牙刷的造型与分模设计

I 目 录 文本成果 摘要 1 关键词 1 引言 1 1 设计任务分析 1 2 方案初步选定 2 3 方案详细设计 2 3.1 建立曲线 2 3.2 建立 实体 14 3.3 牙刷的分模设计 18 3.3.1 分模 18 3.3.2 输出模具 20 3.3.3 激活 21 4 总结评价 22 致谢 23 参考文献 23台州科技职业学院毕业设计（论文） 1 牙刷的造型与分模设计 李东升 摘 要： 本文利用 Pro/E 软件对牙刷进行造型设计和用 Cimatron E8.0 对牙刷进行分模设计。其设计主要内容包括：对牙刷进行分析、设计以及适当的参数优化，关键是结合 Pro/E 软件的强大曲面功能对牙刷进行造型，利用 Cimatron E8.0 对牙刷进行了分模。 关键词： Pro/E、 Cimatron E8.0、造型设计、分模设计 引言 牙刷，人们无处不接触到它。为了满足消费者的最求时尚的心理，在设计其结构时需要考虑外观结构。本文采 用了 Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 (以下简称 Pro/E)对牙刷进行造型设计以及 Cimatron E8.0 对牙刷进行分模设计。 Pro/E 是美国参数科技公司（ PTC） 的旗舰产品 ,是一套大型三维参数驱动（参数化）CAD/CAM 集成软件，它集多种功能模块于一体，可进行零件设计，零件装配、零件制造、数控机床加工、模具开发与设计制造、有限元分析、机械运动仿真和产品数据管理等。Pro/E 以其参数驱动（参数化）而闻名，并迅速广泛应用于航空航天、机械、电子、模具、汽车、家具和玩具等行业。 Pro/E 是一 套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代的参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能。在我国， Pro/E 于20 世纪 90 年代开始 ,在华东和东南沿海等经济发达地区得到应用，尤其是在模具设计与制造行业，它大大缩短了模具设计与制造的周期，改善了模具的质量，延长了模具的使用周期，因此给企业带来了可观的经济效益。 1 设计任务分析 本次设计主要学习运用以下 Pro/E 软件的曲面与实体造型 功能方法进行实体设计：1) 填充面的创造与应用； 2)造型的创建与应用； 3) 边界曲面的创建； 4) 镜像功能的应用； 5) 合 并功能的应用； 6) 以曲面拉伸实体； 7) 交截面的创建；在建模过程中，应该掌握对于外形复杂产品的解分（先创建产品的零件整体形状，再独步创建细节特征，并学习利用曲面作为辅助，创建更加美观的外形。在建模的同时，可以根据产品的大小、高度、形状、材料等因素，还应该合理添加一定的拔模斜度，以能够顺利脱模且不影响台州科技职业学院毕业设计（论文） - 2 - 使用功能为主要原则。还需要注意产品的使用材料，通常情况下，遥控器外壳采用丙稀腈、丁二稀、苯乙烯等材料制作，因为这些材料具有良好的综合性能：高冲击韧性、良好的机械性能、优良的耐热、耐油性能和化学稳定性，且尺寸稳定 、易机械加工，表面还可镀金属，电性能良好。 2 方案的初步选定 牙刷的效果如图 2-1 所示。 图 2-1 牙刷 3 方案的详细设计 3.1 建立曲线 1) 启动 Pro/E 软件 ,单击工具栏中的“新建” 按钮，打开“新建”对话框，在名称栏中输入“ yashua”，如图 2-2 所示，其他设置采用默认，单击“确定”按钮，进入实体建模环境。 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 3 - 图 2-2 “新建”对话框 2)选择主菜单上的“编辑”“填充”，打开填充对话框如图 2-3。 3) 在该控制面板中单击“参照”按钮，然后再弹出的对话框中单击 按钮，在草绘环境界面中单击“ TOP”基准面，系统自动在“草绘”对话框中设置草绘平面的基准面为“ TOP”，参照的基准面为“ RIGHT”，如图 2-4 所示，单击“草绘”按钮，进入草图绘制界面。 图 2-3“填充”对话框 图 2-4 “草绘”对话框 4) 绘制草图如图 2-5 所示 图 2-5 草图绘制 5) 单击“草绘”工具栏中的 按钮，完成草图绘制。 6) 单击“填充”控制面板 按钮，完成填充，如图 2-6 所示。 