1、毕业设计开题报告 机械设计制造及其自动化 鼠标造型模具设计 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 1）模具造型设计 模具工业是国民经济的基础产业 ,模具工业的发展水平标志着一个国家的工业水平和开发产品的能力。汽车工业中新车型的开发与批量生产、机电和轻工业产品等等，这些都与模具设计与制造技术业息息相关。 社会要发展， 离不开 先进的生产力，而 模具设计与制造就是 推动先进制造技术生产力发展的原动力的代表之一， 我们可以从 一些 工业发达国家对 “ 模具设计与制造 ” 的 高度赞美 ，了解到模具 设计 在社会经济发展和工业领域中 所 起的重要 地位 模具 设计与制造 是进入富裕社会的
2、原动力（日本），模具 设计与制造 是金属加工中的帝王，是磁力工业（欧美）。 1.模具设计的造型特点 与传统的机械设计不同 , 模具设计有其专业化的特殊要求 ,主要体现在以下几个方面 : (1) 它是用于大批量生产的基础设备 ,我们知道零件的复杂性可分为形体复杂性和结构复杂性两类 ,而模具主要用于形体复杂性零件的加工。 (2) 一般用模具生产的产品是最终的产品 ,因此模具几何设计必须能够完成零件的所有结构的描述。 (3) 模具型腔结构必须要有拔模模角和必要的圆弧过度 ,以此来满足生产工 艺的要求 ,但一般的机械设计却不需要考虑这些问题。 (4) 在模具设计工业领域里，产品设计专业化程度很高 ,而
3、且随着 CAD/ CAM技术的不断普及三维模型的信息传递将逐步取代二维样图的信息传递 ,因此要求 CAD系统必须要有良好的数据结口 ,以及 3D 模型修复技术。 2.模具造型设计的发展趋势 高度集成化、智能化、柔性化和网络化是 21世纪模具制造行业的基本特征 ,提高产品质量及生产效率、缩短设计周期及制造周期 ,降低生产成本、最大限度的提高模具制造业的应变能力 ,以满足用户的需求是模具行业追求的目标。主要表现出以下几个特征 : (1) 集成化技术 (2) 智能化技术 (3) 网络技术的应用 (4) 多学科多功能综合产品设计技术 (5) 逆向工程技术的应用 (6) 快速成形技术。 2）鼠标的概念
4、在所有的电脑设备中，鼠标是大家最熟悉不过的了，从它诞生到今天，这只可爱的“小老鼠”已不知不觉地走过了 40多个春秋。无论在性能或工作原理上，鼠标都有许多显著的变化和发展，惟一不变的就是永远伴随着它那个好听的英文名字 :Mouse，它的标准称呼应该是“鼠标器”。 鼠标是个有趣的产品 , 它不像 CPU 般是整个系统的心脏 , 但却是人们接触最亲的伙伴。在配机 时 , 它常常是被人忽视的配角 , 但是缺少了它 , 却又让人觉得操作麻烦。 按其工作原理的不同 ，鼠标 可以分为机械鼠标和光电鼠标 。 另外， 根据 鼠标 外形 还可分为两键鼠标、三键鼠标、感应鼠标和滚轴鼠标，两键鼠标和三键鼠标的左右按键
5、功能完全一致， 只是 三键鼠标 多了一个 中间按键，在使用某些特殊软件时 (如 AutoCAD、Pro/E等 )，这个键会起一些作用；笔记本上用得 最 普遍 的是 感应鼠标和滚轴鼠标， 当用户 往 各个角度 转动鼠标 上 的小圆球，或 者 在感应板上 面 移动手指 的时候，则 光标会向 对应的 方向移动，当光标到达 指定的 位置时，按一下鼠标，就 可执行相应 的 功能。 3）鼠标的发展简史 1963 年， 在 美国加州斯坦福大学研究所诞生 了 全世界第一个 鼠标 原型，Douglas Englebart 博士创造 了 它的原型， 然后 由他的首席工程师 Bill English发展成为世界上第
