基于proe的饮水机外壳设计.doc

河北机电职业技术学院 计算机辅助设计与制造毕业论文题 目：基于Pro/E的饮水机外壳设计前壳模具设计 院 系：河北机电职业技术学院 专 业：计算机辅助设计与制造 班 级：计辅0801 学生姓名：窦京辰 指导教师：张小丽 毕业设计（论文）设计任务书一、课题背景及意义产品设计是企业运用设计的关键环节，它实现了将原料的形态改变为更有价值的形态。设计师通过对人生理、心理、生活习惯等一切关于人的自然属性和社会属性的认知，进行产品的功能、性能、形式、价格、使用环境的定位，结合材料、技术、结构、工艺、形态、色彩、表面处理、装饰、成本等因素，从社会的、经济的、技术的角度进行创意设计，在企业生产管理中保证设计质量实现的前提下，使产品既是企业的产品、市场中的商品，又是老百姓的用品，达到顾客需求和企业效益的完美统一。20世纪60年代，作为便捷、卫生的饮用水设备，饮水机开始出现在西方发达国家的商务办公场所，自1994年初珠海永隆加林饮水机公司在我国生产销售第一台饮水机以来，我国饮水机的市场规模迅速膨胀，家电企业纷纷加入饮水机市场。随着人们生活水平的提高以及对自身健康的关注，饮水机的产销量逐年递增，根据中国城市家电的调查报告显示：2004年我国饮水机市场销量为2000万台，2005年为2500万台，2006年3300万台以上，2007年，产量达到4000万台以上。但随着饮水机二次污染黑幕的曝光，以及新型自来水转换器的出现和席卷全球的经济危机的到来，给了饮水机行业一个不小的打击。尽管如此，随着人们生活节奏的加快和人们对生活质量要求的不断提高，饮水机还是有着良好的市场。二、论文题目及内容题目 基于PRO/E的饮水机外壳设计前壳模具设计内容 本文主要介绍了如何利用Pro/E为工具来进行饮水机外壳组件的设计和组装,以及模具设计. 三、课题研究进度计划2月23日3月15日饮水机外壳组件的设计和组装3月16日4月6日饮水机前壳工程图的制作4月7日5月1日塑料顾问对饮水机前壳的分析5月2日6月1日模具尺寸的计算6月2日6月24日整理论文，准备答辩四、指导教师意见（对本课题深度、广度及工作量的意见） 指导教师: 年 月 日五、系审查意见 系主任签字（或盖章）: 年 月 日 联系方式: 手机号保定邢台 邮箱 478953223内容摘要Pro/E是是美国PTC公司开发的CAD/CAE/CAM软件，自1988年问世以来，已成为全世界最普及的三维CAD/ CAM系统，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，因此，它已被广泛应用于电子、机械、模具、工业设计、汽车、航空、航天、军工、纺织、家电、玩具等行业。本文主要介绍了如何利用Pro/E为工具来进行饮水机外壳组件的设计和组装，并生成二维工程图。在设计中，我们使用逆向工程实现产品组件的设计。逆向工程是根据已经存在的产品实物模型，反向推出产品设计数据的过程，这一方法可以极大地缩短产品的生产周期。工业产品设计一般从整体设计开始，先将产品的外形结构勾勒出来，然后在设计各个部分的细节。在设计过程中，首先使用了Pro/E中的可变剖面扫描、边界混合和曲面合并等曲面造型功能，辅助以拉伸、旋转和阵列等基本功能，完成了饮水机组件的主体结构设计；然后，再考虑加强筋、拔模角和倒圆角等因素，最终较好的完成了饮水机组件的设计和组装。此外，对饮水机和前挡板的颜色搭配进行了不同的尝试。关键词： Pro/E； 饮水机； 设计； 前壳； 前挡板XX学院本科毕业论文 目录目 录一、绪 论11.1 研究背景11.2 研究的现状与发展趋势11.3 关于Pro/E21.3.1 参数化特征造型技术31.3.2 Pro/E中二维工程图与AUTOCAD间的转换31.3.3 Plastic Advisor41.3.4 应用现状71.4 研究内容、意义与创新点5二饮水机外壳设计基础72.1 饮水机外壳的结构分析与结构设计72.2 逆向工程82.3 饮水机外壳设计中材料的选择与材料特性82.4 注射机的选择112.5 饮水机外壳的色彩设计11三、设计准则及图形设计133.1 塑料制品的设计要点133.1.1 壁厚133.1.2 脱模斜度133.1.3 加强筋133.1.4 圆角143.1.5 孔143.2 塑料产品设计的一般原则143.3 饮水机外壳初步分析14四、饮水机外壳的设计184.1 饮水机前壳的设计184.1.1 设计思路184.1.2 设计步骤184.2 饮水机后壳的设计234.2.1 设计思路234.2.2 设计步骤234.3 饮水机上壳的设计244.3.1 设计思路244.3.2 设计步骤244.4.1 设计思路264.4.2 设计步骤264.5 水龙头和开关的设计274.6 前挡板和底板的设计274.7饮水机外壳的组装284.8 