在选购是对于这一点也应 当加以注意 1 2 机箱设计流程 1 2 1 机箱设计流程 机箱设计理念在机箱设计中起着灵魂的作用 在我们确定的理念指导下 我们应该从机箱的作用和消费者的心理出发 分析现有机箱性能特点和功能特 点 以及综合消费者的反馈信息 进而设计消费者满意的机箱 从模型构建的角度来讲 将机箱分为钣金类零件 塑料类和电子类零件 采用 proe 进行了全部建模 最终完成了产品的装配和效果处理 最终形成了关 键零部件和装配件的二维图纸 本文主要进行现有机箱的分析 针对现有机箱 确定了机箱的设计理念 在设计理念的指导下 划分机箱带开发的功能 然后进行初步的概念设计 在 概念设计的指导下 例举所有的功能零件并进行分类处理 采用 proe 进行了三 维模型的构建 最终采用 Proe 工程图模块对三维模型进行了二维转换工作 本 设计的主要流程如图 1 2 所示 分析现有机箱 分析消费者心理 结合MOD设计 确定设计理念机箱功能划分 零件汇总PRO三维建模 概念设计 零件分类 效果处理生成图纸 5 图 1 2 设计流程图 1 2 2 机箱设计关键因素 机箱外形设计和功能设计是机箱设计的重要组成部分 但是机箱的机械部 分的设计更是实际设计中不容忽视的重要问题 机箱零部件的设计应该保证所 有的零件具有如下的性能 便于加工 便于维护 便于零件安装和卸载 应该 保证机箱正确合理的尺寸参数和粗糙度要求 第 2 章 机箱设计方案 2 1 机箱设计要素分析 2 1 1 机箱结构分析 机箱是一个载体 机箱内部存在散热风道 机箱是防辐射的重要工具 要想设计出理 想的机箱 机箱结构的分析是机箱设计的第一步 机箱设计之前 应该完全明白机箱的结 构和机箱的风道运行原理 6 机箱的结构如图 2 1 所示 图 2 1 机箱的结构 2 1 2 机箱风道分析 机箱风道即是空气在电脑机箱内流动的通道 包含有流动方向和风量两个要素 合理 完善的机箱风道能够将机箱内几个发热大户 如 CPU 和显卡 堆积到机箱内的热量迅速排 出到机箱外 并将冷空气重新补充进机箱 与外界空气形成对流 大大加强机箱的散热性 保持机箱内电子元件的凉爽工作环境 延长使用寿命 降低硬件故障的发生率和系统的 不稳定性 机箱内的风道在机箱内基本上是采用的 S 型路线进行运转 其运转的效果图如 图 2 2 所示 图 2 2 机箱风道图 7 2 1 3 机箱防辐射原理 一款高档的机箱会在钢板的表面通过特殊工艺镀上一层锌 锌层越厚就意味着防辐射 能力越强 一般市场常见的机箱基本上都是采用镀锌钢板 根据生产工艺以及镀锌量的不 同 主要分为热浸镀锌钢板和电解镀锌钢板 热浸镀锌钢板的镀锌量可以达到每平方米 45 克以上 而电解镀锌钢板的镀锌量只有 20 克左右 热浸镀锌钢板对电磁波尤其是对低频电 磁波具有更强的吸附性 同时具有更好的散热性和导电性 可有效抵御电磁波 机箱要绝对密封电磁辐射屏蔽效能很大程度上取决于机箱的物理结构 机箱上的接缝 以及开口都是电磁波的泄漏源 通常解决机箱缝隙电磁泄漏的方式是在缝隙处用电磁密封 衬垫 这方面主要体现在机箱面板 后侧挡板以及其他所有存在任何接缝的地方 劣质机 箱与优质机箱这方面差异很大 2 2 机箱设计规划 2 2 1 设计理念与设计目标 根据我们的设计理念 结合上文中提到的机箱设计要素 提出我们的设计 原则 a 机箱设计应能包含常规机箱所有常见结构 保证各个电脑板卡的安装 b 机箱设计应该充分考虑风道的设计 保证风道顺通 c 机箱设计在材料和装配方面保证最小的辐射效果 d 机箱尺寸应该按照现有电脑配件为参照进行设计 e 机箱零件应便于加工 能方便进行组装 a a 目前 IT 技术的进步 为机箱的发展注入了更多的活力和内涵 现在的机箱 已一改最初的那种外观和色调呆板 功能单一的 白铁盒 形象 无论在外观 色彩 制作工艺 机箱材质 还是在多功能 扩展性等方面都有了质的飞跃 