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修平技術學院四年制機械工程系
專題製作報告
模具設計與製造
指導老師 : 陳恒輝
班 級 : 四機四乙
組 長 : 羅明仁 BA96075
組 員 : 洪紹庭 BA96073
邱致誠 BA96091
黃士燁 BA96105
許騰殷 BA96109
中 華 民 國 九 十 九 年 十 二 月 二 十
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摘要
本次研究相機外殼模具,用壓克力板為材料,應用Solid
Work 畫出基本外型尺寸,轉換檔案後再載入MasterCAM程
式,模擬出刀具路徑與切削情況,產生NC碼傳入加工機裡
開始作業。模具能成為工業產品之母,主要是它快速、重複
性高和大量生產價格便宜等優點。
- 3 -
目錄
第一章 前言.............................................................................4
1 – 1 研究動機................................................................ 4
1 – 2 研究目的................................................................ 5
第二章 加工原理.....................................................................6
2 – 1 電腦輔助設計....................................................... 6
2 – 2 電腦輔助製造........................................................7
第三章 Solid Work製作過程..................................................9
第四章 Master CAM製作過程................................................17
第五章 實作與成果.................................................................21
第六章 結果與討論.................................................................24
第七章 未來展望.....................................................................25
第八章 心得..............................................................................26
第九章 參考文獻......................................................................32
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第一章 前言
1-1 研究動機
在許多的消費性產品都當中都是屬於塑膠射出件成形
零件 (例如:手機、相機、PDA隨身碟、滑鼠﹒..等)當然這
些成品在製造過成中模具是佔了一個很重要的環節,設計者
使用軟體建構出3D Part後就可透過軟體產生模具零件即可
進行模具製造加工, 完成後就可透過塑膠射出設備進行產
生成品;在CAD\CAM系統的普當中,檔案的溝通是一個很重
要的溝通橋樑。
因為構造零件的精度提高,使模具可以達到複雜化,高
精度化,在此可以發現模具製造技術的新發展,由於電腦近
年來不斷的提升進步,促進模具設計技術提升及加工技術的
進步,設計步驟簡化和高速化,讓產品可以多樣化,對於改
善生產性和信賴度有很大的幫助。
由於近年來公司走向自動化生產,量增多,成本降低生
產方式,CAD/CAM系統已經開發出很多種系統可以運用在自
動化機器上,廣受好評,工業產品需要規格一致,品質穩定,
尺寸準確才能算是及格的產品,具有良好的互換性,且產品
的週期很短,因此藉由軟體和精密機器來達到所需的要求,
- 5 -
東西主要以塑膠成型用模具設計為中心,結合之應用,探討
軟體與機器在製作過程中的新發現與問題。
1-2 研究目的
本專題之研究目的是為模具製造之 CAD/CAM應用
SolidWork,這次題目是因為在課業上有學到一些有關於模
具的東西,因此,有想要更深入的了解相關的知識,例如:
铣削的過程 模具的設計與製造經過。
- 6 -
第二章 加工原理
為了使CAD/CAM適於模具的設計工程期準備工作由模具
形成分類開始,必須確立模具構造規格化、模具加工的標準
化。先用Solid Work將設計好的製品形狀為了再現為實體再
利用MasterCAM經過模擬切削後轉為NC編碼後送入機器铣
削。
2-1電腦輔助設計
電腦輔助設計的定義是電腦進行設計的開發、分析與修
正,我們利用Solid Work執行模具的製作,SolidWork採參
變數合併運用並以特徵化的方式進行實體模型的建構工
作,其中含有零件建構、組合件裝配、與工程圖製作三部份
基本模組,所有幾何資料透過單一資料庫可以達到雙向的資
料溝通與傳遞更新,完全符合同步工程的設計要求。參數可
以是數值參數,如線路長度或直徑圓圈,或幾何參數,如切
線,平行,同心,水平或垂直等數字參數可以與對方的關係,
通過使用,這使得他們捕捉設計意圖,設計意圖是如何將創
造者的部分要它響應變化和更新。例如,你希望飲料罐頂部
的開口處留在頂面,無論飲料罐的設計高度或直徑大小變化
都可以使開口維持在相對的位置。SolidWork的允許您指定
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物件之間參數的關連性,若以後設計者要作設計意圖之變更
