小家电工业设计-姚聪

1、基于Pro/ENGINEER的小家电工业设计姓名：姚聪 学号：2007334229 班级：07机械设计制造及其自动化02班1.绪论1.1 工业设计的现状与发展 计算机辅助设计是一种将人与计算机的最佳特性结合起来以辅助进行产品的设计与分析的技术，是综合了计算机与工程设计方法的最新发展成果而形成的一门新兴科学。它的产生和不断发展，对工业生产，工程设计，科学研究等领域的技术进步和发展产生了巨大影响。(1) 工业设计的现状国内工业设计现状：工业设计被称为“创造之神”、“富国之源”。工业设计一直被经济发达国家或地区作为核心战略予以普及与推广。工业设计创意产业帮助产业经济结构转型升级从源头上助推低碳经济实

2、现节能减排任务。产品设计产品研发一直为中国薄弱环节，提升中国综合国力之软实力必需确立研发设计战略。中国设计创意产业中，工业设计是最具潜力领域之一，同时最需迫切发展的也是工业设计。工业设计改变中国经济“全球制造工厂”角色，实现经济结构升级。国外工业设计现状：国外工业设计流程更完善，服务更全面，经验更丰富等优势，让过外工业设计远远胜于国内工业设计。引领时尚的大多都是国外的设计，很多经典的创意更是给人留下了深刻的印象。虽然国内外的设计环境和背景不同，但是设计是不分国界的，国外的设计更精益求精，更有创意，更时尚。(2) 工业设计的发展随着人类由以机械化为特征的工业社会走向以信息化为特色的“后工业社会”

3、，工业设计的范畴也大大扩展了，由先前主要是为工业企业服务扩大到为金融、商业、旅游、保险、娱乐等第三产业服务；由产品设计等硬件扩展到公共关系、企业形象等软件；由有形产品的设计扩展到“体验设计”、“非物质设计”等无形产品的设计，以用户参与的设计的创新2.0模式也日益受到重视，“工业设计”的概念逐渐为内涵更加丰富的“设计”概念所取代。随着现代科技的发展、知识社会的到来、创新形态的蜕变，信息时代的工业设计也正由专业设计师的工作向更广泛的用户参与演变，以用户为中心的、用户参与的创新设计日益受到关注，以用户体验为核心的工业设计的创新2.0模式正在逐步形成。设计不再是专业设计师的专利，用户参与、以用户为中心

4、也成为了设计的关键词，Fab Lab、Living Lab等国际上的创新设计模式的探索也体现了未来设计的创新2.0趋势。1.2 Pro/E软件的介绍 Pro/E是美国PTC（参数化技术公司）开发的大型CAD/CAE/CAM软件，与其他CAD软件相比，Pro/E问世较晚，有条件用近几年来CAD领域的一些先进的理论跟技术，因此具有较高的起点。Pro/E才用了先进的干基于特征的参数化设计思想设计操作灵活简单。同时，Pro/E所有功能模块建立在统一的工程数据库上，所有工程项目具有全关联性，真正实现了CAD/CAE/CAM的有效集成。在当今众多CAD软件中，Pro/E以其强大的三维处理能力和先进的设计理

5、念以及简单实用的操作而被众多设计者接受和推崇，在机械设计与加工制造领域中应用广泛。与其他CAD软件相比，Pro/E具有鲜明的特点，在设计过程中，只有很好把握这些特点，才能充分发挥软件的长处，提高设计效率。之所以选择Pro/E软件是因为它具有一下技术优势：（1） 全相关性（Full Associativity）所有Pro/E解决方案完全相互关联。即在设计阶段任何时候所做的更改，都会扩展到整个制造过程中，自动更新所有的工程文件，将你的错误减到最小。（2） 基于特征的参数化建模（Feature-based Parametric Modeling）Pro/E以智能特征作为产品几何造型的构造基础。特征皆

