[优秀毕业设计精品]基于SolidWorks对自动铅笔的造型设计技术毕业论文.doc
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1、基于SolidWorks对自动铅笔的造型设计技术姓 名: 学 号: 专 业: 机械制造与自动化 学 院: 机电与信息工程学院 指导教师: 辅导教师: 起止日期: 2009.08.162009.11.08 摘 要本次毕业设计是通过SolidWorks软件来建立自动铅笔的三维模型。本文首先从市场调查开始,再介绍自动铅笔的设计方案,然后论证其方案的可行性,再去建立自动笔的笔夹、笔杆、手捏、笔头和尾帽,最后对整套产品进行组合装配。关键词 :SolidWorks;自动铅笔;3D模型AbstractThe graduation project is through SolidWorks software
2、to create three-dimensional model of a mechanical pencil. In this paper, the investigation began from the market, and then introduce the design of a mechanical pencil, and then demonstrate the feasibility of its programs, re-build auto-pen pen holder, pen, hand pinch the final assembly of the entire
3、 portfolio of products.Key words: SolidWorks; automatic pencil; 3D model目 录1.自动铅笔的设计方案.1前 言.11.1背 景.11.2市场调查 .11.3设计方案.21.3.1笔夹的设计.21.3.2笔杆的设计.21.3.3手捏的设计.21.3.4笔头的设计. 22.设计方案的论证. 22.1设计方案的论证.22.2分析可行性. 33.基于SolidWorks对自动铅笔的设计过程.33.1笔夹的造型. 33.2笔杆的造型. 53.3手捏的造型. 63.4伸缩笔头的造型. 73.5尾帽的造型. 83.6自动铅笔的装配. 9
4、3.7自动铅笔的装配. 9结论和尚存在的问题. 16致 谢. 17参考文献. .18附 录. 19基于SolidWorks对自动铅笔的造型设计技术姓名:杨 韬 学号:307104636013 班级:07机械制造与自动化前 言由于指导老师沈庆云教授做过不少此类的研究和模具开发,具有丰富的经验,同时对SolidWorks软件有较深的研究,可以深入地、系统地指导此课题,并结合自己多年对消费产品的设计、注塑工艺、软件应用方面的经验,为本次设计奠定了很好的基础。1.自动铅笔的设计方案1.1背景以市场需求为向导,消费者需要什么,我们就设计什么。消费者喜欢什么,我们就做什么,这就是市场经济的规律。随着社会科
5、技的进步和经济的发展,人们的生活水平越来越好,生活品质不断地提高,对日常用品的要求也越来越高。对于文具行业而言,也随着消费者越来越高的要求,不断改进和完善自己的产品。现在的消费群体也越来越冷静,除了对外观的要求之外,更在乎其功能的强弱、使用是否方便,而让使用者舒适也是本行业的一种潜默的自我要求。所以设计的是否合理、人性化,是否符合人体工程学,都将对产品的销售以及品牌的延续起着至关重要的作用。1.2市场调查从市场找出所有相关的笔型作为备选,并挑选其中有代表的特型笔做比较,但部分与自动铅笔产品属性不合,或是不适合作为铅笔的使用,但筛选过后,仍做如下有针对性的对比性调查。最后分两轮进行对比,每一轮都