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 4 - 图 2-5 基本拉伸特征 7) 单击菜单栏“编辑” “填充”选项，打开“填充”控制面板，如图 2-6 所示。 图 2-6 “填充”控制面板 8) 单击“填充”控制面板中的“参照”按钮，然后单击“草绘”栏中的 按钮，在草绘环境界面中单击“ FRONT”基准平面为草绘平面，“草绘”对话框如图 2-7 所示。单击“草绘”对话框中的“草绘”按钮，进入草图绘制界面。绘制草图如图 2-8 所示。单击“草绘”工具栏中的 按钮，完成草图绘制。 图 2-7 图 2-8 9) 单击菜单栏“插入”“造型”选项，弹出造型菜单栏如图 2-8，然后单击菜单栏上的 按钮，弹出曲线 编辑对话框如图 2-9 所示，在 FRONT 平面上草绘一条曲线如图 2-10 所示，在编辑对话框中选中曲线 F8 如图 2-11 所示。单击编辑对话框中 按钮完成造型。 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 5 - 图 2-8 图 2-10 曲线 F8 图 图 2-9 图 2-12 10) 用同样的方法在同一平面内创建曲线 F9，效果如图 2-13。 图 2-13 曲线 F9 11）单击“特征”工具栏中的“拉伸” 按钮，打开“拉伸工具”控制面板 12) 在“拉伸工具”控 制面板中单击“放置”按钮，然后再弹出的对话框中单击按钮，选择 TOP 作为草绘平面，“草绘”对话框如图 2-14 所示。单击“草绘”对话框中的 按钮，进入草图绘制界面。 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 6 - 图 2-14 “草绘”对话框 13) 单击“草绘”工具栏中的“曲线” 按钮，绘制一条曲线，尺寸如图 2-15所示。 图 2-15 草图绘制 14) 单击草绘工具栏中的 按钮，完成草图绘制。在“拉伸工具”控制面板中按下“拉伸为曲面” 按钮，在选择“拉伸方式” 按钮旁边的下拉箭头，在弹出度按钮 列表中单击“在各方向上以指定深度值的一半拉伸草绘平面的两侧”按钮，然后输入数值，然后再单击 按钮，就创建了曲面 F11，效果如图 2-16 所示。 图 2-16 曲面 F11 15) 用同样的方法在 FRONT 平面上创建一个曲面，效果如图 2-17 所示。 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 7 - 图 2-17 曲面 F13 16) 单击菜单栏“编辑”“相交”选项，打开“相交工具”控制面板，如图 2-18所示。 图 2-18 17）单击“相交工具”控制面板上的参照按钮，选择两个曲面，然后单击 按钮完 成相交特征的创建，效果如图 2-19 所示。 图 2-19 相交效果 18) 用同样的方法作出 FRONT 平面与曲面的相交线，效果如图 2-20 所示。 图 2-20 相交效果 19）单击菜单栏“插入”“造型”选项，弹出造型菜单栏如图 2-21，然后单击菜单栏上的 按钮，弹出曲线编辑对话框如图 2-22 所示，在 FRONT 平面上草绘一条台州科技职业学院毕业设计（论文） - 8 - 曲线 F16 如图 2-23 所示，在编辑对话框中选中曲线如图 2-24 所示。单击编辑对话框中按钮完成造型。 图 2-21 图 2-23 曲 线 F16 图 2-22 图 2-24 20) 单击菜单栏“编辑”“修剪”选项，打开“修剪”控制面板如图 2-25 所示。 图 2-25 修剪控制面板 21)单击“修剪”控制面板中的参照按钮选曲线 F8 为修剪曲线选曲线 F16 为修剪对象如图 2-26 所示，然后单击 按钮完成交截面的设计，效果如图 2-227 所示。 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 9 - 图 2-26 图 2-27 22) 用同样的方法修剪曲线 F9 和 F16，效果如图 2-28 所示。 图 2-28 23) 单击“基准”工具栏中的“基准轴” 按钮，然后单击 TOP 平面和 RIGHT 平面，创建基准轴 A-1。 . 24) 单击“特征”工具栏中的“拉伸” 按钮，打开“拉伸工具”控制面板 25) 在“拉伸工具”控制面板中单击“放置”按钮，然后再弹出的对话框中单击按钮，选择 FRONT 作为草绘平面，“草绘”对话框如图 2-29 所示。