工业设计工程基础课件（PPT78页)

第二章：扩展篇课题一：塑料产品设计初步平顶山工业职业技术学院课题一：塑料产品设计初步课程目标熟悉常见的塑料成型工艺。理解注塑产品的结构设计要求。重点和难点：注塑产品的结构设计要求。平顶山工业职业技术学院课题一：塑料产品设计初步模具利用其本身特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具。平顶山工业职业技术学院课题一：塑料产品设计初步平顶山工业职业技术学院课题一：塑料产品设计初步平顶山工业职业技术学院课题一：塑料产品设计初步塑料成型工艺吹塑成型•像吹气球一样把塑料充气成型，而这个形状由模具的形状决定。•使用吹塑模可以制造微小的产品细节。平顶山工业职业技术学院课题一：塑料产品设计初步平顶山工业职业技术学院课题一：塑料产品设计初步平顶山工业职业技术学院更换模腔注射毛坯吹塑成型取出塑件课题一：塑料产品设计初步平顶山工业职业技术学院进料痕迹课题一：塑料产品设计初步轮压•主要针对热固性塑料，也可加工热熔性塑料材料。•通常用于浴帘、桌布等薄膜类产品的初始工序。平顶山工业职业技术学院课题一：塑料产品设计初步挤压、挤出•通过螺杆塑料挤出机，在加热塑料颗粒状原料的同时，通过螺杆旋转将塑料从特定形状的模口挤出成型，在空气中或通过水冷却。•成型产品连续不断，生产效率高。•主要用于加工管材、型材等截面形状不变的制品。平顶山工业职业技术学院平顶山工业职业技术学院课题一：塑料产品设计初步平顶山工业职业技术学院课题一：塑料产品设计初步课题一：塑料产品设计初步平顶山工业职业技术学院挤出毛坯合模切断吹塑成型取出塑件挤吹平顶山工业职业技术学院课题一：塑料产品设计初步切口痕迹课题一：塑料产品设计初步模压•把塑料粉料加入压模型腔，加热加压后得到产品。•主要用于热固性塑料，也适用于热塑性塑料材料和金属材料。•可以得到比较理想的表面质量，但其合模处容易产生飞边，需要手工去除。•成本小，但速度慢、效率低。平顶山工业职业技术学院平顶山工业职业技术学院合模压制加料开模取件课题一：塑料产品设计初步平顶山工业职业技术学院课题一：塑料产品设计初步课题一：塑料产品设计初步吸塑•将塑料片加热到软化，利用吸塑模具内腔的小孔吸合塑料片，冷却后得到塑料制件的过程。•适用于薄板塑料制作的各种容器和包装盒。•工作条件平和，对模具材料要求不高。•由于吸塑产品在脱模后有一定程度的回复，其形态精度不高，材料本身强度也不高。平顶山工业职业技术学院平顶山工业职业技术学院课题一：塑料产品设计初步课题一：塑料产品设计初步注射•利用铸造的原理。•由于塑料材料的流动性较差、黏度较大等原因，不能够自由流动填充型腔，所以应当通过加压的方式填充型腔。•主要针对热塑性塑料，也适用于热固性塑料。•批量生产效率高，成型自由度高，给了设计师最大限度的自由。平顶山工业职业技术学院平顶山工业职业技术学院课题一：塑料产品设计初步平顶山工业职业技术学院课题一：塑料产品设计初步课题一：塑料产品设计初步注塑产品结构设计概要拔模角度，起模斜度•由于材料在凝固后会收缩，强大的收缩力会使深腔产品紧紧地裹着凸模，使得产品和模具分离困难，因此需要在深腔产品的侧壁设计向开口外方向的偏角。平顶山工业职业技术学院材料与拔模角度聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯30′~1°ABS、尼龙、聚甲醛、氯化聚醚、聚苯醚40′~1°30′硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚苯乙烯、有机玻璃50′~2°热固性塑料20′~2°课题一：塑料产品设计初步拔模角度选取原则•尺寸要求不高的，拔模角度可以适当放大•收缩率越大的材料，其制品的拔模角度应当越大•热固性塑料拔模角度要高于热塑性塑料•薄厚越厚则收缩率越大，相应要加大拔模角度•对于大尺寸制品，拔模角度可以相应减小•只有当制品高度很小的时候才允许不设计拔模角度平顶山工业职业技术学院课题一：塑料产品设计初步薄壁构造•薄壁构造如果设计得恰当，在节约材料和成本的同时，也可以提高外观质量。