6、是五种以上的笔型参与,其中包含有自动铅笔和其它笔型。每轮的笔型除了有国内的产品外,同样有在国外生产、销售的产品,这也符合行业国际趋势。最后得出四款笔型被选次数为最高。如下:第一推荐(A)第二推荐(B)第三推荐(C)第四推荐(D)在这几款推荐自动笔中,不少被调查者反映可以将几个笔型的优点结合起来,改进其的外型。例如:A款最大的问题是笔身过细,而且因为其是金属外壳,不但制作成本高、且较重,因为自动笔这种消费品的特殊性,所以更显出它使用的局限性;B款外观柔美,且是塑料笔身,不足就是笔夹设计不够人性化,有脱落的可能性,再者就是笔身偏细;C款的总题效果较不错,其最大的亮点在其有软性手捏,使用者会感觉舒适
7、,可以抵消部分长时间使用的疲劳;D款的使用者最大的感受就是粗细适中,使用的舒适度最好。1.3设计方案以上述几款笔型为基础,将其优点融合,再加入自身的设计理念,即以使用者的感受为设计初衷,如舒适程度、整体效果、价格接受能力等。所以将笔型的截面改做成非常规的三角状,这样符合手握笔的形状,这样对降低使用者的疲劳度有非常大的帮助。同时它也将成为本款笔设计的最大的亮点!其次主要采用塑料作为该款笔的原材料,这样对其成本的控制将起到至关重要的作用!1.3.1笔夹的设计以C、D笔型为基础,将其优点融合起来,暂定为以下几个方面的设计方向:(1)将笔夹的身做成三角型,这样使用更符合人体工程学;(2)将笔挂正面、侧
8、面圆弧都做成流线型圆弧,减缓视觉的冲击;(3)弃用直面配合,做成斜面与笔身配合,秃显美观大方。1.3.2笔杆的设计以C、D笔型为基础,暂定为以下几个方面的设计方向:(1)改常规直圆筒笔杆设计观念,将其笔杆截面改为三角状,使其更符合人体工程学;(2)将笔身与笔夹和手捏的配合位置做成斜面配合。1.3.3手捏的设计参考现有的产品C,采用软胶手捏,以及三角型的截面设计,以符合人体工程学。1.3.4笔头的设计以C、D笔型为基础,以流线型的设计,以符合视觉之审美。2.设计方案的论证2.1设计方案的论证(1)自动铅笔笔夹(材料:ABS)把笔夹分成两部分来设计,笔挂、笔夹筒的设计,然后再对其配合处完成造型之后
9、要进行计算,笔夹必须符合设计要求在其公差范围内(一般为0.035mm)。(2)自动铅笔笔杆(材料:ABS)其要求是:尽可能简单而不失美观,适合人机工程,内通孔的脱模斜度要适当,考虑配合处要吻合。产品力求简单,注意产品壁厚,要适合注塑工艺,其模具制作简单可行。(3)自动铅笔手捏(材料:TPR)其要求是:尽可能简单而不失美观,适合人机工程,后期装配力求简单、方便。同时要适合注塑工艺,其模具制作简单可行。(4)自动铅笔可伸缩笔头(材料:ABS)其要求是:尽可能流线型美观,符合人机工程,螺纹配合部位要考虑生产工艺,脱模方便。整体力求简单,壁厚要均匀,避免产品注塑变形,其后期模具制作避免复杂。2.2分析
10、可行性自动铅笔的笔夹、笔杆、手捏、笔头的设计及装配都是在SolidWorks的基础上完成,所以SolidWorks必须得有着强大的造型和装配功能。SolidWorks是集CAD/CAM/于一体的三维参数化设计软件,是当今世界最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件之一。它的功能覆盖了从概念设计到产品生产的整个过程,在汽车、交通、航空航天、日用消费品、通用机械及电子工业等工程设计领域得到了大规模的应用。它提供了强大的实体建模技术和高效的曲面构建能力,能够完成最复杂的造型设计。除此之外还集成了装配功能、2D出图功能、提供Cosmos MotionXpress(运动仿真分析)、Cosmos FloXp
11、ress和DFMXpress(可制造性的分析)等模块。使得SolidWorks在工业界成为一套倍受推崇的CAD/CAM系统。用SolidWorks来完成自动铅笔的整套造型和装配设计是完全可行的。3. 基于SoldWorks对自动铅笔的设计过程3.1笔夹的造型按照前面的设计方案,得出以下数据:笔夹的尺寸规格:长(44.3mm)x宽(12.0mm)x高(17.1mm),笔夹分两部分来进行设计,一是笔夹筒,再是笔挂。绘制笔夹筒运用拉伸命令将草图(图3-1-1)拉伸25mm;绘制R12旋转曲面(图3-1-2),运用曲面切除命令去除多余部分,这样就完完成笔夹筒弧顶面(图3-1-3);再运用圆角命令将顶部
