多功能捕蚊器的造型设计

金 华 职 业 技 术 学 院JINHUA COLLEGE OF PROFESSION AND TECHNOLOGY毕业综合项目成果题 目 多功能捕蚊器的造型设计 学 院 机电工程学院 专 业 数控技术 班 级 学 号 姓 名 指导教师 2013年 1 月 4 日金华职业技术学院毕业综合项目成果 目 录摘要1引言11 市场背景分析1 1.1 市场分类1 1.2 产品对比分析22 产品设计的简述4 2.1 产品设计的理念4 2.2 产品设计使用的工具5 2.2.1 造型工具5 2.2.2 渲染工具63 捕蚊器的造型设计7 3.1 灯罩部分设计7 3.2 电机装载部分设计8 3.3 防逃网设计9 3.4 底座设计104 装配和爆炸图11 4.1 装配的简介11 4.2 捕蚊器的装配12 4.3 捕蚊器的爆炸图135 捕蚊器部件分模136 捕蚊器的渲染167 结论18谢辞18参考文献19多功能捕蚊器的造型设计摘要:随着经济的发展，人们生活水平的提高，对使用的东西要求也越来越高，不仅要求美观、用起来舒适又要健康安全。本次课题为多功能捕蚊器造型设计及加工工艺，该产品具备灭蚊、照明、熏香等功能，主要通过收集、查阅多种相关资料，确定了产品设计方案，并通过NX6.0对捕蚊器进行三维造型设计、装等工作，使用KeyShot进行了渲染。从而帮助我更好地学习其相关知识与技巧，提高软件的应用能力和应职应岗能力。关键词: 造型设计 渲染 装配 UG 分模 代做毕业设计引言据研究，蚊子传播的疾病达80多种之多。在地球上，再没有哪种动物比蚊子对人类有更大的危害。以前，人们采用植物油、烟、焦油等原材料驱赶或杀死蚊虫。驱蚊、捕蚊产品更新迭代，从古至今产品经过不断的发展与改良，目前驱蚊、捕蚊类产品有植物性制剂类蚊香、合成化合物制剂电蚊香、电蚊拍、直流风机捕蚊器等。随着科技的发展，利用蚊子趋光、随气流而动、对温度敏感、喜群聚，特别是追逐二氧化碳气息和觅性信息素而至的习性研制出的各种蚊子捕杀工具。其中，直流风机捕蚊器，在使用时，不需要采用任何化学灭蚊物质，是一种相对环保的灭蚊方式。捕蚊产品虽然是一种小商品，却是人们生活中必不可少的，对宾馆、饭店、医院、办公场所等地来说都是必备长备消耗品，因此该产品有着巨大的营销市场。本次课题设计使用的软件是UG NX6.0。此软件可对许多二维及三维空间应用环境进行处理，是应用较广，实用性大，多功能的软件之一。确定本课题之后，本人对具体资料进行分析处理，以一名外观设计师的角色，学习及运用UG软件基本知识，完成捕蚊器的三维造型设计、装配、爆炸，学习及运用KeyShot进行了渲染。1 市场背景分析1.1市场分类市场上销售的灭蚊产品种类繁多，根据不同的原理和使用方法，制造出消费者喜欢的产品，不同的产品有着不一样的价格和性能。目前的灭蚊产品分以下几种:(1)盘式蚊香：燃烧型盘式蚊香可谓历史悠久，是驱蚊家族的老大哥。盘式蚊香从点燃到熄灭的78个小时内，蚊香烟雾携带的药剂充满整个居室，能最大限度发挥作用。蚊香的成份有氨基甲酸酯类(残杀威/混灭威)、菊酯类(氯氟醚菊酯/丙炔菊酯/丙烯菊酯/ES生物菊酯)等几种。其原理是利用高温燃烧作用，将杀虫剂缓缓释放到空气中，驱蚊效果大于杀蚊效果。(2)电热蚊香：电热蚊香和传统盘式蚊香所采用的驱蚊原理是相同的，盘式蚊香、液体蚊香、电热蚊香片的有效成份都是具有杀虫效果的化学制剂，区别只在于它们的载体不同。 电蚊香分为电热蚊香片和电热蚊香液两种，它们都是利用发热元件的恒温作用使药物缓慢释放，挥发出气体从而起到驱灭蚊虫的作用。