(論文)基于PROE的飲水機外殼設計(設計)(2013年優(yōu)秀畢業(yè)設計論文)

XX學院 X科畢業(yè)論文題 目：基于Pro/E的飲水機外殼設計 院 系：XX學院 專 業(yè)：XX專業(yè) 班 級：XX班 學生姓名：XXX 指導教師：XX 論文提交日期：X年X月XX日論文答辯日期：X年X月XX日畢業(yè)設計（論文）設計任務書XX學院 XX專業(yè) XX班 XX畢業(yè)設計（論文）題目：基于PRO/E的飲水機外殼設計畢業(yè)設計（論文）內容：本文主要介紹了如何利用Pro/E為工具來進行飲水機外殼組件的設計和組裝，設計方法為逆向工程。設計（論文）專題部分：飲水機外殼組件的設計和組裝 飲水機前殼工程圖的制作 塑料顧問對飲水機前殼的分析 模具尺寸的計算 指導教師： 簽字 年 月 日教研室主任： 簽字 年 月 日 院長（系主任）： 簽字 年 月 日內容摘要Pro/E是是美國PTC公司開發(fā)的CAD/CAE/CAM軟件，自1988年問世以來，已成為全世界最普及的三維CAD/ CAM系統(tǒng)，并作為當今世界機械CAD/CAE/CAM領域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣，因此，它已被廣泛應用于電子、機械、模具、工業(yè)設計、汽車、航空、航天、軍工、紡織、家電、玩具等行業(yè)。本文主要介紹了如何利用Pro/E為工具來進行飲水機外殼組件的設計和組裝，并生成二維工程圖。在設計中，我們使用逆向工程實現產品組件的設計。逆向工程是根據已經存在的產品實物模型，反向推出產品設計數據的過程，這一方法可以極大地縮短產品的生產周期。工業(yè)產品設計一般從整體設計開始，先將產品的外形結構勾勒出來，然后在設計各個部分的細節(jié)。在設計過程中，首先使用了Pro/E中的可變剖面掃描、邊界混合和曲面合并等曲面造型功能，輔助以拉伸、旋轉和陣列等基本功能，完成了飲水機組件的主體結構設計；然后，再考慮加強筋、拔模角和倒圓角等因素，最終較好的完成了飲水機組件的設計和組裝。此外，對飲水機和前擋板的顏色搭配進行了不同的嘗試。關鍵詞： Pro/E； 飲水機； 設計； 逆向工程； 前殼； 前擋板XX學院本科畢業(yè)論文 目錄目 錄一、緒 論11.1 研究背景11.2 研究的現狀與發(fā)展趨勢11.3 關于Pro/E21.3.1 參數化特征造型技術31.3.2 Pro/E中二維工程圖與AUTOCAD間的轉換31.3.3 Plastic Advisor41.3.4 應用現狀51.4 研究內容、意義與創(chuàng)新點6二飲水機外殼設計基礎72.1 飲水機外殼的結構分析與結構設計72.2 逆向工程72.3 飲水機外殼設計中材料的選擇與材料特性72.4 注射機的選擇102.5 飲水機外殼的色彩設計10三、設計準則及圖形設計123.1 塑料制品的設計要點123.1.1 壁厚123.1.2 脫模斜度123.1.3 加強筋123.1.4 圓角133.1.5 孔133.2 塑料產品設計的一般原則133.3 飲水機外殼初步分析13四、飲水機外殼的設計174.1 飲水機前殼的設計174.1.1 設計思路174.1.2 設計步驟174.2 飲水機后殼的設計224.2.1 設計思路224.2.2 設計步驟224.3 飲水機上殼的設計234.3.1 設計思路234.3.2 設計步驟234.4.1 設計思路254.4.2 設計步驟254.5 水龍頭和開關的設計264.6 前擋板和底板的設計264.7飲水機外殼的組裝274.8 不同顏色的搭配284.9 完成爆炸圖29五、飲水機前殼的分析和注塑機的選取315.1 飲水機前殼的分析315.1.1 Plastic Advisor注塑分析31 澆口位置分析31 成型條件分析：32 塑料流動分析：32 冷卻質量分析：34 縮痕分析345.1.2 前殼體積和質量分析355.2 注塑機的選取35六、前殼模具尺寸計算366.1 型腔徑向尺寸計算376.2 型芯徑向尺寸計算376.3 型腔深度尺寸計算376.4 型芯高度尺寸計算386.5 中心距尺寸計算38七、工程圖的制作39結 語41致 謝42參考文獻43附錄一 英文文獻45附錄二 英文文獻翻譯6126一、緒 論1.1 研究背景產品設計是企業(yè)運用設計的關鍵環(huán)節(jié)，它實現了將原料的形態(tài)改變?yōu)楦袃r值的形態(tài)。設計師通過對人生理、心理、生活習慣等一切關于人的自然屬性和社會屬性的認知，進行產品的功能、性能、形式、價格、使用環(huán)境的定位，結合材料、技術、結構、工藝、形態(tài)、色彩、表面處理、裝飾、成本等因素，從社會的、經濟的、技術的角度進行創(chuàng)意設計，在企業(yè)生產管理中保證設計質量實現的前提下，使產品既是企業(yè)的產品、市場中的商品，又是老百姓的用品，達到顧客需求和企業(yè)效益的完美統(tǒng)一。