6、是具有一定机械功能的机械构件，可根据使用者的预期方式变更。装配、加工、制造以及其他领域，都使用最合适的该领域特征。（3） 单一数据库思想单一数据库的最大特点就是实时性。.风扇的设计 2.1 风扇的造型设计2.1.1 风扇的总体造型 本设计为实用型电风扇，电风扇是由风扇头和支架组成，风扇头由本体，前盖，后盖，叶片组成，本体连在支架上，此结构设计简单实用，降低成本，安全可靠，可制成台式或落地式电风扇。该设计主要优点是省去了现有产品中的摇头装置，从而简化了机械结构，降低了生产成本，减少了故障因素。风扇整体所用材料为聚丙烯（PP）塑料，聚丙烯强度、硬度、弹性均高于聚乙烯，密度小，耐热性良好，电绝缘性能

7、和耐蚀性能优良，韧性差，不耐磨，易老化。 多用于法兰、齿轮、风扇叶轮、泵叶轮、把手、壳体以及化工管道、容器、医疗器械等。其总体造型如图2-1所示。 图2-1 风扇的总体造型2.1.2 风扇支架的设计使用扫描混合方法创建主体支架。1）、选取“扫描”“伸出项”选项，选取FRONT基准平面作为草绘平面，绘制如图2-2所示的扫描轨迹。图2-2 主体支架扫描轨迹2）、选取参照点，绘制如图2-3所示的截面，最后创建如图2-4所示的扫面混合特征。 图2-3 支架截面图 图2-4 创建的扫面混合特征使用拉伸方法创建支架基座选取FRONT平面作为草绘平面，绘制如图2-5所示的剖面图，设置为双向拉伸，拉伸深度为“

8、200”，最后创建如图2-6所示的拉伸实体特征。 图2-5 支架基座剖面图 图2-6 支架基座拉伸实体特征使用旋转方法创建风扇安装座将基准平面RIGHT平移距离40后创建基准平面DTM1。选取创建的基准平面DTM1作为草绘平面，绘制如图2-7所示的剖面图，设置旋转角度为旋转角度为360，创建旋转实体特征。选取基准平面TOP为镜像平面复制创建的选装实体特征，最后得到如图2-8所示风扇安装座的实体特征。 图2-7 安装座剖面图 图2-8 风扇安装座支架最终设计结果如图2-9所示。图2-9 支架设计结果图2.1.3 风扇叶子的设计创建叶片中心旋转实体特征单击“旋转工具”按钮，选取FRONT基准平面作

9、为草绘平面，绘制如图2-10所示的草绘截面，设置旋转角度为360，单击确定按钮，最后生成如图2-11所示的旋转实体特征。 图2-10 叶片中心草绘截面 图2-11 叶片中心旋转实体特征创建风扇叶片1) 将基准平面TOP平移距离25后创建基准平面DTM1。单击“拉伸工具”按钮，选取“拉伸为曲面”，选取DTM1为草绘平面，绘制如图2-12所示的草绘截面图，完成草绘，选取双向拉伸，拉伸深度为35。生成如图2-13所示的曲面。 图2-12 叶片的草绘截面 图2-13 叶片的拉伸特征2) 单击“草绘工具”按钮，选取FRONT平面作为草绘平面，绘制如图2-14所示的草绘曲线1，创建如图2-15所示的基准曲

10、线1。 图2-14 创建草绘曲线1 图2-15 创建的基准曲线13) 重复上一步骤，创建基准曲线2（如图2-16、图2-17） 图2-16 创建草绘曲线2 图2-17 创建基准曲线24) 单击“拉伸工具”按钮，选择FRONT平面作为草绘平面，选取“拉伸为曲面”命令，进入草绘模式，单击“通过一条边来创建图元”按钮，点选基准曲线1，接着输入偏移距离为0，确定，设置拉伸深度为“170”。最后生成如图2-18所示特征。图2-18 创建曲面5) 单击“拉伸工具”按钮，选择FRONT平面作为草绘平面，选取“拉伸为曲面”命令，进入草绘模式，单击“通过一条边来创建图元”按钮，点选基准曲线2，接着输入偏移距离为

