工科 手表设计 毕业论文(共21页)

1、机械与汽车工程学院 机电一体化2013级专科业余 手表外壳与使用材料分析设计 PAGE 25成人(chng rn)高等学历教育毕业设计(b y sh j)说明书 手表外壳(wi k)与使用材料分析设计 办学单位： 机械与汽车工程学院 班 级： 机电一体化技术13级大专业余 学 生： 刘国生（10561136215901022） 指导教师： 宋小春 刘晓珍 提交日期： 2015 年 11 月 20 日 中文(zhngwn)摘要本文(bnwn)主要是在Pro/E软件设计平台上完成新型手表的三维造型设计。在整个(zhngg)设计的过程中，主要对手表的各个零部件进行造型设计和色彩渲染，最后对各个零部件

2、进行虚拟装配、动态仿真、全局干涉检查。通过对新型手表的系统设计，肯定了Pro/E软件在造型设计、基本特征创建、组件虚拟装配、动态仿真、色彩渲染等方面的优势，从而使设计工作直观化、高效化、精确化。并充分证明了Pro/E软件在新产品的研究和开发中具有很重要的意义。关键字：Pro/E，三维造型设计，虚拟装配目 录1 绪论(xln) 41.1 产品(chnpn)概述 41.2三维设计(shj)软件在产品造型设计方面的应用42 产品设计过程 52.1创建表壳主体 52.2创建时针、分针、秒针旋转轴 92.3创建时针 92.4创建分针 102.5创建钞针102.6创建后盖密封圈112.7创建后盖112.8

3、创建表镜122.9创建表带1132.10创建表带2133 产品的虚拟装配143.1 产品虚拟装配设计143.2装配爆炸图154使用材料分析与选用154.1表壳材料154.2表镜的材质154.3表带的材质164.4防水种类164.4选用结论175 结束语18致谢19参考文献201 绪论(xln) 科学技术的迅猛发展，以前所未有的速度冲击和改变着我们的生活水平和生产方式。物质的极大丰富，使人们对各种产品的要求发生了根本性的变化。艺术的形态、人性化的设计成为大众首选的时尚，二十一世纪是设计的世纪，在激烈的市场竞争中，出色的造型设计将是企业成功的重要因素(yn s)，因为它可以创造产品的个性，提升品牌

4、的价值，使产品更具有竞争力。1.1 产品(chnpn)概述本产品是一种打破传统概念的新型手表，外形美观，时尚，简单，大方。并能同时满足不同地区和国家人们的作息时间，追求一种新颖的乐趣和时尚感。在造型设计上，力求点线面转折和过渡。在同一组合体内，展现出两个在形象，色彩上都具有差异和对比的表盘，增加了表盘本身的动感和新奇感。采用贵重的银质材料制造，显示出高档手表的贵重品质。 三维设计软件在产品造型设计方面的应用三维造型设计软件正广泛应用于工业产品的设计和制造过程中。目前流行的大型设计应用软件(如Solid Works，UG，ProE )均能实现从产品的造型设计、精确设计、模具分型、模具结构设计和模

5、具数控加工等一整套自动化功能，为美化工业产品的外观造型、提高产品的精度和质量、缩短产品的设计和加工周期提供了非常有效的手段。1.2.1 UG软件UG是UnigraphicsSolutions公司推出的集CAD/CAM/CAE于一体的三维参数化设计软件。 UG软件是由多个模块组成的，主要包括CAD、CAM、CAE、注塑模、钣金件、Web、管路应用、质量工程应用、逆向工程等应用模块，其中每个功能模块都以Gateway环境为基础。在产品曲面造型设计方面要优越于其他三维软件，但是在参数化设计和工程图的分析方面存在差异。1.2.2 Solid Works软件Solid Works是世界上第一家将结构分析

6、的功能嵌在CAD环境中的软件公司。其中最为显著的COS MOSX press模块使得使用Solid Works软件的设计和工程队伍可以直接对设计的零件进行有限元分析，对产品的性能进行评估，而不必花大量的时间和金钱制造昂贵的样机。但是Solid Works软件在产品的参数化设计方面以及在产品的曲面造型设计方面要略逊色于Pro/E和UG等设计软件，因此该软件广泛应用于简单的三维机械设计、工程分析和产品数据管理等公司。 1.2.3 Pro/E软件(run jin)Pro/E 软件(run jin)是由1985年美国(mi u)PTC公司研发的计算机辅助工程设计软件。二十多年发展成为世界三维软件中的代