20世紀60年代，作為便捷、衛(wèi)生的飲用水設備，飲水機開始出現在西方發(fā)達國家的商務辦公場所，自1994年初珠海永隆加林飲水機公司在我國生產銷售第一臺飲水機以來，我國飲水機的市場規(guī)模迅速膨脹，家電企業(yè)紛紛加入飲水機市場。隨著人們生活水平的提高以及對自身健康的關注，飲水機的產銷量逐年遞增，根據中國城市家電的調查報告顯示：2004年我國飲水機市場銷量為2000萬臺，2005年為2500萬臺，2006年3300萬臺以上，2007年，產量達到4000萬臺以上。但隨著飲水機二次污染黑幕的曝光，以及新型自來水轉換器的出現和席卷全球的經濟危機的到來，給了飲水機行業(yè)一個不小的打擊。盡管如此，隨著人們生活節(jié)奏的加快和人們對生活質量要求的不斷提高，飲水機還是有著良好的市場。1.2 研究的現狀與發(fā)展趨勢當前，整個工業(yè)生產的發(fā)展特點是產品品種多、更新快、市場競爭激烈。到目前為止，多品種小批量生產方式占工業(yè)生產的比例達到75%以上。由此可見，一方面是制品使用周期縮短，另一方面樣式變化頻繁，要求模具的生產周期愈短愈好。因此，開發(fā)快速成型模具將越來越引起人們的重視和關注。隨著技術的日臻完善給塑件設計注入了新鮮的活力并打破了傳統(tǒng)的前衛(wèi)概念，零件的體積、重量都朝著輕、薄、小巧方向發(fā)展，功能也越來越豐富。同時給設計、制造提出了挑戰(zhàn)，特別是很多塑件采用內扣的結構，此類塑件在分模時有很多的技巧。Pro/E 已成為全世界最普及的CAD/CAM 系統(tǒng)，廣泛應用于機械、模具、工業(yè)設計、汽車、自行車、航天等行業(yè)，可謂是全方位的3D產品開發(fā)軟件。在產品造型中，薄殼件模具設計有80%的設計工作是在Pro/E下完成的。對現代的產品設計者，可用性已經是天經地義的事情，是必須滿足的；而他們孜孜以求的更高層次的目標，就是美觀和情感層次的內涵了。設計的本質任務是服務人們的生活，改變人們的生活環(huán)境，提高人們的生活質量，是以人為根本任務和目標的，產品設計師必須站在人的角度進行設計。從某種意義上說，人性化設計不是一場設計運動，也不是一種設計流派和風格，它是人類在改造世界過程中始終追求的目標。人性化是一種追隨人的設計哲學，它沒有確切的開始，更不會有終結。人性化的設計是人與產品完美和諧的結合，是一種人文精神的體現。在談到iMac的設計時，蘋果公司設計部主任喬納森說：“我想讓iMac是這樣的一種設計，用戶不會害怕它，即使他們并不知道iMac是如何工作的。我想尋求那種沒有技術也能理解，也能使人親近的元素，能與人們過去的記憶產生共鳴的元素?！比诵曰O計促使人和產品和諧共處，使人們能真正輕松享受人類高科技帶來的方便和舒適。把一個新的復雜的機器設計得象人類久違的伙伴一樣平易親切，是設計師在造型上不斷追求的目標。1.3 關于Pro/EPro/E是美國Parametric Technology Corporation(簡稱PTC)公司的重要產品。在目前的三維造型軟件領域中占有著重要地位，并作為當今世界機械CAD/CAE/CAM領域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣，是現今最成功的CAD/CAM軟件之一。Pro/E作為三維造型設計系統(tǒng)，是一套由設計至生產的機械自動化軟件，其功能強大，用途廣泛，是新一代CAD/CAM系統(tǒng)軟件。它以尺寸驅動、特征建模、全參數設計、單一全關聯的數據庫、虛擬現實及多數據接口等優(yōu)點改變了傳統(tǒng)的設計觀念，使設計工作直觀化、高效化、精確化和系統(tǒng)化，成為目前機械CAD領域的新標準。與傳統(tǒng)的CAD系統(tǒng)僅提供繪圖工具不同，Pro/E提供了一套完整的機械產品解決方案，包括工業(yè)設計、機械設計、模具設計、鈑金設計、加工制造、機構分析、有限元分析和產品數據庫管理，甚至包括了產品生命周期，是多項技術的集成產品。Pro/E的主要特征有：（1）3D實體模型；（2）單一數據庫；（3）基于特征的參數化實體建模；（4）行為建模技術；（5）機構設計技術；（6）強大的裝配功能；（7）NC加工；（8）二次開發(fā)技術。1.3.1 參數化特征造型技術參數化特征造型被公認為是目前幾何造型的發(fā)展趨勢，Pro/E實體模型由一些工程特征組合而成，Pro/Feature模塊提供了拉伸、旋轉、掃描、過渡、孔、槽、扭曲、圓角、倒角、抽殼、拔模斜度、自由變形、管道、變截面掃掠和掃描性過渡等眾多的特征和特征構造方法，為用戶提供了設計非常復雜形狀曲面或實體模型的有力工具?；谔卣鞯膮祷煨褪菍祷煨偷乃枷牒吞卣髟煨偷乃枷胗袡C地結合到一起，用尺寸驅動或變量設計的方法定義特征并進行類似的操作，這樣就形成了參數化特征造型。由于特征全部用參數化定義，因此對形狀、尺寸、公差、表面粗糙度等均可隨時修改和更新，最終達到修改設計的目的。