1、充电器外壳设计毕业设计 毕业设计 题目：榨汁机造型设计及其上盖凹模型腔加工工艺 设计学院：机电工程学院 设计专业：计算机辅助设计与制造 设计作者：谢薇薇 指导老师：戴 珏 设计时间：2009年2月3日 毕业设计（论文）任务书 专业（班）： 05CAD3 姓名：谢薇薇课题名称、主要内容和基本要求课题名称：榨汁机造型设计及其上盖凹模型腔加工工艺主要内容： 1. 榨汁机造型设计 2上盖凹模成型 3凹模工艺分析 4加工工艺规程基本要求：1. 能够设计出产品有创意； 2熟练编制工件的数控铣削加工工序卡片； 3掌握加工工序设计、工艺方法选择和工艺规程制订等；进度安排周次工作内容执行情况1-2调研、查阅相关
2、资料；3-5榨汁机造型设计5-9数控铣削加工的工艺分析（含机床的选择、工序划分、工件装夹等）；10数控铣削加工用刀具、切削用量的确定；11给定零件的工艺分析；12工艺的规程设计（定位基准的选择、制定工艺路线等）13工艺的规程设计（加选择加工设备、刀具等；加工工序设计、工序卡片制作等）14进一步完善毕业设计15-16设计说明书及制作POWERPOINT文稿，准备毕业答辩 摘要5 前言6 1.产品造型7 1.1 榨汁机概论7 1.2 榨汁机造型设计7 1.2.1 机身9 1.2.2 出汁口10 1.2.3 果汁盒11 1.2.4 安全开关座11 1.2.5 果渣盒座11 1.2.6 电机和联轴器1
3、2 1.2.7 电源开关12 1.2.8 电源线13 1.2.9上盖13 1.2.10推进器14 1.2.11底座15 2.上盖零件注塑模型腔工艺分析 17 2.1 概论17 2.2 凹模成型17 2.2.1 选择部件材料17 2.2.2 模具坐标18 2.2.3 工件尺寸18 2.2.4 型腔布局19 2.2.5 补孔19 2.2.6 分型20 2.3 上盖型腔加工工艺规程21 2.3.1 零件图研究21 2.3.2 毛坯确定22 2.3.3 定位基准的选择23 2.3.4 主要表面加工方法及工艺路线24 2.3.5 机床的选择24 2.3.6 加工工艺设备的选择24 2.3.7 切削用量的
4、选择25 2.3.8 工序卡26 2.3.9 加工路线模拟27 结束语33 参考文献33摘要 基于现在市场上的榨汁机造型过于单一、呆板，所以想要设计一个外形新颖、小巧可爱的造型来满足更多人喜好。 设计的内容主要分两部分：一是榨汁机造型设计；二是榨汁机上盖凹模加工工艺。造型设计采用UG NX4.0软件，主要运用了草图绘制、拉伸特征、缝合、倒圆角、曲面裁剪、修剪体、样条曲线、片体加厚、基本曲线和零件装配这些工具来完成整个造型的设计。设计出来的最终造型为一个最大直径174mm、高295mm、整体呈流线、表面圆滑、形状貌似个带有腰身的企鹅形状的榨汁机。加工工艺部分在通过数个月的上网找资料、翻阅相关书籍
5、及询问老师同学的工作下，终于完成对加工工艺的分析。其主要内容包括：1）数控加工的工艺分析 2）切削用量的确定 3）给定零件的工艺分析 4）工艺的规程设计 5）加工步骤。前言随着生活条件的越变越好,现代家庭追求的不再是吃饱吃好,而是吃的健康。说到健康的绿色食物，蔬菜、水果无疑是最佳选择。一天一杯果蔬汁，病痛远离我。想必很多人和我一样喜欢喝果蔬汁，这从现在街头上开有如此多的果汁店可以看出。但是这些果汁店调的或市场上买的果蔬汁大多含有不同程度的色素和防腐剂，这些都对我们的身体有存在一定危害，那么就自己鲜榨果汁吧。通过观察，现在市场上的榨汁机已经很多了。各种榨汁机的功能几乎都一样，工作原理也简单，主要