不同颜色的搭配294.9 完成爆炸图30五、饮水机前壳的分析和注塑机的选取325.1 饮水机前壳的分析325.1.1 Plastic Advisor注塑分析32 浇口位置分析32 成型条件分析：33 塑料流动分析：33 冷却质量分析：35 缩痕分析355.1.2 前壳体积和质量分析365.2 注塑机的选取36六、前壳模具尺寸计算376.1 型腔径向尺寸计算386.2 型芯径向尺寸计算386.3 型腔深度尺寸计算386.4 型芯高度尺寸计算396.5 中心距尺寸计算39七、工程图的制作40结 语41参考文献4227一、绪 论1.1 研究背景产品设计是企业运用设计的关键环节，它实现了将原料的形态改变为更有价值的形态。设计师通过对人生理、心理、生活习惯等一切关于人的自然属性和社会属性的认知，进行产品的功能、性能、形式、价格、使用环境的定位，结合材料、技术、结构、工艺、形态、色彩、表面处理、装饰、成本等因素，从社会的、经济的、技术的角度进行创意设计，在企业生产管理中保证设计质量实现的前提下，使产品既是企业的产品、市场中的商品，又是老百姓的用品，达到顾客需求和企业效益的完美统一。20世纪60年代，作为便捷、卫生的饮用水设备，饮水机开始出现在西方发达国家的商务办公场所，自1994年初珠海永隆加林饮水机公司在我国生产销售第一台饮水机以来，我国饮水机的市场规模迅速膨胀，家电企业纷纷加入饮水机市场。随着人们生活水平的提高以及对自身健康的关注，饮水机的产销量逐年递增，根据中国城市家电的调查报告显示：2004年我国饮水机市场销量为2000万台，2005年为2500万台，2006年3300万台以上，2007年，产量达到4000万台以上。但随着饮水机二次污染黑幕的曝光，以及新型自来水转换器的出现和席卷全球的经济危机的到来，给了饮水机行业一个不小的打击。尽管如此，随着人们生活节奏的加快和人们对生活质量要求的不断提高，饮水机还是有着良好的市场。1.2 研究的现状与发展趋势当前，整个工业生产的发展特点是产品品种多、更新快、市场竞争激烈。到目前为止，多品种小批量生产方式占工业生产的比例达到75%以上。由此可见，一方面是制品使用周期缩短，另一方面样式变化频繁，要求模具的生产周期愈短愈好。因此，开发快速成型模具将越来越引起人们的重视和关注。随着技术的日臻完善给塑件设计注入了新鲜的活力并打破了传统的前卫概念，零件的体积、重量都朝着轻、薄、小巧方向发展，功能也越来越丰富。同时给设计、制造提出了挑战，特别是很多塑件采用内扣的结构，此类塑件在分模时有很多的技巧。Pro/E 已成为全世界最普及的CAD/CAM 系统，广泛应用于机械、模具、工业设计、汽车、自行车、航天等行业，可谓是全方位的3D产品开发软件。在产品造型中，薄壳件模具设计有80%的设计工作是在Pro/E下完成的。对现代的产品设计者，可用性已经是天经地义的事情，是必须满足的；而他们孜孜以求的更高层次的目标，就是美观和情感层次的内涵了。设计的本质任务是服务人们的生活，改变人们的生活环境，提高人们的生活质量，是以人为根本任务和目标的，产品设计师必须站在人的角度进行设计。从某种意义上说，人性化设计不是一场设计运动，也不是一种设计流派和风格，它是人类在改造世界过程中始终追求的目标。人性化是一种追随人的设计哲学，它没有确切的开始，更不会有终结。人性化的设计是人与产品完美和谐的结合，是一种人文精神的体现。在谈到iMac的设计时，苹果公司设计部主任乔纳森说：“我想让iMac是这样的一种设计，用户不会害怕它，即使他们并不知道iMac是如何工作的。我想寻求那种没有技术也能理解，也能使人亲近的元素，能与人们过去的记忆产生共鸣的元素。”人性化设计促使人和产品和谐共处，使人们能真正轻松享受人类高科技带来的方便和舒适。把一个新的复杂的机器设计得象人类久违的伙伴一样平易亲切，是设计师在造型上不断追求的目标。1.3 关于Pro/EPro/E是美国Parametric Technology Corporation(简称PTC)公司的重要产品。在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的CAD/CAM软件之一。Pro/E作为三维造型设计系统，是一套由设计至生产的机械自动化软件，其功能强大，用途广泛，是新一代CAD/CAM系统软件。它以尺寸驱动、特征建模、全参数设计、单一全关联的数据库、虚拟现实及多数据接口等优点改变了传统的设计观念，使设计工作直观化、高效化、精确化和系统化，成为目前机械CAD领域的新标准。与传统的CAD系统仅提供绘图工具不同，Pro/E提供了一套完整的机械产品解决方案，包括工业设计、机械设计、模具设计、钣金设计、加工制造、机构分析、有限元分析和产品数据库管理，甚至包括了产品生命周期，是多项技术的集成产品。