參數化方法使設計者在構造幾何模型時可以集中于概念設計和整體設計，充分發(fā)揮創(chuàng)造性，提高設計效率?；谔卣鞯募夹g為設計者提供了符合人們思維習慣的設計環(huán)境，二者有機地結合起來進行實體造型將極大地提高設計效率。在Pro/E的環(huán)境中，構建實物實體的方法有很多。選擇一個有效的方法，使建立的特征少，且能有效生成實體；形成的特征有利于后續(xù)特征的建立和修改是非常重要的。所以在設計初，對零件的外型設計要有一個整體規(guī)劃，要清楚自己所做的零件的復雜程度，首先要確定整個零件的基準參考中心和參考面，使后面建立的特征（Feature）都是基于該基準建立的，這樣有利于后面特征修改（Modify）和再生成（Regenerate）；其次要確定模型（Model）的所有特征間構建的大致先后順序，把一些小而非重要特征先做，對開始不太明確的、并且需要經常改動變化的特征放到后面建立。這樣就可以在需要修改時改動局部就可以了，既節(jié)省了時間又省去了許多麻煩。1.3.2 Pro/E中二維工程圖與AUTOCAD間的轉換Pro/E是功能強大的專業(yè)CAD/CAM軟件，應用范圍很廣。Pro/E有完善的二維工程圖設計功能及對系統(tǒng)要求低等特點，因而得到廣泛的應用。目前在工程實踐中，二維工程圖作為重要的技術文檔是必不可少的。雖然在Pro/E中可以對工程圖進行尺寸、公差等的標注，但由于在Pro/E中是對實體作標注，轉成二維工程圖時往往不符合我國的制圖標準，因此應當在AUTOCAD中完成尺寸標注工作和添加標題欄、技術要求等內容，即利用Pro/E的參數化造型技術，對零件直接進行三維模型設計；對零件設計修改，直至確定無誤后再將設計好的三維模型轉化為二維工程圖，然后調入AUTOCAD中進行編輯，最后得到符合企業(yè)需要的、完善的工程圖。采用這種方法進行產品設計，可大大地加快產品設計的速度和提高設計質量，這對產品更新速度不斷加快的今天有著十分重要的現實意義。另外，采用Pro/E生成三維模型，再將其轉換成二維工程圖，然后由AUTOCAD輸出人們所熟悉的工程圖，可提高設計、繪圖和修改等工作的效率和質量，并起到了取長補短的作用。另外，由于AUTOCAD對數據格式和圖像格式的識別能力，在Pro/E中可以很容易地讀取AUTOCAD的二維圖形作為拉伸、旋轉、掃描、混成的草圖；同時AUTOCAD在我國的普及率很高，許多人對它都十分熟悉，而且很多企業(yè)早期的圖檔都是在AUTOCAD中作的，因此可以使用已有的AUTOCAD二維圖形作為Pro/E三維造型時的草圖，進行三維轉換，也可以使用AUTOCAD來為Pro/E繪制草圖，從而避免重復勞動和有效地利用已有資源。1.3.3 Plastic Advisor對于新產品的試制或形狀復雜、質量和精度要求較高等模具的開發(fā)，即使是具有豐富經驗的工藝和模具設計人員也很難保證一次就能成功地設計出來合格的模具。在開發(fā)模具之后發(fā)現的問題總是要付出高昂的代價才能解決，而且非常惱人?，F代模具設計中，Pro/E已作為一種經常使用的工具，Plastic Advisor (塑料顧問) 是Pro/E中自帶的一種分析模塊。利用此模塊可以創(chuàng)建注塑填充過程的動畫，并在Pro/E瀏覽器內自動創(chuàng)建web 報告；可以訪問通用塑料庫，并從典型的注塑機參數中自動進行選擇；確定最佳注射位置，以減少周期時間并改進產品外觀；確定潛在的模具填充問題， 比如注量不足、氣孔、熔接線等，改進設計質量，并減少制造周期時司和模具返工率。Plastic Advisor的操作過程：在Pro/E中打開所分析的零件文件 建立基準點 進入Plasic Advisor操作界面 進行分析 查看結果 制作分析報告書。Plastic Advisor 在模具設計中具體可提供以下分析： 澆口位置自動優(yōu)化； 產品結構是否合理； 選擇合適的注塑材料； 確定合理的澆口位置； 預測熔接痕的位置； 模具型腔是否充滿； 縮痕分析； 最終產品質量分析； 選擇合適的注塑機； 成本顧問。利用Pro/E軟件中的Plastic Advisor模塊在模具加工之前，在計算機上對注塑成型過程進行分析、計算和動態(tài)模擬，幫助研判潛在的問題，能夠將制造中可能出現的問題在設計階段就得到有效的解決，而不是等到試模以后再返修模具。這不僅是對傳統(tǒng)模具設計方法的一次突破，而且對減少甚至避免模具返修報廢， 提高模具質量， 降低成本，增加企業(yè)的競爭力等都有著重大的意義。1.3.4 應用現狀 Pro/E在各行各業(yè)中的應用越來越廣泛、越來越深入，雖然和AUTOCAD等二維繪圖軟件相比，Pro/E的使用相對要難得多，但這并沒有阻止人們對它的學習、使用及開發(fā)。這也充分說明了Pro/E具有人們所渴望的優(yōu)良的性能和靈活多變的開發(fā)方法。美國PTC公司提出的單一數據庫、參數化、基于特征、全相關的概念已成為當今世界機械CAD/CAM/CAE領域的新標準?