机箱的发展正朝着功能化 健康化 时尚化以及人性化方向发展 2 2 2 确定整体设计方案 对于机箱整体的设计 需要根据设计目标 详细确定设计方案 1 据机箱结构设计要求 风道设计要求和防辐射设计要求 设计任务如 下 a 确定各电脑零件尺寸并手工绘制草图 b 根据草图利用 Proe 进行三维建模 c 装配三维零件模型 8 d 形成必要的机箱零件图和总装配图 说明 机箱尺寸的确定是根据现有电脑配件进行的 本文中设计的机箱 以 于 ATX 主板为基础进行设计的 因此后文中提到的机箱参数以 ATX 标准主板 为基础 机箱布局采用常规的布局 具体尺寸的确定在 Proe 建模模块进行详细 的说明 9 第三章第三章 钣金工艺说明钣金工艺说明 确定了总体设计方案 在进行造型的前面 应进行必要的钣金件工艺说明 以使设计出来的产品符合国家标准 不是个华而不实的实体设计 3 1 钣金简介 3 1 1 钣金定义 钣金至今为止尚未有一个比较完整的定义 根据国外某专业期刊上的一 则定义可以将其定义为 钣金是针对金属薄板 通常在6mm 以下 一种综 合冷加工工艺 包括剪 冲 切 复合 折 焊接 铆接 拼接 成型 如汽 车车身 等 其显著的特征就是同一零件厚度一致 现代汉语词典第 5 版 的解释 动词 对钢板 铝板 铜板等金属板材进行加工 3 1 2 钣金分类 钣金加工从加工形态可分为冲裁加工 弯曲加工 拉深加工及压缩加工等 四大类 冲裁加工是指钣金片材切断与分离的作业 将钣金件裁减成需要的形状与 尺寸 以做进一步的加工 其作业方法与传统的切削加工迥然不同 本设计主 要涉及落料 冲孔 切断 切边等内容 弯曲加工是将板片或板状半成品压弯成需求形状的作业统称 在加工过程 中 材料的变形都发生在中性层直轴附近 且垂直与板片的纵向方向 同时其 金属流动都在塑性范围内生成 因而 外部应力去除后仍能保持其永久变形 通常都会形成 会弹现象 弯曲面的内侧承受压缩应力 外侧则受到拉深应 力作用 本设计涉及 V 形弯曲 U 形弯曲 L 形弯曲 卷边加工等内容 拉深加工是指在不生成显著皱纹 薄化或裂痕的情况下 想预先冲裁好的平 板金属坯料成形为空心容器 其完成的各种制品可为圆筒形或箱形 而侧面则 为直线边 推拔边 或综合直线边 推拔边与曲线边的形状 本设计不涉及 拉深加工 压缩加工是指将板片或金属小坯 放置在压缩加工用的冲头与凹模之间 在利用适当冲床施加压力 以制造各种需求产品的加工方法 这种加工方法缘 起与古代高温的锻造和高温挤压 其后随着冲床加工技术的提升 模具的进步 10 和冲压机械的高容量化 而逐渐演变成常温挤压 并陆续开发出各种类型的崭 新加工方法 如今已能利用此项技术制成各种形状复杂且物廉价美的成品 3 2 钣金工艺 3 2 1 钣金压弯工艺 本机箱涉及大量压弯加工工艺 因此特别说明 钣金的压弯工艺主要参照 JB T5109 2001 1 最小压弯半径 最小压弯半径是保证毛坯外层纤维不发生裂纹的条件下 所能弯成的零件 的内圆角半径 本机箱设计材料采用 SECC 日本 JIS 钢材材料标注 钣金机箱 行业标准 相当于国标镀锌冷轧钢板 查金属板料压弯工艺设计规范中常用材料 压弯半径 其中 为钣金厚度 本设计中得 min 0 8rt t1tmm 本设计统一在 90 压弯处取 min 0 8 10 8rmm min 1rmm 2 最小弯边高度 为了保证工件的压弯质量 压弯件的直边应不小于最小弯边高度 当压弯 直角时 如图 3 1 最小弯边高度如公式 1 计算 min h 公式 1 min 1rmm min 2hrt 图 3 1 最小弯边高度计算示意图 式中 为钣金件厚度 式中 为内圆半径tr 举本设计中 90 弯折处 min 212 13hrtmm 3 最小孔边距 11 在压弯边附近有孔时 孔至压弯边的距离不应小于最小孔边距 当压弯边 为直角时最小孔边距如公式 2 计算 