基于ProE的饮水机外壳设计毕业设计.docx

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基于ProE的饮水机外壳设计毕业设计

基于ProE的饮水机外壳设计毕业论文

一、绪论

1.1研究背景

产品设计是企业运用设计的关键环节，它实现了将原料的形态改变为更有价值的形态。

设计师通过对人生理、心理、生活习惯等一切关于人的自然属性和社会属性的认知，进行产品的功能、性能、形式、价格、使用环境的定位，结合材料、技术、结构、工艺、形态、色彩、表面处理、装饰、成本等因素，从社会的、经济的、技术的角度进行创意设计，在企业生产管理中保证设计质量实现的前提下，使产品既是企业的产品、市场中的商品，又是老百姓的用品，达到顾客需求和企业效益的完美统一。

20世纪60年代，作为便捷、卫生的饮用水设备，饮水机开始出现在西方发达国家的商务办公场所，自1994年初珠海永隆加林饮水机公司在我国生产销售第一台饮水机以来，我国饮水机的市场规模迅速膨胀，家电企业纷纷加入饮水机市场。

随着人们生活水平的提高以及对自身健康的关注，饮水机的产销量逐年递增，根据中国城市家电的调查报告显示：

2004年我国饮水机市场销量为2000万台，2005年为2500万台，2006年3300万台以上，2007年，产量达到4000万台以上。

但随着饮水机二次污染黑幕的曝光，以及新型自来水转换器的出现和席卷全球的经济危机的到来，给了饮水机行业一个不小的打击。

尽管如此，随着人们生活节奏的加快和人们对生活质量要求的不断提高，饮水机还是有着良好的市场。

1.2研究的现状与发展趋势

当前，整个工业生产的发展特点是产品品种多、更新快、市场竞争激烈。

到目前为止，多品种小批量生产方式占工业生产的比例达到75%以上。

由此可见，一方面是制品使用周期缩短，另一方面样式变化频繁，要求模具的生产周期愈短愈好。

因此，开发快速成型模具将越来越引起人们的重视和关注。

随着技术的日臻完善给塑件设计注入了新鲜的活力并打破了传统的前卫概念，零件的体积、重量都朝着轻、薄、小巧

方向发展，功能也越来越丰富。

同时给设计、制造提出了挑战，特别是很多塑件采用内扣的结构，此类塑件在分模时有很多的技巧。

Pro/E已成为全世界最普及的CAD/CAM系统，广泛应用于机械、模具、工业设计、汽车、自行车、航天等行业，可谓是全方位的3D产品开发软件。

在产品造型中，薄壳件模具设计有80%的设计工作是在Pro/E下完成的。

对现代的产品设计者，可用性已经是天经地义的事情，是必须满足的；而他们孜孜以求的更高层次的目标，就是美观和情感层次的内涵了。

设计的本质任务是服务人们的生活，改变人们的生活环境，提高人们的生活质量，是以人为根本任务和目标的，产品设计师必须站在人的角度进行设计。

从某种意义上说，人性化设计不是一场设计运动，也不是一种设计流派和风格，它是人类在改造世界过程中始终追求的目标。

人性化是一种追随人的设计哲学，它没有确切的开始，更不会有终结。

人性化的设计是人与产品完美和谐的结合，是一种人文精神的体现。

在谈到iMac的设计时，苹果公司设计部主任乔纳森说：

“我想让iMac是这样的一种设计，用户不会害怕它，即使他们并不知道iMac是如何工作的。

我想寻求那种没有技术也能理解，也能使人亲近的元素，能与人们过去的记忆产生共鸣的元素。

”人性化设计促使人和产品和谐共处，使人们能真正轻松享受人类高科技带来的方便和舒适。

把一个新的复杂的机器设计得象人类久违的伙伴一样平易亲切，是设计师在造型上不断追求的目标。

1.3关于Pro/E

Pro/E是美国ParametricTechnologyCorporation（简称PTC）公司的重要产品。

在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的CAD/CAM软件之一。

Pro/E作为三维造型设计系统，是一套由设计至生产的机械自动化软件，其功能强大，用途广泛，是新一代CAD/CAM系统软件。

它以尺寸驱动、特征建模、全参数设计、单一全关联的数据库、虚拟现实及多数据接口等优点改变了传统的设计观念，使设计工作直观化、高效化、精确化和系统化，成为目前机械CAD领域的新标准。