11、0，确定，设置拉伸深度为“170”。最后生成如图2-19所示特征。图2-19 创建曲面6) 选取刚刚创建的三个曲面，然后单击“合并工具”按钮，合并曲面，确定合并方向，完成合并。再选取合并好的曲面，单击“编辑”-“实体化”，最后生成结果如图2-20所示。 图2-20 曲面合并与实体化的结果 图2-21 创建组7) 按住“Ctrl”键，在分别点选“拉伸1”“草绘1”“草绘2”“拉伸2”“拉伸3”“合并1”“合并2”“实体化1”，单击右键选取“组”，创建组如图2-21所示。8）点选合并得到的叶片，单击“阵列工具”按钮，选择“轴”，设置阵列数为：“3”，角度为：“120”，单击“确定”。 图2-22

12、阵列后的风扇叶片 图2-23 风扇叶片设计结果风扇叶片最终设计结果如图2-23所示。2.1.4 风扇前盖的设计 创建风扇前盖主体使用旋转方法创建风扇前盖主体，单击“旋转工具”按钮，选取FRONT平面作为草绘平面，绘制如图2-24所示的旋转截面图，最后创建如图2-25所示的实体特征。图2-24 前盖主体截面图图2-25 前盖主体旋转实体特征创建前盖栅格结构1）单击“编辑”“扫描”-“伸出项”，选取FRONT平面作为草绘平面，绘制如图2-26所示的扫描轨迹线。图2-26 前盖栅格扫描轨迹图2） 绘制如图2-27所示的扫描截面，创建如图2-28所示的扫描实体特征。图2-27 栅格结构扫描截面 图2-

13、28 栅格扫描实体特征 图2-29 阵列后的栅格结构3） 点选扫描创建的栅格结构特征，单击“阵列工具”按钮，设置为“轴”，选取角度为“9”阵列数为“39”，结果如图2-29所示。创建孔，设置孔深度为“15”，直径为“10”。（图2-30） 图2-30 生成的孔 图2-31 稳定架旋转截面图创建栅格稳定支架，单击“旋转工具”按钮，选取FRONT平面作为草绘平面，绘制如图2-31所示的旋转截面图，最后创建如图2-32所示的实体特征。 图2-32 稳定架实体特征 图2-33 前盖设计结果前盖最终设计结果如图2-33所示。2.1.5 风扇后盖的设计 用拉伸方法创建后盖基本框架单击“拉伸工具”，选取FR

14、ONT平面作为草绘平面，绘制如图2-34所示剖面图，设置拉伸深度为“5”，拉伸实体特征如图2-35所示。 图2-34 后盖基本框架剖面图 图2-35 后盖基本框架实体特征用扫描方法创建后盖栅格结构1）选取RIGHT平面作为草绘平面，绘制如图2-36所示的扫描轨迹。图2-36 后盖栅格结构扫描轨迹2）绘制如图2-37所示的扫描截面，最后生产扫描结果如图2-38所示。 图2-37 后盖栅格扫描截面 图2-38 后盖栅格实体特征3）点选扫描创建的栅格结构特征，单击“阵列工具”按钮，设置为“轴”，选取角度为“8”阵列数为“45”，结果如图2-39所示。 图2-39 阵列后的栅格结构特征 图2-40 后

15、盖主体特征剖面图4）使用旋转方法创建后盖主体特征选取RIGHT基准平面作为草绘平面，绘制如图2-40所示的剖面图，然后生成旋转主体特征如图2-41所示。 图2-41 后盖主体实体特征 图2-42 后盖设计结果后盖最终设计结果如图2-42所示。2.1.6 风扇本体的设计创建风扇本体中心选取FRONT基准平面作为草绘平面，首先绘制如图2-43所示的剖面图，设置拉伸深度为“60”，最后得到拉伸实体如图2-44所示。 图2-43 本体中心剖面图 图2-44 本体中心实体特征创建本体支架1） 单击“拉伸工具”按钮，选取RIGHT基准平面作为草绘平面，绘制如图2-45所示剖面图，设置为双向拉伸，拉伸深度为