；诖碎_發(fā)出來的第三代機械CAD/CAM/CAE產品Pro/E在當今同類產品中代表著較高的水平。該系統(tǒng)全方位地提供了從產品概念設計、精確設計、模具設計到模具型腔數控加工一整套功能，極大地縮短了產品開發(fā)的周期，提高了產品的競爭力。從大量文獻中可以看出，Pro/E在它所觸及的各行各業(yè)中的應用程度及深度雖然各不相同，但其成果是可喜的，效益是顯著的！相信隨著社會的發(fā)展，其參數化快速設計的優(yōu)勢又會越來越明顯，今后會在更多的領域得到更廣泛的應用。1.4 研究內容、意義與創(chuàng)新點本課題研究的內容是基于Pro/E的飲水機后殼設計，飲水機是一種將桶裝純凈水（或礦泉水）升溫或降溫并方便人們飲用的裝置。它具有干凈快捷，使用方便等特點。飲水機的設計是個綜合問題，它涉及到材料使用、成型加工工藝、技術結構設計、藝術設計、創(chuàng)造學、商品技術和消費心理學等多方面知識。具體而言，作為設計師或研發(fā)人員，首先要了解飲水機外殼常用材料的性能特點與選用原則，理解并熟悉飲水機外殼的成型方法和加工工藝，還要實際掌握飲水機外殼的技術。飲水機外殼是飲水機的重要部件，它的質量直接關系到產品的外觀、性能和使用壽命等。因此，一個好的產品設計，不僅能夠提高產品質量，節(jié)約成本，還能增加產品的美觀度，刺激人們的購買欲望，為企業(yè)帶來豐厚的利潤。本次設計的方向主要在探求如何進行飲水機外殼的人性化設計，在一般的飲水機上如何加入人性化的元素。人性化設計要求人為本展開設計思考，注重提升人的價值，尊重人的自然需求和社會需求。體現在本課題中就是使人們能夠更加輕松舒適的使用飲水機。二飲水機外殼設計基礎2.1 飲水機外殼的結構分析與結構設計飲水機的外殼是飲水機的主要承重部件和主要外觀部件。因此，在結構上，要求飲水機的外殼具有較高的強度和抗沖擊性，使其能夠承受上方放置的飲用水的重量；因為飲水機也屬于電器類，所以要求其絕緣性良好；為了提高產品壽命，飲水機外殼應易于拆裝維修。在此基礎上，還應優(yōu)化產品美觀度，增加產品對人們的吸引力。在查閱了國內外很多相關資料后，我們注意到現在的飲水機市場上，主要有兩種飲水機：立式飲水機和臺式飲水機，而其中，立式飲水機占領了大部分市場。立式飲水機主要有外部結構美觀大方，機身內可存放物品等優(yōu)點。而臺式飲水機具有占地小，外型小巧和桶裝水安取方便等特點。本次設計中，我們選擇臺式飲水機為設計的基本模型。2.2 逆向工程本次設計采用逆向工程設計方法來設計。逆向工程產品設計是根據已經存在的產品實物模型，反向推出產品設計數據（包括設計圖紙或數字模型）的過程，是一門跨學科、跨專業(yè)的綜合性工程。它綜合了光學、機械、電子、自動控制、計算機視覺和圖像處理等技術為一體，以先進產品的實物、軟件或影像( 圖片、照片等)作為研究對象，應用現代設計理論、生產工程學、材料學等相關專業(yè)知識進行系統(tǒng)、深入的分析和研究，探索逆向工程的關鍵技術，研發(fā)出先進產品。在逆向工程產品設計過程中，實物的CAD模型重建是逆向工程的關鍵部分。逆向工程系統(tǒng)主要由三部分組成：產品實物幾何外形的數字化、CAD模型重建、產品或模具制造。本次設計中主要以已有的飲水機圖片為參照，加上設計者個人的設計特點和想法，再加入一些人性化的設計來豐富該產品。2.3 飲水機外殼設計中材料的選擇與材料特性本次設計的產品擬采用ABS和PS為產品的材料。ABS（塑料）化學名稱：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名稱：Acrylonitrile Butadiene Styrene。聚苯乙烯是指有苯乙烯單體經自由基縮聚反應合成的聚合物，英文名稱為Polystyrene。ABS樹脂是目前產量最大，應用最廣泛的聚合物，它將PS，SAN，BS的各種性能有機地統(tǒng)一起來，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學性能。ABS工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化學藥品性、染色性，散熱性, 成型加工和機械加工較好。因此，本次設計中采用ABS作為飲水機外殼的主體。ABS工程塑料的缺點：熱變形溫度較低，可燃，耐候性較差。ABS的參數：比重：1.05克/立方厘米 燃燒鑒別方法：連續(xù)燃燒、藍底黃火焰、黑煙、淺金盞草味 干燥條件：80-90 2小時 成型收縮率:0.4-0.7% 模具溫度：25-70（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導致光潔度較低） 融化溫度：210-280（建議溫度：245） 成型溫度：200-240 注射速度：中高速度 注射壓力：500-1000barABS特點:1、 綜合性能較好,沖擊強度較高,化學穩(wěn)定性,電性能良好。