毕业设计自加水增压式杀菌温热净水机设计1

1、第一章 绪论 11直饮机的现状“饮水机目前的家庭拥有率较低，而商业用户也还在增长，因此在未来相当长的一个时期市场都将呈现较旺盛的消费需求。”根据2002年中国城市家电消费市场联合调查研究课题组的调查报告显示，1997年国内饮水机市场规模在100万台左右，2001年整个市场规模已接近1000万台，呈现出较快的增长趋势。     除城市商用饮水机拥有量较高外，当前我国城市居民家庭饮水机拥有率仅为19.7%，饱有量约为985万台。饮水机进入城市居民家庭的时间还比较短，大体是在1999年初才开始加快进入居民家庭的步伐。家庭消费者目前所拥有的饮水机主要是在2000

2、年以后购买的，2001年市场销售量达到了384万台，2002年14月份市场销售量已达到172.8万台，家庭消费量占整个饮水机市场规模的比重越来越大，预计在2-3年之内，家庭购买饮水机将超过商业用户的市场规模。 (近年家用饮水机占整个饮水机市场的比重柱状图)    从城市市场结构上来看，各个城市的拥有率差别较大，天津、深圳、南京、大连、北京、上海、厦门、成都等大城市的饮水机拥有率较高，其中天津、深圳两个城市的饮水机拥有率更是高达30%以上。由于认知度和桶装水产业配套规模较小的原因，中小城市居民家庭饮水机的拥有率还较低。    

3、 从产品结构上来看，饮水机产品主要有两种类型，一种是单冷型，一种是冷暖两用型。调查结果显示，由于受“水要喝热的”、“泡茶”等生活习惯的影响，城市居民购买饮水机主要以冷暖型为主，比例高达83.3%。     在价格结构上，调查统计数据显示，预期消费者对饮水机的预期价格主要集中在3个价格段：即300元以下；301500元；501700元。预期价格与市场实售价格之间基本没有差别，价格已经不是消费者和厂家考虑的主要问题。     在品牌结构上，消费者的品牌意识在逐步加强，对名牌产品的信赖度最强。这其中安吉尔、美的

4、、司迈特等的品牌拥有率较高。此外，奇迪、延中、惠康、国信也占有较为稳固的市场份额。对饮水机厂家来说，打造品牌工程，加强营销人员素质，活化终端展示和促销，对产品从外观、功能、色彩进行差异化设计，与桶装水厂家联合销售等将是在未来竞争中取胜的必备条件。     饮水机市场有着令人心动的诱人前景，但这并不代表着遍地黄金，它还时刻承受着内忧外患的煎熬，只有认识到问题才有可能寻找到预防和解决问题的方法，才能够享受到更多甜美的“蛋糕”。    “内忧”主要表现在下面两个方面：     第一，饮水机自

5、身存在着“二次污染”的问题。即使完全合格的桶装水在饮水机上使用时，细菌依然会进入饮水机内部并在贮水箱及冷水管道内壁孳生繁殖，而大部分饮水机的贮水箱温度在30摄氏度左右，是培养细菌的温床，20分钟左右就能繁殖一代。据上海市卫生防疫部门检测19台饮水机放出的冷水，其菌落总数均超出国家卫生标准（纯水不得超出20个/毫升，矿泉水不得超出50个/毫升），少则超标10多倍，多则超标几百倍。随着消费者对自身安全意识的加强，解决饮水机“二次污染”问题已经被提到议事日程上来。哪家企业觉醒的早，哪家企业就会夺得新一轮竞争的主动权。     据了解，个别企业已经开发出臭氧灭菌

6、饮水机。装有这一装置的饮水机能在10分钟内将原来菌落总数大于1万个/毫升被污染的水洁净为小于1个/毫升的饮用水，而且经过半年的跟踪检测，菌落总数均符合卫生标准。健康、新鲜将是将来饮水机的重要卖点。     第二，杂牌机的不稳定因素的困扰。据了解，目前我国家用饮水机市场，不知名企业的销量占53%，它们多以较低的价格取胜，而这其中杂牌机居多。劣质杂牌机的存在不仅损害了消费者的利益，而且搅乱了整个市场。更有甚者有些不法厂家，使用不合格的原料制作饮水机机身，所以“杂牌”饮水机的外壳会产生发黄、破裂等问题，如部分饮水机有泄漏和溢水现象，反映出饮水机的设计、制作和装

7、配水平较差，给消费者增加了不同程度的安全隐患。最主要是“杂牌”饮水机的内部接触饮用水的零件的抗菌性根本不合格，内部接触饮用水零件的质量不过关会助长细菌滋生，直接损害消费者的身体健康。因此，各级政府技术监督执法部门应该加强对整个行业的监管和教育，企业自身也要有自律意识。     令人欣慰的是，国家强制性执行的CCC认证将于今年5月1日起全面在饮水机行业实施，届时未获得强制性产品认证证书和未加贴中国强制性认证标志的产品不得出厂、销售。3C认证的强制实施无疑将剔除饮水机行业的“杂质”，使整个行业运营更加规范。也许优势饮水机品牌会在此次认证推行过程中觅得更大的商

8、机。     至于“外患”，主要有两个方面：     第一，劣质桶装水的问题。唇亡齿寒。即使饮水机很好，如果桶装水生产不达标，恨乌及屋，也一样会影响到引水机的声誉。2002年3·15期间，中央电视台揭露不少地方桶装水假冒伪劣盛行，许多生产企业不具备基本的卫生安全条件，净化设施落后，生产环境脏、乱、差。不少厂家用带血的注射器、用进口的洋垃圾等制作“黑心水”，许多桶装水，本身就是致病之源。为了保障消费者的利益和企业的利益，象美的的优势饮水机品牌厂家纷纷采取“名机卖名水”的促销方式，与名牌桶装水供应商联手开拓市

