吹风机三维造型设计.doc

课程设计吹风机三维造型设计目 录1绪论11.1 Pro/E的简介11.2造型设计概念21.3 本次设计研究的内容、目的22 产品概述32.1 吹风机定义32.1.1 吹风机工作原理与用途32.1.2 吹风机构造组成32.2吹风机的分类33 吹风机产品调研分析43.1吹风机发展史43.2吹风机的行业现状43.3吹风机未来趋势44吹风机的外观设计64.1吹风机设计理念64.2吹风机外观色彩64.3吹风机外观形状75 吹风机三维造型绘制85.1壳体造型85.1.1新建零件文件85.1.2旋转曲面85.1.3草绘曲线105.1.4创建混合曲面115.1.5修剪曲面125.1.6合并曲面135.1.7创建拉伸曲面145.1.8修剪合并曲面155.1.9完成外壳创建175.2吹风机的装配215.2.1新建组件文件215.2.2装配零件215.2.3装配效果图236 结束语24参考文献25附录26致 谢341绪论1.1 Pro/E的简介近年来工程技术领域中发展最迅速、最引人注目的就是计算机(CAD/CAM)技术，他已经成为现代工业生产必不可缺的重要一部分。在如今的工业生产中各个环节发挥重要的作用，例如在工程进度和产品研发时间的缩短、产品设计制造周期的减少、产品质量的提高、生产成本的降低等等。这些无不为企业减少了财政支出，增强了企业市场竞争能力以及企业的生存力。随着计算机三维辅助设计技术的发展及应用，工业生产环节正引起一场产品工程设计与制造的技术革命，并对产品结构、产业结构、企业结构、管理结构、生产方式以及人才知识结构方面带来巨大的影响。Pro/Engineer操作软件是美国PTC旗下的推出的CAD/CAM/CAE一体化三维软件。Pro/E软件以参数化著称，在三维造型软件领域是数一数二的，为现今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广。它提供了完美的三维解决方案，他在模具制造业中应用极为广泛。经过多年的发展，Pro/Engineer已经推出了5.0版，它继承之前各版本的优秀功能，也进行了各种改进，其内容包含了产品从零件设计、三维造型设计、计算分析、动态模拟与仿真、工程图输出，到生产加工成产品的全过程；它还涵盖了大量的电缆及管道布线、模具设计与模具分析等实用模块；涉及到汽车、船舶、航天机械、数控加工及电子等各种多领域。是现今已成为国内外机械大学生必修课程。Pro/Engineer主要特征1 参数化设计和特征功能。采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统的Pro/Engineer，三维设计的工程人员可以利用具有智能特性的基于特征的功能来生成各种模型，如型腔、外壳、倒角及倒圆角，设计人员也可随意勾画草图，轻易改变模型。三维设计的工程人员在这一特性功能上体验了从未有过的简易和灵活。 2 单一数据库。Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不像其他传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。什么是单一的数据库，就是工程中的资料全部来自统一的一个库，这样让每一个独立用户在同一件产品造型而工作，不管他是来自哪里的。简而言之，在整个设计过程中任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关的环节中。举个例子，一旦工程详图有所改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得设计步骤减少，成品质量更高，成本降低，利于产品更好的推向市场。3 通过零件的特征值之间，载荷/边界条件与特征参数之间（如表面积等）的关系来进行设计。4 能够支持大型、复杂组合件的设计(规则排列的系列组件，交替排列，ProENGINEER的各种能用零件设计的程序化方法等)。