公式 2 min 2lrt min 212 13lrtmm 本设计将涉及的 90 压弯的 min 212 13lrtmm 4 局部压弯边缘 在局部压弯时 为了防止在交接处产生撕裂 可预先冲工艺孔 如图 3 2 5 压弯件精度 压弯件未标注形位公差按 GB T13916 压弯件未标注公差尺寸极限偏差按 GB T15055 6 传统压弯件展开计算 板料在压弯的过程中 在内外表面之间 存在着一个中性层 应变中性层 其 长度等于毛坯原来的长度 在生产中 为便于计算 将压弯部分的中性层长度按半 径为圆弧长度计算 中性层圆弧半径按公式 3 计算 公式 3 rxt 式中 中性层圆弧半径 mm 中性层位移系数 可查表 以本设计中板厚 1mm xt1rmm 经查询 得出 1r t 0 3x 1 0 3 11 3 1 0 3 11 3 传统人工钣金展开计算方法 当压弯角度 90 时 算出直线部分长度 r t 根据 选择中性层位移系数 r tx 按式 计算出 按公式 4 计算出 3 l 12 Lll 图 3 2 局部弯曲边缘示意图 12 公式 4 3 180 l 式中 圆弧中心角 按公式 5 计算压弯展开长度 L 公式 5 123 Llll 当压弯角度 为 时 090 12 180 3 180 Ll ltt 当压弯角度 为 时 90150 12 2 Tan 180 2 180 2 180 Llltt 当压弯角度 为 时 150180 12 Lll 由上述弯折钣金件传统展开方法可以看出 传统的弯折钣金件展开需要大 量烦琐的人工计算 展开尺寸不易验证 展开精度也不能满足现代钣金加工要 求 7 Pro Engineer 钣金展开计算 本设计采用弯折钣金件的 Pro E 展开方法 它与传统的展开方法有着本质 的区别 它是参数化 智能化的三维 CAD 过程 是在程序完全模拟钣金弯折加 工过程的基础上行钣金件展开的 PROE 在进行钣金的折弯可展平时 会自动计 算材料被拉伸或压缩的长度 计算如公式 6 公式 6 0 5 90 LRYt 系数 钣金展开长度L 折弯处的内侧半径 R 材料厚度 t 折弯角度 Y 系数 由折弯中线的位置决定的一个常数 其默认值为 0 5 所谓的 折 3 l 弯中线 在钣金设计实务中 常用的钣金展平计算公式是以 K 系数为主要依 据的 范围是 0 1 表示材料在折弯时被拉伸的抵抗程度 与 Y 系数的关系如 下 Y 系数 2 K系数 图 3 3 90 度弯折展开计算示意图 13 与传统钣金展开方法比较 使用 Pro E 钣金模块进行展开具有以下优点 1 展开实现了参数化 智能化 2 展开效率高 3 展开精度高 4 展开尺寸便于验证 5 能实现无纸化加工 通过在 Pro E 钣金模块中建立弯折钣金件的立体模型 应用钣金展开模块 直接点取基面 需展开后的面后 软件即可按照钣金实际弯折加工过程运算后 自动生成展开模型 通过展开模型 Pro E 能直接输出各种格式的二维图文文 件 直接应用于数控切割及冲裁设备 本机箱设计中由于条件有限 Pro E 钣金件展开只进行 CAD 平面图纸转化 得到精确的钣金展开尺寸即可 3 2 2 钣金卷边工艺 卷边是指将板件的边缘卷曲成管状或压扁成叠边的操作 它能增加零件边 缘的刚度和强度以及消除边缘锐利锋口 卷边分夹丝卷边 空心卷边 单折边 双叠边等四种 本机箱大量采用空心卷边和单折边设计 卷边零件展开尺寸计算包括直线部分的尺寸和曲线部分的尺寸 如图 3 4 所示零件的展开长度 L 为 12 2 d LLLmm 式中 L1 板料直线部分材料长度 mm d 卷边直径 mm L2 板料 270 卷边部分长度 2 3 4 Ldhmm 式中 h 材料厚度 3 2 3 钣金拉深工艺 拉深称为拉延或压延 是利用模具使冲裁后的平板坯料变成开口的空心零 件的冲压方法 图 3 4 卷边长度计算示意图 14 在冲压生产中拉深的种类很多 