电动剃须刀课程设计

本科综合课程设计

题 目

电动剃须刀设计 专业名称 飞行器制造工程 学生姓名 指导教师

毕业时间

综合课程

设计任务书

一、题目

电动剃须刀设计

二、指导思想和目的要求

要求设计一种适合于大众使用的电动剃须刀，利用三维建模软件(可采用Pro/E、UG 等建模软件) 完成产品的结构设计与校核，最后撰写论文（包括详细建模过程）。

(1) 完成综合课程设计

(2) 用三维建模软件设计并绘制产品各部分结构, 进行装配

(3) 编写课程设计论文一本，论文结构为：题目、摘要、关键词、中英文、

三、主要技术指标

1、 产品应设计使剃须刀头部进行360°旋转的旋转结构，使剃须刀头部和剃须刀机身以旋转配合连接。

2、 产品应结构设计合理，造型新颖独特，美观大方、实用时尚、赋予人性化设计。在充分考虑到生产工艺可行性的情况下进行突破性设计，要求体现操作 便利性、舒适性，贴合面部及颈部轮廓曲线，有良好的使用效果，便于清洁和携带。

3、 在构造曲面时要求线面光顺，曲面质量好，要随时检查所建曲面的状况和注意检查曲面是否光顺，是否扭曲，曲率变化情况等，以便及时修改。

4、 产品需要根据实际情况进行设计，满足消费者的使用习惯，要求产品具有前瞻性或市场价值，对产品的实用功能及材料方面进行创新设计。

四、进度和要求

第1天 学习掌握产品设计的基本理论知识和用三维建模软件进行产品结构设计的基本操作, 资料检索，市场调查。

第2天 设想方案并做简要的分析，选择一个市场竞争力强的产品总体方案设计、论证方案的可行性。

第3-5天 完成功能设计，材料选择和结构设计，用三维建模软件进行产品结构的详细设计。

第6-7天 完善功能设计并绘制出产品二维结构图，三维实体图，编写论文。 第8-9天 整理设计材料，修改论文。

五、主要参考书及参考资料

(1)《《Pro/ENGINEER Wildfire2.0零件设计高级篇(上) 》作者:林清安 出版社:清华大学出版社

(2)《Pro/ENGINEER Wildfire 2.0零件设计高级篇(下) 》作者:林清安 出版社:清华大学出版社

(3)《Pro/Engineer塑料产品设计》作者:骏毅科 出版社:人民邮电出版社

(4)《Pro/ENGINEER Wildfire2.0零件设计基础篇(上) 》作者:林清安 出版社:清华大学出版社

(5)《Pro/ENGINEER Wildfire2.0零件设计基础篇(下) 》作者:林清安 出版社:清华大学出版社

(6)《UG NX5设计基础培训教程》作者:洪如瑾 出版社:清华大学出版社

(7)《UG NX4工业设计培训教程》作者:李开林 李颖晴 黄志强 编著 出版社:清华大学出版社

(8)《UG NX4.0中文版曲面设计典型范例教程》作者:吴磊 出版社:电子工业出版社

(9)《UG NX4.0三维造型设计应用范例》作者:付本国 张忠林 周家庆等编著 出版社:清华大学出版社

(10)《UG MX4相关参数化设计培训教程》作者:赵波 陈向军编著 出版社:清华大学出版社

(11)《人机工程学》作者:丁玉兰 出版社:北京理工大学出版社

(12)《工业设计方法学》作者:简召全 出版社:北京理工大学出版社

(13)《工业设计机械基础》作者:阮宝湘 出版社:机械工业出版社

(14)《仿生造型设计》作者:于帆 陈嬿 出版社:华中科技大学出版社

(15)《构思策划实现:产品专题设计》作者:潘荣 李娟 出版社:中国建筑工业出版社

(16)《工业设计程序与方法》作者:鲁晓波 赵超 出版社:清华大学出版社

(17)《思维的再现:工业设计视觉表现》作者:吴庆洲 出版社:中国建筑工业出版社

(18)《产品结构设计》作者:刘宝顺 出版社:中国建筑工业出版社

(19)《现代设计色彩教材丛书——工业设计色彩》作者:陆红阳 出版社:广西美术出版社

(20)《工业设计--材料与加工手册/设计初步丛书》 作者(美)

