模具毕业设计-厨房秤结构设计

1、本人所呈交的遇房秤结构设计，是我在指导教师姜玉珍的指导和查阅相关著作下独立进行分析研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名：徐阳日期：2013年9月20日【摘要】厨房秤在当今生活中中发挥了重要的作用。解决了人们在厨房中做菜时调料放多少的问题，得到了广大消费者的喜欢。本文将针对厨房秤根据使用要求、外观要求、性能要求及现有元器件，从结构设计理念概述、结构设计辅助软件、项目介绍、结构设计具体流程以及最终3D效果展示等方面进行系统的阐述，完成整机的结构设计。【关键词】：

2、厨房秤；结构要求；设计流程；阐述TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 引言3一、产品结构设计概述2（一）产品结构设计简介错误！未定义书签。（二）产品结构设计的重要性2（三）影响产品结构设计的主要因素2（四）辅助设计软件3二、项目介绍4（一）产品设计要求4（二）产品设计前期分析6（三）产品设计流程构思6三、外壳设计7（一）光栅图像的导入与调节7（二）曲线、曲面构建8（三）抽壳与安装空间验证11四、内部结构设计11（一）止口、插骨设计11（二）元器件装配结构设计12（三）加强筋类结构设计14（四）螺丝钉的选用15五、整机检査与调整16（一）结构布局调整16（二）塑

3、件壁厚分析16（三）干涉分析17（四）拔模分析17六、3D效果展示18 HYPERLINK l bookmark10 总结19 HYPERLINK l bookmark12 参考文献20谢辞21引言产品内部结构的设计是整个产品设计的核心；一个好产品首先应该做到实用便民，因此，产品设计首先是对功能的要求，其次才是对产品形状的考虑与设计。产品能否实现其各项功能的关键就在于一个优秀的结构设计。结构设计是整个产品设计过程中最复杂、也是至关重要的一个工作环节。作为一个产品设计者既要运用一系列零件来实现各项功能，又要考虑产品结构以及外形方面的要求；要达到安全耐用、性能优良、易于制造、降低成本。因此总体而言

4、，产品的结构设计师应当具备全方位和多目标的空间想象力和协调整合能力。一、结构设计简介（一）产品结构设计简介产品的结构设计是指设计工程师在产品开发环节中以产品功能的内部结构为依据进行产品设计。该项工作包括部分根据零件的外观模型，确定固定的部分以及其他各个部分，产品使用和实现功能的运动方式等。在整个设计过程中最耗心力的一项工作就是工作链接结构设计。假设把数据处理过程和设计过程等同起来，零件性能设计为人们提供的仅仅是有限的数据。虽然这些的数据对设计非常重要，但每个结构的所有细节的部分,确定最终的大小几何等多样工作都是必须完成于设计阶段。设计师也要配置一些相关的零部件，同时由于零件的构形与用途和其他的

5、零件有关，所以为了做出更好的部件，为了能使各零件之间实现更好的配合，单个零件需要与其他零件共同进行结构的构造。在结构设计中，人们还要考虑如何使产品尽可能低成本、外表具有吸引力，便利简单的维护，对环境没有不良影响等。因此结构设计是“客观”和“全面”的结合体，同时也具有灵活性和多样性的特点。通常在产品设计时，要求或约束通常都是相对立的。一般而言，在高性能和低成本的要求下，结构设计必须面对这二者的需求和约束，并根据不同的限制程度在对立中达到整个设计的和谐统一。（二）产品结构设计的重要性产品结构设计是以实现产品的功能为目标而进行的创造性活动。随着社会生产力的进步与提高，人们在物质生活达到一定的水准之后

6、便将视线转移到精神生活的追求上，因此产品为了满足消费者的需求，必须要达到技术与艺术的并存。设计师的产品设计涉及的是理论概念层面的内容，必须在结构化的过程中体现出可行性才能实现设计师的理论概念。每个产品都有自己的结构，结构与其形式密切相关。产品的外部结构既体现出产品功能，也是产品形态的重要载体。产品内部结构的技术是实现产品功能的，是影响内部结构和外部形态的主要因素，它在很大程度上取决于设计时运用的理论概念。除此以外，产品的内部结构与外部形态之间存在着一种包容的关系，有时产品的外形本身就是一种结构设计。（三）影响产品结构设计的主要因素产品结构设计的过程就是将产品设计的理论概念具体形象化的过程。产品

7、设计过程中涉及的问题，主要是材料、工艺以及环保三个方面。由材料构成的产品，材料因素的影响大多体现在该产品的外部形式上。不同的材料其特性各异,人们对材料逐步认识并以此为基础对其加以应用，不少新的结构由此开始发展。在工程材料之中，金属和塑料在工业产品中有着普遍广泛的处理和应用。产品设计的工艺性是实现产品结构设计的基础，而它又与材料、加工方法密切联系。通常情况下，塑料产品常用的制造工艺是注塑，鉴于塑料不均匀收缩，在设计过程中产品壁厚大小、均匀性、分型面等，都有对应的设计方法。设计的环保性是实现社会可持续发展宏伟目标的产物，所以在产品的结构设计中，为了延长产品的使用寿命，产品的相关零件应当具有可修复性