由于集合形状的特点不同 变形区的位置 变形的性质 变形的分布以及坯料各部分的应力状态和分布规律有着相当大 的 甚至是本质的区别 所以工艺参数 工艺数目与顺序的确定方法及模具设 计原则和方法都不一样 各种拉深件按变形力学的特点可分为直壁回转体 圆 筒形件 直壁回转体 盒型体 曲面回转体 曲面形状零件 和曲面非回 转体等四类 本设计全部使用盒形拉深 拉深的工艺参数有坯料尺寸 拉深系数与次数 压边力和拉深力 拉深功 等 本问不进行深入讨论 3 2 4 钣金铆接工艺 铆接是利用铆钉将板材或型材按一定的要求串联在一起 通过挤压铆钉杆 使其与板材或型材形成不牢固不可拆卸的构件 铆接具有塑性 韧性较好 传力均匀可靠 变形小且维修方便等优点 铆接主要是利用手工工具 压力机 在某种专门场合使用铆钉枪 铆钉机 等 借以连续对铆钉杆进行镦压 铆钉杆被放置在专门的铆钉托垫中 经过铆 钉成型 铆钉联接按操作工艺方式分为冷铆和热铆两中 本机箱设计铆钉为铝 制 直径小于 10mm 因此采用冷铆即可 本机箱设计为两薄壁零件铆接成为一个 整体 应此需要采用特殊的铆钉及工具 拉铆枪单面进行铆接 操作也十分方 便 3 3 本章小结 通过钣金工艺说明进一步规范了出本设计即将涉及到的弯折工艺 冲孔工 艺 展开工艺 卷边工艺 拉深工艺 铆接等 并举例说明了压弯件展开的计算 公式 说明了 Pro E 软件计算弯折展开的原理 及其相对于传统展开计算的优 点 15 第四章 机箱建模 4 1 建模综述 4 1 1 Pro Engineer 简介 1985 年 PTC 公司成立于美国波士顿 开始参数化建模软件的研究 1988 年 V1 0 的 Pro ENGINEER 诞生了 经过 10 余年的发展 Pro ENGINEER 已经成为三维建模软件的领头 羊 目前已经发布了 Pro ENGINEER proewildfire5 0 PTC 的系列软件包括了在工业设计和 机械设计等方面的多项功能 还包括对大型装配体的管理 功能仿真 制造 产品数据管理等等 Pro ENGINEER 还提供了目前所能达到的最全面 集成最紧密的产品开发环境 下面就 Pro ENGINEER 的特点及主要模块进行简单的介绍 主要特性 全相关性 Pro ENGINEER 的所有模块都是全相关的 这就意味着在产品开发过程中某一 处进行的修改 能够扩展到整个设计中 同时自动更新所有的工程文档 包括装配体 设计图纸 以及制造数据 基于特征的参数化造型 Pro ENGINEER 使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要 素 这些特征是一些普通的机械对象 并且可以按预先设置很容易的进行修改 数据管理 加速投放市场 需要在较短的时间内开发更多的产品 为了实现这种效率 必须 允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发 数据管理模块的开发研制 正是专门用于管理 并行工程中同时进行的各项工作 装配管理 Pro ENGINEER 的基本结构能够使您利用一些直观的命令 例如 啮合 插 入 对齐 等很容易的把零件装配起来 同时保持设计意图 高级的功能支持大型复杂装配体 的构造和管理 这些装配体中零件的数量不受限制 易于使用 菜单以直观的方式联级出现 提供了逻辑选项和预先选取的最普通选项 同时还 提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助 这种形式使得容易学习和使用 4 1 2 建模思想 在本设计中采用了自顶向下 由内及外的设计方法 其设计过程是先确定机箱内部主 板 电源等个各组件的尺寸 再将其组装成装配体 然后根据该装配体建立一个骨架模型 16 通过该骨架模型设计示意图传递给机箱的各个零件 再对零件进行细节设计 