Pro/E的主要特征有：（1）3D实体模型；（2）单一数据库；（3）基于特征的参数化实体建模；（4）行为建模技术；（5）机构设计技术；（6）强大的装配功能；（7）NC加工；（8）二次开发技术。1.3.1 参数化特征造型技术参数化特征造型被公认为是目前几何造型的发展趋势，Pro/E实体模型由一些工程特征组合而成，Pro/Feature模块提供了拉伸、旋转、扫描、过渡、孔、槽、扭曲、圆角、倒角、抽壳、拔模斜度、自由变形、管道、变截面扫掠和扫描性过渡等众多的特征和特征构造方法，为用户提供了设计非常复杂形状曲面或实体模型的有力工具。基于特征的参数化造型是将参数化造型的思想和特征造型的思想有机地结合到一起，用尺寸驱动或变量设计的方法定义特征并进行类似的操作，这样就形成了参数化特征造型。由于特征全部用参数化定义，因此对形状、尺寸、公差、表面粗糙度等均可随时修改和更新，最终达到修改设计的目的。参数化方法使设计者在构造几何模型时可以集中于概念设计和整体设计，充分发挥创造性，提高设计效率。基于特征的技术为设计者提供了符合人们思维习惯的设计环境，二者有机地结合起来进行实体造型将极大地提高设计效率。在Pro/E的环境中，构建实物实体的方法有很多。选择一个有效的方法，使建立的特征少，且能有效生成实体；形成的特征有利于后续特征的建立和修改是非常重要的。所以在设计初，对零件的外型设计要有一个整体规划，要清楚自己所做的零件的复杂程度，首先要确定整个零件的基准参考中心和参考面，使后面建立的特征（Feature）都是基于该基准建立的，这样有利于后面特征修改（Modify）和再生成（Regenerate）；其次要确定模型（Model）的所有特征间构建的大致先后顺序，把一些小而非重要特征先做，对开始不太明确的、并且需要经常改动变化的特征放到后面建立。这样就可以在需要修改时改动局部就可以了，既节省了时间又省去了许多麻烦。1.3.2 Pro/E中二维工程图与AUTOCAD间的转换Pro/E是功能强大的专业CAD/CAM软件，应用范围很广。Pro/E有完善的二维工程图设计功能及对系统要求低等特点，因而得到广泛的应用。目前在工程实践中，二维工程图作为重要的技术文档是必不可少的。虽然在Pro/E中可以对工程图进行尺寸、公差等的标注，但由于在Pro/E中是对实体作标注，转成二维工程图时往往不符合我国的制图标准，因此应当在AUTOCAD中完成尺寸标注工作和添加标题栏、技术要求等内容，即利用Pro/E的参数化造型技术，对零件直接进行三维模型设计；对零件设计修改，直至确定无误后再将设计好的三维模型转化为二维工程图，然后调入AUTOCAD中进行编辑，最后得到符合企业需要的、完善的工程图。采用这种方法进行产品设计，可大大地加快产品设计的速度和提高设计质量，这对产品更新速度不断加快的今天有着十分重要的现实意义。另外，采用Pro/E生成三维模型，再将其转换成二维工程图，然后由AUTOCAD输出人们所熟悉的工程图，可提高设计、绘图和修改等工作的效率和质量，并起到了取长补短的作用。另外，由于AUTOCAD对数据格式和图像格式的识别能力，在Pro/E中可以很容易地读取AUTOCAD的二维图形作为拉伸、旋转、扫描、混成的草图；同时AUTOCAD在我国的普及率很高，许多人对它都十分熟悉，而且很多企业早期的图档都是在AUTOCAD中作的，因此可以使用已有的AUTOCAD二维图形作为Pro/E三维造型时的草图，进行三维转换，也可以使用AUTOCAD来为Pro/E绘制草图，从而避免重复劳动和有效地利用已有资源。1.3.3 Plastic Advisor对于新产品的试制或形状复杂、质量和精度要求较高等模具的开发，即使是具有丰富经验的工艺和模具设计人员也很难保证一次就能成功地设计出来合格的模具。在开发模具之后发现的问题总是要付出高昂的代价才能解决，而且非常恼人。现代模具设计中，Pro/E已作为一种经常使用的工具，Plastic Advisor (塑料顾问) 是Pro/E中自带的一种分析模块。利用此模块可以创建注塑填充过程的动画，并在Pro/E浏览器内自动创建web 报告；可以访问通用塑料库，并从典型的注塑机参数中自动进行选择；确定最佳注射位置，以减少周期时间并改进产品外观；确定潜在的模具填充问题， 比如注量不足、气孔、熔接线等，改进设计质量，并减少制造周期时司和模具返工率。Plastic Advisor的操作过程：在Pro/E中打开所分析的零件文件 建立基准点 进入Plasic Advisor操作界面 进行分析 查看结果 制作分析报告书。Plastic Advisor 在模具设计中具体可提供以下分析： 浇口位置自动优化； 产品结构是否合理； 选择合适的注塑材料； 确定合理的浇口位置； 预测熔接痕的位置； 模具型腔是否充满； 缩痕分析； 最终产品质量分析； 选择合适的注塑机； 成本顾问。