PROE毕业设计--基于ProE的鼠标造型设计、模具设计和NC加工

课题：基于Pro/E的鼠标造型设计、模具
设计和NC加工
摘要
利用ＰＲＯ／Ｅ的三维建模功能，如参数化设计和特征功能、单一数据库、全相关性、基于特征的参数化造型、数据管理、装配管理、易于使用的特点和优势、构建出鼠标的造型。

我们知道自下而上设计方法是比较传统的方法，在自下而上设计中，先生成零件并将之插入装配体，然后根据设计要求配合零件。

可以采用自上而下的贯连式产品设计，自上而下设计法从装配体中开始设计工作。

由整体造型到每一部分的设计。

建模完成后利用ＰＲＯ／Ｅ的模具和NC模块进行模具的设计和NC的加工。

最后生成G代码，做后置处理。

下面我做一下具体分析和介绍：
关键词：
鼠标、自上而下、建模、模具、NC加工
目录
第一章：绪论 (3)
1.1 鼠标的介绍
1.2 PROE的概述
1.3 毕业设计概述
第二章：零件建模 (9)
2.1 鼠标上盖模型
2.2 鼠标下盖模型
2.3 鼠标装配模型
第三章：模具设计 (20)
3.1 鼠标上盖模具
3.2 鼠标下盖模具
第四章：NC加工 (29)
4.1 上盖凸模的加工
上盖凹模的加工
4.2 下盖凸模的加工
下盖凹模的加工
第五章：总结 (44)
参考文献： (45)
第一章绪论
1.1鼠标的介绍
鼠标的英文原名是‚Mouse‛，这是一个很难以翻译的单词，很多人对于这个词有很多的理解，比如‚滑鼠‛、‚电子鼠‛等。

鼠标是一种移动光标和实现选择操作的计算机输入设备。

随着‚所见即所得‛的环境越来普及，使用鼠标的场合越来越多。

它的基本工作原理是：当移动鼠标器时，它把移动距离及方向的信息转换成脉冲送到计算机，计算机再把脉冲转换成鼠标器光标的坐标数据，从而达到指示位置的目的。

1968年12月9日，全世界第一个鼠标诞生于美国加州斯坦福大学，它的发明者是Douglas Engle Bart博士。

Engle Bart 博士设计鼠标的初衷就是为了使计算机的操作更加简便，来代替键盘那繁琐的指令。

他制作的鼠标是一只小木头盒子，工作原理是由它底部的小球带动枢轴转动，并带动变阻器改变阻值来产生
位移信号，信号经计算机处理，屏幕上的光标就可以移动。

自此，鼠标和PC就结下了那种难以用言语表达的不解之缘。

这款鼠标的鼻祖与今天的鼠标结构大不相同，甚至还需要外置电源给他供电才能正常工作。

1.2
1．PRO_E简介
Pro/ENGINEER. Wildfire 3.0是美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation,简称PTC公司）最新版本的
CAD/CAN/CAE软件。

它是一套对设计至生产全面覆盖的机械自动化软件包，是一个参数化、基于特征的实体造型系统，广泛用于造型设计、机械设计、模具设计、加工制造、机构分析、有限元分析及关系数据库管理等各个领域。

此次毕业设计就是在用PRO_E帮助设计完成的在中国也有很多用户直接称之为‚破衣‛。

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 WildFire6.0（中文名野火6)。

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还提供了全面、集成紧密的产品开发环境。

是一
套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代的产品造型系统，是一个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能的综合性MCAD软件。

2. PROE的特点和优势
经过20多年不断的创新和完善，pore现在已经是三维建模软件领域的领头羊之一，它具有如下特点和优势：
参数化设计和特征功能 Pro/Engineer是采用参数化设计的、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有过的简易和灵活。

单一数据库 Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不象一些传统的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，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。

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。

全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。

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。

例如：设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而易于使用。

装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。

通过给这些特征设置参数（不但包括几何尺寸，还包括非几何属性），然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。

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，由于使用了Pro/ENGINEER独特的全相关性功能，因而使之成为可能。