李乐山译 出版社:中国水利水电出版社

学生 牛波 指导教师 田卫军 系主任 ___________

摘要

近年来，小家电在不断地渗透进我们的生活，在用细节改变着我们的生活品质，较之从前外观单调、性能单一的剃须刀产品，今日剃须刀在高科技氛围下的它又呈现出了一番新天地：延长使用寿命，防漏水系统和自动安全全身水洗，安全可靠，人性化设计和自动清洗装置也令剃须刀更长久耐用。

在外形上新款电动须刀好用又好看的流行风格。电剃须刀是我们生活常见的重要的生活工具之一。电动剃须刀作为现代工业的产物，为人们节省了许多时间，但它的刮胡彻底程度和给人提供的享受却不如手动剃须刀。另外，用电动剃须刀刮胡时，轻贴轮面部即可，绝不是“越使劲越干净”。剃须刀的使用人群是男性，，同时也分为老年，中年和青年。电动剃须刀按其工作特点可分为旋转式、网膜式二种，都是由七十年代的单头须刀发展而来。

本文主要介绍了电剃须刀的设计一般流程，同时针对某一款电动剃须刀利用UG NX 软件对电剃须刀进行三维实体造型设计, 并进行了虚拟装配，CAE 结构分析和产品渲染，最后，对关键部件进行了数控加工编程与仿真。通过此次综合课程设计，本人对工业产品的设计及软件应用有了较全面的了解，实际工程应用能力得到了大幅度提高。

关键词：电剃须刀，UG 建模，装配，加工，CAE

The design of electric shaver

In recent years, small household electrical appliances in the continuously infiltrated into our life, changing with the details in our life quality. Compared with previous monoton-ous appearance, performance of single razor razor products,today in the high-tech atmosph-ere, it presents a new world: to extend the service life; anti Water Leakage system andautomatic safety body wash, safe and reliable; humanized design and automatic cleaning device also makes the shaveris more durable. In appearance, the new electric shavers more popular curve, isflexible and lightweight; the appearance of the color is rich and changeful,comprehensive reflection of the electric shaver with popular style and good-looking.Electric razor is our common life of one of the important tool of life. Electric razor as a product of modern industry, save a lot of time for people, but its degree of shaving thoroughly and less to give people the enjoyment of a manual razor.In addition, shaving with an electric razor, light stick round face, is not "more and more clean". The use of razor population are men, and at the same time also can be divided into old age, middle-aged and young. Electric shavers according to its working characteristics can be divided into rotary, retinal type two kinds, single head are made by the seventy should knife.

This paper mainly introduces the design of electric razor, mainly introduces the use of UG NX software for electric razor, 3-d entity modeling, assembly, CNC machining, CAE structure analysis and product rendering, thus improving the application technology for software and mechanical design theory practice ability.

KEY WORDS：electric razors, UG modeling, assembly,processing, CAE

目 录

第一章 绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7

1. 1引言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8

1.2 家电行业规范„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7

1.3 剃须刀简介„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10

第二章 电剃须刀的建模„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12

2. 1 结构标准设计说明„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14

2. 2 前后、板的建模„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15

2. 3刀头的建模„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19

2. 4网罩的建模„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20

2. 5 其他零件的建模„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22

第三章 电剃须刀的装配„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„24

3.1 组件装配及效果„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„24

3.2 爆炸图效果„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„27

3.3 装配工程图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„27

第四章 关键部件的有限元分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„29

4.1 后板的静力分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„29

4.2 按钮的静力分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„34

4.3 CAE 计算结果及处理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„35

第五章 关键部分零件的加工„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„37

5.1 后板的加工„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„37

第六章 电剃须刀的渲染„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„40

第七章 全文总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„41 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„42 致 谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„43课程设计总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„44附 录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„46