12、周围圆角R1.2mm;绘制一曲面(图3-1-4)切割配合斜面(图3-1-5);再切除中间部分(图3-1-6);即完成笔夹筒的设计(图3-1-7); 图3-1-1(笔夹筒截面尺寸) 图3-1-2(笔夹筒曲面草图) 图3-1-3(笔夹筒弧顶切除)图3-1-4(笔夹筒配合面草图) 图3-1-5(笔夹筒配合面切除) 图3-1-6(笔夹筒内孔切除)图3-1-7(笔夹筒完成)绘制笔挂运用拉伸命令建立笔挂与笔夹筒间的连接部分;运用曲面扫描功能绘制笔挂的顶部大面曲面,将正向外侧与内侧的面按草图(图3-1-8)扫描出来(图3-1-9);运用曲面拉伸命令拉伸草图(图3-1-10)得到侧边曲面(图3-1-11);运
13、用曲面修剪曲面、圆角、变化圆角、加厚及实体组合等命令结合使用;最后完成笔夹的整体造型(图3-1-12)。图3-1-8(笔挂内外面草图) 图3-1-9(笔挂内外面曲面)图3-1-10(笔挂侧面草图)图3-1-11(笔挂侧面) 图3-1-12(笔夹完成)3.2笔杆的造型参照照C、D两款笔外形,按照前面的设计方案,得出以下数据:笔杆的尺寸规格:长(108.3mm)x外径(12.35mm),笔杆先用拉伸命令进行设计,再做两头的配合面。按操作步骤先运用拉伸命令拉伸草图(图3-2-1)75mm;运用切除命令切除草图(图3-2-2)完成配合面(图3-2-3);运用拉伸命令做出与手捏配合R4.0mm,长38.
14、8mm(图3-2-4)和与笔夹配合半径R4.5mm,长13.7mm部位(图3-2-5);运用切除命令切出内孔R3.8mm;即完成对笔杆的造型设计(图3-2-6)。 图3-2-1(笔杆截面尺寸) 图3-2-2(笔杆配合面草图)图3-2-3 (笔杆配合面) 图3-2-4(笔杆与手捏配合体)图3-2-5(笔杆与笔夹配合体) 图3-2-6(笔杆完成)3.3手捏的造型参照照C、D两款笔手捏之外形,按照前面的设计方案,得出以下数据:手捏的尺寸规格:长(38.0mm)x(最大)直径(12.35mm),其先用拉伸命令进行主体设计,再做配合面造型。运用旋转命令将草图(图3-3-1)做成实体(图3-3-2)状;运
15、用曲面切除命令切除草图(图3-3-3)完成至外形面(图3-3-4);运用切除命令切除草图(图3-3-5),做出与笔杆的配合面;运用切除命令切去中间内孔R4.0mm(图3-3-6);完成对手捏的造型设计。图3-3-1(手捏草图) 图3-3-2(手捏主体) 图3-3-3(手捏三角面草图)图3-3-4(手捏三角面) 图3-3-5(手捏配合面草图) 图3-3-6(手捏完成)3.4伸缩笔头的造型参照照C、D两款笔头的外形,按照前面的设计方案,得出以下数据:笔头的尺寸规格:大头直径(9.2mm)x高(16.0mm)x小头直径(3.0mm),用旋转、扫描、组合等命令进行其实体设计。运用旋转命令完成笔头内部实
16、体(图3-4-1);运用扫描曲面完成螺纹螺牙P=0.5mm、D=5.96mm、D1=5.28mm、H=0.34mm(图3-4-2); 运用用曲面拉伸、缝合、切除和组合等命令完成内部形状(图3-4-3);运用旋转命令做出笔头外部造型(图3-4-4);运用组合、切除、阵列命令完成整体造型(图3-4-5);完成对手捏的造型设计。 图3-4-1(笔头内部主体) 图3-4-2(笔头螺纹) 图3-4-3(笔头内部实体)图3-4-4(笔头外型) 图3-4-5(笔头完成)3.5尾帽的造型参照照A、B、C三款尾帽的外形,照前面的设计方案,得出以下数据:尾帽的尺寸规格:外径(7.2mm)x高(19.0mm),其先
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