2、 與372有機玻璃的熔接性良好,制成雙色塑件,且可表面鍍鉻,噴漆處理。3、 有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強、透明等級別。4、 流動性比HIPS差一點，比PMMA、PC等好，柔韌性好。5、 用途：適于制作一般機械零件,減磨耐磨零件,傳動零件和電訊零件。6、 同PVC（聚氯乙烯）一樣在屈折處會出現白化現象。ABS成型特點:1. 無定形料,流動性中等,吸濕大,必須充分干燥,表面要求光澤的塑件須長2. 時間預熱干燥80-90度,3小時。3. 宜取高料溫,高模溫,但料溫過高易分解(分解溫度為270度).對精度較高的塑件,模溫宜取50-60度,對高光澤。耐熱塑件,模溫宜取60-80度。4. 如需解決夾水紋，需提高材料的流動性，采取高料溫、高模溫，或者改變入水位等方法。5. 如成形耐熱級或阻燃級材料，生產3-7天后模具表面會殘存塑料分解物，導致模具表面發(fā)亮，需對模具及時進行清理，同時模具表面需增加排氣位置。PS是一種用途廣泛的脆性塑料。例如顯示器的外殼就是聚苯乙烯的。透明的塑料水杯，包裝用的泡沫塑料也是由聚苯乙烯制成的。普通聚苯乙烯樹脂屬無定形高分子聚合物，聚苯乙烯大分子鏈的側基為苯環(huán)，大體積側基為苯環(huán)的無規(guī)排列決定了聚苯乙烯的物理化學性質，如透明度高.剛度大.玻璃化溫度高.性脆等。可發(fā)性聚苯乙烯為在普通聚苯乙烯中浸漬低沸點的物理發(fā)泡劑制成，加工過程中受熱發(fā)泡，專用于制作泡沫塑料產品。高抗沖聚苯乙烯為苯乙烯和丁二烯的共聚物，丁二烯為分散相，提高了材料的沖擊強度，但產品不透明。間規(guī)聚苯乙烯為間同結構，采用茂金屬催化劑生產，是近年來發(fā)展的聚苯乙烯新品種，性能好，屬于工程塑料。PS主要分為通用級聚苯乙烯（GPPS、俗稱透苯）、抗沖擊級聚苯乙烯（HIPS、俗稱改苯）和發(fā)泡級聚苯乙烯（EPS）。在本次設計中，我們隊前擋板沒有受力要求，且出于透明度和成本的考慮，我們選擇GPPS作為飲水機前擋板的材料。GPPS特性GPPS為無色、無臭、無味而有光澤的、透明的顆粒。質輕、價廉、吸水性低、著色性好、尺寸穩(wěn)定性、電性能好、制品透明、加工容易。GPPS可溶于芳香烴、氯代烴、脂肪族酮和酯但在丙酮中只能溶脹?？赡湍承┑V物油、有機酸、堿、鹽、低級醇及其水溶液的作用。吸水率低，在潮濕環(huán)境中仍能保持其力學性能和尺寸穩(wěn)定性。電性能優(yōu)異，體積電阻和表面電阻都很高，且不受溫度、濕度變化的影響，也不受電暈放電的影響。耐輻射性能也很好。GPPS主要缺點是質脆易裂、沖擊強度低，耐熱性較差，不能耐沸水，只能在較低溫度和較低負荷下使用。耐日旋光性差，易燃。燃燒時發(fā)黑，且有特殊臭味。2.4 注射機的選擇塑件和澆注系統(tǒng)的體積計算利用PRO/E軟件進行三維實體建模，并可直接通過軟件進行分析，查詢到塑件的體積為V1,那么澆注系統(tǒng)的體積V2=0.6*V1（澆注系統(tǒng)體積大約是塑件的0.5-0.75，這里取0.6），所以塑件的總體積V=V1+V2。塑件和澆注系統(tǒng)的質量計算塑件和澆注系統(tǒng)的質量M=*V一次注射量計算一般情況下為了穩(wěn)定性起見，射出量需為成品重量的1.35倍以上，亦即成品重量需為射出量的75以內，那么一次注射量M1=1.35*M根據注射量可以進行注射機的初選。2.5 飲水機外殼的色彩設計我們生活在一個絢麗多彩的世界里，也正因為有了這五顏六色，才使我們的生活變得更加多姿多彩?？陀^存在的不同的色彩，通過感覺器官對人產生不同的心理和生理作用。所以，我們在生活和工作中正確地應用色彩的心理效應，不僅能使人產生舒適感和美的享受，而且，還能減少或避免工作中的失誤，確保工作安全，進一步提高工作效率。人對于顏色的積極反應與生俱來，不同顏色會改變人的心理、生理狀態(tài)，反之人的不同心態(tài)亦將支配顏色。馬克思曾經說過，色彩的感覺在一般美感中是最大眾化的美感形式。顏色作用于我們的感覺，引起心理活動，改變情緒，影響行為?！懊骰铩钡念伾鹩鋹偢?；“抑郁”的顏色將會導致很壞的心境。工業(yè)產品的形式美是由造型、色彩、圖案、裝潢等多方面因素綜合而成的。但在眾多的因素中，色彩居于舉足輕重的地位，它能最先引起消費者的注意，并給人以深刻的印象。產品的色彩設計是決定產品能否吸引人、為人所喜愛的一個重要因素。產品的色彩是依附于形態(tài)的，但色彩比形態(tài)對于人更具有吸引力。產品色彩設計具有先聲奪人的藝術效果。好的色彩設計可以使產品提高檔次和競爭力，提高生產的工作效率和安全性，美化人們的生活，滿足人們在精神方面的追求。色彩的選配要與產品本身的功能、使用范圍、環(huán)境相適合。各種產品都有自身的特性、功效、對色彩的要求也多有不同。