第一章 绪论

1.1 引言

UG 软件自从

1990

国的航空、汽车、模具、家电等领域得到广泛的应用。尤其UG 软件PC 版本的推出为UG 在我国的普及起到了良好的推动作用，随着CAD/CAM、数控加工及快速成型等先进制造技术的不断发展，以及这些技术在模具行业中的普及应用，模具设计与制造领域正发生着一场深刻的技术革命，传统的二维设计及模拟量加工方式正逐步被基于产品三维数字化定义的数字化制造方式取代。逐步掌握三维CAD/CAM软件的使用，并用于模具的数字化设计与制造，这就是关键。

电剃须刀是一种常用的生活用具，它和传统剃须刀的区别在于：传统刮胡刀刮胡时需要先将胡子用温水泡软才好刮，电剃须刀胡子干燥发硬才好剃。一个是利用刀片的锋利将胡子从脸面上刮下来，一个是胡子插入剃刀网孔通过运动的刀具与网罩的剪力将胡须剪断，高性能质量的电动剃须刀，剃须后与传统刮胡刀一样干净，并且安全方便。

图1-1 电动剃须刀品牌种类

1.2 家电行业规范

1. 职责和资源

工厂应规定与质量活动有关的各类人员的职责及相互关系，且工厂应在组织

内指定一名具有充分的能 力胜任质量工作的质量负责人，无论该成员在其他方面的职责如何，应具有以下方面的职责和权限： a）负责建立满足本文件要求的质量体系，并确保其实施和保持； b）确保加贴该认证标志的产品符合认证标准要求； c）建立文件化的程序，确保认证标志妥善保管和使用； d）建立文件化的程序，确保不合格品和获证产品变更后未经认证机构确认，不加贴标志。

工厂应配备必要的生产设备和检验设备以满足稳定生产符合自愿认证标准的产品要求；应配备相应的 人力资源，确保从事对产品质量有影响的工作人员具备必要的能力；建立并保持适宜产品生产、检验、试 验、储存等必要的环境。

2. 文件和记录

工厂应建立文件化的认证产品的质量计划或类似文件，以及为确保产品质量的相关过程有效运作和控 制所需要的文件。质量计划应包括产品设计目的、实现过程、检验及有关资源的规定，以及产品获证后对获证产品的变更（标准、工艺、关键材料等）、标志的使用管理等规定。 产品设计标准或规范应是质量计划的一个内容，其要求应不低于有关该产品的认证标准要求 。工厂应建立并保持文件化的程序以对本文件要求的文件和资料进行有效的控制。这些控制应确保： a) 发布前和更改应由授权人批准，以确保其适宜性； b) 文件的修改和修订状态得到识别，防止作废文件的非预期使用； c) 确保在使用处可获得相应文件的有效版本。工厂应建立并保持质量记录的标识、储存、保管和处理的文件化程序，质量记录应清晰、完整以作为 产品符合规定要求的证据。质量记录应有适当的保存期限。工厂应建立并保持获证产品的档案。档案内容至少应包含证书、试验报告、工厂检查报告、获证产品 变更的申请和批准资料等。

3. 采购和进货检验

供应商的控制：工厂应制定对关键原材料供应商的选择、评定和日常管理的程序，以确保供应商具有保证生产关键原材料满足要求的能力。工厂应保存对供应商的选择评价和日常管理的记录。关键原材料的检验/验证，工厂应建立并保持对供应商提供的原材料的检验或验证的程序及定期确认检验程序，以确保满足认证所规定的要求。关键原材料的检验可由工厂进行，也可以由供应商完成。当由供应商检验时，工厂应对供应商提出明 确的检验要求。工厂应保存关键原材料的检验验证记录、确认检验记录及供应商提供的合格证明及有关检验数据等。

4. 生产过程控制和过程检验

工厂应对关键生产工序进行识别，关键工序操作人员应具备相应的能力，如果该工序没有文件规定就不能保证产品质量时，则应制定相应的工艺文件、作业指导书，使生产过程受控。产品生产过程中如对环境条件有要求，工厂应保证工作环境满足规定的要求。可行时，工厂应对适宜的过程参数和产品特性进行监控。 工厂应建立并保持对生产设备进行维护保养的制度。工厂应在生产的适当阶段对