这类灭蚊产品无明烟明火，安全清洁，使用效果好，而且液体蚊香可持续使用时间长，每日只需开关电源，不必添加或更换，使用简便。 (3)喷雾剂类：喷雾剂对蚊虫的杀伤力立竿见影，但它散发出的刺激性气味对人体健康不利，特别对老人和孩子。使用后必须将紧闭门窗才有效果，但人必须离开房间。(4)电蚊拍类：其使用4V可充电的高容量铅酸电池或2.4v镍氢/镍镉电池，也有用干电池的。经升压电路在双层电网间产生1850V直流左右的高压电（电流小于10毫安，对人畜无害），两电网间的静电场有较强的吸附力，当蚊蝇等害虫接近电网时，能将它们吸入电网间，产生的短路电流随即将电毙；同时电蚊蝇拍产生的高压电还能释放一定量的负氧离子，既可杀菌消毒，又能净化空气。具有实用、方便、灭蚊效果好、无化学污染、安全卫生等优点。(5)灭蚊灯类：这是一种不需要采用任何化学灭蚊物质的灭蚊设备，是吸收国外先进技术再进行多项技术改良的新一代高效环保捕杀蚊虫器械。利用蚊子趋光、随气流而动、对温度敏感、喜群聚，特别是追逐二氧化碳气息和觅性信息素而至的习性研制出的一种环保无污染的高效捕杀工具。灭蚊灯可以分为电子灭蚊灯、粘捕式灭蚊灯、气流吸蚊灯三种。灭蚊灯具有结构简单、售价低廉、美观大方、体积小、耗电省等特点。1.2 产品对比分析 燃烧型盘式蚊香（图1-1）可谓历史悠久，是驱蚊家族的老大哥，但其使用过程中会产生刺激性气味、燃烧会有灰烬，并且是明火工作，这样的产品使用起来有巨大的安全隐患。随着科技的发展，继承传统的精髓，电蚊香（图1-2）应运而生，其利用发热元件取代了燃烧，这样既能避免明火工作的隐患，又清洁卫生，如使用液体蚊香还可长期使用，减去更换驱蚊材料的麻烦。 图1-1 传统蚊香 图1-2电蚊香蚊香显著效果在于驱蚊，面对这一窘境，根据市场需求，灭蚊剂（图1-3）产生了，其灭蚊成效快，但使用之后，鉴于其化学灭蚊成份，人员需离开使用场所，极为不便。灭蚊剂的出现，是人类灭蚊史上第一次“主动出击”，而不是以往的“点香待蚊”，人类的智慧总会时刻迸发，化学物质对人体的危害性人皆尽知，于是主动出击类产品再次横空出世，电蚊拍（图1-4）所经之处只蚊不留，电蚊拍的灭蚊效果根据个人使用情况而定。 图1-3 灭蚊剂 图1-4 电蚊拍综上几类产品，灭蚊驱蚊效果、安全性、简易性都不可兼得，随着经济的发展，人们生活水平的提高，对使用的东西要求也越来越高，不仅要求成效快、用起来舒适又要健康安全。近年来吸收国外先进技术再进行多项技术改良的研发出高效环保捕杀蚊虫器械捕蚊灯（图1-5）。灭蚊灯具有结构简单、售价低廉、美观大方、体积小、耗电省等特点。在使用时，不需要采用任何化学灭蚊物质，是一种相对环保的灭蚊方式。综上所述，本人认为灭蚊灯类产品更值得推广，在消费者中更容易接受，因此，此类产品有着广阔的市场。可广泛应用于各类食品以及食品相关产品的生产加工场所，如面包房、屠宰场、加工间等，也可用于机场、学校、酒店、医院、餐厅、食堂等对卫生条件要求高的公共卫生场所，还可用于电子、精密仪器、化学化工、印刷包装等生产加工场所。图1-5 灭蚊器2 产品设计的简述2.1 产品设计的理念设计是把一种计划、规划、设想通过视觉的形式传达出来的活动过程。产品设计的构思应该包括产品的整体外型线条、各种细节特征的相关位置、颜色、材质、音效；还要考虑产品使用时的人因工程学。更进一步的产品设计构想，会考量到产品的生产流程、材料的选择、以及在产品销售中展现产品的特色。产品设计反映着一个时代的经济、技术和文化。