6、一款鼠标。 Englebart 博士设计鼠标的 目的 就是为了让它 能够 代替键盘烦琐的指令，使计算机操作变得更 加 方便和快捷， 他的设计也 为未来电脑的普及铺下了第一块基石。 1971 年，帕洛阿尔托研究中心 (施乐 公司 )和 斯坦福大学研究所签署了一份使用协议，施乐公司 获得了 该项鼠标技术 的使用权 ， 从此 ，鼠标技术开始 慢慢 发展起来 ,在 1972 年 ，他们 推出 了 世界上 第一款 名为 “Alto Mouse” 的 机械 式 滚轮鼠标 ，如 今 鼠标 的机械 式 滚轮技术， 在一定程度上和 施乐公司帕洛阿尔托研究中心的贡献 是分不开的 。 1985 年， 施乐 公司 依
7、靠 技术发展与市场需求，推出了 世界上第一款 光学鼠标，不过这款鼠标 有一很大的缺陷，如果要其能够正常使用，需要把它放在一特制并且有栅格的鼠标垫上 ，因此它 仅仅 是光学鼠标的雏形。 1999 年， 由 安捷伦公司推出了一款意义 重大 的光学定位传感器，它 的工作原理是 鼠标在移动 的 过程中 ，通过 对接触 的 界面不断 “ 拍照 ” ， 然后 对比前后 的 图像， 最终 得出鼠标的具体位移和速度。可以在绝大多数的物体表面上运作 是它最大的一个优点 ， 因此 成为真正意义上的 光学鼠标。 近年来随着计算机的广泛应用和图形操作系统的迅速推广，鼠标风靡世界各地，可以算是最普及的计算机输入设备之一
8、。 4）国内的现状 近年来 ， 个人电脑的快速发展带动了 鼠标 产品的迅速普及 ，同时凭借着技术的不断创新，使得新产品层出不穷，整个鼠标行业发展的如火如荼 。 在我国，鼠标的发展起步很晚，但发展速度却非常快，产品更新换代迅速，被广泛应用于各个科技领域。产品造型已从最初的机械鼠标，发展到现在功能更齐全的光电鼠标。双飞燕 系列鼠标可以说是国内目前发展最好的鼠标了， 双飞燕系列鼠标是由台湾 A4公司设计研发的，它有以下独 特的地方：双滚轮四方向卷轴技术及最高 520DPI 灵敏度和完美的机构设计，再配合其极具个性化的操作软件，而且 1O0兼容Microsoft IntellMouse 模式。双飞燕系
9、列鼠标发展迅速是鼠标科技中具有划时代的革命。因此，双飞燕系列鼠标器因其高速度、高效率、高性价比的优点，已成为用户的首选，其品质的卓越和稳定已被大众公认。 在中国市场上，目前用的最多的是三键光电式鼠标，三键鼠标比二键鼠标就多了一个中键，但它的功能却大大的增加了， 一开始人们不太喜欢三键鼠标，认为这个键没什么多大的用处。直到Windosw98 推出后才渐渐增强了中键的作用，另外很多软件也经常使用到“中键”，特别是在三维绘图、三维射击游戏以及上网浏览的时候，使用鼠标中键可以使操作事半功倍。而且鼠标的造型丰富多彩，越来越趋向于人性化设计， 按键干脆、手感舒适、定位精确、辅助功能强大、服务完善、价格合理
10、 。 5）国外的现状 世界上的第一个鼠标于 1968年 12月 9日诞生在美国史丹福大学。 鼠标 是我们 使用 最频繁 的 操作设备之一，但 在一开始 它却一直未能 普及 。 以前 大多数用户都 不 愿意在鼠标身上花费 太多，一般 不超过 20元 ， 然而在今天这 种情况已难得一见， 社会的发展和科技的进 步 使 人们 开始 对鼠标提出更多的要求， 人们更倾向于 舒适的操作手感、灵活的移动和准确定位、可靠性高、不需经常清洁 的鼠标 ， 在追求舒适的同时， 鼠标的美学设计和制作工艺也逐渐为人所重视。现在，鼠标的操纵性往往起到关键性的作用， 许多 鼠标制造商 也看到了这个契机 开始大刀阔斧的技术改
11、良，从机械到光学、从有线到无线，造型新颖、工艺细腻的高端产品不断涌现。 鼠标在国外的发展也相当快。 今天， 如果想买 一款高端鼠标需要 支付 高达 500元人民币，这在几年前是 无法 想象的。毫无疑问，一款优秀的鼠标产品会让操作电脑变得更 加方便、快捷、舒适 ，这也是近 年来鼠标领域技术不断 的 革新、高端产品层出不穷的一大诱因。 国外一些厂家为了吸引广大消费者的眼球，在鼠标的造型方面也下足了功夫，利用人机工程学的设计原则，把人作为产品和环境设计的出发点，使其性能、外观、色彩、操作方法等更好地适应和满足人类的生理和心理的需要，从而使人们在工作中更安全、便捷和舒适，工作效率更高。比如无线鼠标、激