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。

1.3 毕业设计概述
本毕业设计包括三大部分：建立鼠标模型，鼠标模具设计以及模具制造。

建立鼠标模型是利用PRO_E的强大的建模功能完成的，利用点线面的构造原理绘制出空间造型。

主要介绍鼠标上、下盖建模的基本思路，主要步骤和方法。

模具设计主要介绍鼠标上、下盖的凸凹模的设计的一般步骤和方法。

模具制造是在模具设计的基础上，对其设计出的模具进行NC仿真加工的过程，主要包括各种加工方法的介绍和程序生成等。

第二章零件建模
鼠标整体造型的构建过程如下：
1.设置工作目录
打开Pro/ENGINEER3.0的界面窗口，选择【文件】→【设置工作目录】选择叫“建模”（先前建好）的文件夹，然后单击【确定】。

如图2-1 ：
图2- 1
点击【文件】→【设置工作目录】命令，在合适的位置设置工作目录。

2.建立鼠标名为“mouse-side-done”的新文件
步骤1：选择【文件】→【新建】命令，在【新建】对话框中选择【零件】类型，建立为mouse-side-done的文件。

单击【确定】按钮，进入零件建模
.
如图2-2.
3. 步骤1:单击特征工具栏中的草绘按钮，在绘图区中选择平面作为草绘平面，画出草绘1.如图
图2—3
草绘图1
图2—4
草绘图2
图2—5
草绘图3
图2—6 草绘图4
图2—7 草绘图5
图2—8
使用构建如下图的鼠标上盖表面曲面：
图2—9
草绘曲线如图2-11
图2—11
利用PROE的空间造型功能，构造出鼠标侧面的曲面：
图2—12 构造出鼠标侧面的曲面：
图2—13 构造出鼠标前侧面的曲面：
图2—14
构造出鼠标底面的曲面：
图2—15
拉伸出鼠标侧面的曲面：
图2—16 合并曲面如下图：
图2—17
得到如图所示的封闭的面组，然后点击实体化，得到图2-18的实体
图2-18
拉伸曲面，进行裁剪：
2-19
裁剪出鼠标上盖保留上半部，
图2-20
进行模型树所示的处理：抽壳、拉伸裁剪、中间滚轮所在的孔的拉伸、倒圆角、打孔、拔模等。

前侧裁剪
图2-21
效果
图2-22
2．2裁剪后保留的下半部为鼠标的底座：
模型树图2-23
图2-24
进行抽壳、拉伸、打孔、拔模、倒圆角处理
鼠标下盖
2.3 鼠标装配模型
上下盖装配效果图
在上下盖装配好后，利用创建特征的命令，在装配体内创建名为“mouse_gunlun”和“mouse_line”的鼠标滚轮和鼠标线绳。

装配完成效果图
第三章模具设计
3.1鼠标上盖的模具设计
1．加载参照模型
（1）设置工作目录
打开Pro/ENGINEER3.0的界面窗口，选择【文件】→【设置工作目录】选择叫“mouse-top凹模NC”的文件夹，然后单击【确定】如图3-1
图3-1
（2）新建模具文件
选择【文件】→【新建】命令进入【新建】对话框，选中【类型】选项区域中的【制造】单选按钮；在【子类型】选项区域中选中【模具型腔】单项按钮;在【名称】文本框中输入名称。

取消选中【使用缺省模板】复选框，单击【确定】按钮，如图3-2所示。

弹出【新文件选项】对话框，选择mmns_mfg_mold选项，单击【确定】按钮，进入模具设计环境。

图3-2
（3）打开参照模型
直接单击零件图标，进入所建的工作目录，选择零件mouse，然后单击【打开】，弹出如图3-3所示的对话框。

图3-3
单击【布局起点】下面的，然后选择界面上的坐标系MOLD–DEF–CSYS。

然后单击【参照模型起点与定向】下面的，会出现图3-4所示的界面，选择【动态】会出现如图3-5所示的对话框，调整X、Y、Z轴方向，使其达到如图3-6所示的效果。

图3-4 图3-5 图3-6
2.设置收缩率
单击设置收缩图标，在图3-7的对话框出现后，选择屏幕中参照模型的坐标系，选中后对话框中的由原来的灰色变成绿色，在图2.7中的【收缩率】文本框中输入0.005，单击完成按钮，完成收缩率的设置。

图3-7
3.增加毛坯工件
单击毛坯工件图标，拾取坐标系后，在【偏移】选项区域中的【统一偏
距】中输入5，如图3-8然后单击【确定】按钮，完成毛坯工件的设置。

创建完成的毛坯工件和参照模型装配图，如图3-9
图3-8 图3-9
4.设计主分型面
（1）创建复制曲面
为了方便这里我们复制内曲面，依次选中内曲面的各个面，在工具栏中单击复制图标，再单击粘贴图标，然后拉伸一个面如图3-10在【选项】中选
择【排除曲面并填充孔】，然后搜集三个带孔的面，再单击确定图标，就把曲面复制好了如图3-11
图3-10 图3-11
（2）补孔
从完成的复制曲面图3-11中可以看到，中间有一个大的方孔，还需要将其填
补，方能保证正确分模。