9、场。     第二，受到直饮机的威胁。家庭终端直饮机是近两年刚刚在市场上出现的产品，采用RO膜反渗透技术，可以与自来水直接相接生产出纯净水，现制现喝，杜绝了“二次污染”问题的出现。直饮机在日本、欧美等国家和地区的普及率达到70%左右。直饮机是一支生力军，它的出现无疑是饮水机的潜在市场威胁。 8月10日，在江苏无锡召开的城镇居民健康饮水示范会上，凤凰集团演示了所产直饮机的制水功能：在进水管水源中分别加入农药和太湖蓝藻水，10多秒钟后，出水管流出的水清澈透明。不少在场的观众当即饮用，全场气氛活跃。据中国城镇供水协会樊康平介绍，如果说自来水是我国第一次饮水革命

10、的产物，桶装水则掀起了居民饮水的第二次革命。如今，直饮机引发的无疑将是中国人饮水习惯的又一次革命。他说，目前，现代饮水的三大方式是管道直饮水、桶装饮用水、自来水终端直饮机。管道直饮水虽是解决千家万户健康饮水的根本之策，但由于优质管道造价相当于普通管道的4倍，投资过于庞大，全国只有上海、北京、广东等省市的一些高档住宅小区采用，无法大面积推广。目前，桶装水如日中天。走在大街上，不时可以看见桶装水的物流车辆。据统计，2000年，我国桶装水生产厂家已达2300家，总产量达554万吨，跃居产量420万吨的碳酸型饮料之上。但是，日显严重的二次污染使人们饮用桶装水的信心受到动摇：细菌会进入饮水机内部并在水桶

11、及水管内孳生繁殖，使水受到污染。据悉，上海市卫生防疫部门曾对19台饮水机放出的水进行检测，发现其菌落总数均超过国家标准。桶装水的尴尬催生了直饮机的问世，在前不久召开的第5届中国特许加盟大会上，上海就有两家企业现场推广直饮机。中国预防科学院环境卫生与卫生工程研究所主任李亚栋说，直饮机基本的工艺包括粗滤、活性炭过滤、精密过滤三级过滤系统，精滤普遍采用液体分离膜高新技术。根据不同种类的膜技术，又可分为微孔过滤、超滤、纳滤和反渗透4类系列，国内知名企业普遍采用的都是反渗透技术。这样，一台直饮机就犹如一个小型纯净水工厂，消费者只需接上自来水和电源，即可在家自制纯净水，开拓了饮用水的新领域。如果说，自来水

12、是中国第一次饮水革命的产物，瓶（桶）装水掀起了中国居民饮水的第二次革命。那么，直饮机引发的无疑将是中国人饮水习惯的又一次革命。随着中国水污染的持续恶化与人们物质生活水平的不断提高，我国的健康饮用水市场容量巨大。据权威调查机构参照欧美用水现状预测：21世纪中国健康饮用水产业年市场容量在500亿元人民币以上。在9月26日由河北省疾病预防控制中心主办、凤凰制水公司协办的“河北省饮水与健康专家研讨会”上，与会专家指出，现代饮水的三大主力是桶装饮用水、自来水终端制水机、管道直饮水。目前，桶装饮用水和饮水机行业已处于产品生命周期中的成熟期。同时，由于利益的驱使，许多不合格桶装水对市场造成恶性冲击，国家质检

13、部门的抽查结果不断被媒体曝光，这些必然导致消费者对桶装饮用水重新审视，整个饮水机市场将呈降温趋势。随着经济的发展，大多数家庭都安装了饮水机，购买桶装矿泉水、纯净水作为家庭饮用水。中国质量万里行促进会7月发布的投诉警示表明：饮用水的投诉有增长的趋势，消费者要警惕饮用水变成“毒水”、“假水”影响了自己饮水安全。因此，自来水终端制水机直饮机（净水机）因具有主动性和灵活性而将成主流。杭州司迈特电器生产了第一台由中国人自己制造的饮水机，开创了中国人饮水观念的先河。如今，为解决自来水二次污染问题，司迈特电器又率先推出了世界流行的家庭净水设备直饮机，在保证水质更清醇、更健康的同时，为快节奏的现代生活节省大量

14、时间和高额的买水费用。用户只需把直饮机与自来水源相连，内设过滤系统，通过深层的杀菌、吸附、粗滤、微滤、精滤等工序，有效去除自来水中的细菌、杂质、对人体有害的重金属及化合物，并保持自然水原有的活性。净化后的水质干净卫生、清澈透明、营养均衡，水质综合指标高于国家规定标准，经过过滤后的净水成本低，不但是优质的饮用水，还可以用做其他生活用水。据悉，直饮机在美国、日本等发达国家的普及率已高达70以上。 据专家介绍，作为市政自来水终端的过滤设备，只要把直饮机安装在任一水龙头上，通过尖端的宇航膜水处理技术，可使自来水获得高纯度净化。膜处理是当前最成熟的水处理技术，而宇航RO膜技术又居于膜处理技术的最尖端。