5 贯穿所有应用的完全相关性(任何一个地方的变动都将引起与之有关的每个地方变动)。还有更多辅助模块将进一步提高扩展 ProENGINEER的基本功能1.2造型设计概念造型设计是工程设计与美学艺术相结合的设计方法。它不在是单纯的外形设计，而是一种更为广泛的的设计与活动。其中不仅包括形态与艺术的结合，而且包括了与实现此种形态有关的材料、结构、构造、工艺等方面的技术性设计。在这整个过程当中不仅是形态、机构构造、工艺与使用功能上的统一，也是与设计人员心理生理上的协调。功能、造型形象以及物质技术条件是构成造型设计的三大基本要素。1.3 本次设计研究的内容、目的本次设计研究的内容就是通过Pro/E来实现对吹风机的三维造型设计。主要工作有分析吹风机三维造型设计的特性，吹风机外观造型的拟定，创建吹风机三维造型，产生装配效果图。在此期间我将利用Pro/E画出吹风机外壳以内部零件等，将会涉及到基本建模，特征操作，创建装配体，工程视图设计等知识。本次设计目的就是通过对吹风机三维造型设计，让我对Pro/E造型设计的基本理论、方法和技巧熟练于心，使我将来进行三维设计时能够迅速的将理论知识与实践应用结合，转化为生产力。2 产品概述2.1 吹风机定义2.1.1 吹风机工作原理与用途吹风机通过通电，电动马达转动带动风叶旋转。在通过风力把电热丝产生的热量由风筒前端吹出。此时吹出的是热风；若选择开关不使电热丝通电发热，则吹出的是冷风。吹风机就是此来实现烘干和整形头发的目的，但也可供实验室、理疗室及工业生产、美工等方面作局部干燥、加热和理疗之用。2.1.2 吹风机构造组成吹风机的种类繁多，但是结构大同小异，基本上都是由外壳、电动机、风叶和电热元件组成。外壳主要是保护层，其次作为装饰之用，其要求造型美观、壳体牢固、重量轻便，主要由金属薄板冲制后表面镀铬或用工程塑料压制而成。电机主要有永磁式电动机和串激式电动机，转此类速高，多用于轴流式电吹风；而感应式电动机转速低，多用于离心式电吹风。风叶一般用塑料制成，设计要求出风量大、转换功率高、噪音小。电热元件大多数用镍铬丝缠绕在瓷质或云母支架上构成，大多数电热元件上装有过热保护装置，并可调节加热温度。也有新型的吹风机用PTC元件作电热元件,因为其本身就有过热保护功能。2.2吹风机的分类按外壳材质分类：金属型和塑料型；按送风方式分类：离心式吹风机和轴流式吹风机；按功率分类：有250W/350W/550W/750W/1000W/1500W/17000W不等；按电动机种类：永磁式电动机、串激式电动机以及感应式电动机按使用方式分类：手持式吹风机、支座式吹风机以及挂壁式吹风机3 吹风机产品调研分析3.1吹风机发展史1890年一位美国犹太人受到吸尘器的启发发明了第一个吹风机，当时的吹风机又大又笨重。直到1920年美国拉辛通用汽车公司和汉密尔顿海滩有限公司改进了吹风机，将其中的大部分材料用塑料取代，使得吹风机真正的变得实用起来。后来GCE改变的原有设计，在其内部安装了马达；到了1982年德国飞利浦公司又采用新型合金材料，使得吹风机变得轻便有坚固，到了现在吹风机经过了100多年的发展，吹风机逐渐走向个性化，环保化，功能也越来越多，外形更是多种多样。3.2吹风机的行业现状近年来吹风机行业在飞速发展当中，已经成为小家电领域中不可或缺的一部分，如今在此行业中外资品牌把持着大半利润，不过国内品牌也在逐渐追赶当中。经过调研发现在这如火如荼的吹风机行业中普遍存在如下几点问题.，很多吹风机功能还局限于吹出冷热风，大部分吹风机扇叶噪音过大；电源线不是太短就是太长，太短可活动范围小，太长又缠绕在一起；还有很多吹风机温度控制不稳定，有时不是过高就是过低；还有的吹风机不方便携带；最后还有一个普遍存在的问题就是损害发质。3.3吹风机未来趋势通过调研吹风机使用的环境是多地域，如日常生活中大多数人在浴室，已有部分人外出旅游也会携带。更具使用环境大致可分为家用吹风机、美发用吹风机、以及工业用吹风机不等，未来的发展方向必定更加细分。