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专业综合实验 姓名： 班级： 学号： 指导老师： 院系名称： 日期： 现代制造技术综合实验任务书 （ 2013 2014 学年 第 1 学期） 实 验 名 称 手机外壳模具建模及加工实验 适用专业 机械设计制造及其自动化 班级 程设计时间 2013 年 10 月 21 日起 2013 年 11 月 15 日止 1 实验性质、目 的 本实验属机械制造方向综合实验，实验内容主要涉及到机械制造工程学、机械术应用、数字控制技术和数控编程技术相关课程的。通过实验教学，可以使学生加深理解、消化、巩固课堂所学的知识，了解普通的、先进的机械制造工艺装备和现代机械加工手段，掌握以 为代表的三维 统的特征建模理论方法以及数控编程方法和 体化数控加工技术在模具设计和制造中的应用。 2. 实验内容 该实验由“手机外壳模具设计、手机外壳模具数控加工”两个实验构成。 （ 1）、手机外壳模具设计 该实验通过 对手机外壳模具设计建模方法的学习和实践，使学生可以了解 术的应用现状和发展趋势，掌握特征建模的基本理论和方法以及运用典型 统 （ 2）、手机外壳模具数控加工 该实验通过对手机外壳模具数控编程和加工的学习实践可以使学生熟悉 统的功能和工作原理并更好的培养学生的建模与数控编程能力，学生通过它可以了解 术在机械设计与加工中的应用，熟悉产品从设计建模到数控加工的整个过程。 3 进度安排 实验准备 (包括题目 讲解说明 2 小时 ) 实验方案 设计 建模 2 天 图形处理及生成程序 编写 实验 说明书 答辩 1 天 4 报告撰写要求 1报告封皮应包含“实验题目、姓名、班级、学号、指导教师、院系名称”； 2报告内容包括“实验目的、实验内容、实验设备和环境、实验原理及步骤”四部分； 3实验原理步骤的撰写应详细说明手机外壳及其模具的具体建模过程和操作步骤，并附图对建模步骤进行注解，附图应包含图号图名； 4. 手机外壳凸、凹模加工刀具路径设计过程、各步骤的结果图、参数设置图、 序； 5报告一律用 成， 用 排版、打印，所有图编号 ； 6. 体会 指导教师 2013 年 10 月 21 日 手机外壳模具建模与加工 一、实验性质、目的 本实验属机械制造方向综合实验，实验内容主要涉及到机械制造工程学、机械 数字控制技术和数控编程技术相关课程的。通过实验教学，可以使学生加深理解、消化、巩固课堂所学的知识，了解普通的、先进的机械制造工艺装备和现代机械加工手段，掌握以 为代表 的三维 二、实验内容和意义 该实验由“手机外壳模具设计、手机外壳模具数控加工”两个实验构成。 1、 手机外壳模具设计 该实验通过对手机外壳模具设计建模方法的学习和实践，使学生可以了解 术的应用现状和发展趋势，掌握特征建模的基本理论和方法以及运用典型 统 成产品及其模具设计的基本步骤和方法。 2、 手机外壳模具数控加工 该实验通过对手机外壳模具数控编程和加工的学习实践可以使学生熟悉 统的功能和工作原理并更好的培养学生的建模与数控编程能力，学生通过它可以了解 术在机械设计与加工中的应用，熟悉产品从设计建模到数控加工的整个过程。 实验一 手机外壳模具设计 一、 实验内容 1、 手机外壳设计建模 用 成手机外壳设计建模。手机外壳的基本结构如下图 1 所示。 图 1： 手机外壳 2、手机外壳模具设计建模 基于所设计建立的手机外壳模型，用 成手机外壳模具的设计建模 二、 实验要求 该实验是针对机制方向的本科生。要求学生对特征建模的基本原理和方法等 识和理论有充分了解，掌握分型面等模具设计的相关概念，能够在规定时间内运用 成手机外壳及其模具的设计和建模 。 