8、以及更换的可行性；为了便于分类回收，不同材质构件应当具有可拆分性；为了能减少资源和能源的消耗，产品要简易化、功能化、环保化。产品结构设计中材料、工艺、环保三大因素对产品设计的影响不容小觑。设计师在综合考虑这几大要素的前提下才能设计出集技术与艺术于一体的产品。（四）使用软件1、UGNX8.0软件基本操作及技巧在本次的结构设计中，涉及了UG很多常用的建模、装配命令。建模时第一步是确定好基准坐标系的位置，在绘制过程中以先加后减为基本原则。一些拉伸的曲线不需要建立草绘以减少绘制的工作量。当绘制空间曲线时，要借助组合投影。二维曲线的组合就可以使得复杂的曲线简单化。再者，同步建模中的“移动面”、“偏置区域

9、”“删除面”等命令在绘图时将很多步骤简化、优化。例如需要删除某一个不规则曲面上的多余体时，如果选择替换面的方式时，只需选择“替换面”命令，将多余体的面选中并替换成曲面就可以了。装配体文件时应当采用装配模块绘制，因为采取这种方法可以检查装配体之间的联系情况，达到装配过程的消耗最小化。比如说，当出现子部件的草绘、新建平面、曲线等不可见时，我们只要将它的“引用集”替换成“整个部件”即可。再引一例辅证：在确定各部件之间的干涉情况时，设计师可以借用“间隙集”进行分析找出干涉之处。UG指令操作时必须能够做到娴熟有序才能实现快速绘制。当然了，在绘制一段时间后要记得保存，避免参数丢失，导致功亏一篑。二、产品设

10、计要求（一）设计要求1、厨房秤外形按照工业设计师绘样图进行设计。如图2-1-1所示。图2-1-1绘样图2、厨房秤设计说明项目内容1结构工程师建立3D模型2根据内部元器件建立3D模型3秤盘板1（改孔位）、导板2（改孔位）、平衡感应2、PCB1通用4电池仓引用下壳25侧边电源孔及结构引用下壳16下壳预留标贴贴位客户提供a)平衡感应1兀器件b)平衡感应2c)PCB1d)PCB2e)导板1f)导板2g)PET1h)5号电池1i)5号电池2j)秤盘板1k)托盘13、秤盘板参考图2-1-3。图2-1-3秤盘板4、平衡感应4、平衡感应如图2-1-4。图2-1-4平衡感应5、显示器如图2-1-5图2-1-5显

11、示器（二）产品设计前期分析1、材料适合采用ABS（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物），可满足正常的工作环境。用途：玩具、机壳、日常用品、汽车配件、家电外壳。特性：坚硬、不易碎、可涂胶水，工作温度-50+70C，可燃烧。2、确定塑件的壁厚。塑件的壁厚取决于塑件的使用要求，如零件的强度、质量成本、电气性能、尺寸稳定性以及装配等。本产品从外观、体积、重量来看属于小型器械，通手持式，无过大外界压力，因此可以确定产品的理想壁厚为2.0mm。3、底盖采取卡槽配合方式。因为产品底部镜头需维护，所以底盖会被经常打开，而该配合方式使底盖的拆卸更加方便。（三）产品设计流程构思1、根据客户提供的产品效果图以及使用要求，

12、初步构思出产品的宏观结构布局；2、做出产品外观，检查其是否达到客户要求以及是否符合大众审美的要求；3、根据客户提供的机芯、按钮、波纹管，对产品的设计比例进行调整，确保安装的可行性和产品的轻便化。4、调整好体积大小后，做出壳体，再次进行安装检验。检查是否会出现安装干涉。如果出现干涉，继续执行步骤3；5、设计美观线、止口，综合考虑安装、配合间隙；6、根据按钮、波纹管、机芯的安装固定，设计固定支撑结构；8、考虑使用螺钉的型号规格及螺丝柱的安放位置两个主要因素设计螺丝柱；9、对加强筋、插骨进行简化、美观，减少内部结构的复杂性；10、以产品外观为基础设计底盖。三、结构设计流程（一）光栅图像的导入与调节在