与传统的CAD系统仅提供绘图工具不同，Pro/E提供了一套完整的机械产品解决方案，包括

工业设计、机械设计、模具设计、钣金设计、加工制造、机构分析、有限元分析和产品数据库管理，甚至包括了产品生命周期，是多项技术的集成产品。

Pro/E的主要特征有：

（1）3D实体模型；

（2）单一数据库；（3）基于特征的参数化实体建模；（4）行为建模技术；（5）机构设计技术；（6）强大的装配功能；（7）NC加工；（8）二次开发技术。

1.3.1参数化特征造型技术

参数化特征造型被公认为是目前几何造型的发展趋势，Pro/E实体模型由一些工程特征组合而成，Pro/Feature模块提供了拉伸、旋转、扫描、过渡、孔、槽、扭曲、圆角、倒角、抽壳、拔模斜度、自由变形、管道、变截面扫掠和扫描性过渡等众多的特征和特征构造方法，为用户提供了设计非常复杂形状曲面或实体模型的有力工具。

基于特征的参数化造型是将参数化造型的思想和特征造型的思想有机地结合到一起，用尺寸驱动或变量设计的方法定义特征并进行类似的操作，这样就形成了参数化特征造型。

由于特征全部用参数化定义，因此对形状、尺寸、公差、表面粗糙度等均可随时修改和更新，最终达到修改设计的目的。

参数化方法使设计者在构造几何模型时可以集中于概念设计和整体设计，充分发挥创造性，提高设计效率。

基于特征的技术为设计者提供了符合人们思维习惯的设计环境，二者有机地结合起来进行实体造型将极大地提高设计效率。

在Pro/E的环境中，构建实物实体的方法有很多。

选择一个有效的方法，使建立的特征少，且能有效生成实体；形成的特征有利于后续特征的建立和修改是非常重要的。

所以在设计初，对零件的外型设计要有一个整体规划，要清楚自己所做的零件的复杂程度，首先要确定整个零件的基准参考中心和参考面，使后面建立的特征（Feature）都是基于该基准建立的，这样有利于后面特征修改（Modify）和再生成（Regenerate）；其次要确定模型（Model）的所有特征间构建的大致先后顺序，把一些小而非重要特征先做，对开始不太明确的、并且需要经常改动变化的特征放到后面建立。

这样就可以在需要修改时改动局部就可以了，既节省了时间又省去了许多麻烦。

1.3.2Pro/E中二维工程图与AUTOCAD间的转换

Pro/E是功能强大的专业CAD/CAM软件，应用范围很广。

Pro/E有完善的二维工程图设计功能及对系统要求低等特点，因而得到广泛的应用。

目前在工程实践中，二维工程图作为重要的技术文档是必不可少的。

虽然在Pro/E中可以对工程图进行尺寸、公差等的标注，但由于在Pro/E中是对实体作标注，转成二维工程图时往往不符合我国的制图标准，因此应当在AUTOCAD中完成尺寸标注工作和添加标题栏、技术要求等内容，即利用Pro/E的参数化造型技术，对零件直接进行三维模型设计；对零件设计修改，直至确定无误后再将设计好的三维模型转化为二维工程图，然后调入AUTOCAD中进行编辑，最后得到符合企业需要的、完善的工程图。

采用这种方法进行产品设计，可大大地加快产品设计的速度和提高设计质量，这对产品更新速度不断加快的今天有着十分重要的现实意义。

另外，采用Pro/E生成三维模型，再将其转换成二维工程图，然后由AUTOCAD输出人们所熟悉的工程图，可提高设计、绘图和修改等工作的效率和质量，并起到了取长补短的作用。

另外，由于AUTOCAD对数据格式和图像格式的识别能力，在Pro/E中可以很容易地读取AUTOCAD的二维图形作为拉伸、旋转、扫描、混成的草图；同时AUTOCAD在我国的普及率很高，许多人对它都十分熟悉，而且很多企业早期的图档都是在AUTOCAD中作的，因此可以使用已有的AUTOCAD二维图形作为Pro/E三维造型时的草图，进行三维转换，也可以使用AUTOCAD来为Pro/E绘制草图，从而避免重复劳动和有效地利用已有资源。