其填补方法如下。

单击分型工具图标，出现如图3-12所示的菜单，单击边界混合工具图标
，弹出如图3-13所示的对话框。

图3-12 图3-13
在图3-13中单击第一方向的【选取项目】，在屏幕中截取如图3-14所示的两条曲线，在单击第二方向的【单击此处添加】，在屏幕中选取如图3-14的另外一个方向的两条曲线（提示：选取时都要按住ctrl键进行），单击完成图标，完成小曲面的填补工作。

填补完整的内表面如图3-15所示。

3-14 图3-15
（3）合并曲面
合并时首先选择刚刚建立的复制曲面（即模型树中的【复制1】），按住ctrl 键，再在模型树中单击选择boundary blend 1，打开菜单中的【编辑】菜单，选择【合并】命令，进入合并的界面。

单击完成合并图标，完成合并。

图3-16
（4）建立裙边曲面
选择右边菜单栏中的【特征】、【型腔组件】命令，选择【曲面】、【新建】、
【裙边】命令，会出现图3-18所示的【裙边曲面】对话框。

选取第一步创建的自动分型线，单击【完成】. 然后在双击图3-19中的【延伸】，会出现图3-20所示的对话框，在【延伸曲线】中将不需要的线排除掉。

图3-18 图3-19
单击【延伸方向】将图中的箭头都调整向外如图3-21.
图3-20 图3-21
然后将所有以上做的面合并成一个面，效果如图3-22.这样分型面1就做好了。

图3-22
5.抽芯
选择右边菜单栏中的【特征】、【型腔组件】命令，选择【曲面】、【新建】、【拉伸】命令，单击【完成】选择圆柱内孔面作为草绘平面进行草绘，在草绘时抓取内孔的圆，单击就完成了草绘。

然后在拉伸的界面中单击【选项】，选择【封
闭端】如图3-23，单击就完成了抽芯的分型面。

单击然后单击。

做抽芯。

图3-23
6.分割体积块
（1）第一次分割
单击分割体积块图标，依次选择【两个体积块】、【所有工件】、【完成】命令，如图3-24所示弹出【分割】对话框，并弹出【选取】对话框，如图3-25.】
图3-24 图3-25
在屏幕中选取建好的主分型面，单击图3-25所示的【选取】对话框中的【确定】会出现如图3-26所示的界面，单击【完成选取】，再单击【分割】对话框中的【确定】会出现图3-27所示的界面，单击【确定】，会出现图3-28所示的界面，再单击【确定】，就完成了第一次的分割。

图3-26 图3-27 图3-28
7.抽取模具元件
抽取模具元件就是将分割成凸模和凹模的两个体积块变成Pro/E的PRT零件所具有的视角和基准特征的能进行加工的实体零件。

单击抽取模具元件图标
，弹出图3-30所示的【创建模具元件】对话框，单击再单击【确定】就完成了模具元件抽取。

图3-30
8.铸模
选择右边菜单管理器中的【铸模】、【创建】，输入名称000，单击完成铸模图标，完成产品铸模。

9.开模仿真
单击元件遮蔽图标，将毛坯工件、参考模型以及分型面全部遮蔽。

（1）定义凸模移动
单击开模仿真图标，选择【定义间距】、【定义移动】命令，打击选择凸模，单击【选取】对话框中的【确定】，移动参考面选择如图3-34所示的顶面，输入移动距离70
（2）照以上方法定义凹模和三个抽芯的移动。

单击【完成】按钮，完成开模仿真，如图3-35.
开模图3-35
鼠标上盖凸凹模
3.2鼠标下盖模具设计（同鼠标上盖，步骤简化）1．加载参照模型
2．设置收缩率为0.005
3．增加毛坯工件
4．设计主分型面
5．收集体积快
6．分割体积块模型树
7．抽取模具元件
鼠标下盖凹模、凸模8．铸模
9．开模
开模图
第三章 NC加工
4．1第一节：上盖凸模的加工
1.设置工作目录
打开Pro/ENGINEER3.0的界面窗口，选择【文件】→【设置工作目录】选择叫“mouse-top凸模NC”的文件夹，然后单击【确定】。