6、是利用刀的高速转动来打碎材料或用螺旋杆底速旋转对水果进行挤压、研磨。所以人们大多是看其外型来选择购买哪个了。然而我又发现现有的榨汁机其外形大都一样，几乎都是一个圆柱形，毫无特色。所以我想那不如给榨汁机设计一个小巧可爱的造型，而通常动物造型总是最讨人喜欢的，加上我自己的喜好企鹅，这样很快整个造型的雏形就形成了。当然设计草图不是一下就出来的，是经过无数次设计与修改以及对市场现有机种造型的研究而成的。最终成型了这最大半径为83mm、高295mm、整体呈流线、表面圆滑、形状貌似个带有腰身的企鹅形状的榨汁机。整个造型小巧可爱，易于收放。本榨汁机造型既保持了现市场上原机体该有的功能，又有其特有的可爱模样。
7、 1 产品造型1.1 榨汁机造型设计概论 榨汁机的造型设计，设计软件为UG NX4.0。产品包括了11个主要零件，它们分别是：1）机身 2）出汁口 3）果汁盒 4）安全开关座 5）果渣盒座 6）电机和联轴器 7）电源开关 8）电源线9）上盖 10）推进器 11）底座。它们都是榨汁机的组成部分，所以，在设计当中，在其结构上考虑要非常充分。1.2 榨汁机造型设计 基于市场上榨汁机造型的呆板、单一，所以要设计一造型新颖小巧可爱的款式。如图1所示，本榨汁机造型既保持了现市场上原机体该有的功能，又有其特有的可爱模样。最终成型了这最大半径为83mm、高295mm、整体呈流线、表面圆滑、形状貌似个带有腰身的
8、企鹅形状的榨汁机。其结构包括了11个部分，它们分别是：1）机身 2）出汁口 3）果汁盒 4）安全开关座 5）果渣盒座 6）电机和联轴器 7）电源开关 8）电源线9）上盖 10）推进器 11）底座。图2所示的是整体造型图的透视图，为了让大家能更清楚的观察到各个部件的位置关系。图3所示的是上盖打开后的视图，便于大家观查其简单的内部结构。本次造型所使用的软件是UG NX4.0，在设计过程中需要用到多种不同的UG建模工具。具体有：草图绘制、拉伸特征、缝合工具、倒圆角工具、曲面裁剪工具、修剪体工具、样条曲线工具、片体加厚工具、基本曲线工具、零件装配工具。 图1 榨汁机整体造型图 图2 榨汁机整体造型透视
9、图 图3 机身一整体视图 1.2. 1机身 机身造型简单，呈流线形，是一个腰身的形状。这样的设计，是因为考虑到会购买产品的主要是女性，而女性大都喜欢有曲线的物体，因为更具美感。先以“通过点”方式创建样条曲线如图4，图4所示了各个点的坐标。然后用旋转命令绕Z轴360度而成而成如图5。最后加厚2mm，如图6所示。 图4 样条曲线的草图 图5 成型 图6 加厚1.2.2出汁口 图7是果汁出口细节，图8是出汁口的草图（注意：线条的弧度大小会影响后面的加厚操作）。出汁口上窄下宽，这样可以合理的使果汁可以更快的流到果汁盒，不会使果汁在机身一益出。 图7 果汁出汁口 图8 出汁口草图 1.2.3果汁盒 图9
10、是果汁盒，其位于出汁口的正下方。中间两个凹进去的设计是为了更方便的取出果汁盒。图11 是机身一底部果汁合固定架，有了它可以更好更快捷的固定好果汁盒口，稳定而不会出现果汁盒倾倒的现象，和图10的扣子相搭配。 图9 果汁盒 图10 固定扣 图11 机身上的搭子1.2.4安全开关座 如图12所示开关座一个不规则的盒子，这样的曲线设计是为了与整体造型相呼应。开关坐上承接开关按钮，固定在机身上，扭动电源开关后要按下这个安全开关机器才能运作，起到双重安全作用。设计及形状创建都较简单，主要是拉伸，剪切。图13是草图。 图12 安全开关座 图13 草图1.2.5果渣盒座 图14是果渣盒座，用来盛接渣滓的。通过