产品进行检查，以确保产品及原材料与认证样品一致。

5. 例行检验和确认检验

工厂应制定并保持文件化的例行检验和确认检验程序，以验证产品满足规定的要求。检验程序中应包 括检验项目、内容、方法、判定等，并应保存检验记录。具体的例行检验和确认检验要求应满足相应产品的认证规则的要求执行。例行检验是在生产的最终阶段对生产线上的产品进行的 100%检验，通常检验后，除包装和加贴标签外，不再进一步加工。确认检验是为验证产品持续符合标准要求进行的抽样检验。

6. 检验试验仪器设备

校准和检定用于确定所生产的产品符合规定要求的检验和试验的设备应按规定的周期进行校准或检定。校准或检定应溯源至国家或国际基准。对自行校准的仪器设备，应规定校准方法、验收准则和校准周期等。设备的校准状态应能被使用及管理人员方便识别。应保存设备的校准记录。运行检查对用于例行检验和确认检验的设备，除应进行日常操作检查外，还应进行运行检查。当发现运行检查 结果不能满足规定要求时，应能追溯至已检测过的产品。必要时，应对这些产品重新进行检测。应规定操作人员在发现设备功能失效时所需要采取的措施。运行检查结果及采取的调整等措施应记录。

7. 不合格品的控制

工厂应建立不合格品控制程序，内容应包括不合格的标识方法、隔离和处置及采取的纠正、预防措施。经返修、返工后的产品应重新检测。对重要部件返修应作相应记录，应保存对不合格品的处置记录。

8. 内部质量审核

工厂应建立文件化的内部质量审核程序，确保质量体系的有效性和认证产品的一致性，并记录内部审核结果。对工厂的投诉尤其是对产品不符合标准要求的投诉，应保存记录，并作为内部质量审核的信息输入。对内部审核中发现的问题，应采取纠正和预防措施，并进行记录。

9. 认证产品的一致性

工厂应对批量生产产品与型式试验合格产品的一致性进行控制，以使认证产品持续符合规定的要求。工厂应建立关键原材料、结构等影响产品符合要求的因素的变更控制程序，认证产品的变更（可能影响与相关标准的符合性或型式试验样品的一致性）在实施前应向认证机构申报并获得批准后方可执行。

10. 包装、搬运和储存

工厂所进行的任何包装、搬运操作和储存环境应不影响产品符合规定标准。

1.3 剃须刀简介

1. 电剃须刀的介绍

电动剃须刀于1939年发明，虽然体积较大, 但胜在使用安全方便, 而且剃须过程相当舒适, 尽管有些用户表示有些电动剃须刀有剃不干净的问题, 但这个问题随着电动剃须刀制造技术的不断提高, 情况已经日渐好转。

电动剃须刀主要由外壳(包括电池盒) 、电动机（或电磁铁）、网罩（包括外刀片，固定刀）、内刀片（可动刀）和内刀刀架组成。外壳多用塑料，网罩采用不锈钢，内刀片多用碳素钢制成。电动剃须刀的工作原理实质上是剪切原理。内刀片和网罩内表面密切配合，胡须和毛发从网罩外面伸入其孔槽内，内刀片高速旋转或往复动作，与网罩形成相对运动，从而将伸入的胡须和毛发剪切掉。

带电推剪式电动剃须刀主要由两部分组成，一部分是旋转式剃刀, 供剃削短胡须用；另一部分是电推剪, 供剪削较长的胡须和鬓发使用。利用转换扳手使离合器脱离旋转式剃刀而与电推剪啮合，通过离合器的偏心轴把电动机的旋转运动变为往复运动，从而带动电推剪动作。

双头式电动剃须刀由电动机通过联轴器和齿轮，带动两个剃刀旋转。剃刀可按不同脸型和部位而调整剃须角度，以增大剃削面积。由于电动机同时带动两个可动刀旋转，负载较大所以需选用较大功率的机型。