13、新建的part文件里，点击视图-可视化-光栅图像，导入产品的正等测图效果图，纹理大小选择最大值：16384。（纹理值过小会导致图像不清晰，对外观的绘制影响较大。）妙文件）Q开始”*$X光栅图像妙文件）Q开始”*$X光栅图像S（A）信頁晅田：0应用|F取消|图3-1-1光栅图像参数设定为了方便后续外观绘制，光栅图像需要导入两次。在定好图像位置并作为下一张图像位置的参考点之后，导入第一张光栅图像。第一张光栅图像的原点选在图3-1-2蓝色点子处，Y轴与底盖的下表面共面，Z轴过底盖的中心线。在调节误差的不可避免性的前提下，图像位置要做到无明显偏差。图3-1-2光栅图像位置调节导入第二张光栅图像的方法同

14、上。（二）曲线、曲面构建调节好光栅图像后，开始构建曲线。鉴于直接构建空间三维曲线的可行性小,难度大，以及准确性较低，因此需要采取组合投影的方式来构建空间曲线。第一步：绘制草图，通过二维艺术样条曲线，将产品的主视图、俯视图轮廓描绘出来，不必太过精细，对于俯视图的轮廓曲线绘制出半面即可。如图3-2-1所示。由于导入的光栅图像为PS绘制，所以尺寸比例难免会存在误差。在构建完草图后可以在审美需要的指导下对草图曲线做出一些适当的调整，但必须要保证组合投影的可行性。图3-2-1轮廓绘制第二步：对草图进行组合投影，生成空间三维曲线。如图3-2-2所示。注意点：主、俯视图轮廓草绘的起始点，否则投影曲线与主视图

15、草绘没有相交点，对下面的设计步骤会产生很大的影响。图3-2-2组合投影第三步：曲面构建。根据该器械的轴对称性，所以只需要绘制一侧再镜像。在镜像面处，在拉伸出一个直面之后，与建立的曲面在相交处要保持与之相切,保证曲面在相交处的斜率为零。否则镜像面处会出现折痕，影响美观。如图3-2-3。图3-2-3曲面构建第四步：根据构建好的曲面应用缝合命令，把片体缝合形成实体缝合后的实体第五步：对曲面进行质量分析。在这里运用反射分析法：通过黑白线形成的图案轮廓，可以清晰的观察出曲面的质量。如图3-2-4所示。图3-2-4曲面质量分析（三）分割实体与抽壳把实体分为上、下壳以及托盘三个部分并分别进行抽壳。壁厚2mm

16、。如图3-3-1所示。托盘上壳下壳图3-3-1四、内部结构设计（一）止口装配AB类型的壳体，上下壳一般都是止口配合。在止口设计的时候不能设计成零对零也即无间隙，通常要要预留0.1的间隙。此外，0.15以下称死配合，0.15以上称运动配合。在止口设计时，为了更好地抵抗外界压力，一般把位于外边的止口的凸边厚度设计为1.1mm,位于里边的止口的凸边厚度设计为0.8mm,间隙0.10mm，并且在嵌合面处应有35。的脱模斜度，方便装配。止口（图4-4-1）的作用如下：1、上下壳体的定位及限位；2、预防静电释放。（静电可能会损坏主板电子元器件）3、防尘。壳体内部空间与外界的导通不会很直接，能阻隔灰尘、静电

17、等进入；图4-4-1止口在做好止口之后，为了产品止口处的美观，一般都会加上美工线。它也能防止AB壳的配合面处出现断面差。美工线的设计尺寸一般为：0.50X0.50mm。如图4-4-3所示。美工线图4-4-3美工线图4-4-3美工线（二）元部件安装结构设计1、电池的安装设计在厨房秤上我们需要设计一个电池仓。电池与电池仓之间留有0.5的间隙,如图4-2-1所示。在设计好电池仓之后设计一个电池盖，盖住电池，同时也要便于拆卸。电池仓电池仓图4-2-12、显示器的安装定位显示器安装时要与壳体边缘密封，用户不会看到厨房秤内部，保证美观的同时，还可以防止灰尘进入，延长产品的使用期。使用螺钉连接让显示器定位。

18、如图4-5-2所示。图4-2-2显示器的安装定位3、平衡感应器的安装定位平衡感应器的安装定位，我们同样采用螺钉定位，如图4-5-3所示。图4-2-3平衡感应器的安装4、秤盘板的安装定位秤盘板安装在托盘上面，应用卡接形式将其定位。（三）加强筋类结构设计加强筋在塑胶部件上是不可或缺的。一些经常受到弯曲、压力、扭力的塑胶产品更加有对加强筋的需求。而且加强筋在注塑时可充当内部流道，帮助塑料支节部份流入塑胶。加强筋一般被放在塑胶产品的非接触面，其伸展方向应跟随产品最大应力和最大偏移量的方向。加强筋的位置选择，是有一些因素的影响的。例如充填模腔、脱模及缩水等。加强筋的长度与产品的长度可一致，两端只占据产品