11、拉伸实体，但在选择边界曲线时图15，要利用“选择条”工具栏上的“选择意图”对话框中的“单条曲面线”选项，同时选中“在相交处停止”按钮 图14 果渣盒座 图15 拉伸所选曲线1.2.6电机和联轴器 图16是电机和联轴器。本设计主要是针对榨汁机的外型，所以设计电机和联轴器也只是为了要预留出相应的位置。所以不作多说明。 图16电机和联轴器 图17 联轴器 图18 联轴器的草图1.2.7电源开关 图19是电源开关，其造型简单，一个常见的扭动式的开关，这样设计是因为方便且手感好，还有制造方便。 这是单一的一个零件，通过两个拉伸形成。 图19 电源开关1.2.8电源线 图20是电源线，由图21电源线固定键
12、、图22插头和电线3部分组成。电源线的设计比较传统。这是因为这样可以购买现成品，不必另做加工。电线的设计不能过长，也不能太短，过长则浪费，过短不实用，这是不许考虑的地方。 图20 电源线 图21电源线固定键 图22 插头1.2.9上盖 图23是上盖，也就是这个企鹅造型榨汁机的头部，配合光滑优美的身型，主要由半球体和圆弧曲面组成，造型比较朴素，中间腰型口是被榨汁水果的材料入口。球体半径为R83mm 画图要注意的是在创建完腰型片体后要进行修建片体。打开“曲面”工具栏上的“修剪和延伸”要选择“直至选定对象”类型，并且目标体和刀具不要选错。选择球面为目标，腰型片体露出外面的一截为刀具。则完成修剪。 下
13、一步是加厚片体。注意，加厚操作需要分别对两个曲面单独进行，否则不能完成加厚功能。这里两个片体都加厚4MM。 图23上盖3D图1.2.10推进器 图24是推进器，推进器是整个造型的最顶端。由于顶部是要用到手按压的部件，所以配合手形，将推进器设计成蘑菇状，这样按压的手感舒适。外形较为简单，由圆滑的半球体和腰型柱体组成，其设计与创建实体都较简单。但是要与上盖相配合，所以尺寸要求较高。图24中圆圈部分，作用是为了方便拿起，不易滑手，是通过创建管道形成。图25是推进器的草图 图24 推进器 图25 推进器草图1.2.11 底座如图26、图27所示的是底座。底座是整个机体的最底端，起支撑作用。此次底座设计
14、由支撑架、结构巩固架、散热圈、衔接边组成。因为整个底座平面形状和机身底部一样，因为平面比较大，零件薄，所以必须设计巩固架，不然容易分裂，支撑不起榨汁机的重量。而散热圈放在底部是为了不破坏整个机身的美感。散热圈内是一个5角星型的支撑设计，这个设计还是比较有特色的！美观、散热又能起到支撑作用，符合力学支撑原则。图26是5角星设计的草图，约束比较麻烦，一不小心就会过约束，或者约束不足，图27是完成图，厚3MM。 图26 底部5角星支撑设计草图 图27 完成图榨汁机爆炸图 图28 榨汁机爆炸图 1机身；2出汁口； 3果汁盒； 4安全开关座；5果渣盒座； 6电机和联轴器；7电源开关；8电源线；9上盖；1
15、0推进器；11底座 2 上盖零件注塑模型腔工艺分析2.1 概述通过对设计出来的上盖造型的分析，确定塑件材料，模具型腔数，然后确定分型面，成功分型后再对上盖凹模进行零件的工艺分析。工艺规程主要有以下9步：1）零件图的研究、 2）毛坯的确定、 3）定位基准的选择、 4）主要表面加工方法及工艺路线、 5）机床的选择、 6）加工工艺设备选择、 7）切削用量的选择、 8）工艺卡、 9）上盖凹模加工模拟。2.2凹模型腔成型 2.2.1选择部件材料 上盖头部的腰形槽是食物的进料口，所以选择产品材料的时候首先考虑的是无毒、无味。我所选用的是材料是PC(聚碳酸酯)，因为它无色透明、无味、无毒，耐热，抗冲击，阻燃