利用Pro/E软件中的Plastic Advisor模块在模具加工之前，在计算机上对注塑成型过程进行分析、计算和动态模拟，帮助研判潜在的问题，能够将制造中可能出现的问题在设计阶段就得到有效的解决，而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废， 提高模具质量， 降低成本，增加企业的竞争力等都有着重大的意义。1.4 研究内容、意义与创新点本课题研究的内容是基于Pro/E的饮水机后壳设计，饮水机是一种将桶装纯净水（或矿泉水）升温或降温并方便人们饮用的装置。它具有干净快捷，使用方便等特点。饮水机的设计是个综合问题，它涉及到材料使用、成型加工工艺、技术结构设计、艺术设计、创造学、商品技术和消费心理学等多方面知识。具体而言，作为设计师或研发人员，首先要了解饮水机外壳常用材料的性能特点与选用原则，理解并熟悉饮水机外壳的成型方法和加工工艺，还要实际掌握饮水机外壳的技术。饮水机外壳是饮水机的重要部件，它的质量直接关系到产品的外观、性能和使用寿命等。因此，一个好的产品设计，不仅能够提高产品质量，节约成本，还能增加产品的美观度，刺激人们的购买欲望，为企业带来丰厚的利润。本次设计的方向主要在探求如何进行饮水机外壳的人性化设计，在一般的饮水机上如何加入人性化的元素。人性化设计要求人为本展开设计思考，注重提升人的价值，尊重人的自然需求和社会需求。体现在本课题中就是使人们能够更加轻松舒适的使用饮水机。二饮水机外壳设计基础1.3.4 应用现状 Pro/E在各行各业中的应用越来越广泛、越来越深入，虽然和AUTOCAD等二维绘图软件相比，Pro/E的使用相对要难得多，但这并没有阻止人们对它的学习、使用及开发。这也充分说明了Pro/E具有人们所渴望的优良的性能和灵活多变的开发方法。美国PTC公司提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念已成为当今世界机械CAD/CAM/CAE领域的新标准。基于此开发出来的第三代机械CAD/CAM/CAE产品Pro/E在当今同类产品中代表着较高的水平。该系统全方位地提供了从产品概念设计、精确设计、模具设计到模具型腔数控加工一整套功能，极大地缩短了产品开发的周期，提高了产品的竞争力。从大量文献中可以看出，Pro/E在它所触及的各行各业中的应用程度及深度虽然各不相同，但其成果是可喜的，效益是显着的！相信随着社会的发展，其参数化快速设计的优势又会越来越明显，今后会在更多的领域得到更广泛的应用。2.1 饮水机外壳的结构分析与结构设计饮水机的外壳是饮水机的主要承重部件和主要外观部件。因此，在结构上，要求饮水机的外壳具有较高的强度和抗冲击性，使其能够承受上方放置的饮用水的重量；因为饮水机也属于电器类，所以要求其绝缘性良好；为了提高产品寿命，饮水机外壳应易于拆装维修。在此基础上，还应优化产品美观度，增加产品对人们的吸引力。在查阅了国内外很多相关资料后，我们注意到现在的饮水机市场上，主要有两种饮水机：立式饮水机和台式饮水机，而其中，立式饮水机占领了大部分市场。立式饮水机主要有外部结构美观大方，机身内可存放物品等优点。而台式饮水机具有占地小，外型小巧和桶装水安取方便等特点。本次设计中，我们选择台式饮水机为设计的基本模型。2.2 逆向工程本次设计采用逆向工程设计方法来设计。逆向工程产品设计是根据已经存在的产品实物模型，反向推出产品设计数据（包括设计图纸或数字模型）的过程，是一门跨学科、跨专业的综合性工程。它综合了光学、机械、电子、自动控制、计算机视觉和图像处理等技术为一体，以先进产品的实物、软件或影像( 图片、照片等)作为研究对象，应用现代设计理论、生产工程学、材料学等相关专业知识进行系统、深入的分析和研究，探索逆向工程的关键技术，研发出先进产品。在逆向工程产品设计过程中，实物的CAD模型重建是逆向工程的关键部分。逆向工程系统主要由三部分组成：产品实物几何外形的数字化、CAD模型重建、产品或模具制造。本次设计中主要以已有的饮水机图片为参照，加上设计者个人的设计特点和想法，再加入一些人性化的设计来丰富该产品。2.3 饮水机外壳设计中材料的选择与材料特性本次设计的产品拟采用ABS和PS为产品的材料。ABS（塑料）化学名称：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名称：Acrylonitrile Butadiene Styrene。聚苯乙烯是指有苯乙烯单体经自由基缩聚反应合成的聚合物，英文名称为Polystyrene。ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PS，SAN，BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。