CimatronE手机前壳模具设计简明教程

手机前壳模具设计简明教程

－－Cimatron China技术工程师　杨冰峰

序：
经过一段时间的努力，这本教程终于跟大家见面了，为了帮助广大有志于学习Cimatron的人员迅速掌握这一先进的软件，我们编写了手机前壳模具设计简明教程。 由于时间和水平有限，在某些地方考虑得不太周全，文中可能也有错漏之处，还请各位读者谅解并斧正。总之本教程的目的，是为了让大家了解软件的流程和基本操作，在具体的结构上，大家还需根据自已的需要企业的习惯来设计模架。
如果发现在教程中有任何问题，欢迎广大读者向我们提出意见和建议，发邮件到 support@cimatron.com.cn 或 marketing@cimatron.com.cn。
自1982年公司成立以来，CIMATRON公司的创新技术和战略思想已经确定了其在CAD/CAM加工领域中公认的地位。 Cimatron E是公司独一无二的集成技术理念的新一代产品，其产品理念保证为用户提供可以一起紧密工作的，且界面易学易用的综合产品。使用Cimatron E的设计加工方案，可以提高制造的效率，最终的结果可以提高生产力。

第一部分 拆模
先做准备工作。

第一步，导入或打开图形查看。
第二步，检查几何体有没有什么问题。

看看有问题的面，当然不看也可以。

修复完成。
反面查看一下，有几个黄色的地方，是需要做斜顶的。

三、建立一个坐标系

建立主平面（三基准平面）。
增加一个草绘点。

　
拆模。
准备工作做好以后，开始分模。 　
Cimatron最值得称道的一项功能那就是快递断开了，可以通过快速断开的练习，了解一下Cimatron曲面分模的强大和便捷。

首先需要把型腔和型芯分开来，这时候我们需要选择沿Z轴分模，然后选择“两个方向”。垂直面是否增加到顶部和底部这个就要看个人的喜好了，可以在以后修改，因此一般用“增加到底部”。

等软件帮你分析好后，会将各个模具部件的颜色更改掉，其实Cimatron E在这里是不对曲面做任何修改的，只是指定一下它在分模时的一个滑动方向而已。我们可以一边做一边设置属性，非常之直观，熟练掌握以后，将会有事半功倍的效果。
我们可以拖动一下滑动条，看看分模的结果（虚拟运动），然后看看有没有方向在自动指定时不正确的面，手工修改一下。

一步一步地修正，主体部分的曲面指定好运动方向后，可能需要做4个斜顶了。

先选择“新方向”，然后确定。接下来可能会有一些正确或不正确的面指定到这个Split中，没有关系，错误的取消掉，正确的附加上去就行了。（具体详细操作请参考Cimatron E 7.1使用说明书模具设计部分P15）。

将所有部分设定好，至少您认为是正确的。

然后修改各个Split的名称，这样便于识别，并且，输出的模具部件文件名也会参考这个Split名称。

然后制作分型面，为了保证曲面的连续性和加工的便捷性，在这里我们将不采用自动分型线和自动分型面的方法。其中，这一个面我们采用的是“曲面—编修—依边界”这样可以把曲面中的岛屿部分以单一面的形状构成，同时又保证了和前曲面的一致曲率。在实际的模具部件加工时，只有轮廓的变化，没有曲率的突变，这样就能保证在加工中省时省力，上下模合模顺利。

当分型面做好后，就可以为他指定方向了，这里指定方向就不只是一个了，因为分型面往往是碰穿的，也就是说，型腔有这个部分的，型芯也要有这个部分，上下模必须有共同的部分，这个面就叫做分型面（或内分型面）。