15、据了解，自来水终端制水机不但可以有效解决自来水二次污染等问题，而且通过终端深度处理，又正是对城市自来水处理工艺的补充和完善。因此，自来水终端制水机既是自来水的分流器、净化器，又是健康饮用的造水机。正因为具有诸多的优势，所以自80年代从美国率先开发成功以来，发展很快。现在，美国、日本等发达国家家庭的普及率高达70以上。从趋势上看，在今后的相当长时间里，直饮机必将作为一种新的饮水方式为越来越多的家庭、团体所接受，从而成为三分饮水市场的新力量。 目前，我国自来水终端制水器的生产厂家虽然已有不少，但整个行业尚没有形成一定的规模，行业内缺乏登高一呼的领军品牌。但也正因为如此，其作为一个行业的发展潜力的巨

16、大、成长空间的宽广也就不言而喻。 江苏凤凰集团凤凰制水经五年时间精心准备，创新提出了家庭、商务的饮用水终端制水解决概念并研发成功凤凰直饮机系列，志在引领中国终端制水家电航向，并在国内水家电市场引起强烈反响。12产品使用说明书1产品简介维达牌杀菌净水机采用“LF”消毒剂与膜技术相结合的最新技术，及专利结构，成为引领净水技术回归自然的新一代净水器。一、净水系统L-F消毒剂是由南开大学主任医师罗雁教授多年从事地方病预防和水处理剂研制、应用而发明的，一种非氯型高效广谱杀菌灭病毒剂，内含十多种中草药成份，优于国内外现有的“三碘树脂”消毒剂，能瞬间100%地杀灭致病细菌及病毒，过滤后水质对人体无毒无害。应

17、用于净化滤芯中，可彻底解决：1、传统吸附净化阻挡过滤型净水器因病菌堆积繁殖形成的菌床问题；2、细菌对膜的“噬蚀”造成的膜微孔变大泄漏问题，确保主精度膜的正常使用；3、细菌代谢产物产生的毒素、藻类、隐孢子虫对人体的危害；同时采用专利结构的滤芯增设初级排污，去除前质提高进水水质，以提高净化材料与L-F消毒剂的有效利用率；净化材料采用椰壳颗粒活性碳GAC和活性碳纤维ACF，高效吸附水中有机物和重金属，达到深层净化效果。维达净水系统彻底解决了饮水污染的三大问题：细菌病毒、重金属、有机污染物，并保留人体健康必需的微量元素与宏量元素。净化水水质高于国家瓶装饮用水标准，并达到国际直饮水标准。二、加热系统本机

18、维达净水器可以广泛用于家庭、学校、酒店、医院、美容院和写字楼办公室等小公众场所的饮用、洗涤。秉承中华医学之美德，科技创新之理念珍爱生命，为人类健康播撒爱的光芒。编码说明 J W R 4 0 1 序号 过滤等级 (3/4) 温热 (WR/BR) 净水机 净化理念代号“3”表示：三级过滤。PPF+L-F+GAC+ACF+UF代号“4”表示：四级过滤。UF+L-F+GAC+ACF+UF注：PPF：聚丙烯熔喷管 L-F：L-F高效广谱杀菌灭病毒剂GAC：椰壳颗粒活性碳ACF：活性碳纤维颗粒UF：专利中空纤维超滤膜结构示意JSQ-B中空纤维超滤强力吸附杀菌组合滤芯L-FPP 精滤杀菌组合滤芯L-F净水

19、进水 污水JSQ-C中空纤维超滤中空纤维超滤净化杀菌组合滤芯L-F净化杀菌组合滤芯L-F 净水 原水 自来水 污水功能特点产品集杀菌、灭病毒、精滤、净化、超滤于一体，具有以下独有功能：1. 瞬间100%杀灭细菌和病毒；2. 去除水中余氯及异臭异味；3. 清除有机污染物及重金属污染物；4. 降低水的色度、浊度，提高水质；5. 保存水中人体必需的宏量元素和微量元素6. 无菌床、通量大、无二次污染，净化后可直接生饮；7. 节约用水，净水产率高达90-95%；8. 长效服务。第一级滤芯更换期为20吨净水。主要技术参数型号总出水量L/min包 装 尺 寸 mm×mm×mm安装孔距mm

20、净 重 Kg出水卫生标准JSQ-B465 x 175 x 340 122GB5749-1985CJ94-1999JSQ-C385 x 180 x 5681121.3 安装与调试包装附件1、 壁挂式：使用说明书（保修卡）、合格证、膨胀螺丝贰只、进水软管、排污软管、不锈钢弯管。2、 内置式：使用说明书（保修卡）、合格证、膨胀螺丝贰只、进水软管、排污软管、鹅颈龙头。安装方法1、 位置与方式选择：选择离自来水接头合适的位置，可在水斗下内置也可壁挂于厨、厅。安装孔距参考上表，将净水器底板挂孔与螺丝对齐贴墙即可；2、 在接头处安装三通角阀原水阀门（可自备），以防停水后水垢阻塞；3、 软管连接角阀与净水器进

21、水口；4、 壁挂式的连接出水弯管。调试方法净水器首次使用需要冲洗保护液，最好由本公司安装人员进行调试。1、 排气。冲洗时接通自来水并打开自来水原水阀门、同时打开排污阀及净水龙头，如出水不畅，可将净水器反复倒置、横放以便排出滤芯内的气体。2、 排污阀放水。当排污阀及净水龙头均有水流出时，关闭净水龙头，由排污阀放水1020分钟。3、 净水龙头放水，打开净水龙头，关闭排污阀，由净水龙头放水1020分钟。如水中仍有白色泡沫为保护液所致，可按上述方法重复清洗，至水中无泡沫即可正常取用净水了。日常使用1、 日取用净水前，应先打开净水龙头半分钟，以冲掉净水龙头周边的污染物，再取用净水。2、 周至少打开一次排