2.装配参照模型
单击【制造模型】依次单击【装配】、【参照模型】，在弹出的对话框中选择mold_vol_7_prt，单击【打开】，单击【缺省】如图4-1，然后单击，就装配好了。

如图4-2 。

图4-1 图4-2
3.创建毛坯工件
单击【制造模型】，再单击【创建】，在下拉菜单中单击【工件】在弹出的编辑框中输入tumo然后单击。

单击【实体】、【加材料】，再单击【实体】、【拉伸】、【完成】。

选择参照模型的底面为草绘平面。

图4-3
4.制造设置
单击菜单管理器中的【制造设置】，会出现图4-6所示的窗口，依次对【NC 机床】、【加工零点】、【退刀平面】进行设置，机床选择【三轴铣床】，【加工零点】选择毛坯上平面的中心位置，【退刀面】选择选择【沿Z轴】【输入值】为5
图4-6
5.加工设置
（1）第一次铣削
依次单击【加工】、【NC序列】、【加工、体积块、3轴】→【完成】→【刀具、参数、窗口】→【完成】，会出现如图4-7所示的【刀具设定】窗口，T0001设置为Φ12的端铣刀，单击【确定】，应用此刀。

再单击图4-8所示的【设置】，对铣削参数进行设置，设置如图4-9所示，然后保存、关闭此窗口。

单击【完成】。

会出现选取窗口对话框，单击右边工具栏中的图标，会出现定义窗口的
图4-7 图4-8
图4-9
对话框，单击图标草绘窗口图标，在单击草绘图标，草会出图4-10所示的图形。

单击图标，单击【选项】，选择【在窗口围线上】如图4-11，再单击图标，就做好了铣削窗口。

图4-10 图4-11
然后进行屏幕演示和NC检测看一下刀具轨迹是否正确。

效果如图4-12和图4-13.所示。

图4-12 图4-13
（2）第二次铣削
依次单击【加工】、【NC序列】、【加工、局部铣削、3轴】→【完成】→【NC 序列】→【完成】，会出现如图4-14所示的界面，单击【NC序列】，选择【1：体积块铣削】，再选择【切削运动#1】，再选择【刀具、参数】→【完成】，T0002设置为Φ8的球头铣刀，参数设置如图4-15
图4-14 图4-15
然后再进行屏幕演示和NC检测看一下刀具轨迹是否正确。

如图4-16，4-17所示。

图4-16 图4-17
（3）第三次铣削
第三次铣削是精加工，T0003设置为直径为Φ3的球头刀，如图
4-18
（4）孔铣销，T0004设置为Φ2的刀铣出深孔
完成图图4-18
6.CL数据、G代码产生
单击【CL数据】，依次选择【输出】、【选取组】、【创建】，默认组名称为Set01，单击【选取全部】、【完成选取】、【Set01】、【完成】，再单击【文件】、【CL文件、MCD文件、计算CL、交互】、【完成】，出现保存文件对话框，将文件保存。

然后单击【完成】，再单击【unc01.p23】，然后会出现图4-19所示的界面，输入程
图4-19
序名“1000”按ENTER键就可以了。

在设置的工作目录文件夹中找到TAP格式的文件用记事本格式打开。

程序如下
%
O1000
N5 G90 G40 G80 G17
N10 M6 T1
N15 M3 S2000
.
.
.
N9545 G91 G28 Z0.
N9550 G91 G28 X0. Y0. A0. B0. C0.
N9555 G90
N9560 M30
%
第二节：上盖凹模的加工
1.设置工作目录
打开Pro/ENGINEER3.0的界面窗口，选择【文件】→【设置工作目录】选择叫“mouse_top_凹模NC”的文件夹，然后单击【确定】
2.装配参照模型
单击【制造模型】依次单击【装配】、【参照模型】，在弹出的对话框中选择mold_vol_1_prt，单击【打开】，将参照模型调整成如图如图4-20所示的位置，然后单击按钮。

图4-20
3．创建毛坯、制造设置和加工设置
由于凹模创建毛坯、制造设置和加工设置和凸模加工相似，这里只做简单介绍，毛坯的名称为aomo，制造设置的加工原点设在上平面的左下角。