12、光鼠标等，这些产品的市场是非常巨大的。 6）鼠标未来发展的趋势 一、人性化 不仅仅是功能，使用的舒适度将是未来鼠标产品设计着重关注的 , 对人的关怀体贴和对环境因素的考量会越来越多。在舒适方面 ，比如外形设计要符合人体工程学 ;在便捷方面，比如延伸和增加鼠标的使用功能；在关注环境影响方面 , 比如鼠标在设计制造过程中要采用无铅制程 , 符合 RoHS、 WEEE规范等。 二、差异化 随着鼠标市场的不断扩大 , 将会有越来越多的针对某一类消费人群的差异化鼠标产品的产生 , 例如适合左手使用的鼠标 , 适合年轻办公女性使用的色彩丰富、外形小巧玲珑的鼠标 , 适合残疾人使用的鼠标以及适合儿童使用的充
13、满卡通色彩的鼠标 , 以及在冬天使用会发热的鼠标。当然 , 各大鼠标品牌的必争之地还是针对计算机游戏人群开发的鼠标市场。甚至某些 厂商有专门针对某一款流行的游戏而设计的鼠标，比如 3D游戏。此外 , 新型的涂装材料的发明和应用也带来了鼠标的外观和颜色的丰富多彩。比如罗技的一些鼠标外观采用陨石坑、铁锈红的涂装处理 , 这使得鼠标产品更具时代感和科技感 ,。 三、无线化 虽然无线鼠标问世已久 , 但因为它耗电问题长期得不到很好的解决 , 数据传输又不如有线鼠标稳定 , 价格也比普通鼠标要高，所以其使用率仍然不高。然而不断扩大的市场需求和新技术的发展将会推动无线鼠标的快速发展。未来家电发展的总趋势是
14、多媒体家庭娱乐系统 , 它的输入设备的无线化将显得尤为重要 。随着激光技术和 2.4GHz 无线传输技术在鼠标上得到应用 , 符合多媒体家庭娱乐系统要求的鼠标将会浮出水面。 四、激光鼠标将成主流 光学鼠标的发明 , 是鼠标发展史上一次具有里程碑意义的革命 , 而激光鼠标的出现 , 将是鼠标发展史上的一次质的飞跃。激光鼠标属于光学鼠标的范畴 , 但跟传统意义的光学鼠标相比 , 它具有以下普通光学鼠标不具备的优点：他的各项性能指针比普通光学鼠标均高出数倍 , 定位更加精准、速度更快、更省电。而且解决了传统的光学鼠标对某些表面不能使用的缺陷。当然 , 激光鼠标也并非尽善尽美 , 有它自己的缺 陷，比
15、如目前激光引擎的成本非常高 , 这使得激光鼠标的价格居高不下 ;另外 , 由于激光技术应用到鼠标上的时间还很短，使得性能方面不是很成熟、很稳定。 7） SolidWorks 软件介绍 （一） SolidWorks功能介绍 SolidWorks 软件是完全基于 Windows 的 CAD/CAE/CAM/PDM 桌面集成系统。公司的创始人是 CV 公司和 PTC 公司的两位前副总裁， SolidWorks 软件开发的核心人物就是八十年代主持开发 Pro/Engineer软件的技术副总裁， SolidWorks软件采用了与 Unigraphics相同的先进的底层图形核心 Parasolid，它的核
16、心技术是在 Windows 环境下生成的，充分利用和发挥了 Windows 的强大威力和 OLE 技术。该软件自九五年问世以来，先后共获得工业界的十几次大奖，这在同档次软件中是获奖次数最多的软件 。并且它 该支持Visual Basic， Visual C+或其它 OLE 开发语言，免费提供二次开发工具（ API）；用户二次开发的应用程序，可直接挂在 SolidWorks 的菜单下，形成统一的界面 。 SolidWorks 软件 具有以下功能： 创新的、易学易用的而且价格 便宜 的 SolidWorks是 Windows 原创的三维设计软件。其易用和友好的界面，能够在整个产品设计的工作中，So