產品的色彩設計應遵循單純、和諧、醒目的原則，在滿足產品功能的同時，突出形態(tài)的美感，使人產生過目不忘的藝術效果。隨著生產技術的日益進步，產品設計如何適應消費者的需要就成為了至關重要的問題。在消費者眼中，產品的色彩與形狀同樣受到特別注意。一些功能優(yōu)異，但外貌笨拙、色彩陳舊的產品受到冷落，而那些外觀優(yōu)美又實用的產品卻頗受消費者喜愛?？梢?，色彩對于產品來說是非常重要的。在當前市場上銷售的大部分飲水機，都不約而同的采用了亮白色主體搭配其它顏色配件。各種不同的配件中，以藍色的較為多一些，這樣的飲水機看起來既讓人很舒服的，又讓人有一種干凈，寧靜的感覺。這其中涉及到了顏色與人心理活動的許多相關面。白色，純潔高尚、晶瑩凝至，對多愁善感的人又意味著憂傷、寒冷。使人聯想到白雷、白云、白浪滔滔。象征純潔、明伙、清靜。而且可以對心臟、精神、神經和情緒起到一個很好地安撫作用，也有助于培養(yǎng)活力和獲得支持性的情感。如醫(yī)護人員、售貨員等常穿白色工作服，使人產生清潔、幽雅和親近的感覺。白色的反射率很大也能提高亮度和降低色彩飽和度。藍色，空曠、沉靜、舒適，有鎮(zhèn)靜、降溫之效。使人聯想高高的藍天、寬闊的海洋。象征沉著、清爽、清靜。此外，藍色還令人產生純樸、端莊、穩(wěn)重、沉靜的心理感受。藍色有降溫冷卻的作用，可以減輕腫瘤、痙攣、呼吸系統(tǒng)等疾病癥狀，對發(fā)燒、感染等有效，也可以化解人心中的憤怒和仇恨。藍色令人想到孤獨、沉思、獨立和平靜，它是真理和和諧的顏色，在校學生常著裝“學生藍”，使人產生潔靜感。三、設計準則及圖形設計3.1 塑料制品的設計要點3.1.1 壁厚壁厚均勻，充模、冷卻收縮均勻、尺寸精度高、生產效率高，如需改變壁厚時，一般在澆口部位逐漸減小壁厚。在滿足產品結構和使用要求的條件下，盡可能采用較小的壁厚。產品壁厚的設計，要能承受頂出裝置的沖擊和振動等。在產品的連接固緊處、嵌件埋入處、塑料熔體在孔窗的匯合處要具有足夠的厚度。保證貯存、搬運過程中強度所需的壁厚。滿足成型時熔體充模所需壁厚，既要避免充料不足或易焦燒的薄壁，又要避免熔體破裂或易產生凹陷的厚壁。3.1.2 脫模斜度產品精度要求越高，脫模斜度應越小。尺寸大的產品，應采用較小的脫模斜度。產品形狀復雜不易脫模的，用選取較大的斜度。產品收縮率大，斜度也應加大。增強塑料宜選用較大斜度，含有自潤滑劑的塑料可用小斜度。產品壁厚大，斜度也應大。斜度的方向要合適。3.1.3 加強筋在不加大產品壁厚的條件下，增強產品的強度和剛性，以節(jié)約塑料用量，減輕重量，減低成本。可克服產品壁厚差帶來的應力不均所造成的產品變形。便于塑料熔體的流動。3.1.4 圓角產品的兩相交平面之間盡可能以圓角過渡，避免因銳角而造成應力集中等弊病。3.1.5 孔孔與孔的中心距應大于孔徑的2倍，孔中心至邊緣的距離為孔徑的3倍?？字苓叺谋诤褚哟?，其值比與之相裝配件的外徑大20%40%，以避免收縮應力所造成的不良影響。產品壁上的孔，為避免側向抽芯，可用側壁槽代替。塑料熔體圍繞型芯流動匯合而形成塑料產品孔時，會在孔的邊緣熔體匯合處形成熔接痕，它的存在會削弱產品的強度。這時可以適當加大孔間距。需要鉆孔的產品，模塑孔時應做出鉆頭的定位或導向部分的形狀。自攻螺紋孔的錐面孔，為防止孔表面破裂，錐面始端表面應不小于0.5。3.2 塑料產品設計的一般原則（1）在選料方面需考慮：塑料的物理機械性能，如強度、剛性和耐熱性等；塑料的成型工藝性，如流動性、結晶速率和壓力敏感性等；塑料產品在成型后的收縮情況，及各向收縮率的差異。（2）在產品形狀方面：能滿足使用要求，有利于模具填充、排氣、補縮、同時能適應高效冷卻硬化或快速熱固化等。（3）在模具方面：應考慮它的總體結構，特別是抽芯與脫出產品的復雜程度。同時應充分考慮模具零件的形狀及其制造工藝，以便使產品具有較好的經濟性。（4）在成本方面：要考慮注塑產品的利潤、年產量、原料價格、使用壽命和更換期限等綜合因素，盡可能降低成本。3.3 飲水機外殼初步分析針對市場上的臺式飲水機的結構和外形都比較成熟的情況，我們決定選擇多款飲水機，對它們的各種優(yōu)點進行一個綜合，在不影響其使用效果的前提下提高它的美觀度，并且嘗試性加入一些人性化的元素。使其在視覺和使用效果上能得到一些提升。下面是幾幅臺式飲水機的照片：圖 3.1 飲水機原型一圖3.2 飲水機原型機二下面是本次設計中使用的原型機的照片：圖3.3 飲水機原型機三由以上照片可以看到：原型機中的前面板與前殼的連接處倒角不夠圓滑，給人以突兀的感覺，頂部也沒有倒角。所以在設計中應在這兩處進行倒圓角；上殼沒有一個平臺來支撐水桶（圖 3.1的圖片中有），使得上殼在支撐水桶的重量時更加易碎。那么，在設計上殼時就應該在入水口周圍增加一圈支撐平臺來加強上殼的支撐力；原型機中也沒有前擋板（圖 3.2中的飲水機上有體現），根據前面板的形狀進行相對應的前擋板的設計；上殼與機身連接處使用套式連接，降低了飲水機整體的美觀度，如像圖-1中的飲水機采用焊接式連接，可解決此問題。