ABS工程塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，散热性, 成型加工和机械加工较好。因此，本次设计中采用ABS作为饮水机外壳的主体。ABS工程塑料的缺点：热变形温度较低，可燃，耐候性较差。ABS的参数：比重：1.05克/立方厘米 燃烧鉴别方法：连续燃烧、蓝底黄火焰、黑烟、浅金盏草味 干燥条件：80-90 2小时 成型收缩率:0.4-0.7% 模具温度：25-70（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低） 融化温度：210-280（建议温度：245） 成型温度：200-240 注射速度：中高速度 注射压力：500-1000barABS特点:1、 综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好。2、 与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理。3、 有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。4、 流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。5、 用途：适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件。6、 同PVC（聚氯乙烯）一样在屈折处会出现白化现象。ABS成型特点:1. 无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长2. 时间预热干燥80-90度,3小时。3. 宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为270度).对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽。耐热塑件,模温宜取60-80度。4. 如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。5. 如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。PS是一种用途广泛的脆性塑料。例如显示器的外壳就是聚苯乙烯的。透明的塑料水杯，包装用的泡沫塑料也是由聚苯乙烯制成的。普通聚苯乙烯树脂属无定形高分子聚合物，聚苯乙烯大分子链的侧基为苯环，大体积侧基为苯环的无规排列决定了聚苯乙烯的物理化学性质，如透明度高.刚度大.玻璃化温度高.性脆等。可发性聚苯乙烯为在普通聚苯乙烯中浸渍低沸点的物理发泡剂制成，加工过程中受热发泡，专用于制作泡沫塑料产品。高抗冲聚苯乙烯为苯乙烯和丁二烯的共聚物，丁二烯为分散相，提高了材料的冲击强度，但产品不透明。间规聚苯乙烯为间同结构，采用茂金属催化剂生产，是近年来发展的聚苯乙烯新品种，性能好，属于工程塑料。PS主要分为通用级聚苯乙烯（GPPS、俗称透苯）、抗冲击级聚苯乙烯（HIPS、俗称改苯）和发泡级聚苯乙烯（EPS）。在本次设计中，我们队前挡板没有受力要求，且出于透明度和成本的考虑，我们选择GPPS作为饮水机前挡板的材料。GPPS特性GPPS为无色、无臭、无味而有光泽的、透明的颗粒。质轻、价廉、吸水性低、着色性好、尺寸稳定性、电性能好、制品透明、加工容易。GPPS可溶于芳香烃、氯代烃、脂肪族酮和酯但在丙酮中只能溶胀。可耐某些矿物油、有机酸、碱、盐、低级醇及其水溶液的作用。吸水率低，在潮湿环境中仍能保持其力学性能和尺寸稳定性。电性能优异，体积电阻和表面电阻都很高，且不受温度、湿度变化的影响，也不受电晕放电的影响。耐辐射性能也很好。GPPS主要缺点是质脆易裂、冲击强度低，耐热性较差，不能耐沸水，只能在较低温度和较低负荷下使用。耐日旋光性差，易燃。燃烧时发黑，且有特殊臭味。2.4 注射机的选择塑件和浇注系统的体积计算利用PRO/E软件进行三维实体建模，并可直接通过软件进行分析，查询到塑件的体积为V1,那么浇注系统的体积V2=0.6*V1（浇注系统体积大约是塑件的0.5-0.75，这里取0.6），所以塑件的总体积V=V1+V2。塑件和浇注系统的质量计算塑件和浇注系统的质量M=*V一次注射量计算一般情况下为了稳定性起见，射出量需为成品重量的1.35倍以上，亦即成品重量需为射出量的75以内，那么一次注射量M1=1.35*M根据注射量可以进行注射机的初选。2.5 饮水机外壳的色彩设计我们生活在一个绚丽多彩的世界里，也正因为有了这五颜六色，才使我们的生活变得更加多姿多彩。客观存在的不同的色彩，通过感觉器官对人产生不同的心理和生理作用。