电熨斗结构及模具设计

便携式熨斗的结构及其外壳模具设计1.本设计所研究的背景、内容及其意义；2.产品、市场和用户的相关调研以及对于调研结果的分析；3.根据调研结论和设计要求，运用所学设计方法提出设计方案；4.方案的优选及表达；5.外壳模具的设计；6.设计总结。一.设计背景、内容及其意义1.1设计背景在物质十分丰富的当代，人们对于产品的消费已经不仅仅局限于功能的需求，在使用的过程中更加追求方便、快捷以及心理的体验和情感化的平衡。这使得机械化大生产条件下的产品设计有越来越多的局限性，如何满足消费者的个性化、多元化、情感化需求在当代设计中是一个备受关注的问题。我国是电熨斗生产和出口的第一大国，2008年中国电熨斗出口量已累计超过一亿台，但是国内电熨斗行业存在着诸多问题，比如低端产品横行，国内自主品牌市场占有量薄弱等。电熨斗的使用者不再仅仅局限于家庭主妇，越来越多的上班族和背包客热衷于熨斗，这类消费群体他们追求高质量的生活享受，生活节奏快，对于时间和空间的要求较高，经济实力也较为雄厚。因此，对于这类消费群体，市面上的电熨斗就显得不实用，他们所需要的是一款占用空间小，外形时尚美观，功能强大的便携式的电熨斗。二.调研及分析2.1熨斗分类电熨斗的类型可分为：普通型、调温型、蒸汽型、蒸汽喷雾型等。蒸汽喷雾式电熨斗是现在主流的的款式，它是在蒸汽型电熨斗的基础上加装一个喷雾系统而成，具有调温、喷汽、喷雾的多种功能，熨烫效果更好。下面就其结构和造型特点做一分析，以便后面的设计。2.2调研结论根据对调查数据资料的分析，我们可以得出以下结论：1.我国未来几年对于电熨斗的需求量很大，市场发展空间大；2.我国电熨斗行业低端产品横行，缺少竞争力强的自主品牌；国内电熨斗生产厂商普遍缺乏技术创新能力；3.价格位于80-200元的电熨斗最受市场欢迎，其占的零售量和零售额都超过50%；4.消费者对于电熨斗的需求不再仅仅是功能要求，他们更加重视电熨斗的外形美观度，便携程度以及操作的舒适度，追求做家务过程中的情感体验。设计应该从造型、材质、包装、色彩、装饰等等方面来满足符合人们感受的方方面面。5.外形上消费者越来越希望熨斗更具流行元素，时尚大方，轻便灵巧；颜色上应该更有活力但不失稳重，能使得他们在做家务的时候心情愉悦；6.产品的界面和操作流程尽可能的简单明了、人性化，尽量缩短使用者的摸索时间，让使用者从简单实用中获得友善和信任的体验。三.用功能分析法进行方案设计一个产品的设计开发过程需要经过产品规划、方案设计、方案优选、深入设计、设计表达以及设计评价等阶段。3.1功能分析1.黑箱法求总功能2.总功能分解3.功能结构图4.原理方案组合可以得出组合方案数为3x2x3x2x1x3x4x3x3x2=77763.2方案优选3.2.1.方案筛选（1）从设计要求出发，以确保可实现性为前提，着重强调便携性，通过局部功能元换解或重组的方法选择组合方案；（2）充分考虑各个功能元之间的相容性；（3）优先选用可实现便携性的较佳解，由该解出发，选择与它相容的其他功能解；（4）剔除对设计要求、约束条件不满足，或不令人满意的解答，如成本偏高、效率低、不安全等等。（5）剔除不易做模具的组合根据上述原则，可以从众多解中得到以下优选方案：3.2.2方案评价采用“技术—经济评价法”对上面三个初选原理方案进行评价，以确定一个最优方案，做进一步设计。技术经济评价法的评价依据是相对价，其中包括方案的技术价和经济价，也考虑各评价目标的加权系数。目标树及相应的加权系数方案技术评价表3.2.3技术评价技术评价通过求方案的技术价Wt进行，技术价的关系式如下max1pgpwniiit技术价≤1，数值越大表示方案的技术性能越好。理想方案的技术价为1；＜0.6表示方案在技术上不合格，必须改进；0.8≤≤1算是最好的方案；0.7≤≤0.8算是好的方案；0.6≤≤0.7算是较好的方案。由此知方案一算是好的方案；方案二算是较好的方案，方案三在技术上不合格。3.2.4经济价分析经济分析的目的是求方案的经济价，也就是理想的制造成本与实际制造成本的比值。