目前电须刀采用的剃须系统主要有两种：网膜式和旋转式。从运动原理上讲，前者是通过刀头左右往复运动，剃掉胡须，由于刀头在往复运动中不断加速、减速，使用时震动和噪声较大；旋转式剃须系统呈中央旋转运作，圆周运动能连续不断的进行单向切剃胡须，不仅使剃须更干净彻底，不会对胡须拉扯而产生不适，而且操用宁静无震动，剃得更舒适服贴。另外，电须刀是否具有浮动刀头、贴面调校等功能也是选择时应注意的。现在市场上日威、飞利浦、吉列－博朗、飞科、松下等品牌都有各种型号、规格的电须刀可供选择，相信总有一款适合您。

2. 电剃须刀技术发展趋势：

1、刀网技术。刀网是电动剃须刀的核心部件, 决定着电动剃须刀的锋利度、舒适度等。决定刀网性能的因素中, 刀网材料影响最大, 刀网加工制造水平影响其次。在刀网材料方面, 对皮肤刺激小、硬度高、耐磨的材料将是未来选择的重点。在刀网加工工艺方面, 选择高水准的热处理设备和先进工艺流程将成为厂商关注的重点; 在刀网设计方面, 弧面刀网、“S ”型刀网的三环或多环旋转式剃须刀会是未来主要发展趋势之一。

2、电机技术。电机转速直接影响了电动剃须刀的使用效果, 电机也是改善电动剃须刀性能的重要方向, 高转速、低噪音的电机将广泛使用在未来的产品中。

3、电池技术。电动剃须刀充电电池包括镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等。目前镍镉电池价格低, 环保性能差, 将逐渐被淘汰; 镍氢电池的能量密度和循环寿命明显较低, 价格优势较小; 在未来的发展中, 电量密度高、体积小、安全系数高及容量大的锂离子电池将逐渐取代传统的镍镉电池、镍氢电池。

4、表面工艺。水洗电动剃须刀具有易于清洗的优点, 能够使电动剃须刀更加清洁卫生, 被市场越来越多地接受。在剃须时自动加入剃须泡、自动喷香的功能, 能够降低刀网和皮肤间的刮擦伤害, 也是未来发展的趋势。

图1-2未来发展趋势

第二章 电动剃须刀的建模

2.1 结构标准设计说明

1. 概述

本文描述了在结构设计中需要遵守的规范。 2. 目的

设计产品时有相应的依据，保证项目开发设计过程中数据的统一性、互换性、高效性，提高工作效率。

3. 具体内容 1. 材料选择

剃须刀尺寸一般较小巧，对材质的要求是必须具有良好的硬度、绝缘性和抗变形性，故壳体多采用塑料材质。聚丙烯PP 、聚苯乙烯PS 和聚氯乙烯PVC 是家电外壳比较常用的材料。本设计采用PVC ，因易着色，电绝缘性和机械强度好。 2. 前壳与底壳的止口设计

因为塑胶产品的特性，每一个注塑件都会有一定的变形，而这种变形也有一定的随机性，如果两个面贴合，就有机会再分型面处发生错开现象，错开程度与产品大小有关，这就会影响产品的外观和手感；添加假止口，可以在美化外观的同时也可以在很大程度上消除上述影响。假止口的间距在不同大小和不同类型的产品上有不同的设定，一般从0.3到1.0不等。

图2-1止口

3. 出模角

出模角是为了方便注塑件出模而在出模方向上的设计侧壁的斜度，出模角度的大小与注塑条件、材料和蚀纹有关，特别地，蚀纹对出模角的要求更高。

出模角广泛存在于各类塑胶件的侧壁上，角度从1度到5度不等，很多日常

看起来完全垂直的产品表面其实都是带有斜度的。

图2-2出模角

4. 对于理论上需要大平面接触面的情况下，实际的塑胶产品一般通过支撑脚或支撑筋的方式来实现。

对于后板来说，考虑到经常需要移动和摩擦，为了减少摩擦力和阻碍，所以采用了中大脚设计，增大脚的面积就是减少能产生阻碍作用的阻碍物。

图2-3支撑脚

5. 卡扣设计

扣位是塑胶件常见的装配和固定形式，它是通过利用塑胶件本身的变形强行把扣位扣进最终的装配位置来实现两个零件之间的固定；扣位设计要保证扣位本身要有足够的变形空间和变形能力以保证装配过程中不会对扣位造成损坏。最基本的一点，扣位的导入点和扣入点必须留有一定的正间距，以保证装配过程中顺利压入。