所以，我们在生活和工作中正确地应用色彩的心理效应，不仅能使人产生舒适感和美的享受，而且，还能减少或避免工作中的失误，确保工作安全，进一步提高工作效率。人对于颜色的积极反应与生俱来，不同颜色会改变人的心理、生理状态，反之人的不同心态亦将支配颜色。马克思曾经说过，色彩的感觉在一般美感中是最大众化的美感形式。颜色作用于我们的感觉，引起心理活动，改变情绪，影响行为。“明伙”的颜色引起愉悦感；“抑郁”的颜色将会导致很坏的心境。工业产品的形式美是由造型、色彩、图案、装潢等多方面因素综合而成的。但在众多的因素中，色彩居于举足轻重的地位，它能最先引起消费者的注意，并给人以深刻的印象。产品的色彩设计是决定产品能否吸引人、为人所喜爱的一个重要因素。产品的色彩是依附于形态的，但色彩比形态对于人更具有吸引力。产品色彩设计具有先声夺人的艺术效果。好的色彩设计可以使产品提高档次和竞争力，提高生产的工作效率和安全性，美化人们的生活，满足人们在精神方面的追求。色彩的选配要与产品本身的功能、使用范围、环境相适合。各种产品都有自身的特性、功效、对色彩的要求也多有不同。产品的色彩设计应遵循单纯、和谐、醒目的原则，在满足产品功能的同时，突出形态的美感，使人产生过目不忘的艺术效果。随着生产技术的日益进步，产品设计如何适应消费者的需要就成为了至关重要的问题。在消费者眼中，产品的色彩与形状同样受到特别注意。一些功能优异，但外貌笨拙、色彩陈旧的产品受到冷落，而那些外观优美又实用的产品却颇受消费者喜爱。可见，色彩对于产品来说是非常重要的。在当前市场上销售的大部分饮水机，都不约而同的采用了亮白色主体搭配其它颜色配件。各种不同的配件中，以蓝色的较为多一些，这样的饮水机看起来既让人很舒服的，又让人有一种干净，宁静的感觉。这其中涉及到了颜色与人心理活动的许多相关面。白色，纯洁高尚、晶莹凝至，对多愁善感的人又意味着忧伤、寒冷。使人联想到白雷、白云、白浪滔滔。象征纯洁、明伙、清静。而且可以对心脏、精神、神经和情绪起到一个很好地安抚作用，也有助于培养活力和获得支持性的情感。如医护人员、售货员等常穿白色工作服，使人产生清洁、幽雅和亲近的感觉。白色的反射率很大也能提高亮度和降低色彩饱和度。蓝色，空旷、沉静、舒适，有镇静、降温之效。使人联想高高的蓝天、宽阔的海洋。象征沉着、清爽、清静。此外，蓝色还令人产生纯朴、端庄、稳重、沉静的心理感受。蓝色有降温冷却的作用，可以减轻肿瘤、痉挛、呼吸系统等疾病症状，对发烧、感染等有效，也可以化解人心中的愤怒和仇恨。蓝色令人想到孤独、沉思、独立和平静，它是真理和和谐的颜色，在校学生常着装“学生蓝”，使人产生洁静感。三、设计准则及图形设计3.1 塑料制品的设计要点3.1.1 壁厚壁厚均匀，充模、冷却收缩均匀、尺寸精度高、生产效率高，如需改变壁厚时，一般在浇口部位逐渐减小壁厚。在满足产品结构和使用要求的条件下，尽可能采用较小的壁厚。产品壁厚的设计，要能承受顶出装置的冲击和振动等。在产品的连接固紧处、嵌件埋入处、塑料熔体在孔窗的汇合处要具有足够的厚度。保证贮存、搬运过程中强度所需的壁厚。满足成型时熔体充模所需壁厚，既要避免充料不足或易焦烧的薄壁，又要避免熔体破裂或易产生凹陷的厚壁。3.1.2 脱模斜度产品精度要求越高，脱模斜度应越小。尺寸大的产品，应采用较小的脱模斜度。产品形状复杂不易脱模的，用选取较大的斜度。产品收缩率大，斜度也应加大。增强塑料宜选用较大斜度，含有自润滑剂的塑料可用小斜度。产品壁厚大，斜度也应大。斜度的方向要合适。3.1.3 加强筋在不加大产品壁厚的条件下，增强产品的强度和刚性，以节约塑料用量，减轻重量，减低成本。可克服产品壁厚差带来的应力不均所造成的产品变形。便于塑料熔体的流动。3.1.4 圆角产品的两相交平面之间尽可能以圆角过渡，避免因锐角而造成应力集中等弊病。3.1.5 孔孔与孔的中心距应大于孔径的2倍，孔中心至边缘的距离为孔径的3倍。孔周边的壁厚要加大，其值比与之相装配件的外径大20%40%，以避免收缩应力所造成的不良影响。产品壁上的孔，为避免侧向抽芯，可用侧壁槽代替。塑料熔体围绕型芯流动汇合而形成塑料产品孔时，会在孔的边缘熔体汇合处形成熔接痕，它的存在会削弱产品的强度。这时可以适当加大孔间距。需要钻孔的产品，模塑孔时应做出钻头的定位或导向部分的形状。自攻螺纹孔的锥面孔，为防止孔表面破裂，锥面始端表面应不小于0.5。3.2 塑料产品设计的一般原则（1）在选料方面需考虑：塑料的物理机械性能，如强度、刚性和耐热性等；塑料的成型工艺性，如流动性、结晶速率和压力敏感性等；塑料产品在成型后的收缩情况，及各向收缩率的差异。（2）在产品形状方面：能满足使用要求，有利于模具填充、排气、补缩、同时能适应高效冷却硬化或快速热固化等。（3）在模具方面：应考虑它的总体结构，特别是抽芯与脱出产品的复杂程度。同时应充分考虑模具零件的形状及其制造工艺，以便使产品具有较好的经济性。