三、 实验方法和步骤 3 1 手机外壳建模 3 1 1 手机外壳结构特征及其对应的 征建模工具 手机外壳是典型的薄壁类零件，根据手机外壳的结构特点，手机外壳的主要结构特征建模及其所对应的 征建模工具如表 1 所示： 表 1 手机结构特征及其对应 征建模工具 手机外壳结构特征 征建模工具 薄壁特征 抽壳工具 孔特征 拉伸工具 圆角，倒角 倒角工具 重复孔结构 阵列工具 3 1 2 手机外壳建模步骤 1）新建手机外壳模型文件 在 统文件菜单中点新建命令，激活 新建文件对话框，在对话框的类型列表中选择零件类型，在名称文本框中输入所要建立的手机外壳模型名称，点确定完成手机外壳模型文件的建立。 2）建立手机外壳实体模型 基于“ ”拉伸特征工具，建立如图 2 所示手机外壳实体模型。 图 2 手机外壳实体模型 具体操作步骤为：点击“ ”按扭，激活拉伸特征工具菜单，在菜单中点击放置按钮，点定义按钮，激活草绘菜单，选择 作为草绘平面，选择矩形绘图工具“ ”绘制外壳矩形截面。绘制完后，用倒圆角工具 ，在所绘制的矩形中完成倒圆角。用选择工具“ ” 选择并依次修改外壳截面图形尺寸达到规定的要求。修改好后，点完成按钮“ ”结束手机外壳截面绘制，重新激活拉伸特征工具，输入拉伸的距离，点完成按钮“ ”即可建立如图 2 的手机外壳实体模型。 3）建立外壳周边圆角特征 点击倒圆角特征工具“ ”，依次选择手机外壳模型一侧平面要导圆角的棱边， 并在倒圆角特征对话框中输入圆角半径，点完成按钮 ，建立如图 3 所示的手机外壳圆角特征。 图 3 手机外壳倒角 4）手机外壳抽壳 点击壳特征工具图标“ ”，激活壳特征对话框，选择手机外壳模型没有导圆角的一侧平面，在对壳特征话框中输入壁厚 2，点完成按钮“ ”，完成对手机外壳实体模型的抽壳如图 4所示。 图 4 手机外壳抽壳 5）建立手机屏幕窗口孔 点草绘按钮“ ”，选择未抽壳手机外壳模型上表面为绘图平面，然后用矩形绘图工具“ ”在上表面绘制矩形屏幕窗口的形状并导圆角，操作与绘制手机外壳截面形状类似。绘制好后，用鼠标选择尺寸并修改使矩形屏幕窗口位置居中。然后点“ ”工具，点按钮“ ”设置除材料属性，用 “ ”按扭选择向模型内部的拉伸方向，然 后输入大于外壳壁厚的拉伸距离，点完成按钮“ ”，创建如下图 5 所示的手机屏幕窗口孔。 图 5 手机屏幕窗口孔 6）建立手机拨号键孔特征 操作步骤与建立手机屏幕窗口孔特征相同，仅在手机外壳模型上表面绘制拨号键孔时使用的是椭圆绘图工具“ ”。绘制好按键孔形状后，注意修改按键孔自身尺寸和其定位尺寸，保证它可以在手机外壳模型剩余的外表面上按 4 行 3 列均匀分布。绘制好后，用拉伸特征工具 建立如图 6 所示的一个手机拨号键孔，操作步骤与建立屏幕窗口特 征类似。 图 6 手机拨号键孔 7）阵列手机拨号键孔特征 用阵列特征工具 建立其余的手机拨号键孔。阵列对象为刚建立的手机拨号键孔，注意阵列类型选择按方向阵列，通过鼠标分别指定与阵列方向垂直的手机外壳模型的两个侧平面，以定义阵列的两个方向，然后分别输入在两个方向的手机拨号键孔的阵列数目和阵列距离，最后点击完成“ ”按钮，就可以建立图 7 所示手机拨号键孔特征。 图 7 手机按键孔阵列 8）保存手机外壳模型 3 2 手机外壳模具设计建模 3 2 1 具设计的基本概念 1）参照模型或参照零件 表示与所设计模具相对应的零件模型。 2）工件 用于完成模具设计的模具实体模型。模具设计本质就是沿所设计零件的外型轮廓表面，将工件拆分成与零件对应的 上、下摸或模芯、模腔， 完成零件的模具设计。 