产品设计的重要性由于产品设计阶段要全面确定整个产品策略、外观、结构、功能，从而确定整个生产系统的布局，因而，产品设计的意义重大，具有“牵一发而动全局”的重要意义。众多公司都把设计看作热门的战略工具，认为好的设计及理念是赢得顾客的关键。本次设计产品为捕蚊器，在设计中充分考虑装载零部件的问题，使其能更合理、高效、安全的工作，让产品能捕抓蚊子的同时也能点缀生活，以一种家居类实用品、装饰品进行设计。初定造型时根据传统造型进行构想，如图2-1所示，该造型传统端正，但总让人感觉缺少现代气息的流线感和灵动感。进而改之，以卡通造型设计，如图2-2所示，如采取该造型，捕蚊口应开在肚子处，此时，电机需竖向摆放，风力成横向，易造成捕蚊器摆放不稳，并且此卡通造型多为小孩、女性所喜爱，产品市场份额针对性强，对于产品开发前期更应该推出大众化产品。最后，结合传统造型与卡通造型之长处，以球形为设计构思，并在合理、高效、安全的提下，最终设计出本次课题的多功能捕蚊器，如图2-3所示。圆，是几何图形中最基本的形态之一，在中国传统文化中占有一席之地。圆，是中国道家通变、趋时的学问，正如古人所言：“智欲其圆道”。本产品采取球形设计，寓意生活圆圆满满。 图2-1 传统造型 图2-2 卡通造型图2-3 选定造型 2.2 产品设计使用的工具2.2.1 造型工具计算机辅助设计是运用计算机的能力来完成产品和工序的设计。其主要职能是设计计算和制图。设计计算是利用计算机进行机械设计等基于工程和科学规律的计算，以及在设计产品的内部结构时，为使某些性能参数或目标达到最优而应用优化技术所进行的计算。计算机制图则是通过图形处理系统来完成，在这一系统中，操作人员只需把所需图形的形状、尺寸和位置的命令输入计算机，计算机就可以自动完成图形设计。计算机辅助设计常用软件：Autocad、Pro/E、UG NX等。本人设计捕蚊器用的是UG软件,Unigraphics CAD/CAM/CAE系统提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。该软件不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和产生工程图等设计功能；而且，在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性；同时，可用建立的三维模型直接生成数控代码，用于产品的加工，其后处理程序支持多种类型数控机床。本人在三轮童车的三维造型设计用建模与装配两个模块。（1）建模建模是三维造型必不可缺要用到的，在对三轮童车各个零件的造型设计中主要用建模指令里的拉伸、抽壳、偏移、扫掠、等命令。（2）装配在进行新产品开发时，当已完成了零（部）件的设计后，就可以把所有零件组装起来，这种虚拟现实的方式称作虚拟装配。完成装配后，就可以对产品进行干涉检查和功能仿真。本人在装配时主要用到添加组件、移动组件、装配约束等指令。2.2.2 渲染工具 KeyShot意为“The Key to Amazing Shots”，是一个互动性的光线追踪与全域光渲染程序，无需复杂的设定即可产生相片般真实的 3D 渲染影像。KeyShot 均是基于LuxRender开发的。LuxRender 是一种基于物理的没有偏见的渲染引擎。基于先进的技术水平算法，LuxRender 根据物理方程模拟光线流，因此产生逼真的图像，照片的品质。 