16、“3”。最后得到如图2-46所示实体特征。 图2-45 本体支架剖面图 图2-46 本 体支架实体特征2） 阵列得到的支架实体特征，点选支架实体特征，单击“阵列工具”按钮，设置为“轴”，角度为“90”，阵列数为“4”，得到结果如图4-47所示。 图2-47 阵列后的本体支架 图2-48 旋转特征剖面图创建本体旋转实体特征1）选取FRONT基准平面作为草绘平面，绘制如图2-48所示剖面图，设置旋转角度为360，得到如图2-49所示实体特征。 图2-49 旋转实体特征 图2-50 旋转特征截面图2）将基准平面FRONT平移距离30后创建基准平面DTM1。单击“旋转工具”按钮，选取DTM1为草绘平面

17、，绘制如图2-50所示的草绘截面图，完成草绘，得到结果为2-51所示的实体特征。单击“镜像工具”，选取RIGHT基准平面作为镜像平面，得到结果如图2-52所示。 图2-51 旋转实体特征 图2-52 镜像后的旋转实体特征创建拉伸实体特征1）在模型中心创建圆柱突起，单击“拉伸工具”按钮，分别绘制直径为“15”的剖面，选择拉伸深度分别为“30”，“25”，得到结果如图2-53。 图2-53 拉伸实体特征 图2-54 草绘曲线2）单击“草绘工具”按钮，绘制如图2-54所示草绘曲线，单击“拉伸工具”按钮，复制草绘曲线，设置拉伸深度为“10”得到拉伸实体特征，点选拉伸实体特征，单击“阵列工具”按钮，选择

18、“轴”，阵列数为“4”，得到结果如图2-55所示。 图2-55 拉伸实体特征 图2-56 风扇本体设计结果风扇本体最终设计结果如图2-56所示。2.2 风扇的装配2.2.1 新建组件文件新建组件文件，选择缺省模式，在模板中选择“mmns-asm-design”，确定。2.2.2 在缺省位置装配支架文件 进入装配界面，单击“将元件添加到组件”图标，打开创建的支架文件，在系统缺省位置固定元件如图2-57所示。图2-57 在缺省位置装配支架文件2.2.3装配风扇本体单击“将元件添加到组件”图标，打开创建的本体文件，选择销钉链接，使两条轴对齐，再选择两个相互配合的平曲面匹配，得到结果如图2-58所示。

19、 图2-58 风扇本体装配图 图2-59 风扇叶片装配图2.2.4装配风扇叶片单击“将元件添加到组件”图标，打开创建的风扇叶片文件，选择销钉链接，使两条轴对齐，再选择两个相互配合的平曲面匹配，得到结果如图2-59所示。2.2.5装配风扇后盖单击“将元件添加到组件”图标，约束类型选择对齐，使两个轴对齐，在新建约束选择匹配，使两个面相互匹配，得到结果如图2-60所示。 图2-60 风扇后盖装配图 图2-61 风扇前盖装配图2.2.6装配风扇前盖单击“将元件添加到组件”图标，打开创建的风扇前盖文件，选择销钉链接，使两条轴对齐，再选择两个相互配合的平曲面匹配，得到结果如图2-61所示。2.2.7生成装

20、配爆炸图装配爆炸图是装配图的分解视图，建立装配爆炸图有助于分析产品结构，规划零件以及为生产工艺带来方便。生产装配爆炸图步骤如下：1） 从菜单选项中选择“视图”-“分解”-“编辑位置”，打开分解对话框；2） 在“分解位置”对话框中，设置各个选项来调整爆炸图中的元件位置，得到合理的位置之后确定；3） 风扇的装配爆炸图如图2-62所示。 图2-62 风扇的装配爆炸图2.2.8干涉检查运用Pro/E的模型分析功能对装配体进行干涉检查，可以直观的获得零件间的干涉情况，很方便的找到干涉的位置，能够及时的进行修改，保证了设计结果的准确性。干涉检查的步骤如下：1） 从菜单选项中选择“分析”-“模型”-“全局干