所谓的骨架模型是根据装配体内各元件之间的关系而创建的一种特殊的零件模型 本设计的建模流程如下 构 建 主 板 光 驱 和 电 源 机箱顶板 机箱右侧板 机箱前板 机箱左侧板 机箱后板 主板 硬盘等 前置面板 装配 图 4 1 建模流程 4 1 3 建模效果 本设计中所有的零件均采用 Proe 进行相应的三维建模和效果处理 本设计中总装配的 效果图分别如图 4 2 所示 17 图 4 2 机箱整体效果 4 2 零件建模 4 2 1 主板 电源 光驱模型的构建 主板带能源光驱模型的构建是为了为机箱尺寸的确定提供一个很好的参照 在设计过 程中确定的主板 电源盒光驱的尺寸分别入下 电源 150mm 140mm 85mm 光驱 185mm 150mm 40mm 主板 230mm 310mm 100mm 此处 100mm 指的是主板的最大高度 电源 光驱和主板的装配效果如图 4 3 所示 18 图 4 3 主板 电源 光驱装配图 此处仅仅提供设计参照 并没有装配上的特殊含义 4 2 2 机箱顶板 设计思路 机箱顶板的设计思路是由机箱顶板在机箱中的作用和位置所决 定的 机箱顶板是连接机箱前板 后板 左 右侧板和主板安装板的中介 基 于机箱顶板的特殊位置和功能要求 要求机箱顶板应该能实现如下所示的功能 a 与前板 后板和主板安装板方便进行连接 b 保证左 右侧板的顺利安装和卸载 c 要要求要有一定的强度 保证机箱整体的稳定性 d 禁止出现 毛刺 毛刺会使户在装卸机箱时划伤手 针对问题 a 在机箱顶板相应位置分别打相应的孔 用于铆钉的固定 顶 板和前后面板采用如图 4 4 所示的孔进行连接 图 4 4 顶板与前面板连接孔 顶板和主板之间采用如图 4 5 所示的孔进行连接 链接方式为采用铆钉进 19 行固定连接 图 4 5 连接孔 针对问题 b 需要设计如图 4 5 所示的导向槽和卡位孔 保证两侧板安装 方便性和位置的准确性 图 4 6 导向槽和卡位孔 针对问题 c 主要涉及材料的选择 此处不再进行详细的说明 针对问题 d 机箱顶板应该采用相应的折边设计 机箱顶板两侧的这边效 果如图 4 7 所示 图 4 7 这边效果 4 2 3 主板安装板的设计 主板安装版是机箱设计中非常重要的一个组成部分 这是由于主板安装版 20 是主板安装的平台 主板上 cpu 及其风扇的运行稳定性是有主板安装的稳定性 决定的 主板安装版还起连接上下板的作用 对主板安装版提出如下的要求 a 实现上下板的安装 b 实现主板的安装 c 实现电源的辅助安装 针对问题 a 采用如图 4 8 所示的结构与上顶板进行铆钉连接 对于下面 板的连接效果一直 图 4 8 主板安装板与上面板安装孔 针对问题 b 需要在主板安装板上根据 ATX 主板的标准进行打孔操作 保证 ATX 主板的顺利安装 针对问题 c 需要在安装板上开设辅助板进行带能源的辅助定位 电源的 主要位置控制是由后面板进行控制的 辅助片的效果图如图 4 9 所示 图 4 9 电源安装辅助片 4 2 4 机箱底板的设计 机箱底板的结构与机箱顶板的结构几乎一直 但是机箱底板同时肩负着机 箱风道进气口的作用 当然有些机箱的设计中也会将进气口放置发前面板下部 在本设计中采用在机箱底板加风道口的方案 机箱底板的风道口的效果图如图 Xxx 所示 21 图 4 10 底板风道口 同时 机箱底板也担负着与地面接触的作用 为防止底板地步全部与地面 接触造成机箱底板的损坏 需要在机箱地步开设四个如图 Xxx 所示的孔 用于 塑料垫脚的安装 孔的直径为 8mm 孔之见的距离设置是有机箱底板的长宽尺 寸和机箱的预测质量决定的 确定为为 340mm 101mm 4 2 5 机箱左侧板的设计 机箱左侧板是机箱美化和加强机箱结构的中介 为了实现机箱侧板的功能 要求 要求机箱左侧板应该能够实现便于安装的卸载的要求 针对如上的要求 对机箱左侧板采用如下图所示的整体设计 