6. 塑胶按键设计的一个关键所在是行程和间隙安排，在设计时要考虑与之配合的零件的状况，从而确定案件的最大行程，保证塑胶按键的最大行程大于电子按键本身的标准行程和两者之间的间隙总和，并保有一定的余量。

在本设计按键与上壳之间的间距决定了塑胶按键的最大理论行程，在设计的时候就需要根据电子按键本身的标准行程和它与塑胶按键之间的正常间距来设计，保证按键的正常工作。

图2-4按键

7. 对于一些经常需要拆卸而又需要保证装配固定功能的活动件，在和主要受力方向正交的方向上设立定位或限位结构是个不错的选择。这样的定位方式通常都是沿受力方向装配进去然后通过正交方向上旋转一定角度后到达最终定位位置。这样定位的好处在于把零件的主要受力转化为塑件本身的受力而不是定位结构上的受力。定位结构在自己的活动方向上基本不受力或受很小的力，所以能很好地保证定位和固定。

图2-5定位

8. 壳体上的肋板主要用来分隔内部零件（如马达、电路板），同时增加外壳强度，起到加强筋的作用。

图2-6肋板

4. 其它结构设计

1. 贴标签纸位置：大部分产品应根据实际需要设计，深度一般为0.20mm, 贴标签纸位置要求抛光处理，以免粘贴强度不够而脱落。

2. 塑胶壳上有字符及标识，通过模具注塑成型出来。 5. 检查与处理

1. 对小于0.50mm 的薄钢应做加胶或减胶处理。

2. 小断差面会增加模具加工难度，因此小于0.20mm 的断差面尽量取消。 3. 对于零件之间的干涉要采取切胶、将干涉结构移位等。

2.2 前、后板的建模

1.选择开始, 建模命令打开建模功能, 显示基准坐标系，单击插入菜单，选择任务环境中的草图命令，选择草图平面为XC-ZC 平面，进入草图模式。构建草图的大概轮廓并将其进行约束，结果如图：