3.4飲水機外殼數據采集3.4.1前殼數據采集高：280.00mm；寬（底部）：300.00mm；寬（頂部）：251.00mm；長（前面到焊接處）：140.00mm；水龍頭位置高度：160.00mm；飲水機面板凹進深度：70.00mm；飲水機面板高（兩邊）：230.00mm；飲水機面板高（中間）：178.00mm；壁厚：1.50mm；側面拔模角：3；前殼倒圓角：R=10.00mm；前殼與面板連接處倒圓角：R=2.00mm；面板倒圓角（上）：R=5.00mm；面板倒圓角（中）：R=20.00mm。3.4.2后殼數據采集高：280.00mm；寬（底部）：300.00mm；寬（頂部）：251.00mm；長（前面到焊接處）：120.00mm；維修口高度：100.00mm；壁厚：1.50mm；側面拔模角：3。3.4.3上殼數據采集 高（中間）：50.00mm；高（邊）：37.33mm；頂部弧度：R=670.07mm；入水口深：118.20mm；入水口寬：60.00mm；水嘴高：64.00mm；壁厚：1.50mm；加強筋厚度：2.00mm；倒圓角（邊）：R=10.00mm；倒圓角（角）：R=20.00mm。水嘴上進水口數目：3個。四、飲水機外殼的設計4.1 飲水機前殼的設計4.1.1 設計思路經過上面對原型機的分析，我們在設計之前應該有一個大致的思路：先通過不同的曲面造型和合并等功能做出飲水機前殼的大致形狀，然后對曲面進行倒圓角，之后再對曲面整體進行加厚操作，使之由曲面變?yōu)閷嶓w，再之后再對飲水機前殼實體完成打孔等操作，最后，根據選定顏色給實體著色即可。為了是飲水機看起來更加美觀，還應在其前殼處增加一些文字或者圖案。那么，在此處應該使用偏距操作，之后對偏距面進行曲面著色。在有了設計思路之后，我們就按照設計思路來進行設計，并在設計的過程中對原有設計思路不斷的修改來完善。4.1.2 設計步驟首先是前殼曲面的設計，前殼包括兩個部分，分別是前殼和面板。那么我們先進行前殼的設計：在設計之初，我們應該考慮到前殼的拔模角問題，查閱資料后，我們知道飲水機外殼的拔模角一般為1 3，為了更好的在設計中體現拔模角，我們取其最大值3。又因為前殼底部寬度為300mm，經過計算之后，它的頂部寬度為251mm。有了數據之后，我們開始設計：操作步驟：首先在草繪中畫一條關于豎直的中心線對稱的水平線，之后修改其長度為300mm，再以其兩邊的端點為起點畫兩條豎直向上的直線，并把它們的長度都修改為140mm，然后使用約束功能把任意一條豎直線的上端點與水平中心線約束在一起。使用基準面創(chuàng)建一個新的基準面（DTM1平面），與剛才草繪的平面（FRONT平面）平行且距離為280mm。在新的基準面開始第二個草繪。第二個草繪與第一個基本相同，只是水平線長度為251mm。完成兩個草繪之后，在使用曲線功能創(chuàng)建樣條線，分別連接剛才創(chuàng)建的兩個草繪的相對應的兩個點，這樣可以創(chuàng)建四條樣條線。最后，使用邊界混合功能，使其生成一個曲面即可。模型樹：圖 4.1 組一效果圖然后是面板的設計，我們要求面板是一個前寬后窄，且前后是用較大弧度的曲面過度的，而且還應該是上窄下寬且也是用較大的弧度來過度：首先在底面（FRONT平面）進行草繪，以前殼的邊和水平中心線的交點為起點，在中心線上繪制一條直線，修改其長度為70mm，再以上邊的拐點為起點，畫一條向內凹的弧線，修改其水平長度為70mm，弧度為R=100mm，然后以水平中心線為軸鏡像弧線（圖 4.2-a所示）。之后創(chuàng)建一個與底面平行且距離為230mm的基準面（DTM2平面），在此基準面上進行草繪。以上邊為起點畫一條直線，修改其長度為70mm，修改其距水平中心線距離為60mm，然后以水平中心線為軸鏡像。最后以剛才所繪的5條線為基礎，使用可變剖面掃描功能，再畫一個所需形狀（圖4.2-b），即可完成此操作。操作步驟： (a) (b)圖 4.2 可變剖面掃描中的草繪模型樹：圖 4.3 組二效果圖 這時的面板只有一個弧形凹槽，我們還應該為它增加一個面板：操作步驟：選擇剛才創(chuàng)建的凹槽，按住Ctrl選擇之前創(chuàng)建的前殼曲面，然后合并，選擇需要的部分留下。之后使用填充功能生成一個和凹槽部分相交的面，再使用合并功能，然后對面于與面的相交處進行倒圓角。倒圓角時，根據不同部位的不同要求，倒角的數值應該是不相同的（本設計中采用的數值有5mm，10mm，20mm等）。模型樹： 圖4.4 組三效果圖完成上步操作之后，前殼曲面基本成型。下一步的操作是進行曲面的實體化，并且完成實體上的其他特征的操作。