基于ProE的电风扇旋钮产品设计及模具加工毕业设计论文

1、第一章 绪论 1.1 本次毕业设计的课题与目的 本次论文研究题目为“基于 Pro/E 的电风扇旋钮产品设计及模具加工” ，此 次研究主要是通过参考书及 pro/E 视频教程学会并运用 pro/E 进行模具的设计及 加工，从而完成电风扇旋钮产品， 最终要达到能用 pro/E 进行一些简单的模具设 计及加工。 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 1.2 pro/E 设计软件的介绍 Pro/Engineer 操作软件是美国参数技术公司( PTC)旗下的 CAD/CAM/CAE一 体化的三维软件。 Pro/Engineer 软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用 者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，

2、Pro/Engineer 作为当今世 界机械 CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广。是现今主流的 CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。 聞創沟燴鐺險爱 氇谴净。 主要特性 :Pro/E 第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库 来解决特征的相关性问题。 另外， 它采用模块化方式， 用户可以根据自身的需要 进行选择，而不必安装所有模块。 Pro/E 的基于特征方式，能够将设计至生产全 过程集成到一起， 实现并行工程设计。 它不但可以应用于工作站， 而且也可以应 用到单机上。 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 Pro/E 采用了模块方式，可以分

3、别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣 金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。 ( 1) 参数化设计 酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 相对于产品而言，我们可以把它看成几何模型， 而无论多么复杂的几何模型， 都可以分解成有限数量的构成特征， 而每一种构成特征， 都可以用有限的参数完 全约束，这就是参数化的基本概念。 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 ( 2) 基于特征建模 謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 Pro/E 是基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的 基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻 易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未

4、有过的简易和灵 厦礴恳蹒骈時盡继價骚。 （3） 单一数据库（全相关） Pro/Engineer 是建立在统一基层上的数据库上，不像一些传统的 CAD/CAM 系统建立在多个数据库上。 所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库， 使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作， 不管他是哪一个部门的。 换言之， 在整个设计过程的任何一处发生改动， 亦可以前后反应在整个设计过程的相关环 节上。例如，一旦工程详图有改变， NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工 程图如有任何变动， 也完全同样反应在整个三维模型上。 这种独特的数据结构与 工程设计的完整的结合， 使得一件产品的设计结合起来。 这一优点

5、， 使得设计更 优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。 茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 1.3 数控加工发展趋势 鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。 随着社会的发展，科技的进步，机械专业对专业人才的需求在不断发生变化。 信息技术的高速发展，特别是 CAD/CAM 、pro/E 等软件的广泛应用，带动了数 控技术的快速发展， 也给传统的制造业带来了革命性的变化。 作为人才培养摇篮 的各类学校，其相关专业的建设必须改革，以适应社会的需要。近几年，我院在 珠三角以及长三角地区机械行业的一些重点企业中，进行了广泛的人才需求调 查。调查表明，企业对生产一线的应用型、技能型专业人才需求量很大。从需求 的专业

6、看，机械制造、数控技术及应用、模具设计与制造等专业人才需求量大。 以数控机床为例，目前我国数控机床的使用已从飞机制造、 军工仪表扩展到铁路、 纺织、机械、汽车等行业。在机械制造业，有 90以上的行业使用数控机床。 籟 丛妈羥为贍偾蛏练淨。 1.4 数控加工的特点 （1）工序集中 数控机床一般带有可以自动换刀的刀架、 刀库，换刀过程由程序控制自动进 行，因此，工序比较集中。 預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 工序集中带来巨大的经济效益： 减少机床占地面积，节约厂房。 减少或没有中间环节（如半成品的中间检测、暂存搬运等） ，既省时间又省 人力。 （2）自动化 2 数控机床加工时，不需人工控制刀具，自动化程度

7、高。带来的好处很明显。 对操作工人的要求降低：一个普通机床的高级工，不是短时间内可以培养 的，而一个不需编程的数控工培养时间极短 （如数控车工需要一周即可， 还会编 写简单的加工程序）。并且，数控工在数控机床上加工出的零件比普通工在传统 机床上加工的零件精度要高，时间要省。 渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。 降低了工人的劳动强度： 数控工人在加工过程中， 大部分时间被排斥在加 工过程之外，非常省力。 产品质量稳定：数控机床的加工自动化，免除了普通机床上工人的疲劳、 粗心、估计等人为误差，提高了产品的一致性。 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。 加工效率高：数控机床的自动换刀等使加工过程紧凑， 提高了劳动生产率。 （