7、表产品，作为高端的、全方位的三维产品设计开发软件，也成为国内最受欢迎的三维CADCAM软件，应用范围遍布汽车、机械、电子、模具等诸多行业。1)信息全相关性：产品开发过程中的某一处进行修改，能够扩展到整个设计中，自动地更新所有的工程文档。2)基于特征的造型：Pro/E软件中构造实体的基本单元是特征，造型过程就是不断地增加特征，以达到最终产品希望的模型。在构造实体完成后，可对特征进行修改、复位义、重排序等操作，为用户修改模型提供了极大的方便。3)参数化：由于采用参数化设计，用户在草绘特征时，只需按自己的意图构造几何形状，再按实际需要修改尺寸即可。4) 装配管理：Pro/E软件的基本结构能够使您利用

8、一些直观的命令，例如“啮合”、“插入”、“对齐”等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。5) Pro/E系统还提供了机构运动仿真功能，可以帮助用户更好地完成机构设计，使原来在二维图纸上难于表达和设计的运动机构变得直观和易于修改。2 产品设计过程本设计主要是以Pro/E软件为设计平台，以软件中的基本特征创建为主线，实现新型手表在Pro/E软件中的三维造型设计、虚拟装配。2.1 创建表壳2.1.1 创建表壳实体（1）创建混合-伸出项特征3个截面，如图-1所示。（2）设置特征截面2深度25mm、特征截面3深度25mm，单击

9、确定按钮，完成特征模型，如图-2所示。如图-1混合(hnh)草绘截面图 -2 表壳实体(sht)特征模型2.1.2创建(chungjin)倒圆角（1）创建倒圆角，将四周稜角倒圆角，大小2mm，如图-3。图-3表壳倒圆角2.1.3 创建(chungjin)基准平面DTM1（1）选择特征(tzhng)工具栏上的基准平面工具，弹出【基准(jzhn)平面】对话框。（2）选择“FRONT”基准平面，种类选择“偏移”，输入偏距为4.00mm，单击确定按钮，创建基准平面完成。2.1.4创建表镜边框与表盘深度。（1）利用拉伸特征工具，创建表镜边框。（2）利用拉伸特征工具，创建表盘深度，如图-4。图-4表框深度

10、(shnd)2.1.5创建(chungjin)表盘字体（1）利用拉伸(l shn)特征工具，创建字体草绘截面，如图-5。（2）设置拉伸深度为0.2mm，单击确定按钮，完成特征模型，如图-6所示。 图-5字体草绘截面图-6特征模型2.1.6创建机蕊壳机（1）利用拉伸特征切除材料工具，创建后盖安装位置，设置拉伸深度为0.5mm，单击确定按钮，完成特征模型。（2）利用拉伸特征切除材料工具，创建机蕊安装壳机，设置拉伸深度为4mm，单击确定按钮，完成特征模型，如图-7所示。图-7机蕊壳深度(shnd)2.1.7创建(chungjin)时针、分针、秒针旋转轴孔（1）利用拉伸特征(tzhng)切除材料工具，

11、创建旋转轴孔，设置拉伸深度为拉伸到面，单击确定按钮，完成特征模型，如图-8所示。图-8旋转轴孔2.1.8创建时针刻度（1）利用拉伸特征工具，创建时针刻度草绘截面，设置拉伸深度为0.3mm如图-9。（2）打开左侧的模型树，右击【拉伸】【阵列】命令，弹出【阵列】特征面板，参数设置，单击确定按钮，完成特征创建，如图-10所示。 图-9时针(shzhn)刻度草绘截面 图-10时针(shzhn)刻度特征(tzhng)2.2创建时针、分针、秒针旋转轴（1）利用拉伸特征工具，创建时针刻度草绘截面，设置拉伸时针轴直径为1.3mm深度为0.3mm、分针轴直径为1.1mm深度为0.3mm、钞针轴直径为0.9mm深

12、度为0.4mm（2）单击确定按钮，完成特征模型，如图-11。图-11旋转轴2.3创建时针（1）利用拉伸特征工具，创建时针刻度草绘截面尺寸图-12，设置拉伸时针深度为0.2mm（2）单击确定按钮，完成特征模型，如图-13。（3）利用拉倒圆角特征工具，修正模型边角，圆角为0.1mm。 图-12时针(shzhn)草绘截面 图-13时针(shzhn)特征图2.4创建(chungjin)分针（1）利用拉伸特征工具，创建分针刻度草绘截面尺寸图-14，设置拉伸时针深度为0.2mm（2）单击确定按钮，完成特征模型，如图-15。图-14分针草绘截面图-15分针特征图2.5创建钞针（1）利用拉伸(l shn)特征

13、工具，创建分针刻度草绘截面尺寸(ch cun)，设置拉伸时针深度为0.2mm（2）单击确定(qudng)按钮，完成特征模型，如图16。图-16钞针特征模型2.6创建后盖密封圈（1）利用拉伸特征工具，创建草绘截面尺寸宽31mm、高46mm，设置拉伸时针深度为0.1mm（2）单击确定按钮，完成特征模型，如图-17。图-17密封圈特征模型2.7创建后盖（1）利用拉伸特征工具，创建草绘截面尺寸宽30mm、高45mm，设置拉伸时针深度为0.4mm（2）单击确定按钮，完成特征模型，如图-18。图-18后盖特征(tzhng)模型2.8创建(chungjin)表镜（1）利用(lyng)混合特征工具，创建草绘3