22、污阀进行清洗。排出的浓缩水可以使用，但不能饮用。JSQ-C型应先排自来水阀，再排排污阀。注意事项1、 净水器超滤膜使用压力应pa，使用净水器后应随时关闭自来水原水阀门！2、 为确保各滤器能充分发挥其独特效用，每次净水龙头的持续打开时间最好不超过30分钟，可多次打开以延长膜的使用寿命。滤芯的更换视水质状况而不同，一般滤水20吨或使用三年，需要更换部分滤芯，建议更换滤芯的周期如下：JSQ-B更 换 周 期 （正常水质）JSQ-C更 换 周 期 （正常水质）级PP精滤杀菌滤芯20T水，2-3年中空纤维超滤滤芯30T水，3-5年级净化杀菌组合滤芯20-40T水，3-5年净化杀菌组合滤芯30-50T水，

23、5-8年级净化杀菌组合滤芯20-40T水，3-5年净化杀菌组合滤芯30-50T水，5-8年级中空纤维超滤滤芯30-50T水，5-8年1.6 消费比较与市场上常见的水净化器相比具有以下三大优点：1、 100%瞬间杀灭水中致病细菌和病毒。2、 保存饮用水中人体必需的宏量元素和微量元素。3、 生产饮用水成本低、产出效益高。为此，采用“LF”消毒剂研制生产的维达牌杀菌净化水系列产品是当今世界唯一能够生产“三无三低生命水”的最新一代的饮水净化设备。其生产出的饮用水可以直接生饮，被专家誉为“生命水”。另：维达净化水与桶装水比较比较方式维达净水纯净水矿泉水健康：保留有益元素×无菌：杜绝病从口入&#

24、215;×保鲜：新鲜，富氧方便：随开随用，无需等候××小巧：节省空间，不需储存××经济：一次投资，终身享用第二章 CAD三维几何造型2.1 CAD技术的发展历史回顾 CAD技术起步于20世纪50年代后期，他的发展经历了一个由二维向三维逐步转变的过程。早期的CAD技术，是利用计算机进行辅助绘图，以摆脱烦琐、费时和绘图精度低的传统手工绘图，此阶段的CAD技术称之为二维计算机绘图技术，该种技术的代表性软件为AUTODESK公司的AUTOCAD.。在当今中国的CAD用户特别是早期的CAD用户中，二维计算机辅助绘图仍然占有相当大的比重。 进入80年代，国

25、际上的CAD技术逐步由二维向三维过度，因为三维设计软件符合人们的设计思维习惯，设计者可借助于计算机将头脑中的或已有的产品形体，转变为可视的、可分析的、可修改的，甚至可模拟加工的实体模型，它将使计算机辅助设计和计算机辅助制造一体化成为可能，因而该种技术一出现便受到业界人士的普遍欢迎。但早期的三维设计软件，对硬件的要求较高，主要在大中型机上或工作站上运行，昂贵的软、硬件价格使许多企业望而却步，因而早期的三维CAD用户大多为国际上的大企业和军工企业，这在一定程度上阻碍了三维设计软件在工业中的推广运用。 进入90年代后，随着技术的进步，特别是随着计算机技术的发展，微机的性能有了很大的提高，如今的微机性

26、能指标甚至超过以前的工作站的性能指标，于是各大软件公司纷纷推出自己微机版三维设计软件，这为三维设计软件的广泛应用创造了条件。有分析家认为：三维设计时代已经来临。综观国内外，由于软、硬件价格的下降，三维软件迅速被广大企业所接受。可以想象：随着三维设计技术的进一步推广应用，三维设计软件将逐步完全取代二维设计软件，成为设计师进行设计工作不可缺少的辅助工具。2.2 CAD技术的发展历史从70年代到80年代，CAD技术经历了曲面造型和实体造型技术，自此实现了三维实体造型。实体造型技术能准确表达零件的绝大多数属性，在理论上有助于统一CAD、CAE和CAM的模型表达，给设计带来了极大的方便。可以说，曲面造型

27、技术是CAD技术的第一次革命。因为它标志着计算机辅助设计从单纯模仿工程图纸的三视图模式想三维曲面造型的转变，克服了三视图方法表达的不完整性，以致设计完成后制造出来的样品与设计者所想象的有很大差异。在当时，曲面造型系统以CATIA为代表，它的出现改变了以往只能借助油泥模型来近似表达曲面的落后的工作方式。实体造型技术则可以称作CAD技术的第二次革命。促使实体造型技术的产生的原因是当时的CAE、CAM技术也有了较大的发展。曲面造型技术只能表达形体的表面信息，对零件的很多重要信息如质量、重心、惯性矩等却无能为力，这给CAE技术的应用带来极大的阻碍。经过一段时间的研究，于1974年出现了世界上第一个完全

28、基于实体造型技术的CADCAE软件，它就是I-DEAS。但实体造型技术既带来了算法的改进和未来发展的希望，也带来了数据计算量的极度膨胀，在当时的硬件条件下，实体造型的计算及显示速度很慢，在实际应用中做设计显得比较勉强。由于以实体造型为前提的CAE本来就属于较高层次的技术，普及面较窄，所以反应还不强烈，加上个公司意见不统一，使得实体造型技术没能迅速在整个行业全面推广开来。推动了此次技术革命的SDRC公司与幸运之神檫肩而过，失去了一次大飞跃的机会。在以后的十年里，随着硬件性能的提高，实体造型技术又逐渐成为众多CAD系统所采用。这两次CAD技术革命，以及计算机技术的进步，硬件性能的不断提高和价格的大