就可以透過參數關連性的功能,很容易的修改尺寸而進行成
品的設計。最後再將畫好的設計圖進行開模動作,本專題的
主題為相機公母模具的設計與製作。
2-2 電腦輔助製造
電腦輔助製造是指經由直接或間接的電腦介面與生產
單元連線,由電腦輔助製造軟體做產品前置設計圖、加工規
劃與管理等工作,經後處理器轉為NC碼連線到CNC綜合加工
機上做生產的加工。我們用的軟體是MasterCAM,MasterCAM
是CAD/CAM的實用軟體它可以畫出2D和3D圖,透過規劃的刀
具路徑模擬及參數,來铣削所要的工件,當被加工物之幾何
模型產生後,儲存成圖檔,再來就開始進行加工規劃,
MasterCAM會找出使用者設定的刀具尺寸完成加工面之表面
粗糙度等特定參數計算而產生刀具路徑。
- 8 -
開模流程
程序:程序工具產生模具與工具,可顯示各個不同階段的模
型。
診斷:診斷工具顯示模具上的問題區域。當產生模具時,可
以檢查模型是否存在可能會使公模與母模無法分離的
潛在問題。
更正:更正的工具會修復診斷工具所找到的錯誤。
管理:管理工具用於管理模型,便利設計人員、工程師、製
造者之間的資訊流通。
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第三章 Solid Work製作過程
SolidWork 相機繪製的過程
A-1.選擇草圖畫相機外型尺寸-點擊特徵中的〝伸長填料〞
往上18mm拔模角度10°
A-2.編輯草圖畫出相關尺寸這次特徵用〝伸長除料〞去掉不
要的部份,角度70°往下2mm
- 10 -
A-3.以除料後的面當基準面編輯草圖,再用〝伸長除料〞角
度70°再往下3mm
A-4.選前基準面編輯草圖畫四分之三圓,以〝旋轉填料〞角
度360°
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A-5.選擇草圖2當基準面畫上直徑10的圓,〝伸長除料〞往
上13mm拔模外張角度20°
A-6.插入基準平面選最高點當平面往下偏移9.35mm
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A-7.選偏移後的平面編輯草圖,〝伸長除料〞往上13mm角度
20°
A-8.導角
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B.導角完成後點擊特徵中的〝薄殼〞厚度1.50mm
D.開始用SolidWorks開模-縮放比例
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E.產生分模線
F.封閉曲面
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G.將模具分割
H.本體儲存
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I.分割後的公模、母模就算完成
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第四章Master CAM製作過程
開MasterCAM將圖檔轉換成STEP檔⇒
開啟MasterCAM呼叫STEP檔⇒模擬銑削
公模的粗加工
刀具路徑 ⇒ 曲面加工 ⇒ 粗 加 工 ⇒ 挖槽粗加工 ⇒
所 有 的 ⇒ 曲 面 ⇒ 回復選取 ⇒ 選取其他五面取
消 切 削 ⇒ 執 行 ⇒ 參數設定
選用φ6平刀、主軸轉速6600、進給率600、下刀速率600、
提刀速率600、參考高度10、選擇切削範圍、切削方式依外
型環切、切削間距 75 距離 4.5
⇒ 回刀具路徑 ⇒ 操作管理 ⇒ 實體切削驗證(圖4-1)
圖4-1公模模擬粗加工
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公模的精加工
選取刀具路徑 ⇒ 曲面加工 ⇒ 精加工 ⇒ 3D等距加工 ⇒
所有的 ⇒ 曲面 ⇒ 回復選取⇒ 選取其他五面取消切削⇒
執 行 ⇒ 參數設定
選用φ3球刀、主軸轉速6600、進給率600、下刀速率600、
提刀速率600、參考高度10、選擇切削範圍、最大切削間距
0.3
⇒ 回刀具路徑 ⇒ 操作管理 ⇒ 實體切削驗證 (圖4-2)
⇒ 後處理程式 ⇒ 產生NC碼 ⇒ 存檔送至綜合切削機铣削
圖4-2公模模擬精加工
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選取STEP檔
母模的粗加工
刀具路徑 ⇒ 曲面加工 ⇒ 粗 加 工 ⇒ 挖槽粗加工 ⇒
所 有 的 ⇒ 曲 面 ⇒ 回復選取 ⇒ 選取其他五面取
消 切 削 ⇒ 執行 ⇒ 參數設定
選用φ6平刀、主軸轉速6600、進給率600、下刀速率600、
提刀速率600、參考高度10、選擇切削範圍、切削方式依螺
旋切削、切削間距 75 距離 4.5
⇒ 回刀具路徑 ⇒ 操作管理 ⇒ 實體切削驗證(圖4-3)
圖4-3母模模擬粗加工
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母模的精加工
選取刀具路徑 ⇒ 曲面加工 ⇒ 精加工 ⇒ 3D等距加工 ⇒
所有的 ⇒ 曲面 ⇒ 回復選取⇒ 選取其他五面取消切削⇒
執 行 ⇒ 參數設定
選用φ3球刀、主軸轉速6600、進給率600、下刀速率600、
提刀速率600、參考高度10、選擇切削範圍、最大切削間距
0.3
⇒ 回刀具路徑 ⇒ 操作管理 ⇒ 實體切削驗證 (圖4-4)
⇒ 後處理程式 ⇒ 產生NC碼 ⇒ 存檔送至綜合切削機铣削
圖4-4母模模擬精加工
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第五章 實作與成果
綜合加工切削機:
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實作流程
1.檔案存入記憶卡插入控制面板 2.呼叫檔案
3.對機械原點座標(圖5-1) 4.輸入刀具補正值