点击分模属性，选择要设置属性的面或面组，按下中键，此时按钮切换到第二个（如下图）：

将上下模分别点击一下，使其用深红色显示，如果此时我们确认的话，这几个内分型面将会附加了上下模中。确认好后，我们还可以再拖动一下滑动条，这时候我们可以明显地看出分型面和成型面的颜色深浅会有一点点区别。
后面有许多命令会用到编修，依草绘和依边界一类的，继续做分型面，这里只做插穿的结构。
例如这个部分，我们需要把碰穿面做得好一点，如图是一种做法，如果您认为有更好的办法可以提出来。
其它的几个特别的内部分型面如下。
　
　　
原则上分型面与成型面是曲率连续，不出现加工死角，且没有太多小的角落，加工容易（也可能需要用铜公，但也需要铜公加工便捷）。
外分模面也是需要手工做的，先用外部分型线命令提出外轮廓，然后投影到中间的平面上，然后依投影后的曲线进行扫掠，再依外分型线把内部挖掉。如图：

枕位：

定义毛胚，这时候可能分型面的大小小于预定的毛胚大小，用曲面——编修——依草绘可以很容易地把曲面改大。注意：分型面一定不要小于毛胚大小，否则以后会出现切割失败。

后面还需要做斜顶的分型面，其实分型面在毛胚之前做还是在毛胚之后做都没有关系，因为真正的切割在是文件输出之后再做的。

做斜顶的分型面时，最好把毛胚隐藏起来，点击那个小灯泡就可以让他隐藏了。

恢复这三张面。
注意：使用边界指令时，不要删除原始的面了，几乎所有的分型面的制作，我们都不要去影响原有的成型曲面。

继续，做好裁切。

画了一根线，并扫描他，加上2度的斜度。
　
面不够长，可以延伸一点，这个在上一步做扫描的时候也可以选用双向扫掠。

偏移这张面3mm，那么这个斜顶的厚度就定下来了。

延伸黄色的面。

裁切掉一部分如图所示。

复制到另一边。

延伸另一边上该延伸的部位。

也裁好。

做一些辅助线，辅助面和利用一些曲面工具把斜顶相关分型面修剪好。
　
同样的方向，做好另外两个斜顶。


这就是我们做出来的四个斜顶。
第二部分 生成模具零件
Cimatron E在文件管理上已经做了更大的改进，我们在拆好模后，必须要使用输出模具部件功能，生成相应的文件，例如此分模设计，就会生成6个文件。

可能有人会问了，为什么不用层来管理？输入到6个SET中不是很好吗？
殊不知，拆模只是一个很简单的前期处理，后续工作还有许多，电极，工程图，NC，电极图 …… 如果还象IT一样，一个图里弄七八十个层，那样运行速度势必会慢许多，在Cimatron E中，装配的功能有了很大的加强，因此，一个图档里，应该只对应唯一的一个零件，这样才是最好的办法。如果有多个零件希望放在一起检查干涉，查看结构的话，建议用电极功能。包括Cimatron E的电极设计，也是在装配里进行的操作，只要掌握了装配，我想过去的Level就没有必要再念念不忘了，并且Set的优势才会在您抛弃层以后才会体现出来。
闲话少说，先执行模具—输出模具部件。

Cimatron 会提示您输出了哪些文档。
然后就可以看到如前图所示的一些文档了，分别打开它们，下面以型腔为例，讲讲切割的步骤。
一、打开文档：

二、缝合分型面
如果看不到这个工具，那就应该先点击。
这样缝合分型面才会出来。

所有变红的曲面，都是被缝合过的。
三、切除
选取切除图标。
注意，切除的必要操作对象有两个，一个是被切除对象，还有一个是切除对象，相当于布和剪刀的关系，也就是说，这个时候必须要选择布和剪刀两个要素，谁是布谁是剪刀我想应该很明显了。

在操作这个的时候，注意看一下底部的状态栏。现在是选择被切除对象，可以选中毛胚后，点击中键确定，如下图：

毛胚会变成绿色了，这时候选择分型面。

我们可以看到此时，大致的形状已经出来了，确定退出。
现在要删除掉分型面，先关闭所有实体集合，然后打开分型面集合，用删除几何命令，就可以把所有的分型面给删除掉了。
四、缝合
重新打开所有实体。