29、幅降低，给CAD技术的广泛应用带来了极大的推动。但是，正象其他科学技术一样，CAD技术也没有停止它的前进步伐。正当实体造型技术逐渐普及时，CAD技术又有了重大进展。在80年代中期，一些公司重新设计新的CAD系统，称为改进型，它在系统结构、集成化程度、特征造型和参数化设计等方面作了很多改进。在这些系统中，最具代表性的是美国PTC公司推出的ProEngineer系统。它的最突出的特点是参数化造型技术，该技术克服了以前的无约束自由造型的缺陷。可以说，参数化造型设计是CAD技术发展史上的第三次革命。其主要特点是：基于特征，全尺寸约束，全数据相关，尺寸驱动设计修改。特征造型可以说是CAD建模的一个新的里

30、程碑，它使CAD/CAPP/CAE直至生产管理的真正集成化成为可能，为解决当代从产品设计到制造的一系列问题奠定了理论和技术基础。ProEngineer是一个基于参数化、特征设计的三维实体造型系统，它的一面世，就以它的尺寸驱动和基于特征设计的实体造型软件深的用户的欢迎，同时，它也符合虚拟环境CAD技术的要求。虚拟环境CAD技术用于设计工作使我们面临另一次的技术革命。全部的设计过程，从概念设计直到最后的产品，都在一套虚拟环境系统上完成，它具有以下特征：设计师可观察到设计对象，客户可以验证设计对象，使之符合所要求的规格，可以试装配产品，检验其可装配性等。从CAD的发展历史可以看到，CAD技术的每一次

31、重大进展，都带动了CAD/CAE整体技术的提高及制造技术的更新，CAE的发展与CAD的发展是密不可分的，紧密联系在一起的。参数化技术的成功应用，使它在90年代前后几乎成为CAD业界的标准，许多软件厂商纷纷追赶。但是技术的发展总是在不断推陈出新，在参数化技术之后，又推出了变量化设计技术，其最成功的系统为SDRC公司的I-DEAS Master Series(简称I-DEAS MS)软件系列。没有一项技术能够长盛不衰的，CAD技术一直处于不断的发展与探索之中。正是这种此消彼长的互动与交替，造就了今天CAD技术的兴旺与繁荣，促进了工业的高速发展。今天，越来越多的人认识到CAD技术的巨大的生产力，不断

32、加入到用户行列之中。CAD技术促进了工业的高速发展，反过来，工业发展的需要也促进了CAD技术的进步。其中机械制造行业对CAD技术的发展起了重要的作用，机械制造行业一直是CAD/CAE/CAM系统应用的急先锋，可以说，CAD技术的应用，有效的推动了机械制造业的前进；机械制造业的需求也带动了CAD技术的发展。多年来，机械制造业的CAD/CAE/CAM系统的选型一直是CAD/CAE/CAM技术发展的风向标。随着竞争的日益加剧，再结合机械制造行业的技术密集型和劳动密集型的特点，机械制造商们更加倾向于那些易学好用、集设计/分析/制造于一体、同时能支撑整个企业产品信息（PDM）的软件，期望能借此彻底改善研

33、发环境。2.3 CAD的基本概念 从70年代开始，商品的市场竞争越演越烈，各制造厂商为了提高自己产品在市场上的占有率，纷纷在产品设计、制造工艺、材料和管理等各个环节上采用新技术，力争缩短产品的研制周期，加快产品更新换代的步伐，提高产品技术性能，降低产品成本，从而掀起了一个以计算机辅助设计技术为代表的新技术革新浪潮。计算机辅助设计（computer Aided Design,简称CAD）是以计算机图形学为基础，利用计算机强有力的数据处理功能和高效率的图形处理能力，辅助技术人员进行工程和产品的设计与分析，以达到理想的目的或取得创新成果的一种技术。它是综合了计算机科学与工程设计方法的最新发展而形成的

34、一门新兴学科，计算机辅助设计技术的发展是与计算机软件、硬件技术的发展和完善、与工程设计方法的革新紧密联系的。采用计算机辅助设计已是现代工程设计的迫切需要，它已经成为衡量一个国家工业技术水平的重要方面。2.4 CAD的基本内容 随着科学技术的发展，人们对CAD的工作范围和内容的认识也在、不断的深化。CAD技术是一种综合性的新兴技术，它的应用范围覆盖了产品设计的全过程。就目前我们的理解，CAD技术主要包括以下基本内容： a. 三维造型 为了开展各项CAD工作，首先必须在计算机内部建立设计对象的三维数字化模型即对设计对象的几何形状给出某些确切的数学描述，并将设计对象显示在图形终端的屏幕上，可以方便的

35、观察他们，同时还可以根据要求随时的加以调用、进行形状修正和分析计算。三维造型的模型目前主要有线框模型、表面模型和实体模型。三维造型目前已经逐步发展成为高性能的CAD系统的核心部分，因为三维造型能够更直观、更全面的表达实际形体，并且更为符合设计活动的思维过程，也可以作为CAD数据库的基础。同时，利用三维造型技术建立起来的模型，也可以供后续的数控编程和加工等方面使用。b工程分析通过对三维数字化模型作适当处理既可生成设计对象的动力学模型，并可继而对该模型进行静态下的强度、刚度、振动和噪声及应力应变、热应变等方面的分析。有限元法是经常使用的工具之一，它通过事先把被分析的复杂结构物分解成多个简单的有限单