16、，在普通使用温度内都有良好的机械性能，收缩率小，产品误差小，容易保证尺寸精度，而且价格低廉。 图29 材料选择2.2.2 模具坐标 图30所示是模具坐标的选择，ZC轴的正方向指向是模具注入喷嘴，仍然选择当前WCS位置为模具坐标位置。 图30 模具坐标2.2.3 工件尺寸 工件选择标准的长方体，产品的最大尺寸是加了收缩率后的最大X、Y、Z尺寸，为174X174X100mm。另外，型腔侧壁和底版厚度的选择很重要。因为在注塑成型过程中，型腔承受塑料熔体的高压作用，因此型腔的侧壁与底版必须具有足够的强度与刚度。否则会因为强度或刚度的不足而引起塑性变形破裂或弹性变形溢料。如图31所示，是软件通过对产品的
17、自动识别而推荐的厚度。得出凹模尺寸为224X224X125mm. 图31 工件尺寸2.2.4型腔布局 如图32所示, 此模具是一模一腔。 图32 插入腔体2.2.5 补孔 图33补孔，修补开放面是为了下一步分型面时必须进行填充构成一个完整的分型面,在后续的分型过程中才能顺利地从工件割出型芯和型腔。 图33 补孔2.2.6 分型 选择合理的分型面又是模具设计的基础，它不但能满足制品各方面的性能要求，且使模具结构简单，成本也会降低。分型面除受排位的影响外，还受塑件的形状、外观、精度、模具浇口位置、抽芯滑块、顶出系统、机械加工等多种因素影响。经由上述种种因素分析，最后将分型面的位置应设在塑件断面最大
18、尺寸的部位，既圆的最大半径处，如图34所示。图35分型成功。 图34 产生分型面 图35 分型成功 图36 上盖型腔完成图2.3 上盖型腔加工工艺规程2.3.1 零件图的研究 如图37上盖俯视图、图38上盖主视图半剖图、图39上盖右视图半剖图所示，榨汁机上盖模是由一个内球体曲面、腰状曲面、底平面组成。因为整个造型是个圆滑的曲面状，所以对加工时对表面粗糙度有较大的要求。要求整个上盖凹模曲面的粗糙度要达到Ra=0.8m，尺寸精度等级为IT8。底平面为Ra=1.6m，尺寸精度等级为IT10。图37上盖俯视图图38 上盖主视图 半剖视图 图39 上盖右视图 半剖视图及局部放大图2.3.2 毛坯的确定
19、在不影响毛坯制造的经济性、机加工的经济性的同时，还要考虑到热加工以及影响毛坯的各方面因素的前提下，合理的科学的选择毛坯，以便从确定毛坯这一环节中，降低零件的制造成本。根据零件图的结构特点、材料、技术要求以及经济性等，毛坯决定采用半成品件。因为整个造型是个内球体，成品要求表面圆滑，所以对模具材料的抛光性能要求比较大。经过对数种钢材的对比，最后决定选用S136钢（相当于我国的4CR13，属于马氏体不锈钢）。这种钢材的优点在于：优良耐腐蚀性、抛光性、耐磨性、机械加工性及淬火时具有优良的稳定性。综合上列的优点，使得该钢种具有卓越的生産特性。由于其优良的耐腐蚀性，模具经过长期使用或潮湿的环境下操作、存放时后，表面仍然维持原先的光滑状态，不需要特别的保护，维修费用较低。S136刚已预先硬化处理，不需再进行热处理，可以直接加工，这样大大降低了成本及缩短了制造周期。预硬状态下使用（硬度为 30-36HRC ）预硬钢具有良好的切削加工性能，直接刻模加工可满足 50 万模次塑胶制件寿命要求。由于工件最大直径处为174mm，高度为100mm，最后决定毛坯的尺寸为228228128(mm) 如图40所示。 因为毛坯放在普通铣床上就可以容易达到其要求，加工余量少、铣削速度