缝合了并不代表这是一个实体，往往我们拿到的模型或是在做分型面的时候，都可能存在一些小的缝隙，这些小的缝隙往往都不容易察觉，并且，Cimatron E在拆模的时候是完全不考虑这些缝隙的，在切割的时候只考虑分型面存在的缝隙和成型面中不合理的部分，也就是说，就算有有一些小缝隙的话，也能顺利的切除掉毛胚，但存在的问题是在后续的一些布尔运算（如顶杆孔、流道等）可能会不能进行，所以此时我们一定要检查是否有缝隙。
　
点击鼠标中右键，选择开放边,这时候缝隙处就会用深蓝色线条来显示开放边。
如果看不太清的话，可以先用剖面功能，看看是否有剖面线，这也是检查是否为封闭实体的一个简单方法。
　
如果能做成封闭的实体，那就大功告成了，如果有开放边的话，要检查一下问题之所在，并且做相应的修改工作。特别是有些图形需要做镶件的，必须要将零件做成一个封闭的实体，才可以用到一些实体断开等布尔运算操作。
其它的几个图用同样的办法也可以。
有时候，会出现曲面变形掉：
　　
这时候我们在缝合的时候，可以选择修复和缝合。

这样做出来的图形就比较完美了，如果发现还有其它的问题，可以继续用其它方法修复。
第三部分 模架结构设计
建立模具总装图文件。

　
载入模具主要零部件
其实现在模架正在等着分模呢，但是这一步早已在前面做好了，这时我们可以用增加激活零件来载入。
　　
接下来把相应的部件，指定到相应的装配中去。
　
设置好后就成右图的样子。接下来选择坐标系，确认退出。

载入后，模型就按既定坐标系统布置好了。

布置好模芯后，可以接着再选择标准模架，这是我们选用 LKM 2525CI 型，不选用，给一定的偏移值让软件自已选择也可以。
　

下面的一张图，比较详细的指出了模架型号的一个生成过程，手工选择了是可以的。

其中有一个“模具方向”选项，可以根据自已的需要来确定一下。



这就是Cimatron E7中包含的模架，这是一种典型的七板式结构。接下来，我们就需要对其进行相关的模具部件的设计，分别有顶出机构，滑块机构，流道设计，冷却水设计，口袋设计等。在本例中，因为不涉及到滑块，所以就不给大家叙述了，这里我们主要设计流道、顶出、冷却三个部分，其它相关机构和相关功能我们将在以后陆续推出的教程中介绍。

挖槽。
挖槽是利用型芯型腔的四（八）个外围曲面将相应的实体挖掉，形成口袋，又称为模框。
点击切槽指令，光标会变成 ，默认将以选择面（过滤功能）的方式来操作，这个时候，最好是隐藏某些零件，具体操作很简单，只需展开相应的两个子组件后，然后再将相应的零件（模板）右侧的灯泡图标点击一下（关灯），就可以看到相应的子组件被隐藏了（如左）。在模具设计中，将会频繁地用到这些隐藏和显示的功能，对于显示，我们只需在变成灰色的灯泡图标上再点击一下，使其变成黄色，就可以让该零件或子组件显示在屏幕上了。
　
分别点击型腔和型芯上的四个周围的面，一共是八个，顶面和底面不用选取，在计算是，将自动封闭掉这几个开放的边界，当然，也可以用另一种方式，就是将过滤面的方式改成过滤体，然后分别选中型腔和型芯。
　
　
　　　
选好需要的对象以后，点击中键，其中使用选物体方式将会有较长的计算时间，但结果是一样的，其中两种方法的具体使用区别，可以参见帮助文档。然后看到相应的选项，如果我们点击“矩形”选项，可以看到几个相应的Offset值。如果再点击偏移，那么会出XYZ三项，可以分别指定。比如在我们分别加工模框和模芯时，需要留出一定的配合间隙，不然太紧，无法放入，而且以后取出又会困难，太松又可能会移动。至于这里给多少具体数值，就要根据实际的需要来设定了，这里我们只设置为单边0.01，但是Z值就不给了。尖角可以换为圆角或斜角，可以设定相应的圆角斜角值。注意，在切槽时将会尽可能地去切除所有的模板。

