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。

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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，

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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。

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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。

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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

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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