单击“草绘”对话框中的 按钮，进入草图绘制界面。 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 10 - 图 2-29 “草绘”对话框 26) 单击“草绘”工具栏中的“线” 按钮，绘制一条曲线，尺寸如图 2-30 所示。 图 2-30 草图绘制 27) 单击草绘工具栏中的 按钮，完成草图绘制。在“拉伸工具”控制面板中按下“拉伸为曲面” 按钮，在选择“拉伸方式” 按钮旁边的下拉箭头，在弹出度按钮列表中单击“在各方向上以指定深度值的一半拉伸草绘平面的两侧”按钮，然后输入数值，然后再单击 按钮，就创建了 F20，效果如图 2-31 所示。 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 11 - 图 2-31 面 F20 28) 单击菜单栏“插入”“造型”选项，弹出造型菜单栏如图 2-32，然后单击菜单栏上的 按钮，弹出曲线编辑对话框如图 2-33 所示，在面 F20 平面上 草绘四条曲线如图 2-34 所示，在编辑对话框中选中曲线。单击编辑对话框中 按钮完成造型。 图 2-32 图 2-34 曲线 F21 图 图 2-33 29) 单击菜单栏“编辑”“修剪”选项，打开“修剪”控制面板如图 2-35 所示。 图 2-35 修剪控制面板 30)单击“修剪”控制面板中的参照按钮选曲线 F16 为修剪曲线选曲线 F14 为修剪对象如图 2-36 所示，然后单击 按钮完成交截面的设计，效果如图 2-37 所示。 图 2-36 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 12 - 图 2-37 3.2 建立实体 1) 单击“特征”工具栏中的“边界混合” 按钮，打开“边界混合工具”控制面板，如图 2-38 所示。 图 2-38“边界混合 ” 控制面板 2) 用同样的方法复制右侧的曲线。 3) 单击“边界混合”控制面板中的“曲线”按钮，弹出“曲线”控制面板，在弹出的控制面板中单击“第一方向”栏的 按钮，弹出“链”对话框，选择如图 2-39所示的曲线，单击“链”对话框中的“添加”按钮，在单击控制面板中的“第二方向”栏的 按钮，弹出“链”对话框，选择如图 2-40 所示的曲线，单击“链”对话框中的“添 加”按钮，然后单击 按钮，效果如图 2-41 所示。 图 2-39 第一方向 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 13 - 图 2-40 第二方向 图 2-41 4) 单击“特征”工具栏中的“拉伸” 按钮，打开“拉伸工具”控制面板。在控制面板中单击“放置”按钮，然后再弹出的对话框中单击 按钮，在草绘环境界面中单击 TOP 平面作为草绘平面，“草绘”对话框如图 2-41 所示。单击“草绘”对话框中的 按钮，进入草图绘制界面。 图 2-41 “草绘 ” 对话框 5）单击“草绘”工具栏中的“直线” 按钮，绘制直线，如图 2-42 所示。 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 14 - 图 2-42 草图绘制 6) 在“拉伸工具”控制面板中按下“拉伸为曲面” 按钮，选择“拉伸方式”，然后输入数值，然后再单击 按钮，就创建了曲面，效果如图 2-43 所示。 图 2-43 绘制曲面 7) 单击“特征”工具栏中的“边界混合” 按钮，打开“边界混合工具”控制面板，如图 2-44 所示。 图 2-44“边界混合 ” 控制面板 8) 用同样的方法复制右侧的曲线。 9) 单击“边界混合”控制面板中的“曲线”按钮，弹出“曲线”控制面板，在弹出的控制面板中单击“第一方向”栏的 按钮，弹出“链”对话框，选择如图 2-45所示的曲线，单击 “链”对话框中的“添加”按钮，在单击控制面板中的“第二方向”栏的 按钮，弹出“链”对话框，选择如图 2-46 所示的曲线，单击“链”对话框中的“添加”按钮，然后单击 按钮，效果如图 2-47 所示。 