（4）在成本方面：要考虑注塑产品的利润、年产量、原料价格、使用寿命和更换期限等综合因素，尽可能降低成本。3.3 饮水机外壳初步分析针对市场上的台式饮水机的结构和外形都比较成熟的情况，我们决定选择多款饮水机，对它们的各种优点进行一个综合，在不影响其使用效果的前提下提高它的美观度，并且尝试性加入一些人性化的元素。使其在视觉和使用效果上能得到一些提升。下面是几幅台式饮水机的照片：图 3.1 饮水机原型一图3.2 饮水机原型机二下面是本次设计中使用的原型机的照片：图3.3 饮水机原型机三由以上照片可以看到：原型机中的前面板与前壳的连接处倒角不够圆滑，给人以突兀的感觉，顶部也没有倒角。所以在设计中应在这两处进行倒圆角；上壳没有一个平台来支撑水桶（图 3.1的图片中有），使得上壳在支撑水桶的重量时更加易碎。那么，在设计上壳时就应该在入水口周围增加一圈支撑平台来加强上壳的支撑力；原型机中也没有前挡板（图 3.2中的饮水机上有体现），根据前面板的形状进行相对应的前挡板的设计；上壳与机身连接处使用套式连接，降低了饮水机整体的美观度，如像图-1中的饮水机采用焊接式连接，可解决此问题。3.4饮水机外壳数据采集3.4.1前壳数据采集高：280.00mm；宽（底部）：300.00mm；宽（顶部）：251.00mm；长（前面到焊接处）：140.00mm；水龙头位置高度：160.00mm；饮水机面板凹进深度：70.00mm；饮水机面板高（两边）：230.00mm；饮水机面板高（中间）：178.00mm；壁厚：1.50mm；侧面拔模角：3；前壳倒圆角：R=10.00mm；前壳与面板连接处倒圆角：R=2.00mm；面板倒圆角（上）：R=5.00mm；面板倒圆角（中）：R=20.00mm。3.4.2后壳数据采集高：280.00mm；宽（底部）：300.00mm；宽（顶部）：251.00mm；长（前面到焊接处）：120.00mm；维修口高度：100.00mm；壁厚：1.50mm；侧面拔模角：3。3.4.3上壳数据采集 高（中间）：50.00mm；高（边）：37.33mm；顶部弧度：R=670.07mm；入水口深：118.20mm；入水口宽：60.00mm；水嘴高：64.00mm；壁厚：1.50mm；加强筋厚度：2.00mm；倒圆角（边）：R=10.00mm；倒圆角（角）：R=20.00mm。水嘴上进水口数目：3个。四、饮水机外壳的设计4.1 饮水机前壳的设计4.1.1 设计思路经过上面对原型机的分析，我们在设计之前应该有一个大致的思路：先通过不同的曲面造型和合并等功能做出饮水机前壳的大致形状，然后对曲面进行倒圆角，之后再对曲面整体进行加厚操作，使之由曲面变为实体，再之后再对饮水机前壳实体完成打孔等操作，最后，根据选定颜色给实体着色即可。为了是饮水机看起来更加美观，还应在其前壳处增加一些文字或者图案。那么，在此处应该使用偏距操作，之后对偏距面进行曲面着色。在有了设计思路之后，我们就按照设计思路来进行设计，并在设计的过程中对原有设计思路不断的修改来完善。4.1.2 设计步骤首先是前壳曲面的设计，前壳包括两个部分，分别是前壳和面板。那么我们先进行前壳的设计：在设计之初，我们应该考虑到前壳的拔模角问题，查阅资料后，我们知道饮水机外壳的拔模角一般为1 3，为了更好的在设计中体现拔模角，我们取其最大值3。又因为前壳底部宽度为300mm，经过计算之后，它的顶部宽度为251mm。有了数据之后，我们开始设计：操作步骤：首先在草绘中画一条关于竖直的中心线对称的水平线，之后修改其长度为300mm，再以其两边的端点为起点画两条竖直向上的直线，并把它们的长度都修改为140mm，然后使用约束功能把任意一条竖直线的上端点与水平中心线约束在一起。使用基准面创建一个新的基准面（DTM1平面），与刚才草绘的平面（FRONT平面）平行且距离为280mm。在新的基准面开始第二个草绘。第二个草绘与第一个基本相同，只是水平线长度为251mm。完成两个草绘之后，在使用曲线功能创建样条线，分别连接刚才创建的两个草绘的相对应的两个点，这样可以创建四条样条线。最后，使用边界混合功能，使其生成一个曲面即可。模型树：图 4.1 组一效果图然后是面板的设计，我们要求面板是一个前宽后窄，且前后是用较大弧度的曲面过度的，而且还应该是上窄下宽且也是用较大的弧度来过度：首先在底面（FRONT平面）进行草绘，以前壳的边和水平中心线的交点为起点，在中心线上绘制一条直线，修改其长度为70mm，再以上边的拐点为起点，画一条向内凹的弧线，修改其水平长度为70mm，弧度为R=100mm，然后以水平中心线为轴镜像弧线（图 4.2-a所示）。之后创建一个与底面平行且距离为230mm的基准面（DTM2平面），在此基准面上进行草绘。以上边为起点画一条直线，修改其长度为70mm，修改其距水平中心线距离为60mm，然后以水平中心线为轴镜像。