这样就产生了带圆角的口袋，注意，这只是一种形态，原有的型腔和型芯是不会改变形状的，即不会增加圆角。如果您的模芯是带圆角的，那就应该在建立毛胚时将圆角做出来。至于相关的一些操作，大家反复做几次，应该就会明白。
二、流道
先点击平行平面，， 然后用工具，建立如下草图，　
接着再利用工具建立一个沿Z轴方向的注入口，长度可以任意，但一定要长过该模板。
接下来，需要根据所绘的草图建立流道，选择此工具，然后点击草绘曲线，点中键，会显示如下界面：

这是Cimatron支持的几种流道形状，可以根据需要来选择，然后设置对应的参数。
本例中用梯形流道，A=3，B=3，C=10，R=0.8。

这时我们看到做出来的是反的流道形状，点击选项中的切换方向和平直端口，将变成如下形状：
　
如果感觉到形状不太好的话，可以继续修改参数，使其达到合适的形状。
将模型调成这样的显示状态，所有模具部件全部隐藏，仅显示型腔零件和激活的流道零件，并将型腔零件用半透明的方式显示，这样就可以看得很清楚了，然后做注入口。

另一边也用相同的办法来处理，注意做这两个部分时，最好用新建实体，而不要用增加拉伸的操作。
做圆柱，再融合，这里不再赘述。然后选择用流道切除工具， 切掉型腔。
　　
有一个地方现在要补充一下，就是流道左上部的一个圆柱插穿面，可以做得稍稍矮一点，这样型芯那一边会有一定的避空，这样可以避免由于加工不到位出现顶住的现象。说到插穿这种结构的话，也可以尽量换成碰穿的方式，以延长模具的寿命。
冷却
做冷却水，避过流道，螺丝等结构。流道已经做好了可以看到，模芯和模框之间需要用螺丝拧住，这时就需要先把螺丝给添加进去。
　
选用增加模具部件里的螺钉工具，在模框的背面增加四个螺钉。
四标准件库我们选用Hasco mm，子种类Cap Screw，项目Cap Screw Z 30，具体型号为 Z 30 M 6/16。
接下来需要选择放置平面，我们选择零件 AP-I-SG plate_AP-I-SG 2525x40 的背面。然后点击生成草图图标，生成如图所示的草绘点（外面的参照圆可以不用画）。
退出草绘后可以看到：

如果觉得螺钉的尺寸参数不合适，可以点击“编辑参数”进行修改，本例中可以改成M8x16，

在“编辑参数”下面有个“切除”选项，点击他可以切换成“不切除”，使用切除选项，将和与螺钉产生关系的模板和型芯进行布尔运算，产生相应的预钻孔，可以在后面的工程图、加工中起到相关作用。
相同零件是指这几个零件是以一个文件放置四次产生阵列关系还是以不同文件分别放置在组件中，如果相同零件方式，将来修改其中某一个零件（实际上也仅有一个零件），将会使其它的零件发生相同的变化，而使用“不相同零件”则不会产生这种关系，在这里推荐使用前者。

设定好后，点击确定退出就可以了，在特征向导中还有几个选项，这里不需要做什么变动，也就不再途述，大家可以分别试试这几个功能的作用。

如果觉得这几个螺丝太长或者孔太长，可以右键点击组件特征树中增加操作最后的
高级增加9，然后选择编辑特征进行修改。这里就不再修改了，不过大家可以试试。
完成这一步后，我们才开始设计冷切水，这时候我们设计的时候，就很容易地看出是否会产生干涉。
选择冷切系统设计， 平行平面，如下图产生相应的平行平面，平行平面的作用就是用来做草绘的，然后利用草绘曲线产生冷切水道。
　
点击草图，选取刚刚建立的平行平面，然后画三条直线作为冷切水道的中心线。
接着再做一个平面，绘制相应的草绘。用同样的办法，绘制另一边的草绘。
　
紧接着点击，选取刚才绘制的草绘，然后再点中键确定，打开虚拟分析，可以看到与冷切水道产生干涉的面，当然有些提示干涉的曲面是没有关系的。
用这个选项，可以产生延伸的状态，当然如果这里只有两条直的水线，就不需要使用这个指令了，为了让大家了解到更详细的解释，现在把水道设计得更复杂了一些。