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 15 - 图 2-45 第一方向 图 2-46 第二方向 图 2-47 10) 单击菜单栏“编辑”“合并”选项，打开“合并”控制面板，单击“参照”按钮，选择如图 2-48 面组，单击 按钮。 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 16 - 图 2-48 合并效果 11) 单击菜单栏“编辑”“镜像”选项，打开“镜像”控制面板，单击“参照”按钮，选择如图 2-49，单击 按 钮。 图 2-49 镜像效果 12) 单击菜单栏“编辑”“合并”选项，打开“合并”控制面板，单击“参照”按钮，选择如图 2-50 面组，单击 按钮。 图 2-50 合并效果 3.3 牙刷的分模设计 3.3.1 分模 1) 启动 Cimatron E 软件，在主菜单上选择“视图”“面板”“向导条”命令如图 3-1 所示，在屏幕上显示如图 3-2 所示的分模向导条。 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 17 - 图 3-1 图 3-2 2) 单击“分模向导 条”上的“快速断开” 按钮，弹出浮动菜单如图 3-3所示，选择一个方向，垂直处理方式为“垂直面 -不包括”。 图 3-3 3) 在分模向导条中单击“分模曲面” 图标，打开下级工具按钮，选择组合曲线，如图 3-4 所示，选择如图 3-5 所示曲线，单击 。 图 3-4 图 3-5 4) 在分模向导条中单击“分模曲面”图标，打开下级工具按钮，选择台州科技职业学院毕业设计（论文） - 18 - 选项，系统将弹出外分模特征向导，单击 创建外分模面，如 图 3-6 所示。 图 3-6 创建外分模面 3.3.2 输出模具 1) 选择分模向导条工具下的 选项，系统将弹出拉伸实体特征向导，拾取外分模面中的任何一个面为草图平面进行草图环境如图 3-7 所示，在浮动菜单上设置参数，系统自动生成预览，如图 3-8 所示。单击特征向导栏中的 完成拉伸实体的创建。 图 3-7 绘制草图 图 3-8 拉伸实体 2) 单击分模向导条上的“输出模具不见” 图标，进行模具部件的 生成。系统将弹出提示信息，如图 3-9 所示，单击“是”按钮确认进行输出。系统自动生成型腔台州科技职业学院毕业设计（论文） - 19 - 和型芯零件的文件，完成输出后将给出提示信息，如图 3-10 所示。此时，在当前的文件夹下将生成新的文件。 图 3-9 提示信息（一） 图 3-10 提示信息（二） 7) 单击工具条上的“打开文件” 图标，系统将打开“ Cimatron E 浏览器”窗口，在浏览器中选择刚生成的模具型腔文件 teeth-Split-03-teeth.elt,如图 3-11 所示。单击 “加载”按钮打开文件。 图 3-11 打开文件 3.3.3 激活 1) 在分模向导条中单击“激活工具” ，打开下级工具按钮，选择选项，系统将把分模面零件表面缝合成一个物体，如图 3-12 所示。 图 3-12 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 20 - 2) 选择分模向导条上的激活工具下的 选项，选择毛坯作为被切除物体，单击鼠标中建退出。再选择分模面作为切除物体，调整切除方向朝上或朝下，进行切除预览，确认正确后单击特征向导条中的 完成模具部件的切除，如图 3-13 所示。 图 3-13 切除 3) 选择激活工具下的 选项，系统弹出删除几何特征向导，移 动光标拾取分模面等在设计过程中的辅助面将其删除，最后都到零件的模具型腔或型芯，如图3-14 所示。 图 3-14 型腔 4 总结评价 通过本次毕业设计 使我对 PRO/E 软件的实体造型、曲面造型等功能有了一定的了解。并能熟练运用实体造型、曲面造型中的有关属性命令，也使我深刻的了解到了PRO/E 软件功能之强大、技术之先进，为造型设计、机械设计、模具设计、等提供了完整的解决方案。 PRO/E软件具有突破性的创新技术，包括直接建模、处理几何体、交换的在屏幕上直接创建和修改特征。应用所学 PRO/E，通过对牙刷进行 外观设计，培养了自己的学习能力、创新能力、思维能力。在由发现问题到解决问题的过程中，使我对设计方面也奠台州科技职业学院毕业设计（论文） - 21 - 定了一定的基础。学习的过程是累积的过程，当我完成一个产品的时候，我就会感觉到无比的喜悦和轻松，这就是学习带来的快乐。