1.3.3PlasticAdvisor

对于新产品的试制或形状复杂、质量和精度要求较高等模具的开发，即使是具有丰富经验的工艺和模具设计人员也很难保证一次就能成功地设计出来合格的模具。

在开发模具之后发现的问题总是要付出高昂的代价才能解决，而且非常恼人。

现代模具设计中，Pro/E已作为一种经常使用的工具，PlasticAdvisor（塑料顾问）是Pro/E中自带的一种分析模块。

利用此模块可以创建注塑填充过程的动画，并在Pro/E浏览器内自动创建web报告；可以访问通用塑料库，并从典型的注塑机参数中自动进行选择；确定最佳注射位置，以减少周期时间并改进产品外观；确定潜在的模具填充问题，比如注量不足、气孔、熔接线等，改进设计质量，并减少制造周期时司和模具返工率。

PlasticAdvisor的操作过程：

在Pro/E中打开所分析的零件文件—建立基准点—进入PlasicAdvisor操作界面—进行分析—查看结果—制作分析报告书。

PlasticAdvisor在模具设计中具体可提供以下分析：

①浇口位置自动优化；

②产品结构是否合理；

③选择合适的注塑材料；

④确定合理的浇口位置；

⑤预测熔接痕的位置；

⑥模具型腔是否充满；

⑦缩痕分析；

⑧最终产品质量分析；

⑨选择合适的注塑机；

⑩成本顾问。

利用Pro/E软件中的PlasticAdvisor模块在模具加工之前，在计算机上对注塑成型过程进行分析、计算和动态模拟，帮助研判潜在的问题，能够将制造中可能出现的问题在设计阶段就得到有效的解决，而不是等到试模以后再返修模具。

这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废，提高模具质量，降低成本，增加企业的竞争力等都有着重大的意义。

1.4研究内容、意义与创新点

本课题研究的内容是基于Pro/E的饮水机后壳设计，饮水机是一种将桶装纯净水（或矿泉水）升温或降温并方便人们饮用的装置。

它具有干净快捷，使用方便等特点。

饮水机的设计是个综合问题，它涉及到材料使用、成型加工工艺、技术结构设计、艺术设计、创造学、商品技术和消费心理学等多方面知识。

具体而言，作为设计师或研发人员，首先要了解饮水机外壳常用材料的性能特点与选用原则，理解并熟悉饮水机外壳的成型方法和加工工艺，还要实际掌握饮水机外壳的技术。

饮水机外壳是饮水机的重要部件，它的质量直接关系到产品的外观、性能和使用寿命等。

因此，一个好的产品设计，不仅能够提高产品质量，节约成本，还能增加产品的美观度，刺激人们的购买欲望，为企业带来丰厚的利润。

本次设计的方向主要在探求如何进行饮水机外壳的人性化设计，在一般的饮水机上如何加入人性化的元素。

人性化设计要求人为本展开设计思考，注重提升人的价值，尊重人的自然需求和社会需求。

体现在本课题中就是使人们能够更加轻松舒适的使用饮水机。

二．饮水机外壳设计基础

1.3.4应用现状

Pro/E在各行各业中的应用越来越广泛、越来越深入，虽然和AUTOCAD等二维绘图软件相比，Pro/E的使用相对要难得多，但这并没有阻止人们对它的学习、使用及开发。

这也充分说明了Pro/E具有人们所渴望的优良的性能和灵活多变的开发方法。

美国PTC公司提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念已成为当今世界机械CAD/CAM/CAE领域的新标准。

基于此开发出来的第三代机械CAD/CAM/CAE产品Pro/E在当今同类产品中代表着较高的水平。

该系统全方位地提供了从产品概念设计、精确设计、模具设计到模具型腔数控加工一整套功能，极大地缩短了产品开发的周期，提高了产品的竞争力。

从大量文献中可以看出，Pro/E在它所触及的各行各业中的应用程度及深度虽然各不相同，但其成果是可喜的，效益是显着的！

相信随着社会的发

展，其参数化快速设计的优势又会越来越明显，今后会在更多的领域得到更广泛的应用。

2.1饮水