3）分型面 包含零件外形轮廓，并可依据零件外型轮廓将工件完全分离分割开的，具有完整边界的曲面。 3 2 2 手机外壳模具建模步骤 1）新建模具模型文件 在 活新建文件对话框，在对话框的类型 列表中选择制造，在子类型中选择模具型腔选项，输入模具文件名称，取消使用“缺省模板”选项，点确定，激活新建文件选项对话框，选择 确定进入模具设计环境，激活如图 8所示的模具菜单。 图 8 模具菜单 2） 调入手机外壳模型 点击模具菜单中的模具模型，在下拉的“模具模型”菜单中选择“定位参照零件”，在激活的文件对话框中选择刚建立的手机外壳模型文件，点击打开按钮，在创建参照模型对话框中选择选择“同一模型”点确定按钮，在布局对话框中选择单一布局 ，点确定按钮将手机外壳模型调入到当前设计环境中。 3）创建手机外壳模具工件 在模具模型下拉菜单中点击创建菜单，激活模具模型类型下拉菜单，在其中点击选择“工件”菜单，激活创建工件下拉菜单，选择手动创建，激活如图 9所示的元件创建对话框， 图 9 元件创建对话框 如图 9 所示，类型选零件，子类型选实体，在名称编辑框中输入手机外壳模具的名称，点确定关闭元件创建对话框。激活特征创建选项对话框，选择创建特征，点确定回到模具模型下拉菜单，在其中选择“加材料”命令，接受其他默认选项，点完成菜单，开始基于所建立的手机外壳模型创建手机外壳的模具的实体模型。首先点草绘按钮“ ”，选择手机外壳模型侧平面作为草绘平面，用“ ”工具绘制可包容手机外壳截面的矩形，点“ ”按钮结束对手机外壳模具截面形状的绘制。点“ ”按钮在屏幕底部激活拉伸特征对话框，开始创建外壳模具实体。鼠标在拉伸特征对话框选择相两侧拉伸，既沿刚才选定的手机外壳模型侧平面基于所绘制的手机外壳模具截面向两侧拉伸形成手机外壳模具模型。在拉伸距离编辑框中输入沿两侧拉伸的距离使所拉伸的手机外壳模具实体模型可以完全包容手机外壳（该工作也可通过鼠标拖动拉伸距离标志完成）。设置好 后，点“ ”按钮建立如图 10 所示可完全包容手机外壳模型的手机外壳模具模型。此时，在屏幕左侧模型树中，也会对应显示以所命手机外壳模具名称为名的手机外壳 模具模型。 图 10 手机外壳模具工件 4） 定义分型面 分型面就是可以沿零件外型轮廓将模具完全分割开的一个完整的曲面，针对手机外壳模型，其建立分为如下两个步骤， 1：复制和封闭手机外壳模型外表面 2：沿底面延拓所复制的手机外壳模型外表面 第一步的具体步骤是首先隐藏刚建立的外壳模具模型。然后在“模具模型”下拉菜单中点击“分型面”命令，激活“分型面”下拉菜单，点“创建”命令，激活“分型面名称”对话框，输入分型面名称，点确定。激活“曲面定义”下拉菜单，点“增加”命令，激活“曲面选 项”菜单，选择“复制”命令，点“完成”命令，激活如下图 11所示的曲面复制对话框，开始选取手机外壳模型的全部外表面，选中的面将被加亮显示，如下图 12所示。 图 11 曲面选取状态的曲面复制对话框 图 12 手机外壳表面选取结果 选取完毕，鼠标点击选取对话框的确定按钮，完成对手机外壳表面的复制，接下来在曲面复制对话框中双击填充环命令，激活如图 13所示的聚合填充下拉菜单，鼠标选取包含屏幕孔和拨号键孔的外壳上表面，使其加亮显示，选取完毕，点选取对话框的确定按钮，然后依次点取聚合填充下拉菜单中的“完成参考”和“完成返回”命令，关闭聚合填充下拉菜单，将外壳表面的封闭成一个平面，如图 14所示。 图 13 聚合填充下拉菜单 图 14 封闭手机外壳上表面封闭 第二步的工作是沿手机外壳底平面构建一个可以将工件分割开的平面并将它与第一步所复制的封闭外壳表面合二为一形成最终的分型面。