2-7创建草图

2. 构建基准平面，如图所示：

2-8创建基准平面

3. 选择插入菜单，选择修剪-修剪体命令，选择先前创建的基准平面为刀具，原

实体为目标体，进行修剪。结果如图：

2-9修建体

4. 创建新的草图作为截面线串，拉伸实体。如图所示：

2-10拉伸实体

5. 单击拉伸命令，选择图创建的草图为截面线，拉伸为片体，并对实体进行 修剪体命令，结果如图所示。

2-11拉伸并修剪

6. 创建基准平面，以此基准平面创建草图并拉伸实体。如图。

2-12创建平面草图并拉伸

7. 单击抽壳命令, 如图选择面，抽壳厚度为1。

2-13抽壳

8. 选择X_Y平面创建草图如图

2-14创建草图

9. 完成草图后，选择拉伸命令，使用单条曲线，选择截面线进行拉伸，生成特征结果如图所示。

2-15拉伸

10. 使用边倒圆命令, 完成后如图

2-16前板

11. 新建名称为houban 的部件文档。

12. 设计方法与思路和2.1前板的建模的设计方法相同。参照2.1前板建模进行创建。 13. 完成后如图

图2-17后板

2.3 刀头的建模

1. 新建名称为daotou 的部件文档, 单击块命令, 创建一个X80,Y50,Z25的长方体。绘制结果如图所示的草图，选择对称值方式拉伸实体，求差如图所示。

2-18草图 2-19拉伸

2. 对实体进行边倒圆，半径为12.5。单击抽壳命令，厚度为1.5。结果如图所示。

2-20抽壳

3. 绘制草图，设定孔直径为20，对孔进行拉伸求差，创建如图所示。

图2-21拉伸

2.4 刀头网罩的建模

1. 新建名称为wangzhao 的部件文档，显示基准坐标系，创建直径为20，高度为2的圆柱体。

2. 如图所示创建草图。并拉伸求和如图所示。

2-22草图 2-23拉伸

3. 以X_Y为基准面，创建草图。单击抽壳命令，进行抽壳，厚度为1。如图

2-24草图并抽壳

4. 选择生成实例几何特征命令，选择上步创建的拉伸特征，把拉伸特征进行圆形阵列，特征参数设置如图

2-25圆形阵列

5. 绘制直径为13的圆，并拉伸与工作部件进行求差，进行边倒圆，倒圆角半径为0.2，如图所示。

2-26倒圆角

6. 仿照4-7步再做一个实例特征，完成后结果如图。

2-27网罩

2.5 其他零件的建模

1. 新建名称为anniu 的部件文, 单击圆柱体命令, 创建直径8.5, 高度为3的圆柱体。在圆柱体上表面做半径为2的倒圆角，在圆柱体上表面中心创建直径为5的球体, 并求差。做倒圆角, 最后实体如图所示。

2-28按钮

2. 新建名称为dian 的部件文档，仿照刀头建模中，其中的拉伸中的求交改为求差即可，结果如图所示。

2-29求差

3. 单击边倒圆命令，做半径为1的倒圆角。完成后的部件如图

2-30垫子

第三章 电剃须刀的装配

3.1组件装配及效果

装配是NX 中集成的一个应用模块，它方便了部件装配的构造、装配关联中各部件的建模以及装配图纸的零件明细表的生成。可创建从装配到其组件的链接以简化产品定义的各个级间更改的合并。使用装配的一个好处是对某个部件文件进行的设计更改可在使用该部件的所有装配中反映出来。

装配部件文件指向次要部件中的几何体和特征，而不是在装配的每个级别创建这些对象的副本。该技术不仅将装配部件文件的大小最小化，还提供高级关联性。例如：修改组件的几何体将导致会话中使用该组件的所有装配自动反映此更改。

1. 新建名为zhuangpei 的装配图。单击添加组件，放置位置定位为绝对原点，选择部件名为qianban 的部件。

2. 单击添加组。选择部件名为houban 的部件。放置位置定位为配对，配对方式为面面配对和面面对齐。如图3-1所示

图3-1前后板装配

3. 添加组件名为dian 的部件，配对方式为柱坐标配对和面面配对。如图3-2所示。

图3-2垫子装配

4. 添加组件名为daotou 的部件。配对方式为柱坐标配对和面面配对，与图3-2相同。如图3-3所示。

图3-3刀头装配

5. 添加组件名为wangzhao 的部件，配对方式为柱坐标配对和面面配对。如图3-4所示。

图3-4网罩装配

6. 添加组件名为anjiu 的部件，配对方式为面面配对。完成装配效果图如图3-5所示。

图3-5装配效果图

3.2爆炸图效果

完成装配操作后，可以创建爆炸图来表达装配部件内部各个组件之间相互关系。爆炸图是把零部件或子装配部件模型，从装配好的模型和位置拆开成特定的状态和位置的视图。

爆炸图最大的好处是，能清楚地显示出装配件内各组件的装配的关系，当然，它还有其它的特点，包括：

（1） 爆炸图中的组件可以进行任何操作，任何对爆炸图中组件的操作均会影响非爆炸图中的组件。

（2） 一个装配部件可以建立多个爆炸图，要求爆炸图的名称不同。 （3） 爆炸图可以在多个视图中显示出来。 其电动剃须刀的爆炸图处理效果如下：

图3-6爆炸图效果

3.2装配工程图

UG NX 8软件的制图功能很强大，它可以生成各种试图，如俯视图、前视图、右视图、左视图、一般剖视图、半剖视图、旋转剖视图、投影视图、局部放大视图和断开视图等。

UG 工程图具有以下的显著特征：

1. 制图模块与设计模块是完全相关联的。

2. 用造型来设计零部件，实现了设计思想的直观描述。 3. 能够自动生成实体中隐藏线的显示。 4. 能够生成与父视图关联的实体剖视图。

5. 图形和数据的绝对一致及工程数据的自动更新。 下面是电动剃须刀部件的工程图

图3-7前板工程图

图3-8刀头工程图

图3-9网罩工程图

图3-10按钮工程图

第四章 关键部件的有限元分析

随着市场竞争的加剧，产品更新周期愈来愈短，企业对新技术的需求更加迫切，而有限元数值模拟技术是提升产品质量、缩短设计周期、提高产品竞争力的一项有效手段，所以，随着计算机技术和计算方法的发展，有限元法在工程设计和科研领域得到了越来越广泛的重视和应用，已经成为解决复杂工程分析计算问题的有效途径，从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算，其在机械制造、材料加工、航空航天、汽车、土木建筑、电子电器、国防军工、船舶、铁道、石化、能源和科学研究等各个领域的广泛使用已使设计水平发生了质的飞跃。