KeyShot使用说明：HS不支持FBX，不同的物体需要给不同的颜色才可以在HS分配不同的材质；HS不支持MR材质，所以在输出OBJ时要以MAX的标准材质才能有材质的分层，不然HS会当作只有一个材质，而且是不分层的；在表现某些明度本来就很高的颜色例如黄色的时候，（GENAL的材质）有时候是需要降低它对环境的漫射参数；添加自己的材质到材质库的时候，记得保存你的材质库。景深是通过FSTOP来控制的，距离可以直接在画面中点取，越小的值，取景越小模糊的越多，当你渲染时觉得很毛糙，提高采样值；如果想得到真实的倒影模糊的效果，给一个真实的物体做地板，然后给它一个金属的材质；材质库里的拉丝金属跟自己设定同样参数的各向异性材质是不同的。GENERAL材质是很好控制表面颜色与反光的，通过漫射与反射环境参数来调节。3 捕蚊器的造型设计3.1 灯罩部分设计灯罩部分由图3-1与图3-2两部分组成，本人通过整体为球形的设计思路对灯罩部分进行设计。灯罩造型设计主要运用了UG得回转体、拉伸求差、抽壳、引用几何体、偏置等指令造型设计。 图3-1 灯罩件一 图3-2灯罩件二以图3-2为例，UG操作如图3-3、3-4、3-5、3-6等步骤方法所示，图3-2是最终设计完成灯罩部分二。 图3-3 创草图 图3-4 回转曲线 图3-5 引用几何体 图3-6 打孔灯罩部分由两部分组成，部件间连接本人采取螺丝固定连接，如图3-7所示。如图3-8，本人对灯罩件二部分进行了细致设计：（1） 沉头孔：该孔为螺丝位置，沉头设置可使螺丝不裸露出来。（2） 灯 孔：该孔预留给装灯泡使用，考虑到塑料透光性不强，故设计灯泡露出。（3） 通线孔：灯罩部分内部主要装载有电路板、灯泡、开关等，中间留出大孔实现上下电路布线联通，同时有可节约材料。（4） 卡 槽：本处卡槽设计，是为了和电机装载部分更紧密结合，不易松动。 图3-7 螺丝连接 图3-8设计细节3.2 电机装载部分设计电机装载部分由图3-9与图3-10两部分组成，由于整体球形理念，故电机装载部分避免亦进行球形处理。电机装载部分造型设计主要运用了UG的回转体、拉伸、求和、求差、抽壳等指令造型设计，最后得出图3-9、3-10。 图3-9 电机装载件一 图3-10电机装载件二 该部分内装有直流电机及接电入口，所需空间大，因此，在设计时必须考虑其部件的装置和布线等。该部分装载的是直流电机，可根据现有标准直流电机件而设计，如图3-9所示，为合理固定电机，本人特意设计了直流电机固定栓，这样可以让电机稳定工作，减少噪音产生。本部件空间相对紧缺，因此在直流电机支撑加强筋处设计凹槽布线,并且开足够大的口子，让电机风扇涡旋吸力得到最充分的发挥。电机装载部分由两部分组成，装配连接依旧使用螺丝连接，如图3-10所示，与灯罩部分用螺丝两两连接，固定效果好，不易脱落。 图3-9 电机装载件一局部图 图3-10部件连接3.3 防逃网设计防逃网主要功能防止被捕蚊子逃出，故设计细网状，因其紧连接着电机装载部分，蚊子将被直流电机风扇形成的强劲涡流吸到捕捉器的底座，期间经过防逃网，为使蚊子顺利落下底座，防逃网采取向下弧形设计，蚊子被强劲风力吸进捕蚊器，加上蚊子惯性，将更容易从防逃网中部孔子掉落至底座。防逃网设计主要运用了UG的回转体、求差、抽壳、阵列等指令造型设计，最后得出图3-11。灯罩部分、电机装载部分都是用螺丝固定连接，使用过程中极少拆装，但在生活环境中使用，灰尘等杂物是不可避免的，为了便于清理直流电机风扇灰尘，防逃网与电机装载部分采用卡扣式连接，如图3-12所示，此种连接方式便于拆装。 