具体步骤是，在曲面管理器菜单的 曲面定义下拉菜单中点“增加”命令，激活曲面选项下拉菜单，在其中选择平整命令，然后点“完成”命令，激活“曲面：平整”对话框， 然后鼠标选取手机外壳底面为草绘平面，选用“ ”矩形绘图工具 绘制如图 15所示的一个可完全包容工件横截面的矩形平面。 图 15 绘制平整平面 绘制完毕，点 按钮。然后点确定关闭“曲面：平整”对话框。接着在曲面定义下拉菜单中点击“合并”命令，激活曲面合并对话框，鼠标选择刚绘制的矩形平整平面作为合并平面与前面所复制的外壳表面进行合并，在曲面合并对话框合并类型中选择侧 2，用所绘制平面在外壳表面 外侧部分与外壳表面合并生成最终分型面，点完成按钮 实现曲面合并，点完成 /返回关闭曲面定义菜单，然后再点完成 /返回关闭分型面菜单，建立手机外壳分型面如图 16所示。 图 16 手机外壳分型面 5） 提取模具体积块以生成模具元件： 在左侧模型树中鼠标右键点模具模型取消对模具模型的隐藏，在模具菜单中点击摸具体积块命令，激活模具体积块菜单，在其中选择分割命令，接受两个体积块，所有工件选项，点击完成按钮，激活分割对话框，鼠标选取刚才建好的分型面，点击确定，完成，依次输入分割出的两个体积块的名称，点击完成 /返回，关闭 模具体积块菜单完成模具体积块的分割。然后，在模具菜单中点击模具元件命令，激活模具元件菜单，选择抽取命令，激活模具元件对话框，在其中，点“ ”按钮，点击确定，完成模具元件抽取，生成模具元件。点完成 /返回关闭模具元件菜单。隐藏工 件后，模具元件的开模前的装配效果如图 17所示。 图 17 模具开模前 6）开模： 首先保证工件已经被隐藏，然后点击模具菜单中的模具进料孔命令，打开模具孔菜单，选择定义间距，定义移动命令，然后如图 18左图所示分别选取上、下模具元件以及它们的顶面和底面指定开模方向，并分别在下面的对话框中输入 上下模具元件各自的移动的距离，最后在模具孔菜单中点完成，实现开模，效果如图 18右图 图 18 模具开模 7）保存模具模型文件 在文件菜单中点保存命令，保存外壳模具模型， 会自动生成以所命名积块为名称的凸摸和凹模模型文件。 8）模型格式转换 在文件菜单中点打开命令，打开保存的外壳凸摸模型文件。然后在文件菜单中点保存副本命令，如下图 19所示，选择 样对于凹模也执行相同操作实现格式转换。 图 19 保存副本对话框 四、 主要仪器设备 1计算机 2 、 报告撰写要求 1：报告封皮应包含“实验题目、姓名、班级、学号、指导教师、院系名称”。 2：报告内容包括“实验目的、实验内容、实验设备和环境、实验原理及步骤”四部分。 3：实验原理步骤的撰写应详细说明手机外壳及其模具的具体建模过程和操作步骤，并附图对建模步骤进行注解，附图应如下所示包含图号图名。 4：报告一律用 成后打印提交 手机外壳模具数控铣削加工实验 一、实验目的： 1了解数控铣削在模具加工中的作用 2掌握用数控铣加工模具型腔的加工工艺 3掌握运用 4掌握数控程序的传输方法 5了解数控程序在加工中心运行过程 二、实验内容 1拟订模具型腔铣削加工工艺 2利用 3根据拟订的加工工艺，利用 模型腔进行刀具路径设计 4模拟加工并生成 5传输 6试运行 三、实验步骤 机外壳凹模 作步骤 1从 2 在 所示指定文挡名对话框中读取 件名，单击打开。 图 定文挡名对话框 所示的凹模线框模型。 图 凹模线框模型 9 键，单击 ，激活坐标轴显示。