如今技术日新月异，纳米材料开发和用途的广泛，都跟随着社会整体需求在适应，尤其是节能、安全和效率、健康以及多功能性，电吹风产品技术也在跟随着创新和实用新型组合，而且人们生活水平的提高，不同人群对吹风机需求程度不同，未来的吹风机设计方向更加多元化，吹风机功能不再局限于吹风冷热风，如 负离子电吹风，负离子主要体现健康一面，负离子广泛应用，自然免不了不电吹风实用组合，负离子电吹风，对保护美发、护法、养发等，有着独到的作用。同时负离子在对人身体内部酸碱均衡起着药物无法取代的作用。负离子电吹风，吹出的风对空气起着杀菌消毒，又能沉降空气中的尘埃。红外电吹风的问世，大大的促进了电吹风的医疗功能，红外对治疗关节炎、伤寒感冒，有着奇特的功效。红外电吹风对头发保护和头皮的保护，是传统电吹风无法比拟的功能。红外电吹风在电磁兼容影响极小，所以红外电吹风的健康功能是技术一次革命。 陶瓷发热电吹风，更多体现效率和安全，陶瓷电吹风，充分应用纳米技术，材料高分子组合，其发热的效率是传统的电吹风的两倍以上。传统的电吹风安全系数只是陶瓷电吹风的三分之一都不到的。综上所述吹风机未来发张方向大致以下几点：吹风机的外观更加个性化，从而照顾不同人的不同需求；出现无线吹风机，使其活动范围加大，增加便携性；开发出静音吹风机，减少噪音污染以伤害；集成更多新技术，减少对发质损害，关注个人健康；产品绿色环保化，减少对环境的污染。4吹风机的外观设计4.1吹风机设计理念随着社会的发展和科学技术的进步，人们的生活水平在不断提高，生活方式也在逐渐改善。今天，在物质丰富的情况下，创意、美观和知识已经成为经济增长的主导因素，制造商们都在努力，让消费者在众多的产品中能够发现自己的产品，并且忠诚于自己的产品，而唯一的方法就是永远以顾客的需求为上。随着产品功能竞争的优势越来越小，在精神需要方面的竞争越来越激烈，来自人们生活的感情信息逐渐成为了产品设计的最重要的依据之一。吹风机自1890年代发展至今，形状功能已经发生很大变化，其中不乏许多优秀的代表作。而在这科技日新月异的时代，我们需要更多更优秀的设计来引领这个行业。4.2吹风机外观色彩色彩是最有表现力的要素之一，不同的色彩带给我们的不同的感情。当我们看到吹风机外观的时候，我们可能不是理性地对其色彩产生感觉，但是对它有一种追直接的感情反应。色彩具有极强的感情色彩和表现特征，具有强大的精神影响。实验表明：当人们看到一个物体时，最初20秒内，色彩的成分占80%；两秒后色彩占60%，形体占40%；五秒钟后，色彩和形体各占50%，以后这种状态将持续下去。此外，著名的“七秒钟定律”又告诉我们，面对琳琅满目的商品，人们只要七秒钟，就可以确定对这些产品是否有兴趣，而这七秒之中，色彩的作用达到了67%。美国视觉艺术心理学家布鲁墨认为：“色彩唤起各种情绪，表达感情，甚至影响我们正常的生理感受。”的确，合理而巧妙的配色，往往能够唤醒消费者的购买欲望，让产品在市场竞争中脱颖而出。苹果公司的成功也让我们深刻的感受到色彩的感情魅力。因此，色彩在吹风机外观效果中起着重要的作用。 色彩作为吹风机外观的要素之一，不仅具备审美性和装饰性，而且还具备符号意义和象征意义，这样才能满足人们深刻的感情体验。作为视觉审美的核心，色彩深刻地影响着人们的视觉感受和情绪状态。人类对色彩的感觉最强烈、最直接，印象也最深刻。产品的色彩来自于色彩对人的视觉感受和生理刺激，以及由此而产生的丰富的经验联想和生理联想，从而产生复杂的心理反映。在吹风机外观的色彩设计中，应该考虑包括色相明度、纯度以及色彩对人的生理和心理的影响，色彩还应服从于产品的主题，使产品更具生命力，给人强烈的心理感受。不同的色彩及其组合会给人带来不同的感受：红色热烈、蓝色宁静、紫色神秘、白色单纯、黑色凝重、灰色质朴，它们表达出不同的情绪成为不同的象征。此外，对色彩的感受还受到所处时代、社会、文化、地区及生活方式、习俗的影响，反映着人们追求时代潮流的倾向。4.3吹风机外观形状好的设计外形是销量的保证，如今在这个物欲横流的社会中更是如此。如何才算是一个好的设计，这取决形状与色彩的配合。