17、lidWorks 完全自动捕捉设计意图和引导设计修改。在 SolidWorks 的装配设计中可以直接参照已有的零件生成新的零件。不论设计用 “ 自顶而下 ” 方法还是 “ 自底而上 ” 的方法进行装配设计， SolidWorks 都将以其易用的操作大幅度地提高设计的效率。SolidWorks 有全面的零件实体建模功能，其丰富程度有时会出乎设计者的期望。用SolidWorks 的标注和细节绘制工具，能快捷地生成完整的、符合实际产品表示的工程图纸 。 SolidWorks 具有全相关的钣金设计能力。钣金件的设计即可以先设计立体的产品也可以先按平面展开图进行设计。 SolidWorks 软件提供完整
18、的、免费的开发工具 (API)，用户可以用微软的 Visual Basic、 Visual C+或其它支持 OLE 的编程语言建立自己的应用方案。通过数据转换接口， SolidWorks 可以很容易地将目前市场几乎所有的机械CAD 软件集成到现在的设计环境中来。为比较评价不同的设计方案，减少设计错误，提高产量， SolidWorks 强劲的实体建模能力和易用友好的 Windows 界面 形成了三维产品设计的标准。机械工程师不论有无 CAD 的使用经验，都能用 SolidWorks 提高工作效率，使企业以较低的成本、更好的质量更快将产品投放市场。而最有意义的是，用于SolidWorks 的投资是
19、容易承受的，这使得参加工程设计的所有人员都能在他们桌面上的计算机进行三维设计。 （二） SolidWorks造型设计的过程 SolidWorks进行造型设计的过程，与机械产品的功能设计、结构设计是相融合的，这符合造型设计中产品的物质功能、物质技术条件和产品造型设计这三个要素是直接相互依存、相互制约和相互渗透的关 系。产品的结构设计和功能的设计一般是根据机械原理、几何原理等知识来完成的，而造型设计是在形式美法则和技术美学的指导下完成的。因此，如果在产品的结构设计和功能的设计过程中，加以形式美法则和技术美学，就能同时完成造型的设计。 机械产品中的造型设计一定程度上属于构成造型，而形态设计是造型设计
20、中一项不可或缺的重要内容。形态设计中常用的是点、线、面、体、空间、肌理和色彩等要素。用 Solid Works进行造型设计，就是在技术美学形式美法则的指导下，在机械产品的结构设计和功能的设计过程中，并应用形态要素完成机械产品的造 型设计。 在 SolidWorks中，零件是由若干个特征组成的，而特征是由二维截面通过拉伸、旋转、扫描和放样等方法生成的，根据二维截面和特征生成的不同方法，可以进行造型设计中点、线、面的设计。完成零件设计后，可以用立体造型来表示，零件棱边、零件的不同形状的面和三维特征是造型设计过程中线型、面和体的形式。在装配设计时，零件体积各不相同，此时主要是为了完成各部分的体量之间
21、、体量与整体体量之间关系的设计。 不管什么产品都是处在一个环境中的，因此机械产品的造型设计也需要空间设计。在 SolidWorks中有 Photo Works功能，将“布景”选项选中，就可以进行空间大小，四周墙壁、光源和环境图像等空间参数的设置。 材质和布景设置完后后，然后通过“渲染”功能，可以在电脑上设计不同色彩和空间的外形，如果不满意可重新设置相应的参数后再次渲染，直到满意为止。机械产品造型设计的效果图就是将满意的设计效果渲染到一个图像文件中。 8）选题的背景和意义： 鼠标造型设计在工业产品设计中是一类比较典型的操作型产品的设计，而且随着人们生活水平的不断提高，在选择产品时，人们愈来愈注重
22、产品是否能够提高生活的质量以及它是否具有形态美。鼠标与人们的 日常生活关系非常密切，它的操作界面是否贴合手形、操作方式是否方便而舒适，会在一定的程度上影响工作效率、精神状态甚至身体的健康。因此设计人性化鼠标尤为必要。由于二键鼠标在阅读、电脑绘图上存在缺陷，目前使用的人极少。 与 二 键鼠 标 相比 ， 三键鼠上多了个中键，使用中键在某些特殊程序中起到 了 事倍功半的作用，例如在 Auto CAD 软件中就可以利用中键快速启动常用命令 ,使工作效率成倍增加。 但在三维绘图方面，长期使用中键容易使手指疲劳。因此 多键多功能鼠标将是鼠标未来发展的目标与方向。 本文设计的是四键鼠标，弥补了二键和三键鼠