21、涉”，打开全局干涉对话框；2） 接受默认设置，单击“计算当前分析以供预览”按钮，计算结果为“没有零件”；3） 干涉检查完成。.闹钟的设计3.1 闹钟的造型设计3.1.1 闹钟的总体造型现如今，钟表已成为生活中必不可少的角色，对于钟表，人们不但看重它的功能，同时也注重它们的外观，一个外观造型优美的钟表可以成为一道亮丽的风景，以下为一个球体造型的工艺闹钟的造型设计，它除了计时以外，还有定时功能，可以在设定的时间叫醒人。闹钟整体所用材料都为聚丙烯，其总体造型如图3-1、3-2所示： 图3-1 闹钟的总体造型 图3-2 合盖后的闹钟3.1.2闹钟上盖的设计使用旋转方法创建闹钟上盖单击“旋转工具”按钮，

22、选取TOP基准平面作为草绘平面，绘制如图3-3所示旋转截面，得到结果如图3-4所示。 图3-3 上盖旋转截面 图3-4 上盖旋转实体创建闹钟上盖其他拉伸特征单击“拉伸工具”按钮，选择对应的基准面作为草绘平面，绘制剖面图，最终得到如图3-5所示的实体特征。 图3-5 上盖的拉伸特征实体 图3-6 上盖的最终设计结果上盖的最终设计结果如图3-6所示。3.1.3 闹钟下盖的设计闹钟下盖的绘制跟上盖的绘制方法大致相同，首先使用旋转方法创建下盖的主体，单击“旋转工具”按钮，选取TOP基准面作为草绘平面，绘制如图3-7所示的旋转截面，旋转角度为“360”，得到结果如图3-8所示。 图3-7 下盖主体旋转截

23、面图 图3-8 下盖主体旋转特征创建下盖其他拉伸特征单击“拉伸工具”按钮，选择对应的基准面作为草绘平面，绘制剖面图，最终得到如图3-9所示的实体特征。 图3-9 下盖实体拉伸特征 图3-10 下盖的最终设计结果下盖最终设计结果如图3-6所示。3.1.4 闹钟表盘的设计创建表盘主体单击“拉伸工具”特征，选取TOP平面作为草绘平面，绘制如图3-11所示剖面图，设计拉伸深度为“60”。选取双向拉伸，得到结果如图3-12所示。 图3-11 表盘主体剖面图图3-12 表盘主体拉伸实体特征创建表盘连接部件单击“拉伸工具”按钮，选取主体上的面作为草绘平面，绘制如图3-13所示剖面图，设置拉伸深度为“58”，

24、选择“去除材料”，得到结果如图3-14所示。 图3-13 主体连接部件剖面图 图3-14 连接部件实体特征单击“拉伸工具”按钮，选取下盖主体上的平面作为草绘平面，绘制如图3-15所示剖面图，最终的到结果如图3-15所示。 图3-15 表盘主体连接部件剖面图 图3-16 连接部件实体特征创建表体a、将基准平面FRONT平移距离12后创建基准平面DTM1。单击“拉伸工具”按钮，选取DTM1为草绘平面，绘制如图3-17所示的草绘截面图，完成草绘，得到结果为3-18所示的实体特征。 图3-17 表体剖面图 图3-18 表体实体特征b、创建表体的其他拉伸特征单击“拉伸工具”按钮，选取对应的基准面作为草绘

25、平面 ，绘制相应的剖面图，最终得到结果如图3-19、3-20所示。 图3-19 表体拉伸特征 图3-20 表体拉伸特征c、创建表体文本特征单击“拉伸工具”按钮，进入草绘界面，草绘界面点选“创建文本，作为剖面一部分”，然后创建文本，最终得到结果如图3-21所示。 图3-21 创建的文本特征 图3-22 表盘的最终设计结果表盘最终设计结果如图3-22所示。3.1.5 闹钟其他零部件的设计创建闹钟支撑杆、表针、销钉实体特征使用拉伸方法创建闹钟支撑杆、表针、销钉实体特征，单击“拉伸工具”按钮，选取基准面，绘制剖面图，最终设计结果如图所示。 图3-23 闹钟分针 图3-24 闹钟时针 图3-25 支撑杆