操作步驟：首先對合并完的曲面進行加厚處理，厚度為1.5mm；然后使用孔工具在面板上打孔，孔的直徑為12mm；之后以中間的基準面（RIGHT平面）為中心鏡像孔，然后和主視平面（TOP平面）平行創(chuàng)建一個基準面（DTM4平面），而且要求和前殼的外邊相交；在之后在此平面上進行草繪，草繪一個如下圖中黃色區(qū)域部分的形狀，在進行拉伸，深度0.05mm；再以剛才拉伸的區(qū)域的上面為草繪平面進行草繪，在草繪中使用字體功能創(chuàng)建如下圖的字體：電源和加熱（注意此處的字體一定要寬體，必須在內部形成框狀結構，以便以后操作），然后對剛才草繪部分進行拉伸，深度0.05mm；之后再在DTM4平面上進行一次草繪，創(chuàng)建字體，再進行拉伸操作，深度相同（下圖中為了明顯顯示操作效果，進行了部分染色）。模型樹：圖 4.5 效果圖 最后，對前殼整體進行著色（零件著色）：亮白色，并且對光澤等進行調試；然后，對部分曲面進行著色（曲面著色）：灰黃、青色和黑色，并且對光澤等進行調試。圖 4.6 前殼最終效果圖到此，前殼部分全部完成，在設計過程中，我們發(fā)現原有的設計思路在具體的設計中存在一些問題（例如先倒圓角，在合并的話就會出現曲面有缺失的現象），所以我們針對這些問題對原有的設計思路進行了修改，最終較好的完成了前殼的設計。4.2 飲水機后殼的設計4.2.1 設計思路飲水機后殼的設計和前殼設計的第一步大致相同，只是寬度有所不同，最后還要留下一個維修口。4.2.2 設計步驟我們直接在前殼的設計中進行修改來獲得后殼的實體，這樣比較簡便，而且實體顏色也相同。模型樹：圖 4.7 后殼最終效果圖4.3 飲水機上殼的設計4.3.1 設計思路從照片和實物看來，飲水機上殼是由各種簡單曲面結合而來，所以我們的設計思路也照此而來：首先完成上殼大致造型的曲面的設計，然后完成進水口曲面，之后合并兩個曲面；再然后是支撐平臺曲面的設計，之后合并曲面，最后進行倒圓角，加厚和切除材料等操作。4.3.2 設計步驟由于上殼的曲面比較多，所以我們因該使復雜的曲面盡量簡單化，用較多的簡單小曲面來組成較大的復雜曲面。操作步驟：首先以FRONT平面為基準面拉伸一個長為270.6516mm，寬為260mm的矩形曲面，矩形的高度超過50mm即可。然后再以TOP平面為基準平面進行曲面拉伸，要求弧度為R=670mm，且中間距離坐標的中心為50mm，弧線的兩端一定要超出剛才所繪的矩形的邊。然后選中兩個曲面進行合并。模型樹：圖 4.8 上殼合并效果圖操作步驟：以TOP平面為基準平面進行曲面旋轉，在草繪中繪制如圖4.9所示的線，以豎直的中心線為軸進行旋轉，得到曲面與第一步生成的曲面進行合并操作。之后還以TOP平面為基準平面進行曲面旋轉，在草繪中繪制如圖4.10所示的線，以豎直的中心線為軸進行旋轉，得到的曲面與上部合并后的曲面再進行一次合并操作，到此，我們完成了上殼的曲面部分。圖 4.9 旋轉草繪一 圖 4.10 旋轉草繪二模型樹： 圖 4.11 旋轉合并效果圖然后對上一步完成的曲面的邊進行倒圓角操作，邊倒圓角：R=10mm，角倒圓角：R=20mm。然后對整體加厚處理，厚度為1.5mm。然后在底面的薄弱處添加加強筋，厚度為2mm，個數為4。然后對入水口處進行“旋轉-去除材料操作”，高度為8.85mm，旋轉角度為30。然后對剛才的入水口進行軸陣列，個數為3。到此，上殼實體部分全部完成。模型樹：圖4.12 上殼最終效果圖4.4 儲水槽的設計4.4.1 設計思路儲水槽的設計主要體現在偏距上，這樣使得凸起部分下面中空，節(jié)省材料。4.4.2 設計步驟 模型樹：圖4.14 儲水槽效果圖2 圖 4.13 儲水槽效果圖14.5 水龍頭和開關的設計圖 4.15 水龍頭效果圖 圖 4.16 開關效果圖4.6 前擋板和底板的設計 前擋板是本次設計中的重要部分，其結構比較簡單，因此設計比較容易。主要的難點還是在最后與機身進行整體的顏色搭配，從而增加飲水機整體的美觀度。圖 4.17 前擋板效果圖底板設計： 一個簡單的有尺寸拉伸即可，拉伸厚度為1.5mm。4.7飲水機外殼的組裝在完成了飲水機外殼的所有組件的設計之后，我們就開始進行飲水機外殼的組裝。第一個插入的零件我們選底板，因為底板各個方向上全都是平面，便于其他的零件組裝時的參照。之后依次是前殼、后殼、上殼、水龍頭、水龍頭開關、儲水槽、前擋板和維修板。其中，在組裝水龍頭和水龍頭開關的時候，要注意水龍頭開關的方向問題，一定要和水龍頭搭配好。組裝后的完成圖：圖 4.18 組裝完成效果圖4.8 不同顏色的搭配在組裝完成之后，我們對飲水機整體和前擋板的顏色搭配進行了嘗試。在查看了 在研究了市場上的多款飲水機之后，我們發(fā)現飲水機機身比較多用亮白色和銀色，而前擋板一般為天藍色，紅色比較少見，其他顏色幾乎沒有。因此，我們設計了以下幾款搭配：圖 4.19 飲水機顏色搭配4.9 完成爆炸圖組裝圖完成之后，對其使用分解視圖，然后對各個組件的位置進行編輯，使整個視圖看起來比較美觀。圖 4.20 飲水機爆炸圖圖 4.21 裝有水桶的飲水機爆炸圖五、飲水機前殼的分析和注塑機的選取5.1 飲水機前殼的分析5.1.1 Plastic Advisor注塑分析使用PRO/E軟件自帶的塑料顧問功能，對前殼進行注塑行為分析。首先，在前殼實體上插入一個點（即澆口），之后進行注塑行為分析： 澆口位置