14、截面尺寸1、宽30mm、高0.1mm，2、宽30mm、高1mm，3、宽30mm、高0.1mm，（2）单击确定按钮，完成特征模型。（3）设置材质为玻璃，透明度为80%如图-19。图-19表镜特征模型2.9创建(chungjin)表带1（1）利用混合特征(tzhng)工具，创建草绘3截面(jimin)尺寸1、宽30mm、高6mm，2、宽28mm、高4mm，3、宽25mm、高1.5mm，截面深度1、20mm，截面深度2、70mm。（2）单击确定按钮，完成特征模型如图-20。图-20表带1特征模型2.10创建表带2（1）利用混合特征工具，创建草绘3截面尺寸1、宽30mm、高6mm，2、宽28mm、高3

15、mm，3、宽25mm、高2mm，截面深度1、25mm，截面深度2、60mm。（2）单击确定按钮，完成特征模型如图-21。图-21表带2特征模型3 产品(chnpn)的虚拟装配3.1 产品(chnpn)虚拟装配设计(shj)对手表各个零部件进行虚拟装配，装配步骤如下：（1）用缺省装配形式装配手表主壳体；（2）单击装配按钮，把表针旋转轴打开，约束类型选择对齐，使两轴对齐，新建一个约束类型为匹配，使配合面对齐。（3）装配时针、分针、钞针，装配过程参照旋转轴装配过程。（4）单击装配按钮，把表镜打开，约束类型选择匹配，使两面相对齐，。（5）单击装配按钮，把后盖密封圈打开，约束类型选择对齐，使两面对齐，新

16、建一个约束类型为匹配，使配合面对齐。（6）单击装配按钮，把后盖打开，约束类型选择对齐，使后盖与壳体线对齐，新建一个约束类型为匹配，使配合面对齐。（7）单击装配按钮，把表带1打开，约束类型选择对齐，使两基准面对齐，新建一个约束类型为匹配，使配合面对齐。（8）单击装配按钮，把表带2打开，约束类型选择对齐，使两基准面对齐，新建一个约束类型为匹配，使配合面对齐。如图-22图-22装配模型装配(zhungpi)爆炸图3.2.1装配(zhungpi)完成后生成装配爆炸图，使装配过程更加直观，如图-23所示。图-23装配(zhungpi)爆炸图4 使用材料分析与选用4.1表壳材料（1）合金壳：一般来讲加工艺

17、简单，生产周期短，产量大，价格低，近几年发展比较迅速。但由于其防水性、耐磨性、抗腐蚀性等方面多有不足，大型庆典活动中很少使用，一般多釆用于如啤酒、饮料等方面的促销中，属于中、低档类手表。（2）铜壳：铜壳具有易加工，美观，防水性能好，表面耐磨及抗腐蚀性等方面优点。许多厂家多为釆用。其价格适中也是其优势。属于高、中档类手表。（3）钢壳：一般来讲加工比较复杂，产量小，价格偏高，其性能高于合金壳和铜壳，一般多用于高档电子表及机械全自动手表。属于高档手表。（4）钨钢壳：加工难度大，不易磨损，并配以蓝宝石表蒙，日本机芯，钨钢表带。此表一般为高档电子手表。4.2表镜的材质4.2.1 一般有三种材质：树脂玻璃

18、（透明、质轻的塑料）、普通玻璃（和窗玻璃一样，钟表工业中称之为矿物玻璃）、合成蓝宝石。 （1）树脂玻璃：主要成分是丙烯酸，所以也是一种塑料表镜，价格便宜，容易去除较浅的滑痕。丙烯酸是一种透明、稳定的塑料。丙烯酸表镜一般不会碎裂，但容易被划伤。 （2）矿物玻璃由多种物质在高温下加工而成，硬度较高，不易被划伤。矿物玻璃是现在最常见的表镜材料，反射性好，硬度、透明度较高，价格适中，所以在钟表修理行业被广泛使用。 （3）合成(hchng)蓝宝石表镜，价格(jig)最高也最耐用，其硬度几乎是矿物玻璃的3倍、丙烯酸表镜的20倍。蓝宝石表镜是一种合成蓝宝石，因硬度极高，所以被用来制成防划表镜。从本质上说，除