要有好的形状设计，首先与众不同，这样才能大同小异的吹风机中脱颖而出；其次要紧跟时尚潮流，这样避免更不上时代而被淘汰；还有就是要生活化，再此基础上加以升华以感性赋予产品，使其外观成为充满人文关怀的“空筐结构”，不同的观众均可以自由地依据自己的生活经验，在这个“空筐结构”中，装进自己所感受到的内容。还有情趣化的外观，体现可爱、活泼、漂亮的风格，现今很多此类产品大受年轻一代人的喜爱。5 吹风机三维造型绘制5.1壳体造型5.1.1新建零件文件打开Pro/e新建零件文件在“类型”选项组中选择“零件”单选项，在“子类型”选项组中选择“实体”单选项，在“名称”文本框中，输入cfj-9文件名，并单击取消“使用缺省模板”复选项单机“确定”按钮弹出“新文件选项”对话框，在确定。如图5-1-1所示： 图5-1-1 新建零件文件 5.1.2旋转曲面 单击“旋转”命令，选择曲面造型，设置旋转角度（180度），选择FRONT平面作为草绘平面，选择RIGHT平面作为参照平面，方向向右，进入草绘界面，绘制如图5-2-1所示曲线，点击“确定”按钮，点击预览窗口出现图5-2-2所示曲面，点击确定。旋转出吹风机壳体图5-2-1 草绘样条曲线图5-2-2 旋转曲面5.1.3草绘曲线单击基准平面按钮，出现“基准平面”对话框。选择TOP基准平面作为偏移参照，设置评议距离150，如图5-3-1所示。单击确定创建基准平面DTM1。图5-3-1 创建基准平面DTM1单击“草绘”按钮，选择DTM1作为草绘平面，选择RIGHT平面作为参照平面方向向右，进入草绘模式，单击曲线按钮，绘制曲线。再次单击草绘按钮单击“草绘”按钮，选择FRONT平面作为草绘平面，选择RIGHT平面作为参照平面方向向右，进入草绘模式，单击曲线按钮，绘制曲线。继续点击“草绘”按钮，选择TOP平面作为草绘平面，选择RIGHT平面作为参照平面方向向右，进入草绘模式，单击曲线按钮，绘制曲线。具体形状如图5-3-2所示。图5-3-2 草绘样条曲线5.1.4创建混合曲面单击“边界混合”命令，选择之前草绘的四条曲线。操作步骤如下：在第一方向链中选择横向中所画两条曲线，第二方向链中选择竖向所画两条曲线，具体情况如图5-4-1所示。接着点击“确定”按钮后，创建出混合曲面如图5-4-2所示。图5-4-1 边界混合图5-4-2 混合曲面5.1.5修剪曲面单击“修剪”按钮，按住Ctrl键，分别选择电吹风壳体曲面和手柄曲面，箭头方向向上，单击鼠标中键确定，具体操作如图5-5-1所示。图5-5-1 混合曲面单击“镜像”命令，选取刚刚修剪的曲面镜像，选择“FRONT平面”作为镜像平面， 点击确定，完成镜像。步骤和效果图如图5-5-2和图5-5-3所示图5-5-2 选择镜像曲面图5-5-3 完成镜像5.1.6合并曲面点击“合并”工具，选择步骤5中镜像曲面，确定合并方向，具体操作如图5-6-1所示，单击“确定”按钮，完成合并。继续“合并”命令，选择如图5-6-2所示曲面，单击“确定”按钮，完成合并 图5-6-1 合并曲面图5-6-2 合并曲面5.1.7创建拉伸曲面点击“拉伸”命令，选择“FRONT基准平面”作为草绘基准平面，选择“RIGHT基准平面”作为参照基准平面，参照方向为右，单击“草绘”按钮进入草绘平面，绘制如图5-7-1所示线段，单击“确定”钮完成草绘。选择“对称”拉伸，拉伸长度为50，单击“确定按钮完成拉伸，效果图如图5-7-3所示。图5-7-1 绘制拉伸曲线图5-7-2 拉伸曲面图5-7-3 完成曲面5.1.8修剪合并曲面点击“修剪”命令，选取如图5-8-1所示曲面，方向向内，点击“确定”按钮，完成修剪，重复“修剪”命令，选取如图5-8-2所示曲面，方向向内，点击“确定”按钮，完成修剪。接着点击“合并”命令，选择如图5-8-3所示曲面点击“确定”按钮，完成合并则这些曲面合并成了一整个曲面。再次点击“合并”命令，选择如图5-8-4所示曲面点击“确定”按钮，完成合并则所有曲面合并成了一整个曲面。图5-8-1 修剪曲面图5-8-2 修剪曲面图5-8-3 合并曲面图5-8-4 合并曲面5.1.9完成外壳创建1) 选择整个曲面，再单击“编辑”按钮。