手机外壳的Pro／E模具设计与Master CAM数控加工

摘要：利用Pro/E Wildfire4.0进行模具设计，结合Master CAM 5X进行数控加工，选择手机外壳零件，综合应用野火版Pro/E和Master CAM软件完成模具设计与制造过程采用CAD/CAM技术完成手机外壳的模具设计及型芯模具零件的仿真模拟加工，大大缩短了模具设计与制造的生产周期。

随着计算机技术的不断发展，模具CAD/CAM技术在模具设计与制造中扮演越来越重要的角色。模具CAD/CAM是一项高技术、高效益的系统工种。它以计算机软件的形式，为用户提供一种有效的辅助工具，使工种技术人员能借助于计算机对产品、模具结构、数控加工及成本等进行设计和优化。Pro/Engineer(简称Pro/E)是一种全方位的3D产品参数化设计软件，特别适合于新产品开发、模具设计方面的设计工作。Master CAM在数控加工中可以直接加工曲面及实体，具有强劲的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能，主要应用于机械、电子、汽车和航空等行业的模具制造。因此利用Pro/E设计模具零件，再用Master CAM模拟加工模具零件，给出加工程序，是目前模具行业中普遍采用的CAD/CAM辅助工作模式。

文章以手机外壳零件为例，采用Pro/E Wildfire4.0进行模具设计，Master CAM 5X进行数控加工，完成了手机外壳零件的模具设计与制造过程，整个流程如图1所示。Pro/E创建模具分型面，快速生成模具成型零件，然后将图形数据转换到Master CAM软件中，制定合适的数控加工工艺，确定具体的加工方式及加工参数，进行模拟加工，再将生成的加工程序输送到数控加工中心或数控铣床的控制系统进行自动加工。

1 设计前准备

模具CAD/CAM设计与加工任务包括Pro/E系统中三维造型过程、模具设计过程以及Master CAM系统中模具工作零件数控加工过程，因此在设计与加工前首先在计算机中建立一个专用文件夹。为了把零件三维造型文件、零件的模具设计文件、转换的数据文件及Master CAM的加工文件都存在专用文件夹中，可将该文件夹设置为当前工作目录。

启动Pro/E，执行菜单栏中【文件】/【设置工作目录】，系统弹出【选取工作目录】对话框，选择建立的专用文件夹，单击确定按钮。

2 基于Pro/E的零件建模

利用Pro/Engineer 系统下的零件模块对手机外壳进行三维造型，通过拉伸、抽壳、拉伸剪切、阵列、倒圆角等命令建立实体模型如图2所示。

3 基于Pro/E的模具设计

手机外壳三维造型完成后，利用Pro/Engineer系统下的制造模块进行模具设计，具体步骤如下：

1)启动模具设计模块，选择【菜单管理器】中的【模具模型】/【装配】/【参照模型】，调入手机外壳模具的参照模型，在装配操作栏中选择【缺省】选项，完成参照模型的装配。

2)设置收缩率。选择【菜单管理器】中的【收缩】/【按尺寸】，输入收缩比率为“0.005”，按回车键确认。收缩率的设定与手机外壳零件的材料有关。

3)创建模具毛坯，选择【菜单管理器】中的【模具模型】/【创建】/【工件】/【手动】，手动创建毛坯工件。在【创建选项】对话框中选择【创建特征】，选择【菜单管理器】中的【加材料】/【拉伸】/【实体】/【完成】命令，通过拉伸特征创建如图3所示的模具毛坯工件。

4)设计分型面。选择菜单栏中的【插入】/【模具几何】/【分型曲面】，运用复制、粘帖、延伸分型面方法创建分型面，在复制分型面时选中“排除曲面并填充孔”。

5)创建模具体积块。单击分割体积块按钮，在【分割体积块】菜单中选择/【两个体积块】/【所有工件】/【完成】命令，运用上面创建的分型面作为分割工具完成模具体积块创建。系统高亮显示毛坯工件的上半部分，弹出属性对话框，接受默认名称mold_vol_1，单击【着色】，单击【确定】。系统高亮显示毛坯工件的下半部分，弹出属性对话框，接受默认名称mold_vol_2，单击【着色】，单击【确定】。

6)抽取模具元件

单击型腔插入按钮，系统弹出“创建模具元件”对话框.单击【全选】，选取全部体积块，单击【确定】，单击【完成\返回】。手机外壳的模具零件创建完成，型腔零件如图4所示，型芯零件如图5所示。

7)充模仿真和模拟开模

单击菜单管理器中的【铸模】/【创建】，在打开的文本框中输入铸模零件的名称，单击确定。Pro/E在完成铸模零件后，可进行装配干涉检查，如果检测到有干涉，会以黄色曲线标示：如果干涉严重，必须重新定义模具元件。

完成零件的干涉检查后，Pro/E系统能模拟开模过程，使用户可以清楚地观看到手机外壳零件的模具型腔、型芯结构，以便检查设计的适用性。

单击菜单管理器中的【模具进料口】/【定义间距】/【定义移动】输入移动距离，完