19、了(ch le)是人工合成的，蓝宝石表镜和天然宝石没有太大区别。如同天然水晶，蓝宝石表镜的硬度可达莫氏硬度9级以上。钻石的硬度是10级，是自然界中唯一比蓝宝石更硬的物质。蓝宝石表镜也被用来制作透明底。为了防止反光，在某些运动表上采用了涂敷防反射薄膜的蓝宝石表镜。有些表镜的材料包括矿物玻璃和合成蓝宝石两种材料。如某些精工的表镜，下面一层是矿物玻璃，上面一层是蓝宝石。精工给这种组合取名为“SAPPHLEX”。4.2.2三种材质优缺点：（1）树脂玻璃，价格最便宜，不易碎裂，但最容易被划伤。（2）矿物玻璃，虽然通过热处理提高了硬度，不易被划伤，但较易碎裂。（3）合成蓝宝石，价格最高，也最不容易被划伤。

20、但因为硬，所以脆，是最易碎裂的材质。4.3表带的材质(1)贵金属表带：价格昂贵，做工细致，很豪华。适合高介表及珠宝表等等，在特殊场合佩带。(2)钢链表带：价格适中，高低档货色齐全。其优点系耐用、粗旷豪迈、有运动感。主要缺点有部分皮肤会引起过敏，表带清洁不易，容易藏污纳垢。(3)真皮表带：种类相当多，价差亦极悬殊。有鳄鱼皮、蜥蜴皮、驼鸟皮、牛皮、羊皮等。较新的皮表带有：魔鬼皮、水蛇皮。优雅手表必须搭配顶级皮表带，方能展现整体典雅的气质。佩带舒适是其优点。主要缺点是易受潮，保养困难，不耐用是其致命伤。(4)帆布或尼龙表带：价格便宜，主要用于军表、运动表。会吸水，易生异味。(5)塑胶表带：价格最廉，

21、主要搭配电子时尚流行表。图案设计多样化，五彩缤纷，但有尚未长大的感觉。(6)硅橡胶表带：渐受到表商的青睐。主要用于防水、潜水表上，今后其运用会越来越广。硅橡胶具有极佳物理特性：无毒、耐高低温、耐酸硷、有弹性、易保养。4.4防水种类（1）螺纹旋紧防水结构。这是防水表最常见和最主要的一种，国产表均采用这种结构。它的特点是后盖和表壳用螺纹连接，并压有密封垫圈，后盖的边缘有8、10、14个等对称角边，可用开表器启开。苏联的“飞行”、“俄罗斯”等牌号，虽然底无螺纹，另用螺纹后圈封闭，也应属于此类。（2）撤压式防水结构。底壳为一个(y )凹形的钢碗，表机装在钢碗内，压上紧圈和表蒙，主壳架紧扣表壳，防水性能

22、尚好。它的特点是表壳没有螺纹，后盖是滚圆边形，盖的边缘有密封垫圈，靠挤压紧密配合，可用刀片撬开。只是弦干（俗称自来杆）为双节杆，衔接处易贮水生锈。进口“罗马”表多为此类。（3）刀揭后盖式防水结构。这种防水表往往会牧人们所忽视，误认为一般表。它虽和普通表一样用刀揖后盖，但要严紧(yn jn)得多，表柄，后盖同样垫有橡皮圈，同样能起防水作用。鼎鼎大名的“欧米茄一表也曾采用过这种防水结构。（4）咬口式防水结构。它和螺纹咬口式不同之处，在于投有螺纹，主壳架和底壳有凹凸的槽口互相(h xing)咬告。选种结构仅见于“英纳格”牌手表。4.5选用结论（1）本设计目的：手表在人们日常生活中越来越普及又代表商务

23、人务品味。（2）成果要求：要实现外观上时尚、适合大众人群，并能达到防水（100米水底）、100度以下高温的环境能正常使用。（3）所选材料表壳为铜壳：具有易加工，美观，防水性能好，表面耐磨及抗腐蚀性等方面优点。 表镜为矿物玻璃：虽然通过热处理提高了硬度，不易被划伤，但较易碎裂。表带为硅橡胶表带：渐受到表商的青睐。主要用于防水、潜水表上，今后其运用会越来越广。硅橡胶具有极佳物理特性：无毒、耐高低温、耐酸硷、有弹性、易保养。防水结构为刀揭后盖式：这种防水表往往会牧人们所忽视，误认为一般表。它虽和普通表一样用刀揖后盖，但要严紧得多，表柄，后盖同样垫有橡皮圈，同样能起防水作用。5 结束语本文通过对手表(shubio)的整体设计，充分证明了Pro/E在产品(chnpn)造型设计和研制开发方面的重要意义。主要体现在：1) 利用(lyng)Pro/E可以对产品进行概念设计，外观设计，曲面造型设计，参数化设计，产品的虚拟装配和动态仿真等。从而使设计工作直观化，高效化。2) 利用Pro/E可以检查设计过程中的不足（装配干涉，色彩不佳，运