图3-11 防逃网 图3-12卡扣细节3.4 底座设计底座的主要作用是收纳被捕抓的蚊子，为了安稳摆放，底部平底设置。本人对底座的设计主要运用整体为球形的设计思路，并结合前面几个模型。从而设计捕蚊器的底座，并通过使用UG主要运用回转体、抽壳、拉伸求差等指令造型设计，如图3-13、3-14所示。 图3-13 回转体 图3-14 抽壳通过这些指令的运用造型设计出底座模型，如图3-15、3-16所示。 图3-15 底座 图3-16 平底设计为了方便取出被捕抓的蚊子，底座与电机装载部分的连接采取卡扣式连接，如图3-16所示，此种连接别于拆装，简单易用。本人在底座底部中间设计成一个小凸台，中间呈凹状，如图3-18可在此处放置香精，利用风扇风力，香气便从底座小孔溢出，即可成为一个熏香器。 图3-17 卡扣细节 图3-18 香精放置处4 装配和爆炸图4.1 装配的介绍“装配”是 NX 中集成的一个应用模块，它方便了部件装配的构造、装配关联中各部件的建模以及装配图纸的零件明细表的生成。可创建从装配到其组件的链接以简化产品定义的各个级间更改的合并。使用装配的一个好处是对某个部件文件进行的设计更改可在使用该部件的所有装配中反映出来。在最初创建装配时，无须创建或改变任何几何体。系统将创建从装配到组件的链接，这使系统能够跟踪装配结构。可通过多种不同的合并部件和/或子装配的方法来创建装配。在装配与建模之间有着互相关联，一般有自上而下或自下而上两种方式，可以使用任意一种方法构造装配。可以单独创建单个模型，然后再将其添加到装配（自下而上），也可以直接在装配级创建模型（自上而下）。例如，最初可采用自上而下的方式操作，然后在自下而上和自上而下的建模方式间来回切换。此次，我使用的是自下而上的方式。装配又因为以下的几项主要功能方便了大家的造型及相关工作：(1) 装配指向组件几何体，而不是在整个装配中复制它。(2) 可使用自上而下或自下而上的方法创建装配。(3) 可同时打开并编辑多个部件。(4) 可在装配关联中创建和编辑组件几何体。(5) 不论编辑进行的方式和位置如何，在装配中将一直保持关联性。(6) 可简化装配的图形表示而无需编辑基本几何体。(7) 装配将自动更新以反映引用部件的最新版本。(8) 配对条件允许您通过指定组件间的约束关系来在装配中定位它们。(9) 装配导航器提供装配结构的图形显示，并允许您选择和操控组件以用于其他功 能。(10) 可将装配用于其他应用模块，尤其是制图和加工。4.2捕蚊器的装配虚拟装配根据设计的外形特征和精度特征，真实地模拟产品的三维装配过程。其装配过程主要是通过（面、线、点、等）配对、对齐、角度、平行、中心、距离、约束等实现。在装配当中必须要符合现实中的装配来进行，不能天马行空的装配。通过看捕蚊器的结构，本人选择从上往下进行装配。(1) 将之前的捕蚊器器零件设计重新打开，然后将零件创建引用集。最后保存数据。(2) 新建一个UG文件，然后填加捕蚊器灯罩部件一为组件，放置定位为绝对原点，并且选者之前保存过的引用集。(3) 添加组件加灯罩部件二，放置定位为装配，同样选者之前保存过的应用集.(4) 使用约束对齐接触功能将两个组件装配起来，如图4-1所示。(5) 用同样的方法依次将添加部件，最后装配完成，如图4-2所示。 图4-1 局部装配 图4-2 装配图4.3 捕蚊器的爆炸图首先将装配图全选，利用自动爆炸功能创建爆炸视图，爆炸距离为50，再为爆炸不理想的组件通过手动爆炸修改爆炸图。如图4-3是修改后的爆炸图。 