26、 图3-26 销钉图3-27 秒针3.2 闹钟的装配3.2.1 表盘与表针的装配新建组件文件，选择缺省模式，在模板中选择“mmns-asm-design”，确定。进入装配界面，单击“将元件添加到组件”图标，打开创建的表盘文件，在系统缺省位置固定元件。然后逐步装配时针，分针，秒针。单击“将元件添加到组件”图标，打开创建的时针文件，应用约束类型中对齐和匹配进行装配，分别选取如图3-28所示的两轴与面作为约束参照进行装配。图3-28 装配参照图分针跟秒针的装配与时针的装配相同， 同样的方法进行装配。最终的到结果如图3-29所示。图3-29 变盘的最终装配结果3.2.2 下盖与表盘的装配新建组件文件，

27、选择缺省模式，在模板中选择“mmns-asm-design”，确定。进入装配界面，单击“将元件添加到组件”图标，打开创建的下盖文件，在系统缺省位置固定元件。再次单击“将元件添加到组件”图标，打开创建的销钉文件，在【用户定义】选项中选取“销钉连接”，然后分别选取如图3-30所示两轴和两平面作为约束参照，进行相应的装配。装配结果如图3-31所示。 图3-30 销钉装配参照 图3-31 销钉装配结果单击“将元件添加到组件”图标，打开创建的表盘装配文件，在【用户定义】选项中选取“销钉连接”，然后分别选取如图3-32所示两轴和两平面作为参约束照，进行相应的装配。装配结果如图3-33所示。图3-32 表盘

28、装配参照图3-33 下盖与表盘的装配结果3.2.3 上盖的装配新建组件文件，选择缺省模式，在模板中选择“mmns-asm-design”，确定。进入装配界面，单击“将元件添加到组件”图标，打开创建的下盖与表盘的装配文件，在系统缺省位置固定元件。再次单击“将元件添加到组件”图标，打开创建的支撑杆文件，在【用户定义】选项中选取“销钉连接”，然后分别选取如图3-34两轴和两平面作为约束参照，进行相应的装配。装配结果如图3-35所示。 图3-34 约束参照 图3-35 支撑杆装配图单击“将元件添加到组件”图标，打开创建的销钉文件，在【用户定义】选项中选取“销钉连接”，然后分别选取如图3-36所示两轴和

29、两平面作为参约束照，进行相应的装配。装配结果如图3-37所示。 图3-36 装配参照 图3-37 销钉装配结果单击“将元件添加到组件”图标，打开创建的时针文件，应用约束类型中对齐和匹配进行装配，分别选取如图3-38所示的两轴与面作为约束参照进行装配。得到结果如图3-39所示。图3-38 装配参照图3-39 上盖装配结果3.2.4 生成装配爆炸图装配爆炸图是装配图的分解视图，建立装配爆炸图有助于分析产品结构，规划零件以及为生产工艺带来方便。生产装配爆炸图步骤如下：1） 从菜单选项中选择“视图”-“分解”-“编辑位置”，打开分解对话框；2） 在“分解位置”对话框中，设置各个选项来调整爆炸图中的元件位置，得到合理的位置之后确定；3） 闹钟的装配爆炸图如图2-62所示。图3-40 闹钟的装配爆炸图3.2.5 干涉检查运用Pro/E的模型分析功能对装配体进行干涉检查，可以直观的获得零件间的干涉情况，很方便的找到干涉的位置，能够及时的进行修改，保证了设计结果的准确性。干涉检查的步骤如下：1） 从菜单选项中选择“分析”-“模型”-“全局干涉”，打开全局干涉对话框；2） 接受默认设置，单击“计算当前分析以供预览”按钮，计算结果为“没有零件”；3）干涉检查完成。结论及存在的问题至此，将近四个月的毕业设计就