如图 他 图 凹模线框模型 全选图素，使用旋转命令，系统弹出如图 示旋转参数设置对话框，输入旋转角度（根据自己设计图形确定旋转角度，顺时针为“负”，逆时针为“正”，将模具的加工面旋转至 面 上，将模具的长方向旋转至 X 轴），单击确定按钮 / （清除颜色） / （全屏显示），屏幕显示如图 示的旋转后凹模模型。 图 旋转参数设置对话框 图 转前凹模模型 图 转后凹模模型 修改图层为 2，并使用菜单栏中的绘图 画边界盒命令，系统弹出如图 示，然后点击 。 图 统对话框 图 使用直线的绘制命令，绘制直线如图 示： 8用菜单栏里的 ，修改中心 ，选择刚画的那条直线，并删除直线。生成效 果 如 图 示 。图 选择主菜单里的 M 机床类型 铣床 默认，选择 T 道具路径 曲面粗加工 粗加工挖槽加工，选择要加工的所有面，如图 示。 图 工曲面 10单击 系统弹出如图 示，单击边界范围系统弹出如图 次选择边界盒的上面四个 边框。单击确定按钮 ，系统弹出刀具设置对话框如图 示 4 13 11. 在刀 具设置对话框的空白处，单击鼠标 右键点击创建新刀具。系统弹出如图 示对话框。设置刀具的直径 与倒角，点击确定。最终生成加工路 径如图 示。 、 图 工路径 12. 选择 T 道具路径 曲面精加工 精加工平行铣削，步骤如粗加工。最 终加工路径如图 示。 图 加工路径 生成 码，保存，存生成的走到路径。 8 所示 图 刀过程 机外壳凸模 步骤 1从 2在 所示指定文挡名对话框中读取 击打开。 图 定文挡名 对话框 所示的凸模线框模型。 图 凸模线框模 型 单击 ，9 键，坐标轴显示。如图 图 凸模线框模型 全选图素，使用旋转命令，系统弹出如图 示旋转参数设置对话框，输入旋转角度（根据自己设计图形确定旋转角度，顺时针为“负”，逆时针为“正”，将模具的加工面旋转至 面上，将模具的长方向旋转至 X 轴），单击确定按钮 / （清除颜色） / （全屏显示），屏幕显示如图 示的旋转后凸模 模型。 图 旋转参数设置对话框 图 转前凸模模型 图 转后凸模模型 修改图层为 2，并使用菜单栏中的绘图 画边界盒命令，系统弹出如图 示，然后点击 。 图 统对话框 图 使用直线的绘制命令，绘制直线如图 示： 8用菜单栏里的 ，修改中心 ，选择刚画的那条直线，并删除直线。生成效果如图 示。 图 选择主菜单里的 M 机床类型 铣床 默认，选择 T 道具路径 曲面粗加工 粗加工挖槽加工，选择要加工的所有面，如图 示。 图 工曲面 10单击 系统弹出如图 示，单击边界范围系统弹出如图 次选择边界盒的上面四个边框。单击确定按钮 ，系统弹出刀具设置 对话框如图 示 4 13 11. 在刀具设 置对话框 的空白处，单击鼠标右键点击创建新刀具。系统弹出如图 示对话框。设置刀具的直径与倒角，点击确定。最终生成加工路径如图 示。 图 图 加工路径 12. 选择 T 道具路径 曲面精加工 精加工平行铣削，步骤如粗加工。最终加工路径如图 示。 图 加工路径 生成 码，保存，存生成的走到路径。 8 所示 图 刀过程 感想： 在过去的几个星期里面，我经过了 自己的专业知识的实践，内容当然就是手机壳模具。让自己对所谓的模具有一个较为全面的认识。许多的以前的想法与观点在这次实践中受到了一个很大层次的正面的冲击，进而逐渐的对它们产生怀疑，接着而来的就是改观，又觉得的理由选择的改观。仔细一想，原来的自己的对专业的许多的看法其实是无知的，错误的。所谓的模具，并不再是自己想象中的那样的容易，那般的简单。开始感觉到那只不过是极其幼稚，不敢面对现实的懦夫的表现而已。 看着一套又一套小型的模
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