19、部份的长度或相接产品的外壁，来达到增加产品局部的刚性的效果。如果加强筋没有与产品外壁的相接话，末端部份要渐次地将高度减低，从而减少填充不满、出现困气及烧焦痕等问题的出现。加强筋最简单的形状是以一条长方形的柱体附在产品的表面上。在一些生产上或结构上的要求下，要相应调整加强筋的尺寸及形状。当材料为ABS时，厚胶料肋骨可达100%；在薄胶料结构性发泡塑胶部件，肋骨可达相交面料厚的80%；在一些非决定性的表面肋骨厚度可最多到70%；为减少在主要的部件表面上出现缩水情形，肋骨的厚度应不可是相交的胶料厚度的50%以上。肋骨的高度不得高于胶料厚的3倍。当肋骨超过2条的时侯，肋骨之间的距离应不小于胶料厚度的2

20、倍。肋骨的需要进行拔模以便于脱模容易。拔模角大小通常要保持在0.55。范围内。本产品筋板拔模角设为1.5。如图4-6-1所示。一般设定值F盖加强筋设计上盖强筋设计F盖加强筋设计F盖加强筋设计上盖强筋设计F盖加强筋设计图4-3T加强筋的高度不得高于壁厚的3倍。因为加强筋的高度过高会导致脱模不易、增加塑件重量、充模时不易填满腔体等问题的出现。（四）螺钉的选用壳体装配采用自攻螺钉紧固配合。自攻螺钉是一种同时具有攻丝和紧固两种功能的特殊紧固件品种。它的种类有许多，比如说普通自攻螺钉、金属驱动螺钉、自挤自攻螺钉、自钻自攻螺钉、自切自攻螺钉等。自攻螺钉是一种强度高、适合用于单件、单体、单侧装配和连接的紧固

21、件。自攻螺钉因其具有良好的连接配合性能，能形成或切削出与自身连接的螺纹，从而有效阻止螺钉在使用过程中的松动。于其自身的拆卸方便，在各种工程结构自攻螺钉可以再次或多次重复使用在于其自身的拆卸方便，在各种工程结构上，螺钉得到了广泛的应用此处螺钉使用十字槽盘头自攻螺钉_ST2.9X9.碳钢_8.8级镀白锌。奥纹符合律280,螺距大，适合用于薄钢板或铜、铝、塑料。根据螺钉的大小，设定螺柱内径2.4mm，外径6mm。如图4-5-3所示。当材料为时&螺钉柱尺寸优先选用值参考表4-5-4。2.4mm图4-4T螺钉及安装示意自攻螺钉规格（国标）螺钉柱内径0（mm）螺钉柱外径0（mm）ST2.21.75ST2.

22、92.3-2.46ST3.52.8-2.97ST4.23.47-8ST4.83.88ST5.54.49-10表4-4-2五、整机的检查、调整（一）结构布局调整这里还应当对器械的整体进行调整。壳体结构在逐渐变得复杂化，在此过程中难免会出现一些布局上互相影响或者阻碍的情况，对整个产品的设计产生不可避免的影响。此外，在确定螺丝柱的位置时，也应该把结构的共用性考虑进去。（二）壁厚均匀检查对壳体壁厚的分析（图4-9-1），可以避免塑件易于破裂或者产生缩痕。壁厚厚薄差别应小于等于基本壁厚的25%，整个部件最小壁厚大于等于0.4mm且该处背面不是A级外观面，并要求面积小于等于100mm2。根据下图分析所得，

23、塑件的整体壁厚应控制在2.0mm左右，不能过薄或者过厚。图6-2-1壁厚分析图6-2-1壁厚分析利用新建间隙集对装配壳体进行干涉检查。干涉的种类有4,分别为点、线、面、实体。而且一般有效的干涉体才是实体。所以在执行干涉分析之后，将选择过滤器调节为实体，按下“Ctrl+A”键之后图像中部上端就自然出现实体数目的提示。如图6-3-1。分析完慮了百分之100-栈到20处干涉实体干涉检查新建间隙集间隙集分析实体干涉检查图6-3-1（四）拔模分析拔模角的大小一般是在经验基础之外参照产品的深度。塑件精度要求高的,应选用较小的脱模斜度；较高、较大的尺寸，应选用较小的脱模斜度；塑件的收缩率大的，应选用较大的斜度值；塑件壁厚较厚时，会使成型收缩增大，所以脱模斜度应采用较大的数值。考虑因素还应该有成型的方式，壁厚和塑料的选择这几个方面。一般来讲,为了方便产品从模具中取出模塑产品的任何一个侧壁，都要有一定量的脱模斜度。如图6-4-1所示，黄色区域的拔模角在05。范围之间。图6-4-1拔模分析六、3D效果展示正等侧视图正视图图6-4-1拔模分析六、3D效果展示正等侧视图正视图俯视图仰视图总结通过本次毕业设计我受益匪浅，使我深深的懂得：模具设计需要严谨的学习态度和一丝