机箱左侧板的效果图如图 4 11 所示 图 4 11 机箱左侧板 在机箱左侧板设置如图 4 12 所示的钣金凹槽结构 通过该结构 可以实现 机箱左侧板的易于安装和卸载 其具体尺寸从人性化的角度出发 按照人体手 形的平均尺寸 确定总的长 宽和高度为 100 50 15mm 22 图 4 12 钣金凹槽结构 为了实现机箱左侧板和机箱顶板和机箱底板凹槽的配合 进而保证机箱左 侧板的顺利安装 需要在机箱左侧板弯折如图 4 13 所示的折边 图 4 13 左侧板折边 为了实现机箱左侧板的定位要求 需要在机箱左侧板开始如图 4 14 所示的 折弯处理 根据机箱左侧板的尺寸确定定位折弯的长度为 384mm 定位折弯的 折弯半径为 4mm 图 4 14 定位折弯 23 从美观和通风散热的角度出发 在机箱左侧板开设如图 4 15 所示的两组成 三角阵列的散热孔 用于保证机箱温度的散发 图 4 15 散热孔 4 2 6 机箱后面板的设计 机箱后面板的设计是非常重要的 这是因为 机箱后面板需要完成主板的 卡位操作 也即定位操作 同时完成电源的定位操作和固定操作 同时完成各 种板卡的固定操作 如显卡 声卡 网卡还原卡等等 针对如上的问题要求 本设计中机箱后面板的设计示意图如图 4 16 所示 图 4 16 后面板 后面板为了实现电源的安装和固定 需要在后置面板中开设如图 4 17 所示 的孔 同时为了使电源完成充分的散热效果 需要开设图 Xx 缺口 对于本设计 中的尺寸 完全按照 ATX 主板和标准电源等进行的 此处尺寸不再进行详细的 24 说明 具体的有关尺寸请参照 CAD 图纸 图 4 17 电源固定孔 后面板板需要跟上下板进行相应的铆接处理 必须根据后面板和上下面板 的相应尺寸进行相应的打孔操作 处理后的效果图如图 4 18 所示 图 4 18 后面板铆接口 机箱风道的形成需要借助于后面板 需要在后面板上安装相应的风扇 现 有风扇已经标准化 根据相应的尺寸确定如图 4 19 所示的方案进行风扇的安装 为了保证机箱的充分散热 安装两个风扇 两风扇之间的距离设置为 80mm 25 图 4 19 风扇安装结构 为了保证主板的定位和安装 需要在后面板上开设 45 160mm 的矩形缺口 同时扳压如图 4 20 所示的半圆形凹槽 用于主板挡板的安装 图 4 21 挡板安装孔和凹槽 为了实现各种板卡的顺利定位和加紧 需要存在后面板上开设如图 4 22 所示的缺口和固定台阶 板卡通过螺钉紧固在固定台阶上 保证了各种板卡的 正常工作 图 4 22 板卡固定台阶 26 4 2 7 机箱前面板的设计 机箱前置面板主要负责承担计算机启动和重启以及各种指示灯的安装 前置面板需要与机箱上下板进行铆接 需要在机箱前面板上开设如图 4 23 所示的孔 图 4 23 机箱前板固定孔 机箱前面板需要开设如图 4 24 所示的矩形缺口 用于光驱等的安装和辅助 定位 两缺口的尺寸分别为 180 150mm 和 122 5 25mm 图 4 24 辅助缺口 前面板需要开设如图 4 25 所示的凹槽和孔用于各种控制开关的定位和安装 图 4 25 控制开关孔 27 4 2 8 机箱架的设计 机箱架主要用于安装光驱 硬盘和软驱等各种设备 机箱架的设计原则与 上面存在很多的重复 在此不再进行详细的说明 机箱架的总体效果图如图 4 26 所示 图 4 26 机箱支架 4 3 Proe 装配 4 3 1 Proe 装配简介 装配是机箱设计中的一个重要环节 便于他人易于看到机箱的效果 在此简单罗列 proe 进行装配过程中常用的一些功能及其注意事项 I 零件装配的基本操作 1 创建装配文档 文件 新建 文档类型选择 组件 输入文档名称 去掉 使用缺省模版 前的 模版 mmns asm design 确定 2 装配零件 特征工具条 或插入 元件 装配 A 选取要装配的零件 打开 零件显示 