36、元，并 认为他们通过节点相互连接成一个整体，在计算机高速处理能力的支持下可以计算每个节点的几何变形、力学特性和物理状态，从而完成对整个结构物的性能分析。对物体受到冲击或变负荷的运动状态，通常综合应用有限元法和静态分析法，先求出个零件的动特性，然后根据零件间的配合条件将各零件的动特性组合起来，求出设计对象的总体动特性。对运动机构还可以进行运动模拟和干涉检查。c . 数据处理和管理这里一方面是指在设计工作中涉及到的各种数据（包括图形数据等）的统一管理和加工，另一方面也包括数据的查找和处理等。CAD系统对数据库管理系统有较高的要求，它主要是用来存储设计某类产品时所需的各种信息，其目的是为了将生产各个

37、阶段的有关信息以设计信息为中心，有机的予以结合起来，使其能得到有效的利用和共享。但目前较常见的方法还是利用通用的数据库管理系统，对能实现完整、统一、支持制造全过程的产品模型CAD数据库系统的研究还有待进一步加深。d绘图及技术文档生成绘图及技术文档生成包括绘制工程图（零件图、部件图、及总装图）、机械特性图及生成零件清单、设计说明书等各种技术文档。图形可由计算机辅助绘图系统绘出，在高水平的系统中，能通过几何造型产生的各项视图来生成。当用户需要输出工程图时，绘图仪可根据输送给它的绘图数据自动绘制相应的图形，同时将这些绘图数据存人计算机存储器归档备查，一般的CAD图形系统多具有绘制各种图形元素、处理图

38、形元素的各种几何属性、图形的各类几何变换、图形的编辑、尺寸的标注以及指定部位阴影线的绘制、图形的局部绘制和给定特定视图等功能。计算机辅助绘图可以取代传统的手工绘图方式，提高工程图纸的绘制质量和速度，为“三五”（无绘图板，无绘图仪，无扫描员）设计的实现提供的可能。2.5 CAD技术的优点 通过对CAD技术的描述，我们不难发现理解应用CAD技术具有如下优点：提高设计效率，缩短产品研制周期。 应用CAD技术，可以缩短产品的研制开发周期，更快、更好、更多的开发新的产品适应市场需要，这将有益于提高企业的竞争能力。有关调查结果表明，企业应用CAD技术可使设计效率提高2-5倍或更高。一般来说，所设计产品的复

39、杂程度越高，对产品性能和其他方面要求越高，设计零部件的重复度越高，设计效率越显著。 1.提高产品设计质量 应用CAD技术，可以对设计对象的整体或零部件进行准确、详细的分析计算、模拟仿真并找到最优设计方案，并且有利于减少设计中的人为错误，提高设计精度，从而提高设计质量。 2加强现代化管理 应用CAD技术，可以通过数据库管理系统来统一管理在产品设计过程中的各种信息，实时的进行信息的传输。这些信息不仅在设计部门，而且可以生产制造、管理等部门中得到应用，实现信息共享。 3有利于建立一种全新的设计和生产技术管理体制 CAD技术将最终从根本上改变过去的手工绘图、发图、凭图纸组织整个生产过程的技术管理方式，

40、将它转变为在计算机上进行交互设计，用数据文件发送产品定义，方便迅速的实现各个部门之间的协调与交流，在统一的数字化产品模型下进行产品的设计构思、分析计算、工艺规划、和工装设计、数控加工、质量控制以及数据库管理等。2.6 CAD技术的发展趋势 由于CAD技术的应用带来极大的经济效益，使企业充满了创造性的竞争能力，因此CAD技术已得到了社会的普遍重视及广泛应用，这极大的促使了CAD技术的不断的发展和完善。当前CAD技术的发展有如下一些趋势： 1CAD系统的集成化 集成化的含义是多角度、多层次的。它可以是一个CAD系统内部各个模块之间的集成：或者体现在一个企业引进的多种CAD系统之间的集成；也可以理解

41、成功程设计领域CAD与CAPP、CAM系统之间的集成；如果范围更大一些的话，则泛指支持产品开发的整个生命周期的集成化系统，既把计划、构思、设计、仿真、工艺、制造、组装、测试以及文档生成各个环节集成到一个统一的系统，实现资源的共享和信息的集成，并逐步向虚拟制造技术发展。实现CAD集成化的一个重要基础就是软件的标准化、规范化，需要制定一系列的标准：图形标准、网络标准、产品数据交流标准等，建立在这些标准化基础上的CAD软件具有开发性、可移植性、可互连性，是实现CAD集成化的重要保证。同时，为适应CAD集成化系统的发展，必须开发相应的集成化CAD数据库。 2CAD系统的网络化 随着CAD技术的飞速发展

42、，计算机应用范围日益广泛深入，尽管每台计算机的运行速度、存储量和外设不断进步，但当解决大规模问题是常常需要访问其他工作站的各种资源，如CPU、存储器及外设；其次，CAD工作站有时处于闲置状态，可供其他用户使用，以提高其利用率；特别实在CIMS和并行工程技术日益为人们所重视的今天，CAD工作站的连网已成为CAD技术发展的一个重要方向。利用网络技术将分布在各处的CAD工作站联成网，各工作站能够自动协调的进行CADCAM工作，他们能够共享网络中的软硬件资源，用户能够很方便的访问一个作为节点的工作站上的信息，使系统效率得到了提高，因而作为一种新的CAD系统正越来越受到用户的欢迎。 3CAD系统的智能化