计算公式为：方案成本方案一方案二实际制造成本/元，155170允许成本/元，165经济价，0.7450.68由上表可以得知：方案一的经济价好3.2.5技术—经济综合评价（1）各个方案总价值根据总价值双曲线法得76.01101etet方案一，二的总价值合格（大于等于0.65），其顺序为：（2）做优度图价值剖面图由优度图可知，点较点更接近s，说明方案一的技术—经济指标最好；由价值剖面图可以看出：方案一中各评价目标的加权分值更为均匀，优于方案二。综上分析，方案一为最优方案，下面将对其进行具体优化设计。3.3草绘方案方案一：这款电熨斗整体造型是一个三角形，风格硬朗，充满时尚气息，它最大的设计亮点在于折叠式的手柄。熨斗底壳的后半部分开有一个槽，当熨斗使用结束后，可以把手柄折叠起来放在壳体的槽内，这样就减少了手柄所占的空间，实现了便携性。其开关设计在手柄上，这样在使用熨斗的时候可以方便操作，符合人机关系。水槽设计在底壳上，注水口采用内凹设计，方便注水。方案二：这款熨斗造型小巧美观，给人一种温馨的家的感觉。它也是通过手柄的折叠来实现便携性。熨斗的水箱和手柄采用一体化的设计，手柄上壳采用透明设计以方便使用者观察手柄内的水位。手柄和底壳的连接是可动的，在使用完熨斗后可以将手柄往下压使其与壳体接触减小体积。它按钮的材料使用的是橡胶，结构上和手柄融为一体，这样使得操作起来手感特别舒服，增强了使用者的心理感受。熨斗的前方设计了一个喷水口，按下喷水按钮，喷水口就会出现密集放射状喷雾，均匀打湿衣服，实现更佳的熨烫效果。方案三：这款电熨斗造型简洁，充满动感活力。它最大的设计亮点在于手柄。手柄采用U形结构，是可以拆卸的，在不用的时候可以将U形手柄拆卸下来套在底板上，这样一方面整个电熨斗就成了一个不太厚的长方体，真正实现了便携性，另外一方面手柄套在底板上可以起到保护底板和使用者的作用。它的水箱巧妙运用了熨斗壳上的卡槽结构，节省空间，实现功能与结构的统一。另外，为了节省空间和实现结构的简洁性，它的所有控制按钮都集成在壳体上的圆形转盘上，操作简洁明了。方案五：熨斗和吹风一般都是旅行的必备品，这个方案采用了功能集合的方法将电熨斗和电吹风结合在一起进行了创新设计。整个产品是由一个电吹风和一个熨烫板组成的，将电吹风的手柄折叠后可以套在熨烫板上充当熨斗的手柄。这个方案结构简洁，操作方便，但整个产品太商品化，缺少温馨的感觉，减少了做家务时候的情感体验。四.优选及表达4.1方案优选根据设计要求制定方案的评选标准，以选择出五个方案中的最佳方案：根据最终评分得出造型方案三为最优方案为了使方案的评选结果真实有效，现通过十人分别对上面五个方案进行评价打分。评分汇总见表4.2方案表达1.建模图主要创新点：1.将手柄设计成可拆卸的结构，它巧妙的实现了对于便携性的要求，同时她可以起到保护熨烫板的作用；2.将水箱设计成对称的两个，融于壳体，增强了便携性，而且水箱设计成透明的，方便使用者观察里面的水位，增强可操作性；3.注水口采用内凹设计，方便操作；4.壳体的侧面的颜色可随温度的变化而变化，增强操作的可视性和趣味性。五.外壳模具的设计模具的设计一般包括:1.模具设计方案的确定;2.注射系统的设计;3.注射机的选择与校核;4.推出机构的设计;5.冷却系统的设计等。5.1塑件的结构工艺性分析塑件的几何特征取ABS密度为：1.05g/cm3（等于1.05*10-9tonne/mm^3）可得以下相关的数据，如图6.2。体积=1.0376803e+04毫米^3密度=1.0500000e+00公吨/CM^3质量=1.0895643e+04公吨曲面面积=2.4318789e+04毫米^21.该塑件制品尺寸如上图所示，整体尺寸不大，无特殊精度等级要求，因此，采用一般精度等级即可，即采用4级等级精度。2.塑件表面要求光滑，不能有瑕疵，不允许有皱纹，划伤，拉毛等表面缺陷。3.根据塑件的生产批量和尺寸精度要求初步采用一模两腔；4.根据此制品的结构特点，分型面应为制品的下表面，采用两板式模具。