最后以刚才所绘的5条线为基础，使用可变剖面扫描功能，再画一个所需形状（图4.2-b），即可完成此操作。操作步骤： (a) (b)图 4.2 可变剖面扫描中的草绘模型树：图 4.3 组二效果图 这时的面板只有一个弧形凹槽，我们还应该为它增加一个面板：操作步骤：选择刚才创建的凹槽，按住Ctrl选择之前创建的前壳曲面，然后合并，选择需要的部分留下。之后使用填充功能生成一个和凹槽部分相交的面，再使用合并功能，然后对面于与面的相交处进行倒圆角。倒圆角时，根据不同部位的不同要求，倒角的数值应该是不相同的（本设计中采用的数值有5mm，10mm，20mm等）。模型树： 图4.4 组三效果图完成上步操作之后，前壳曲面基本成型。下一步的操作是进行曲面的实体化，并且完成实体上的其他特征的操作。操作步骤：首先对合并完的曲面进行加厚处理，厚度为1.5mm；然后使用孔工具在面板上打孔，孔的直径为12mm；之后以中间的基准面（RIGHT平面）为中心镜像孔，然后和主视平面（TOP平面）平行创建一个基准面（DTM4平面），而且要求和前壳的外边相交；在之后在此平面上进行草绘，草绘一个如下图中黄色区域部分的形状，在进行拉伸，深度0.05mm；再以刚才拉伸的区域的上面为草绘平面进行草绘，在草绘中使用字体功能创建如下图的字体：电源和加热（注意此处的字体一定要宽体，必须在内部形成框状结构，以便以后操作），然后对刚才草绘部分进行拉伸，深度0.05mm；之后再在DTM4平面上进行一次草绘，创建字体，再进行拉伸操作，深度相同（下图中为了明显显示操作效果，进行了部分染色）。模型树：图 4.5 效果图 最后，对前壳整体进行着色（零件着色）：亮白色，并且对光泽等进行调试；然后，对部分曲面进行着色（曲面着色）：灰黄、青色和黑色，并且对光泽等进行调试。图 4.6 前壳最终效果图到此，前壳部分全部完成，在设计过程中，我们发现原有的设计思路在具体的设计中存在一些问题（例如先倒圆角，在合并的话就会出现曲面有缺失的现象），所以我们针对这些问题对原有的设计思路进行了修改，最终较好的完成了前壳的设计。4.2 饮水机后壳的设计4.2.1 设计思路饮水机后壳的设计和前壳设计的第一步大致相同，只是宽度有所不同，最后还要留下一个维修口。4.2.2 设计步骤我们直接在前壳的设计中进行修改来获得后壳的实体，这样比较简便，而且实体颜色也相同。模型树：图 4.7 后壳最终效果图4.3 饮水机上壳的设计4.3.1 设计思路从照片和实物看来，饮水机上壳是由各种简单曲面结合而来，所以我们的设计思路也照此而来：首先完成上壳大致造型的曲面的设计，然后完成进水口曲面，之后合并两个曲面；再然后是支撑平台曲面的设计，之后合并曲面，最后进行倒圆角，加厚和切除材料等操作。4.3.2 设计步骤由于上壳的曲面比较多，所以我们因该使复杂的曲面尽量简单化，用较多的简单小曲面来组成较大的复杂曲面。操作步骤：首先以FRONT平面为基准面拉伸一个长为270.6516mm，宽为260mm的矩形曲面，矩形的高度超过50mm即可。然后再以TOP平面为基准平面进行曲面拉伸，要求弧度为R=670mm，且中间距离坐标的中心为50mm，弧线的两端一定要超出刚才所绘的矩形的边。然后选中两个曲面进行合并。模型树：图 4.8 上壳合并效果图操作步骤：以TOP平面为基准平面进行曲面旋转，在草绘中绘制如图4.9所示的线，以竖直的中心线为轴进行旋转，得到曲面与第一步生成的曲面进行合并操作。之后还以TOP平面为基准平面进行曲面旋转，在草绘中绘制如图4.10所示的线，以竖直的中心线为轴进行旋转，得到的曲面与上部合并后的曲面再进行一次合并操作，到此，我们完成了上壳的曲面部分。图 4.9 旋转草绘一 图 4.10 旋转草绘二模型树： 图 4.11 旋转合并效果图然后对上一步完成的曲面的边进行倒圆角操作，边倒圆角：R=10mm，角倒圆角：R=20mm。然后对整体加厚处理，厚度为1.5mm。然后在底面的薄弱处添加加强筋，厚度为2mm，个数为4。然后对入水口处进行“旋转-去除材料操作”，高度为8.85mm，旋转角度为30。然后对刚才的入水口进行轴阵列，个数为3。到此，上壳实体部分全部完成。模型树：图4.12 上壳最终效果图4.4 储水槽的设计4.4.1 设计思路储水槽的设计主要体现在偏距上，这样使得凸起部分下面中空，节省材料。4.4.2 设计步骤 模型树：图4.14 储水槽效果图2 4.5 水龙头和开关的设计图 4.15 水龙头效果图 图 4.16 开关效果图4.6 前挡板和底板的设计 前挡板是本次设计中的重要部分，其结构比较简单，因此设计比较容易。主要的难点还是在最后与机身进行整体的颜色搭配，从而增加饮水机整体的美观度。图 4.17 前挡板效果图底板设计： 一个简单的有尺寸拉伸即可，拉伸厚度为1.5mm。4.7