43、 智能CAD是指具有某种程度人工智能的CAD，这主要是通过在CAD中运用专家系统、人工神经网络等人工智能技术以提高系统的智能水平并加强人机之间的密切合作。有人认为它是能大幅度提高设计工作效率，改进产品自身的功能和降低成本的一种在计算机上实现高级设计的行为，其目的是使刚性的自动设计向柔性化演变。智能CAD是由设计操作知识、设计控制知识和设计对象知识构成。前两部分合称为设计的人工智能模型。而专家系统则是一种计算机程序，通过合理的设计，使计算机具有推理、理解、决策、学习和创造等智能行为，完成专家级水平的设计任务。它能模拟专家解决问题的过程，首先研究设计要求和各种有关事实、数据，然后应用专业知识进行反

44、复综合与分析，最后得到满意的设计方案。由此可见，采用人工智能的原理和方法来解决CAD问题是CAD发展的必然趋势。第三章 Pro/ENGINEER常用功能简介Pro/E是一个基于三维的设计软件，它集零件造型、装配造型和自动生成二维视图等功能与一体。Pro/E还包含模具设计（Mold design）、管道（Piping）和钣金（Sheet metal）等模块，用于提高这些领域的设计效率。Pro/E是一个基于windows操作系统的设计软件，其界面友好，易学易用。该软件按工程设计思路进行设计，可以支持自上而下和自下而上两种设计方法。即可以先设计零件图，后设计装配图；也可以先设计装配图，再设计零件图。

45、设计人员可以按照自己的设计思路进行设计。使用Pro/E软件绘图时，首先要读懂图纸，把要绘制的零件的三维实体模型在脑海中想象出来；接着分析该零件是由哪几个特征通过怎样的关系构造而成的，确定绘图时特征的建立顺序；接下来就是在绘图窗口中建立第一个也是该零件最主要最基本的特征，一般通过二维草绘平面或一个三维空间坐标系来实现，然后是选择第二个特征的性质（增料还是减料），通过尺寸关系确定其与第一个特征的位置关系，从而完成第二个特征的建立，依此类推，直至完成所有的特征完成后存盘退出绘图环境。Pro/E提供三种作图模式，分别为零件、组合件、工程图三种，但作图一定要先从零件开始。零件： 建构零件的3D图形，完成

46、的文件名为*.prt这个3D图形可和CAM软件结合，更可和组合件、工程图结合，其内部的尺寸也可和数据库软件结合，以便企业进行生产管理工作。组合件： 当建好的很多3D零件可成为一个机构时，就可用组合件来做立体组合、爆炸图、2D组合图、模具及零件表等，文件名*.asm。工程图： 将3D零件图转换成工程视图，并可加入尺寸、表面符号、公差配合等，可由此图形打印出图，再用传统方式送给零件加工厂商，文件名一般为*.drw。零件的生成:要生成组合件首先要从零件绘制开始。一般绘图顺序为：1.选取绘图基准面2.进入草图绘制，启动Menu manager3.大致绘制草图4.尺寸标注及设置限制条件5.结束草图绘制工

47、具栏6.生成实体3.1 零件三维实体建模的基本过程一个零件的建模过程，实际就是许多个简单特征相互之间叠加、切割或相交的操作过程。按照特征的创建顺序，构成零件的特征可分为基本特征和构造特征，因此一个零件的实体建模的基本过程可由如下几个基本步骤组成：（1）进入零件设计模式；（2）分析零件特征，并确定特征创建顺序；（3）创建与修改基本特征。通常基本特征是由一个草绘特征或三个正交的默认基准平面生成。（4）创建与修改其它构造特征。（5）所有特征完成后，存储零件模型。总结起来就是，分析、理解所设计的零件的结构，确定其是由哪几个特征通过怎样的相互关系构成，然后按照主次顺序依次完成各个特征的构造，最终生成零件

48、模型。3.2 基于特征造型的Pro/ENGINEER系统的常用造型方法3.2.1 基于特征简述所谓特征是指可以用参数驱动的实体模型。通常，特征应满足如下条件：·特征必须是一个实体或零件中的具体构成之一；·特征能对应于某一形状；·特征应该具有工程上的意义；·特征的性质是可以预料的。改变与特征相关的形状与位置的定义，可以改变与模型相关的那些行位关系。对于某个特征既可以将其与某个已有的零件相联结，也可以把它从某个已有的零件中删除掉，还可以与其他多个特征共同组合创建新的实体。solidworks是基于特征的实体造型软件。“基于特征”这个术语的意思是：零件模型的构

49、造是由各种特征来生成的，零件的设计过程就是特征的连接过程。3.2.2 实体（PART）造型方法实体造型方法一般有两种形式：一种是通过基本特征来构造相对简单的实体，另一种是通过对基本特征进行拓扑操作来实现对复杂实体的造型。Pro/ENGINEER的特征有很多，主要包含拉伸生长（Extrude）、旋转（Revolve）、钻孔(Hole)、圆轴(Shaft)、圆角(Round)、斜角(Chamfer)、开槽(Slot)、切削(Cut)、凸起（Protrusion）、轴颈(Neck)、凸缘(Flange)、加强筋(Rib)、外壳(Shell)及管件(Pipe) 。1.Extrude拉伸生长就是按绘出的

50、草图形状填料出Z轴向的深度，该深度可为正向或负向，可输入一个距离，或填料到某一面等。2.Revolve旋转用于车床加工的对象上，如中心轴、杆等均可用旋转快速坐出实体。 3. Hole 钻孔可分成简单直孔和异型孔向导，在简单直孔中只是挖一个设定直径的孔，而异型孔向导是多功能的孔都能做出，如用钻钢材钻出盲孔所形成的118度的孔或鱼眼坑、柱坑或是攻螺丝均能用这个命令画出。特别介绍一下异型孔向导，它用于钻柱孔、锥孔等快速钻孔场合，并且能直接做出螺纹的习惯画法（装饰螺纹线），是一种很方便的钻孔方式。执行异型孔向导一定要先选一个平面，在特征管理器中就出现异型向导的符号。 4 Shell薄壳是将内部挖空，可