图4-3 爆炸图5 捕蚊器部件分模由于产品要求一模一腔，采用直接进胶，为了保证产品能顺利脱模，可以将下面的凹模部分采用镶拼式，这样方便抛光打磨。应该注意产品的摆放。在此，采用两边按钮相对进行排位，避免融料到达窄边形成熔合线。以灯罩部分件一（图3-2）为例进行分模，通过缩放体、抽取面、补面、修建和延伸、缝合、修剪体等方法进行，最后得出凹、凸模。（1）由于材料具有收缩力，首先进行缩放体，如图5-1所示。 图5-1缩放体 图5-2抽取面（2） 在进行分模时，要把要分模的实体进行抽取出来，在这里我们要选择好种子面和边界面，之后进行抽取。最后抽取出来的效果图5-2。（3） 抽取面之后进行补面，如图5-3所示，补面完成如图5-4所示。 图5-3 补面 图5-4 补面完成（4）因边沿面过小，无法切开放样工件，故延长面，延长后如图5-4所示，最后进行缝合。 图5-5 分型面的边沿面扩大 图5-6缝合 （5）插入分模所需工件，如图5-6、5-7所示。 图5-7 工件大小 图5-8 工件实体 （6）基于塑料部件创建型腔、型芯，如图5-9、5-10所示。 图5-9 切割工件 图5-10 型芯 最后得出模具，如图5-11、5-12所示。图5-11 凸模效果图图5-12 凹模效果图6 捕蚊器的渲染 本次渲染使用的KeyShot软件，染时使用的材质和环境的选用，材质方面有各类建筑材料的选择比如木料、液体等，如图6-1、6-2. 图6-1 材质图 图6-2 环境图（1）首先在打开文件，选择HDRI文件的造型捕蚊器。像UG渲染一样我们需要调制捕蚊器的材质。材料参数如图6-1所示。 （2）Anisotropic(各向异性），这种材质是模拟在金属表面刷漆，材质的参数为：Diffuse漫射：指定材质漫反射的颜色；Specular镜面反射：指定材质高光反射的颜色；Roughness x控制纹理的粗糙度，标准值从0到0.6 ；Roughness y控制纹理的高光，数值越大，粗糙反射材质表面高光范围越大，标准值从0到0.6；Angle角度：控制纹理的方向。Glossy samples光泽采样：用光泽采样来控制材质表面的高光反射。对于高粗糙度，将这个值设置为8 - 16或以上可以减少反射中的噪点，并让粗糙表面表现得更真实。（3） Plastic（塑料），塑料材质被优化来模拟多种类型的塑料。它的参数为:Diffuse漫射：指定材质漫射的颜色Specular镜面反射：指定材质镜面反射（高光）的颜色。Diffuse transmission扩散传播：指定材质的半透明，当颜色为全黑（0、0、0）时，材质为实体。Specular transmission反射传播：指定材质的透明度，当颜色为全黑（0、0、0）时，材质为不透明。Roughness粗糙度：控制材质反射中的粗糙度（模糊反射）。这影响到外观的高光（光反射）。高的粗糙值（大于0.5）产生一个有大范围高光的粗糙表面，而低粗糙值创建一个有小范围高光的相对光滑的表面。glossy复选框必须勾上，以保证粗糙度产生作用。Glossy光泽度：在粗糙度参数的基础上启动光滑（模糊）反射。Glossy samples光泽采样：用光泽采样来计算材质上的高光反射。对于高粗糙度，将这个值调到8 - 16或以上，将可以减少反射中的噪点，并让粗糙表面表现得更真实。（4）之后我们还需要取消环境，根据具体情况调整一定的亮度。最后得到渲染图，如图6-3、6-4所示。 图6-3 渲染效果图一 图6-4 渲染效果图二7 结论毕业设计是我专业的最后一个环节，同时