当设定好延伸后，点击激活物体，让这一个冷却水道只产生在模芯上。

确定后，就可以产生水道了。
除此以外，还要添加导流塞，以防冷切水流出。


点击 ，然后选Plugs子种类下的Hexagon socket pipe plug Z 94–Metric项目，记录标签选Z 94/M 10 X 1，鼠标左键点击确定。
当选项中出现放置到面上时，点击相应的曲面，如图：
如果选错位置（应该是选择圆心点）了，可以点击标签右上角的小叉，即可取消这个导流塞。同样的办法，可以做出另三个导流塞。
接下来再做入水和出水的管道。
　
做好后，再添加水嘴。 和导流塞的添加方法一样。
　
这是完成后的图片。
隐藏模芯，让模框显示在屏幕上，然后再添加O型圈，做好防漏。

到此为至，冷却系统就算是设计完成，可能有些冷却系统需要用到其它的一些零件或结构，我们将在未来的教程中再给大家示范。
四、顶出机构
顶杆设计
当然隐藏掉不相关的零件了。顶杆的设计，可以仅显示动模模仁。
点击增加顶杆，选择合适的顶杆，一般来讲，标准的顶杆比较容易选择，这里我们要选择一下非标的顶杆，让大家知道如何在标准件的基础上作简单的修改。如左图红色的小框勾选，打开第二和切除选项，然后按需要进行修改。
我们分别修改d1=2.5;l1=110;l2=50;r=0.3;
然后用草绘点定义，当然如果觉得顺手的话，直接点击也行。

其中，切除选项是指是否在顶针固定板上挖出相应的孔。
这里我们还选择了不同零件选项。
顶针做好后，可以再使用顶杆切槽，把动模模仁和模框挖出孔来。
点击 后，我们看到，这里进入的是一个类似于实体布尔运算的功能。这里，动模模仁是否实体化或封闭性是否正常是很重要的。切换到前视图。
然后选中蓝色的顶针，中键确定。然后打开动模模仁和动模模框的显示，在弹出的对话框中，设置常量适应长度，是指 L Fit。可以参考此图进行相应的设定。确定后就可以了。
　
接下来，再做顶杆切除工作。
点击，然后选择需要裁减的物体，这里我们选择四根顶杆。成形剪裁是指顶杆头部和动模模仁两者的曲面曲率保持一致（如Shaped Trim），另一种平剪就是指头部为平的（如Flat Trim）。
　　

这里我们用的是Shaped Trim，并且加了0.1的偏移，只是为了让大家看得更清楚。
斜顶设计 关掉除斜顶外所有零件的显示，然后我们要延长几个斜顶到。激活后，用Add Extrude（添加拉伸）就可以了。注意，添加拉伸时，指定方向必须是沿直线/轴，然后选用“到参考”，将其延伸到固定板。现在简单一点做，先挖孔。激活 ERP plate_ERP 2525，然后增加删除拉伸。
　
如图所示，穿透就行了。

然后接下来，做导向结构。激活顶出结构子装配，用增加新部件功能。选择零件，然后设定文件名“导向块1” ，然后选择在装配的UCS，确定即可。

然后我们用新建拉伸的功能，在图中草绘的基础上建立导向块。

然后，激活对应位置的斜顶，底下增加一个T头。
　　
实际上就是在斜顶的底部加上这样一个结构，防止他脱出，在顶出的时候就可以产生相应的滑动了。用同样的方法，增加其它三个斜顶的T头。
当然还可以用一些标准件，来形成更合理更规范的斜顶结构，由于篇辐有限，在这里我们不做详细介绍，我们将会在后面就会用比较复杂的结构来给大家介绍各个相应的模块的更详细地运用。

这个要顶。。。

支持呀！！！顶