5.2模具设计方案的确定5.2.1确定分型面位置分型面是模具上用来取出塑件和浇注系统料可分离的接触面称为分型面,分型面的选择对模具设计方式影响最大,分型面设计是否合理对塑件质量和模具复杂程度具有很大的影响。基本上是一种分型面对应着一种模具设计方案，所以分型面的选择决定着模具总体的设计方案。根据分型面位置的选择原则，结合该塑件的结构特点，可确定分型面如图所示：由于生产批量大，本套模具采用一模两腔，排列方式遵循如下原则：1.尽可能采用平衡式排列，以方便构成平衡式浇注系统，保证制品质量的均一和稳定。2.型腔布置和浇口开设部位应力应对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料现象。5.3浇注系统的设计无论用于任何类型注射机的模具，其浇注系统一般有主流道、分流道、浇口和冷料穴四个部分组成。5.3.1主流道设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注5.2.2型腔位置的排布主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和冲模时间。由于主流道要与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，所以在注射模中主流道部分通常设计成可拆卸更换的浇口套，如图初步设计如下：主流道设计为锥形，因为塑件体积不是太大，所以锥角取α=4°，内壁粗糙度Ra取0.4um。主流道上端直径初定4mm，一般主流道高度不低于60mm，初定主流道高度为65mm，则主流道下端直径约为8mm。5.3.2分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的进料通道。此模具采用圆形分流道截面，在保证效率的同时，降低加工成本。一般分流道直径在3～10mm范围内，高黏度物料的分流道直径可达13～16mm。据上述分析，此分流道直径选择4mm，分流道长度为20mm。5.3.3浇口的设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短的通道。根据该塑件材料的流动性较好，以及该塑件的结构特点，采用点浇口，并避开制品高光亮区域。浇口位置如图所示：5.4注射机的选择及校核5.4.1初选根据计算注射量，注射压力以及锁模力，可初选注射机型号为：XS-Z-60注射机XS-Z-60有关技术参数如所示：额定注射量/cm360螺杆（柱塞）直径/mm38注射压力/MPa122注射行程/mm170注射方式螺杆式锁模力/KN500最大成型面积/cm3130模板最大行程/mm180模具最大厚度/mm200模具最小厚度/mm70喷嘴圆弧半径/mm12喷嘴孔直径/mm4动、定模板尺寸/mm×mm330×440拉杆空间/mm×mm190×3005.4.2校核由于在初选注射机和选用标准模架时是根据以上四个技术参数及计算壁厚等因素选用的，所以注射量、锁模力、注射压力、模具厚度不必进行校核，已符合所选注射机要求。进行开模行程和型腔数目的校核/5.5推出机构的设计1.模具的顶出机构采用顶板导柱和导套导向。导柱为了便于加工和安装采用圆形截面，轴肩式。导柱导套公称直径取Φ25mm。2.根据型腔数量和布局，每个制件设4根推杆，浇注系统的拉料杆，共9根推杆。推杆直径为Φ6mm，拉料杆直径为Φ11mm。5.6冷却系统的设计由于制品的平均壁厚为0.8mm，制品尺寸又不是太大，确定水孔直径为12mm。此塑件的壁厚均匀，冷却管道与型腔表面的距离最好相等，分布尽量与型腔轮廓相吻合，采用直流单层冷却回路。由于动模、定模均为镶拼式，受结构限制，冷却水路布置如图：5.7排气系统的设计型腔内有原有的气体，还会有因塑料受热或冷固而产生的低分子会发气体。塑料熔体向注射模型腔填充气体时，必须把气体排出，否则会引起注射压力过大，熔体填充型腔困难，造成充不满模腔。所以要设置排气槽，排气槽一般开设在型腔最后被