•在设计过程中，一般可以先设计成实心构造，再对其进行薄壁化处理。平顶山工业职业技术学院课题一：塑料产品设计初步均匀薄壁构造•均匀的薄壁结构能够大大提高产品的表面质量。•均匀薄壁的设计涉及力学结构、产品内部的零部件安装空间等。•孔结构的设计。平顶山工业职业技术学院课题一：塑料产品设计初步圆润过渡构造•圆润的过渡可以减小或消除应力集中。•塑料在注射时存在流动阻力，也需要一个圆润的过渡来连接塑料产品结构的不同特征。平顶山工业职业技术学院课题一：塑料产品设计初步结构的补强•在受力明显又有外观要求的地方，一般会构建加强筋/肋结构。•加强筋结构也能防止薄壁塑料件脱模冷却时发生翘曲和变形。•加强筋的构造原则：–替代壁厚增加带来的力学效能–避免材料的局部堆积–加强筋高度不高于构件端面平顶山工业职业技术学院平顶山工业职业技术学院课题一：塑料产品设计初步课题一：塑料产品设计初步合理的体感•如果空间结构不合理，残余应力会使产品变形、翘曲，甚至开裂、破坏。•主观判断空间结构是否合理，可以观察其结构分布是否均匀，是否有体感。平顶山工业职业技术学院课题一：塑料产品设计初步无装配性要求、无曲面质量要求、无力学要求型产品平顶山工业职业技术学院平顶山工业职业技术学院课题一：塑料产品设计初步小结塑料材料是产品中使用最多范围最广的材料，学习塑料材料的特性，掌握塑料加工工艺，对塑料产品的设计会很有帮助。第二章：扩展篇课题三：桁架结构设计平顶山工业职业技术学院课题三：桁架结构设计课程目标认识桁架结构的力学性能。了解桁架结构的实现方式。重点和难点：桁架结构的力学性能。平顶山工业职业技术学院课题三：桁架结构设计桁架的概念桁架是一种主要承受轴向力的直杆在相应的节点上连接成几何不变的格构式承重结构。桁架是一种特殊的工程结构，其主体结构全部是杆件，能够表现出非常好的力学性能，同时非常节省材料和成本。桁架适用于较大跨度的承重结构和高耸结构，如屋架、桥梁、输电线路塔、卫星发射塔、水工闸门、起重机架等。平顶山工业职业技术学院课题三：桁架结构设计平顶山工业职业技术学院课题三：桁架结构设计杆件的受力杆件会受到拉压、弯曲、剪切和扭转等力的作用。平顶山工业职业技术学院课题三：桁架结构设计杆件对于受到的拉压力能表现出比较理想的强度。杆件的弯曲、剪切和扭转计算比拉压复杂，为了让杆件受力简化，因此要尽量让杆件受拉压力。平顶山工业职业技术学院平顶山工业职业技术学院课题三：桁架结构设计课题三：桁架结构设计桁架的分类结构分类：•三角形桁架•梯形桁架•多边形桁架•空腹桁架平顶山工业职业技术学院课题三：桁架结构设计产品分类：•固定桁架•折叠桁架•蝴蝶桁架•球节桁架平顶山工业职业技术学院课题三：桁架结构设计桁架的特性当荷载只作用在结点上时，各杆只有压力和拉力。各杆件截面上的应力分布均匀，可以充分发挥材料的作用。平顶山工业职业技术学院课题三：桁架结构设计桁架的应用平顶山工业职业技术学院平顶山工业职业技术学院课题三：桁架结构设计平顶山工业职业技术学院课题三：桁架结构设计平顶山工业职业技术学院课题三：桁架结构设计平顶山工业职业技术学院课题三：桁架结构设计平顶山工业职业技术学院课题三：桁架结构设计小结桁架结构的身影在建筑中处处可见，其优异的力学性能、经济的成本以及独特的外观，对产品设计也有很大的启发。平顶山工业职业技术学院课题三：桁架结构设计作业1.从结构的角度设计一件塑料产品。2.用身边的材料（一次性筷子、牙签等）设计制作一个桁架桥。第二章：扩展篇课题四：机械机构探索平顶山工业职业技术学院课题四：机械机构探索课程目标理解机构的概念和运动副的概念。熟悉机构的类型和机构运动的原理。重点和难点：机构的类型和机构运动的原理。