51、将一个或多个面除去，留下部分的厚度；薄壳可分为等厚度薄壳及不等厚的薄壳两种。 在薄壳与圆角的作用顺序方面应是圆角先做，在来薄壳，才能使圆角也等厚度的薄壳了，但若薄壳厚度很厚，圆角半径很小，会发生无法薄壳的情况。 5 Chamfer 倒角在工程图上一般是为了将零件去毛边或装配需要而设计的一种操作，如圆形的零件常为了组合需要做1*45度类似的工作，方形的零件常因锐利的直角边而要做倒角以防止边线割伤工作人员等。 倒角就是所选的边线上切成一个倾斜的面。产生倒角方式有三种，分别是角度-距离、距离-距离、顶点-倒角。6. Round 圆角是特征上最常用的工具之一，可分为固定圆角、变化圆角、混合面圆角等三种

52、圆角，固定圆角是机械设计零件时常采用的，而变化圆角及混合面圆角是做工业设计变化造型时常用到的。 特别说明一下变化圆角，变化圆角是指在选取的点上给了不同的半径，也就是在您所要的圆角边线的各顶点上各自拥有不同的半径。然而在一条边线中只有两个顶点，如果增加顶点，可用分模线来分割面，使得一个面变成两个面，边线自然就增加一个顶点了。7. Rib肋材就是画出机械上常用的肋，也就是加强结构的增强件。肋材可分垂直于草图的（类似伸长填料）和平行于草图（沿平面伸长）两种。不管是垂直形还是平行平面型，肋材的绘出都是一条路径草图而已，是非封闭的草图。 由三维实体零件组成组合件组合件用于将数个零件（或组合件），组成一个

53、机构（或机器）可保存为组合件文件，其主要功能有：1.将数个零件组合成一个机构组合图。2.将数个机构组合图组合成一个机器组合图。3.模具上必须运用组合件组合才能顺利产生切模的操作。4.产生立体系统图（爆炸图）必须由组合件做出。在组合件中的平移和旋转方式有下列几项是教特别的：移动零组合； 这是针对单一零组件移动而设计的移动方式，而且零件要处于浮动状态。使用方法为先选要移动零件的边或面，再选就可以移动零组件。绕中心点旋转零组件：在浮动的零件下旋转单一零组件，使用方法为先选旋转的边或面，然后选旋转来旋转零件。绕轴旋转零组件： 这是绕着固定轴旋转的旋转命令，使用方法为先选轴或边线，再用Ctrl+选择要旋

54、转的物体，然后执行旋转命令，是较能调出适当角度的一种旋转方法。编辑零件： 这是在组合件中针对某一零件要进行修改而设计的一个命令，使用前一定要先保存组合件文件，才能执行这个命令。结合方式： 这是两个组合件之间的组合关系的设置，是组合件中最重要的命令。3.3.2 组合件的结合类型接下来探讨一下结合类型，有以下几类：1) 重合/共线/共点： 最常用的是选面和另一零件的面，这里的面可以 是普通的面或基准面，也可是面与边线或面与点。得出结果是将两 个选取的项目变成重合在一个面上，即两个面贴合在一起。两个零件的两接触面是分开的，经重合/共线/共点后结合在一起，两个面贴合起来，但仍可移动或某一方向的旋转，因

55、这种结合条件尚未完全结合，就存在着自由度。2） 平行相距： 选取的项目和重合/共线/共点相同，必须输入两平面距离为多少。 结果会使两平面产生一定的距离，但要注意的是对正状态是同向或反向，要用预览先检查方向。3) 相互平行： 选取项目为面和面、边线和边线、面和边线等，结果是两个选取项目相互平行，如面与面相互平行。4) 相互垂直： 选择项目同相互平行，结果却是两个选择项目相互垂直。5) 互为相切6) 同轴心：同轴心的选择项目为选圆柱面及另一个圆柱面、圆柱面与点、圆柱面与轴，常用于组装心轴，螺丝钉之类的零件，其结果为二选择项目将产生同轴心。7) 角度： 选择项目为面与面或轴线两种，必先输入角度，结果

56、使选择项目产生一个角度的组合。3.3.3 装配造型 把各种零、部件组合在一起形成一个完整装配体的过程叫做装配造型。 Pro/E 可以支持自下而上和自上而下两种装配造型设计方法。它们分别适用于不同的设计场所和工作途径。1自下而上设计方法自下而上设计法是一种归纳设计方法。它适用于在装配造型之前已经具备了所有零部件的情况。将零部件插入装配体，然后根据零部件的配合关系，将其组装在一起。因为零部件是独立设计的，与自上而下设计法相比，它们的相互关系及装配行为更为简单。使用自下而上设计法可以让设计者专注于单个零件的设计工作。2自上而下设计方法自上而下设计法是一种演绎设计方法。先对产品进行整体描述，然后分解成各个部件与零件，再按顺序将部件分解成更小的部件或零件，直到分解成最底层的零件。自上而下的设计次序一般是先布局草图，然后定义零部件位置、基准面等，最后参考这些定义来设计零件。3.3.4 制作立体系统图（爆炸图）立体系统图（俗称爆炸图）， 这是将零件分解，以立体方式系统显示组装状况，在以往的机械制图中立体系统图均以2D 黑白显示，在Pro/E 中可用3D 彩色输出来显示，也可以用2D 显示。制作立