5.使用6mm端銑刀粗銑 6.銑完後換3mm球刀精銑(圖5-2)
對原點座標(圖5-1)
進行铣削中(圖5-2)
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公模铣削完成(圖5-3)
母模铣削完成(圖5-4)
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製作成果
公 模 成 品
母 模 成 品
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第六章結果與討論
如何由傳統走向現代化、如何由技術密集走向技術單位
專精、生產化,而由整體模具製作,分工至各機械加工部門,
專精零件加工,再藉由各部門結合,而成整組模具,這是模
具加工形態上的轉型,也是技術層次上的提昇。
雖然我們是做照相機,看起來好像很稀鬆平常,卻可以
讓我們完完全全的了解整個模具的製作過程,還有模具的實
用性。在我們進行設計的過程中,其實我們一直在探討在日
常生活中所有有關模具的加工品,例如:玩具、臉盆、寶特
瓶等等….他們的設計理念都一樣都是因為需要才會有這些
產品的產生,但是如果把設計與創意結合在一起是否可以豐
富了模具本身的版圖並且超越了市場的需求,例如:將模具
的產品跟現在時代的潮流結合這是否達到另外一種商機。
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第七章 未來與展望
在電子製造業帶動下,模具人才需求增加,傳統模具廠轉
型為精密塑膠成形後,非常需要中高階的研發和管理人才
(如手機機殼製造的精密模具業者最需要機械 科系的人
才),但常常無法很快找到理論背景、實務操作技術、外語
及溝通能力俱佳者,我們可肯定說出模具為何值得先選理由
如下
(1)依國內產學人才需求調查顯示,模具人才需求殷甚。
(2)全國少數系所,沒有競爭壓力,學生出路廣,就業
升學兩相宜。
(3)同時可研習到機械與精密模具的專長。
(4)目前3C 產業成品均需模具,產品才得以完成,因此,
目前已逐漸在公司內增設模具設計與製造部門,學模具卻可
成為電子新貴。
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第八章 心得
羅明仁:
在這次的模具設計專題報告中學到了很多,認識到模具對現
今社會有很強的吸引力與不可或缺的重性,認識了如何實際
運用畫圖軟體畫出設計之後開模經過模擬切削轉換到機,認
識了模具工業劃時代的進步認識了團隊的精神,團結一致永
不退散認識了老師毫無保留的熱心指導雖然在製作過程中
因為資源不足有點可惜,不過從其他書本上也認識到模具工
業的一些資訊,相信假以他日有在模具工業上接觸的話,也
許會有幫助
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洪紹庭:
四年來最重要的功課非專題莫屬,所以我們本組選擇研
究模具來當主題,主要是因為從沒親手製作過模具,而之前
上的課也都只是紙上談兵。
一開始毫無頭緒不知道要做什麼,老師直接就給我們相
機外殼當主題,在Solid Work畫的時候都很ok,但要開模就
遇到瓶頸了,還好老師細心的一個步驟一個步驟慢慢的教導
我們,也都會提醒一些小細節。
儘管有些組員要上班,還是特別排假來做專題,製作過
程中有歡笑也有疲憊,大家的同甘共苦卻很實在,可惜資金
成本不多、設備不足、技術不夠無法把實體做出來,有點小
小遺憾,不過還是很開心有這次的專題製作,感謝老師們的
細心教導。
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許騰殷:
模具的成品可以說跟我們的生活脫離不關係,在這次的研究
中又再更進一步的了解到模具設計的重要性,還有3D繪圖軟
體跟MasterCam的結合,讓我們了解到現在科技的進步與實
用性。
感謝一起努力的組員們還有老師無私的提供給我們所需的
資訊,讓我們可以完成這次的研究。
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邱致誠:
專題經討論後我們選擇了跟模具相關的主題,因為在於機械
工業上面有關模具類的周邊商品:如塑膠類射出成形居多。
所以開發模具會是很好的選擇,對於將來職業上也有幫助!!
現今來講電腦在於生活上已普及化,工業上也息息相關,很
多新的開發也需用到電腦裡的繪圖程式,而我們選擇了
Solid Work程式來畫模具的立體圖。再用MasterCam轉出程
式碼放入CNC做加工,雖然途中遇上很多的問題如:會畫圖
但不會使用MasterCam,所以老師給予了很多指導也跟同學
間學習到如何一起完成這次的專題。
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黃士燁:
本次專題是這四年來最重要的一件大事了,由於我們的專題
題目一改再改所以進度有點耽誤,最後經過討論我們還是決
定做模具.模具在實用上非常廣泛相關的產業也較多.最後
當我們做完本次專題以後學會了應用 Solid Work和M
astercamxu兩樣軟體的操作且在本次的專題學會了團隊合
作,由於大家都有各自的事要忙但我悶還是不約而同的都把
其他的事排開來專心討論這次的專題.再加上指導老師細心
的指導.最後專題終於做完了還真有一股成就感!!
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第九章 參考文獻
1. solidworks 模具設計:
http://help.solidworks.com/2010/Chinese/SolidWorks/
sldworks/LegacyHelp/Sldworks/Overview/StartPage.htm
2. 模塑設計與加工 林信隆編著 復漢出版社 出版
日期76.2
3. 塑膠模具教材 陳介聰編著 機械技術出版社 出版
日期78.3
4. 繪圖與加工教學手冊 李財旺˙鐘華玉編著 金華科技
圖書股份有限公司 出版日期93.10