在屏幕上 同时打开 元件放置 对话框 如图5 1所示 定义装配约束 确定 3 删除零件 选中零件 右键 删除 28 4 修改装配关系 选中零件 右键 编辑定义 装配约束类型装配约束类型 Pro E的装配约束类型有图4 27所示的几种 图4 27图4 27 II 零件复制 1 零件阵列 选取欲阵列的零件 阵列工具右键 2 零件复制 选取零件 编辑 重复 打开图4 28所示对话框 选取欲重复的约束 添加 给定复制位置 确认 图4 28图4 29 III 颜色设定 视图 颜色和外观 IV 做剖面 见第四章第三节 V 爆炸图 29 1 自动爆炸 视图 分解 分解视图 2 爆炸还原 视图 分解 取消分解视图 3 手动爆炸 视图 分解 编辑位置 弹出图4 29所示对话框 VI 在装配中修改零件 令零件的特征显示在模型树中 选中特定零件的某个特征 右键 编辑 编辑定义 可 以采用如零件设计同样的方式修改此零件 注意修改之后应及时再生注意修改之后应及时再生 将零件激活 可以在装配中参照其它元件详细设计该零件 VII 装配分析与干涉检查 主菜单分析分析 图4 30 中的各项用以做装配分析 其中分析分析 模型分析模型分析 全局干涉全局干涉 用作干涉检查 图4 31 图4 30图4 31 VIII 装配中的零件设计 自上而下的设计 特征工具条 或插入 元件 创建 C IX 在装配设计中 应灵活使用Layer及Hide Unhide功能 4 3 1 Proe 装配总结 本文中的装配采用的是简单的对齐或者匹配等装配 在4 3 1中已经进行了详细的使用 说明 此处不再进行额外的说明 装配好之后可以采用适当的渲染 对机箱进行美化处理 4 4 建模总结 运用 Proe 进行钣金件的建模时十分方便的 基于 proe 建模采用的是参数 30 化的思想 对于实体模型乃至装配件的维护都是十分方便的 便于项目的快速 开发和后期修改更新 大大的缩短了生产周期 会给企业应用带来极大的方便 本文中大部分零件的建模是在钣金模块下进行的 proe 钣金模块为钣金件的快 速构建 包括平整壁的构建 折弯等操作 都是十分方便的 第五章 三维工程图的二维下料图转化 第四章中对机箱重要零件进行了建模 机箱的三维建模并不是我们的目的 进行加工制造才是机箱设计的终极目的 为了方便在实际中进行机箱的加工 需要将三维图转换成二维图形 针对钣金件的特殊性 需要在工程图中需要钣 金件的展开视图 该视图的创建在 5 1 Pro E 生成工程图的方法 首先在 零件 模块下进行零件 的三维实体造型 然后在 绘图 模块 下生成二维工程图 1 创建零件的三维模型 Pro E 进行实体造型的步骤 分析零件的形状 特征一选择特征造型命令 一选择绘图平面一绘制特 征轮廓草图一完成特征的建立 这一步在第三章已经 完成 2 由三维模型生成二维工程图 将前面创建好的零件模型生成二维工程图 首先 要对工程图页面环境进 31 行设置 使工程图中的尺寸单位 标注样式 字体大小等符合用户的要求 Pro E 提供了几种标准配置供用户选择 如 DIN ISO JIS ANSI 等 用户 也可以定义 3 在 AutoCAD 中完成工程图 虽然在 Pro E 中也可以对其生成的工程图进行尺寸 公差等标注 但由 于在 Pro E 中是对实体作标注 转成二维工程图时往往不适合人们的习惯 再加上 AutoCAD 在实际中几乎是绘制工程图的通用软件 许多厂家都在其基础 上开发了适合本厂加工标准的标注样式 因此 对工程图的尺寸标注应在 AutoCAD 中完成 在 Pro E 中完成了零件的工程图转化后 将其保存为 AutoCAD 能够识别 的 DWG 格式的文件 然后在 AutoCAD 中打开 完成尺寸标 注 添加标题栏和技术要求等工作 特别指出的是 本设计中是钣金件设计 厚度均为 1mm 因此只需要生成 一个投影图即可得到较为全面的图形信息