平顶山工业职业技术学院课题四：机械机构探索机构机构是一个具体特定的机械运动的构件系统，或者称它是用来传递运动和动力的可动装置。•构件：机构中的运动单元。平顶山工业职业技术学院课题四：机械机构探索机构和机器的区别机构只产生运动的转换，目的是传递或变换运动。机器同时产生运动和能的转换，目的是利用或转换机械能以代替或减轻人的劳动。机器由各种机构组成。平顶山工业职业技术学院课题四：机械机构探索机构的分类按构件间的相对运动：•平面机构•空间机构按运动副类别：•低副机构•高副机构按结构特征：•连杆机构、齿轮机构、棘轮机构等平顶山工业职业技术学院课题四：机械机构探索按所转换的运动或力的特征•匀速和非匀速转动机构•直线运动机构•换向机构•间歇运动机构按功用：•安全保险机构•联锁机构•擒纵机构平顶山工业职业技术学院课题四：机械机构探索运动副两构件直接接触并能产生相对运动的活动联接称为运动副。运动副的分类：•按接触形式：低副、高副•按空间结构：平面运动副、空间运动副•按相对运动：转动副、移动副•按几何形状：平面副、圆柱副、球面副、螺旋副等机构就是由若干构件和若干运动副组成。平顶山工业职业技术学院课题四：机械机构探索平顶山工业职业技术学院课题四：机械机构探索平面运动副•平面运动副的每个构件都不是自由件。•构件间的连接限制了各构件的部分相对运动。按运动类型分类•移动副•转动副平顶山工业职业技术学院课题四：机械机构探索约束•运动副对于构件间相对运动的限制。自由度•机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目，称为机构自由度。机构的自由度为组成杆件自由度之和减去运动副的约束。约束增加，自由度就减少。平顶山工业职业技术学院课题四：机械机构探索连杆机构构件间只用低副连接的机构。平顶山工业职业技术学院课题四：机械机构探索连杆机构的分类按相对运动•平面连杆机构、空间连杆机构按构件数目•四杆机构、五杆机构、六杆机构等按自由度•单自由度连杆机构、多自由度连杆机构平顶山工业职业技术学院课题四：机械机构探索连杆机构的特点优点•接触面所受压力较小，便于润滑，磨损小；•制造方便，易获得较高的精度；•两构件之间的接触靠本身的几何封闭来维系。缺点•只能近似实现给定的运动规律或运动轨迹；•给定的运动要求越复杂，需要的构件数和运动副越多，则结构越复杂，工作效率越低；•构件所产生的惯性力难以平衡，在高速时将引起较大的振动。平顶山工业职业技术学院课题四：机械机构探索平面四杆机构由四个刚性构件用低副链接组成的，各个运动构件均在同一平面内运动的机构。平顶山工业职业技术学院平顶山工业职业技术学院课题四：机械机构探索平顶山工业职业技术学院课题四：机械机构探索平顶山工业职业技术学院课题四：机械机构探索平顶山工业职业技术学院课题四：机械机构探索平顶山工业职业技术学院课题四：机械机构探索平顶山工业职业技术学院课题四：机械机构探索平顶山工业职业技术学院课题四：机械机构探索平顶山工业职业技术学院课题四：机械机构探索课题四：机械机构探索齿轮机构用来传递空间任意两轴间的运动和动力。结构紧凑、工作可靠、传动平稳、效率高、寿命长、能保证恒定的传动比，而且其传递的功率和适用的速度范围大。制造安装费用高、低精度齿轮传动的噪声大。平顶山工业职业技术学院课题四：机械机构探索平顶山工业职业技术学院课题四：机械机构探索平顶山工业职业技术学院课题四：机械机构探索棘轮机构含有棘轮和棘爪的主动件作往复运动，从动件作步进运动的机构。棘轮机构将连续转动或往复运动转换成单向步进运动。棘轮机构工作时常伴有噪声和振动，因此它的工作频率不能过高。平顶山工业职业技术学院课题四：机械机构探索平顶山工业职业技术学院平顶山工业职业技术学院课题四：机械机构探索小结机构是各种机械产生运动的核心部分，认识和理解机构的类型和原理，有助于我们合理有效地设计产品。作业寻找二个生活中常见的机械，分析其运动机构，画出简图并写出文字说明。