（1）第一次铣削:粗加工
第一次铣削用体积块方式加工，刀具为Φ12的端铣刀，加工参数如图4-21
图4-21然后再进行屏幕演示和NC检测看一下刀具轨迹是否正确。

如图4-22，
4-23所示。

图4-22 图4-23
（2）第二次铣削：半精加工
第二次铣削用局部加工方式加工，刀具为Φ8的球头铣刀，加工参数如图4-24
图4-24
然后再进行屏幕演示和NC检测看一下刀具轨迹是否正确。

如图4-25，4-26所示。

图4-25 图4-26
（3）第三次铣削精加工
第三次铣削局部铣削加工方式加工，刀具为Φ3的球头铣刀，加工参数如图4-27
最后的铣削效果如图4-28所示
图4-28
4.CL数据、G代码产生
单击【CL数据】，依次选择【输出】、【选取组】、【创建】，默认组名称为Set01，单击【选取全部】、【完成选取】、【Set01】、【完成】，再单击【文件】、【CL文件、MCD文件、计算CL、交互】、【完成】，出现保存文件对话框，将文件保存。

然后
单击【完成】，再单击【unc01.p23】，然后会出现图4-29所示的界面，输入程
图4-29
序名“2000”按ENTER键就可以了。

在设置的工作目录文件夹中找到TAP格式的文件用记事本格式打开。

程序如下
，部分程序如下。

%
O2000
N5 G90 G40 G80 G17
N10 M6 T1
N15 M3 S2000
.
.
.
N6075 G91 G28 X0. Y0. A0. B0. C0.
N6080 G90
N6085 M30
4．2第一节：下盖凸模的加工
因PROE数控加工的原理基本相同且避免篇幅较长，鼠标下盖凹凸模的NC加工将简化步骤。

1．设置工作目录．设置文件夹“mouse-bottom凸模NC”为工作目录
2．装配参照模型
3．创建毛坯
4．创建制造设置和加工设置
5．演示仿真
第一次铣削：粗加工
第二次铣削：半精加工
第三次铣削：精加工
第四次加工：打孔完成
6．CL数据、G代码产生
生成G代码，需要再经过后置处理，方可实际加工
第二节鼠标下盖凹模NC加工
1．设置工作目录．设置文件夹“mouse-bottom凹模NC”为工作目录
.装配参照模型
创建毛坯
创建制造设置和加工设置
演示仿真
第一次铣削：粗加工
第二次铣削：半精加工
第三次铣削：精加工
CL数据、G代码产生
程序生成的文件
模型树CL数据
第五章：总结
毕业设计是在学校做的有关专业的最后一个课题，是对三年的学习的总结，将对三年的学习进行串联，通过自己的归纳、分析，综合使得专业知识更加丰富，为自己以后的就业打下基础。

在使用设计鼠标模型时，鼠标的曲面给我的设计带来了一定的困难，因为在曲面运用方面我学习的不是太好。

通过这次设计使我对曲面的应用加深了一步，而且这次通过这次毕业设计，使我对在建模中常用的命令如：扫描，拉伸和合并、造型等常用命令又熟悉了一遍。

在分模时，我认为分型面是一个关键，填补靠破孔是一个难点。

设计分型面的方法有很多种，具体用哪一种就要看个人对各种方法的掌握情况了。

在填补靠破孔时，切点比较难抓，其次就是曲面。

在NC加工时，我认为这个过程主要就是看个人对工艺的了解，软件知识表达的一个方式。

在这个过程中，主要需要考虑的是刀具的选择，用刀具怎样加工。

在整个毕业设计的过程中，虽然遇到了很多问题。

而且很多的知识到用到时才发现已经忘记了，必须重新查找资料才会有思路，这样一来也好，很多知识都重新学习了一下，对以前学过的知识有了很多新的认识，理解也有了加深
通过这次毕业设计，让我更深刻的意识和复习了在使用ＰＲＯＥ进行产品的建模、模具设计、ＮＣ加工的每个环节的连贯性，和对知识的全面掌握的重要性。

也让我明白了知识要应用于实际，这样才能熟练掌握，并且取得进步。

当然这次毕业设计的顺利完成，与老师这两年的辛苦教育是分不开的，在此诚心感谢那些为我们辛辛苦苦付出的老师们，向你们说一声‘您辛苦了’。

参考文献
《1》 Pro/ENGINEER Wildfire基础入门实例教程清华大学出版社2007 《2》 Pro/ENGINEER Wildfire模具设计实例教程清华大学出版社2007 《3》 Pro/ENGINEER Wildfire》数控加工实例教程清华大学出版社2007 《4》 Pro/ENGINEER Wildfire高级设计北京机械工业出版社2003。