选择“加厚”命令，设置厚度为3mm，单击“确定”按钮完成加厚，如图5-9-1所示。2) 点击“拉伸”命令，选择“FRONT基准平面”作为草绘基准平面，选择“RIGHT基准平面”作为参照基准平面，参照方向为右，单击“草绘”按钮进入草绘平面，绘制如图5-9-2所示椭圆，单击“确定”钮完成草绘。选择“盲孔”拉伸，拉伸长度为50，选择“去除材料”选项，单击“确定按钮完成拉伸，效果图如5-8-3所示。3) 点击“倒圆角”命令，倒出如图5-9-4所示的圆角；4) 点击“倒角”命令，倒出如图5-9-5所示的圆倒角；5) 完成效果图展示如图5-9-6。图5-9-1 加厚曲面图5-9-2 绘制曲面图5-9-3 拉伸曲面图5-9-4 倒圆角图5-9-5 倒角图5-9-6 壳体造型5.2吹风机的装配5.2.1新建组件文件点击“新建”按钮，选择“组件”，不使用缺省模板，命名为“chuifengji”，选择模板为“mmns_asm_design”,点击“确定”，如下图图5-1 新建组件5.2.2装配零件依次装配画好的零件：壳体、电机底座、电机、风扇叶、后盖、前端网格、档板、开关按钮，各零件图如下图所示： 图5-2外壳 图5-3 底座 图5-4开关 图5-5风叶 图5-6后盖 图5-7前端网格 图5-8电机 图5-9挡板5.2.3装配效果图接着对装配图中各零件进行着色，设置透明度，产生如下效果图。图5-10装配效果图图5-11装配分解图6 结束语经过3个月辛苦忙碌，我的毕业设计课题基本告一个段落。本次毕业设计主要通过对吹风机外壳的三维造型设计，让我系统的认识了Pro/E的三维设计功能，从Pro/E的草图设计、基础建模特征、特征编辑和操作、工程建模特征、扫描混合类特征、程序和族表、装配体创建等内容。而且该课题的研究在实际生活中具有很大的应用意义，三维造型设计在现在生活中应用范围广泛，也是工业生产不可缺少的一部分，所以对将来从事此类工作有很大帮助。总体而言设计完成的主要工作有下：查阅了各种三维设计相关资料，对三维设计内容、意义方面有了比较深的认识和理解。阐述了设计问题是在怎么样的情况下提出的，描述了设计要完成的任务，说明了课题研究的目的、意义和采用的研究方法等。参考文献1Pro/ENGINEER Wildfire4.0曲面造型设计/博创设计编著.北京：清华大学出版社.2008.5：213-250. 2三维造型设计：Pro/ENGINEER Wildfire中文版实例详解/何满才编著北京：人民邮电出版社.2005.1.3Pro/ENGINEER Wildfire4.0中文版模具设计/温小明，谢颖主编.北京：北京理工大学出版社.2012.9.4Pro/E造型设计与分模基础/王静主编.北京：电子工业出版社.2013.01（模具设计师成才系列）.5Pro/E Wildfire5.0中文版三维造型入门视频教程，王卫兵.北京：清华大学出版社.2012.6.6Pro/Engineer Wildfire 设计分析和优化机构，杜白石/刘洪编著.北京：电子工业出版社.2012.7Pro/Engineer Wildfire2.0 零件设计基础篇/林清安编制.北京:清华大学出版社，20068Pro/ENGINEER Wildfire2.0使用教程/黄卫东，任国栋编著.中国林业出版社，北京大学出版，2006-01附录致 谢 自从我接触Pro/engineer wildfire5.0以来，到现在能够用Pro/e顺利的完成我的毕业设计吹风机三维造型设计。其间进行了专业资料整理收集、市场的调研、实际写作、方案设计、三维造型设计、审阅修改等多个阶段的工作，没有老师、同学们的帮助是难以完成的，在此，我对他们表示衷心的感谢！首先应当感谢我的指导老师罗小发。从我开始我的毕业设计到完成，在此期间是他教导我如何选题、应该怎么样开题、以及设计中遇到的各种难题他都悉心指导、指正设计中存在的缺陷和错误，令我不但圆满的完成了毕业设计，也学到了许多书本上学不到的知识，受益匪浅，特致以深深的感谢。其次还要感谢我的同学杨树霖和吴哲，在我做设计期间给予我的帮助。