8、3）柔性化高 传统的通用机床，虽然柔性好，但效率低下；而传统的专机，虽然效率很高，但 对零件的适应性很差， 刚性大，柔性差， 很难适应市场经济下的激烈竞争带来的 产品频繁改型。 只要改变程序， 就可以在数控机床上加工新的零件， 且又能自动 化操作，柔性好，效率高，因此数控机床能很好适应市场竞争。 擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。 加工能力强 机床能精确加工各种轮廓， 而有些轮廓在普通机床上无法加工。 数控机床特别适 合以下场合： 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。 不许报废的零件。 新产品研制。 急需件的加工。 第二章 用 pro/E 生成实体 2.1 设计与加工任务 如图 2-1 所示电风扇旋纽零件为对象 , 介

9、绍其在 pro/E 系统中三维模型的造型 过程、模具的设计过程及在 pro/E 系统中模具的加工过程 。 坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。 图 2-1 电风扇旋纽 2.2 设计前的准备 在进行模具设计与加工前 , 首先为该模具建立一个专用的文件夹，并将该文件 夹设置为当前工作目录 , 这样一来 ,在产品三维造型中产生的文件、 模具设计过程 中产生的文件、 转换的数据文件及在 pro/E 系统中的加工文件会一一存入该文件 夹下, 使整个设计及加工过程产生的文件一目了然 ,具体操作步骤如下。 蜡變黲癟報 伥铉锚鈰赘。 （ 1） 建立模具专用文件夹。 在用户计算机 F盘目录下建立一个名为“ chanpin ”

10、的文件夹 ,建立的文件夹 如图 2-2 所示。 图 2-2 建立【 chanpin】文件夹 2）设置工作目录 启动 pro/E, 执行【文件】 / 【设置工作目录】菜单命令。系统弹出如图 2-3 所示的选取工作目录对话框 , 选择建立“ chanpin ”文件夹。 買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。 图 2-3 【 chanpin 】文件夹 2.3 产品三维造型 （1）选择菜单栏中的【文件】 / 【新建】命令建立新的文件 , 系统弹出新建 对话框 , 在【类型】栏选择【零件】模块，在【子类型】栏选择【实体】模块 并取消【使用缺省模板】复选框即可；如图 2-4 所示。 綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。 图 2-4 创

11、建【零件】 / 【实体】模板 （2）在工具栏中选择【拉伸】 / 【放置】 / 【定义】并选取 FRONT为草绘平面， 方向向右；如图 2-5 所示。 驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。 图 2-5 选取草绘平面 3）草绘平面如图 2-6 所示。 6 图 2-6 草绘平面 50mm，完成后选择 4）绘制基座圆，直径尺寸为 按钮，拉伸尺寸为 10，如图 2-7 所示。 图 2-7 绘制基座圆 5）拉伸完成基座圆如图 2-8 所示。 图 2-8 基座圆拉伸图 6）选取基座圆上表面为草绘平面，绘制旋钮钮柄，拉伸尺寸为10，完成后如 图 2-9 所示 图 2-9 钮柄完成图 （ 7）选取基座圆下表面为草绘平面，绘制

12、圆柱，圆柱直径为30，拉伸尺寸为 30，完成后如图 2-10 所示。 图 2-10 圆柱完成图 （8）选取圆柱底面为草绘平面，绘制圆柱中心图形，选取去除材料，调整去除方 向为向圆柱里，深度为 30，完成如图 2-11所示。 猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。 图 2-11 圆柱去中心图 9) 电风扇旋钮三维立体图如 2-12 所示。 图 2-12 三维立体图 10）电风扇旋钮完成三位曲线图如图 2-13 所示。 图 2-13-1 三维造型曲线图 图 2-13-3 三维造型曲线图 图 2-13-5 三维造型曲线图 图 2-13-2 三维造型曲线图 图 2-13-4 三维造型曲线图 图 2-13-6 三维造型

13、曲线图 10 第三章 模具设计 电风扇旋纽三维造型完成后 ,利用 pro/E 系统下的【制造】 / 【模具型腔】模 块进行模具组件设计 , 它包括参考模型的布局、收缩率的设置、毛坯的设计、分 型面的设计、分割体积块、抽取模具元件、分割体积块及开模几大部分。 锹籁饗迳 琐筆襖鸥娅薔。 3.1 调入模具参考模型 设置模具布局 （1）选择菜单栏中的【文件】 / 【新建】命令建立新的文件 , 系统弹出新建对话 框, 在【类型】栏选择【制造】模块，在【子类型】栏选择【模具型腔】模块, 并取消【使用缺省模板】复选框即可。 構氽頑黉碩饨荠龈话骛。 （2）系统启动模具设计模块 , 并在界面顶部显示当前模具文件