23、标 的一些缺陷，它和三键鼠标有以下不同： 1. 四键鼠标的左键及右键和普通的三键鼠标的左右键功能是基本相同的。但我们把三键鼠键的中键设置成了按键。而把原来三键鼠标的滚轮移到左侧，这样用户用起来就比较方便、实用。 2.在夏天的时候，一些经常和电脑打交道的电脑族们，由于他们经常接触鼠标，用久了难免会有汗渍留在鼠标上，这样操作滚轮容易打滑，如果我们将滚轮安放在鼠标的左侧，则便于大拇指的操作，因此将滚轮安放在左侧。 3.普通三键鼠标的滚轮需用食指上下按动和滚动，尤其是用这种鼠标进行三维设计的时候，由于每次按键时食指都要弯曲进 行按动与滚动，这样手指非常容易疲劳，因此将滚轮安放在鼠标的左侧。 4. 将第
24、四键安装在左右键之间，可以新增调节鼠标灵敏度的功能，这样用户可以根据自己的喜好来调节鼠标的灵敏度（使用方法是将中键设几个档位，灵敏度依次增加）。 本文通过四键鼠标造型模具设计的研究，解决了三键鼠标存在的一些缺陷，增加了鼠标的功能，尤其是在三维绘图等方面，使用起来将更加方便，一定程度上符合人机工程原理。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 在造型设计方面： 好的鼠标应是根据人体工程学原理设计的外型，手握鼠标时应感觉轻松、舒适 且与手掌面贴合，按键轻松而有弹性，屏幕指针定位精确。 在保证鼠标能正常使用的前提下，首要解决的问题就是手感。要设计出一个至善至美，符合大众手感的鼠标并非易事，所以鼠标上
25、壳的曲面设计是非常重要的。本文通过设计一个四键鼠标，滚子键在侧面，解决了机械三维绘图中长期按鼠标会引起打滑，手指酸痛的问题，而且比普通鼠标多了一个功能，就是上盖按键的中键可以调节鼠标的灵敏度。 本文论述了利用软件 SolidWorks 进行鼠标造型模具设计，整个过程都可在SolidWorks 中完成，最后出装配图及相关的图片。鼠标整体主要由放样特征 生成，上盖、上盖按键、手轮、底盖等零件主要由分割、抽壳、拉伸、镜像、拉伸 -切除、圆角等特征生成。装配主要通过重合、距离等装配方法来完成，在 Solidworks 环境中对鼠标造型进行设计、建模、优化、最后总体建模。最后介绍了模具设计的内容，包括注
26、塑机的选用，浇注系统设计，模具成型面，脱模机构，合模导向机构等机构设计。 三、研究步骤、方法及措施： 通过查阅相关资料，了解当今关于鼠标造型设计的相关情况，对鼠标造型进行零件分析。鼠标整体主要由放样特征生成。上盖、上盖按键、底盖、手轮等零件主要由分割、拉伸、抽壳、拉伸 -切除、镜像、圆角等特征生成。装配主要通过重合、距离等装配来完成，在 Solidworks 环境中对鼠标造型进行设计、建模、优化、最后总体建模。 四、参考文献 1刘纪玮 .鼠标的工业设计方法 J， 深圳职业技术学院， 2徐齐 .基于逆向工程的人性化鼠标快速开发 J,南通农业职业技术学院 3 谢昭光 .鼠标史话 J，浙江： 科学
27、24小时杂志社 ， 4 Wang Xin and Katsunori Shida. Optical mouse sensor for non-contact tactile sensing. IEEJ Transactions on Sensors and Micromachines 5 Wang Xin, Akira Kimoto and Katsunori Shida. Combined tactile sensing with optical mouse sensor. SICE Journal of Control, Measurement,and System Integration
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