14、。 （3）选择编辑栏中的【模具型腔布局】命令。 （ 4）选择模具“ dianfengshan.prt ；在【布局】 / 【参照模型起点与定向】中， 选择坐标系为” mold-csys ”如图 3-1 所示。 輒峄陽檉簖疖網儂號泶。 11 图 3-1 模具型腔布局 5） 模型配合面如图 3-2 所示 图 3-2 模型配合面 （6）选择菜单管理器中的【完成 / 返回】命令结束参考模型布局。 3.2 设置收缩率 12 （1）选择如图 3-3 所示菜单管理器中的【收缩】 / 【按尺寸】命令 , 系统打开产 品三维零件模型 ,并弹出按尺寸收缩率对话框 , 在比率栏输入收缩率“ 0.005 ”, 图 3-

15、3 【收缩】 / 【按尺寸】命令 并确认。 尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。 3.3 设置毛坯工件 （1）选择菜单管理器中的【模具模型】 / 【创建】 /【工件】 / 【手动】命令 手动创建毛坯工件。 图 3-4 元件创建对话框 13 （ 2）系统弹出如图 3-4 所示元件创建对话框 , 在名称栏输入毛坯工件名称 “ dianfengshan ”,并确定。 识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。 （3）系统弹出如图 3-5 所示创建选项对话框 , 选择【创建特征】选项 ,单击确定 即可。 图 3-5 【创建特征】选项 （4）选择菜单管理器中的【实体】 / 【伸出项】 / 【拉伸】 / 【实体】 / 【完成】 命令。 5

16、）系统在下方的信息提示区出现拉伸特征选项 ,如图 3-6所示,选择【放置】 命令 , 单击定义按钮 图 3-6 拉伸特征选 （6）系统弹出草绘提示对话框 , 要求选择拉伸剖面草绘平面和草绘视图方向参 照。 （7）选择如图 3-7 所示 MOLD-FRON基T准面为草绘平面 ,选择 MAIN-PARTING-PIN 基准面为草绘视图方向参照 ,并在【方向】栏设置为【顶】如图 3-8 所示。凍鈹鋨 14 劳臘锴痫婦胫籴。 图 3-7 草绘平面 图 3-8 【方向】设置为【顶】 15 8） 确定之后 , 系统弹出尺寸标注参照选择提示对话框 ,要求选择尺寸标注参 照,选择如图 3-9所示 P1为水平尺

17、寸标注参照 ,P2 为垂直参照。 恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦 图 3-9 尺寸标注参照 （9）单击绘制矩形按钮 , 绘制如图 3-10所示矩形 , 并修改尺寸。 16 图 3-10 绘制矩形 10）单击特征工具栏中的剖面确定按钮 , 结束剖面绘制 11）在拉伸特征选项中选择往两侧拉伸”选项 , 在拉伸高度栏输入拉伸高度 55, 按确认键确认。 12）打开模型线框显示 , 结果如图 3-11所示 图 3-11 模型线框 13）选择菜单管理器中的【完成 /返回】 / 【完成/返回】命令 ,结束毛坯工件的 17 创建 3.4 设计分型面 ( 1) 选择工具栏中的【侧面影像曲线】 ，生成分型面曲线，选择模型

18、树中的参考 腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。 3-12 所示。 鯊 图 3-12 侧面影像曲线 ( 2)选择模型树中的参考零件和毛坯工件，单击右键选择【取消隐藏】 ，再选择 工具栏中的【分型曲面】 /【裙状曲面】，弹出裙状曲面对话框，如图 3-13 所示， 选取侧面影像曲线，如图 3-14 所示，选择【完成】，再选择【确定】，最后打钩 完成分型面，分型面如图 3-15 所示。 硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。 图 3-13 裙边曲面对话框 18 图 3-15 分型面 图 3-17 选取分割面 3.5 分割体积块 （1）选择工具栏中【体积块分割】 ，选择【两个体积块】 / 【所有工件】 /【完成】 如图 3-16 所

19、示。 （2）选取分型面为分割面， 如图 3-17 所示；选择分割对话框中的【选取】 /【确 定】 / 【确定】，如图 3-18 所示，系统自动弹出分割的模块重命名的对话框，不 更改分割块的名称，下模块为“ MOLD_VOL”_，1 上模块为“ MOLD_VOL”_，2 直接选 确定，如图 3-19 所示。 阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。 图 3-16 体积块分割对话框 19 图 3-18 分割对话框 图 3-19-1 下模块 图 3-19-2 上模块 3.6 抽取模具元件 选择工具栏【型腔插入】 、【选取全部体积块】 /【确定】，完成模具元件抽取， 如图 3-20 所示。 20 图 3-20 模具元件

20、抽取 3.7 开模 1）选择工具栏【模具进料孔】 / 【定义间距】 / 【定义移动】，如图 3-21 所示 图 3-21 定义开模 2）选取上模面，按鼠标滚轮，在选取模具工件一条棱为开模方向，位移距离 为 50，按两次回车，完成上模面开模，如图 图 3-22-1 选取上模面 3-22 所示。 氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。 图 3-22-2 选取开模方向 21 图 3-22-3 完成上模面开模 3）按照开上模面的方法，开出下模面，由于下模面的开模方向与我们实际需 要开模方向相反，所以下模面的开模位移为 -50，如图 3-23 所示。 釷鹆資贏車贖孙滅獅 图 3-23-1 选取下模面 图 3-23-2

21、选取开模方向 赘。 22 图 3-23-3 完成下模面开模 第四章 模具的数控加工 4.1 创建数控加工毛坯工件 （1）选择工具栏中【新建】 /【类型】 /【制造】 /【子类型】 /【NC 组件】，名称 为dianfengshan，取消【使用缺省模板】 /【确定】，完成创建 NC组件，如图 4-1 所示。 怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。 23 图 4-1 创建 NC 组件 （ 2）选择菜单管理器【制造模型】/【装配】/【参照模型】，选取“mold_vol_2.prt 模型，选取【约束】 / 【缺省】，完成模型配置，如图 4-2所示。 谚辞調担鈧谄动禪泻類。 图 4-2 配置加工模型 24 3） 选择菜

22、单管理器【制造模型】【/ 创建】【/ 工件】，零件名称为“dainfengshan” （4）选择菜单管理器【实体】 / 【伸出项】 / 【拉伸】 / 【实体】 / 【完成】，如图 4-3 所示。 图 4-3 创建加工工件 （5）选择工具栏中【放置】 / 【定义】，随意选取草绘平面，进入草绘模式，如 图 4-4 所示。 图 4-4 配置草绘平面 25 （6）选取四条边做参照，关闭【参照】窗口，然后画矩形为加工工件轮廓，矩 形刚好将模型包围，完成加工工件轮廓绘制，如图 4-5 所示。 嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。 图 4-5 画加工工件轮廓 （7）选择工具栏【选项】 / 【深度】 / 【第一侧】 / 【

23、到选定】，选择模型一面， 再选择【选项】 / 【第二侧】 / 【到选定】 ,选择第一侧选定面的对面，选择菜单 管理器中【完成】，结束加工工件创建，如图 4-6 所示。 熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。 图 4-6-1 选定第一侧面 26 图 4-6-2 选定第二侧面 图 4-6-3 加工工件完成图 4.2 设置数控加工序列 （1）创建新坐标系，使 Z 轴方向向上。 （ 2）选择菜单管理器【加工】进行【操作设置】 ，【 NC机床】类型为铣削，其他 机床设置为默认，选择【应用】 / 【确定】完成 NC机床设置，如图 4-7 所示。鶼 渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。 图 4-7 机床设置 （3）选择【操作设置】 /【参

24、照】 / 【加工零点】，将加工零点设置为新建立的坐 标系。 （4）选择【退刀】 / 【曲面】，将退刀曲面设置为要加工的模型面，值为5，如 图 4-8 所示。 27 图 4-8 退刀曲面设置 （ 5）将【公差】设置为 0.02，选择【应用】，最后【确定】完成【操作设置】 （6）选择菜单管理器中【加工】 / 【曲面铣削】 / 【3 轴】 / 【完成】，选择【序 列设置】，将【名称】勾选，其他默认勾选， 再选择【完成】，输入序列名称为“123” 并确认。 纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。 （7）更改【刀具设定】中刀具直径为 1，选择【应用】 / 【确定】，完成刀具的 设定。 （8）进入到【编辑序列参数】中，

25、【切削进给量】为 0.5 ，【跨度】为 0.5 ，【安 全距离】为 10，【主轴转速】为 3500，最后【确定】，完成序列参数编辑，如图 4-9 所示。 颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。 28 图 4-9 序列参数编辑 （9）选择【曲面拾取】 / 【模型】，选取将要加工的模型， 选择【完成】，选择【选 取曲面】 / 【添加】，选择要加工的曲面，如图 4-10 所示，选择【完成】，在【切 削定义】对话框中选择【直线切削】 / 【确定】，如图 4-11 所示。 濫驂膽閉驟羥闈詔寢 賻。 图 4-10 选取加工曲面 29 图 4-11 切削定义 （10）选择菜单管理器【 NC序列】 / 【演示轨迹】 / 【演示路径】 / 【计算 CL】/ 【屏幕演示】，计算完成演示，弹出演示【播放路径】对话框，选择开始，软件 开始