本章主要分析后板受均匀静力下的分析和按钮受一定压力下的非线性分析。所使用的软件为UG 自带的分析功能。

静力分析是工程结构设计人员使用最为频繁的分析手段，主要用来求解结构在与时间无关或时间作用效果可忽略的静力载荷（如集中载荷、分布载荷、温度载荷、强制位移、惯性载荷等）作用下的响应、得出所需的节点位移、节点力、约束反力、单元内力、单元应力、应变能等。该分析同时还提供结构的重量和重心数据。NX Nastran支持全范围的材料模式，包括：均质各向同性材料，正交各向异性材料，各向异性材料，随温度变化的材料等。

4.1 后板的静力分析

1、确定结构的分析方案；本次是实体的分析；

2、根据分析的类型确定单元类型、实常量等，特别是单元类型的某些选项，对于某些分析十分重要；

3、设定材料模型；材料为PVC. 4、采用各种方法建立模型。在进行布尔运算时特别注意运算对以后分析的影响，尤其是在某些情况下有些网格较难生成，因此对于布尔运算 要慎重考虑，为解决该问题应尽量采用几何体素直接建模；

5、将材料、实常量等参数赋给模型，在某些情况下可以同时指定方向点； 6、按情况划分网格：自由网格或自由网格，设置合适的网格密度等，尤其注意网格设置；

7、在生成节点和单元后，根据实际情况定义接触单元、自由度的耦合及约束方程等；

8、施加力和约束等；

9、求解：注意设置合适的求解选项； 10、进入后处理菜单获得计算结果等； 11、评价分析结果。

具体分析如下： 一、进入高级仿真

1. 进入仿真导航器→按右键→选择新建FEM 和仿真 2. 选择结算方案（默认即可）

3. 选择约束类型→固定约束→选择侧面

图4-1固定约束

4. 选择载荷类型→力→顶面，力的大小为0.5N

图4-2定义载荷

二、进入结构分析模块

1. 选择3D 四面体网格命令，建立3D 网格→选择实体，输入数据

图4-3网格划分

2. 选择指派材料命令，将材质附上；选择材料PVC ，选择实体

图4-4指派材料

三、选择分析解算器

1. 选择分析→有限元模型检查

图4-5模型检查

2. 选择分析→求解

图4-6求解

四、后处理

1. 选择后处理导航器→

图4-7导入结果

2. 单击“后处理控制”，选择“标记开／关”图标，在模型云图中显示分析结果的最大值和最小值。在屏幕右侧仿真导航器中“results ”选项，选择“位移一

节点的”，“应力一单元的”，云图显示有限元模型的变形情况。 3. 求得结果如下：

图4-8 位移图 图4-9应力图

4. 导出报告

图4-10材料汇总

图4-11结果汇总

4.2 按钮的静力分析

同后板一样有三个步骤：前处理（PREPROCESSION ），求解（SOLUTION ），后处理（POSTPROCESSION ）。所不同的是其受压方向不一致。选择材料为ABS ，求得结果如下：图5-4按钮网格划分与载荷约束，图5-5位按钮受压力位移图，图中有标记最大与最小位移处；图5-6为按钮受压力后应力变化图，图中有标记最大与最小应力处。

图4-12施加载荷 图4-13网格划分与载荷约束

图4-14位移图 图4-15应力图

图4-16材料汇总

图4-17结果汇总

4.2 CAE计算结果及处理

在后处理导航器里查看结果如图→

单击打开位移下隐藏的命令，选择X 右键→绘图，即可查看该命令下的受力云图结果；同样的，可以选择其它命令查看求解结果。

X位移图 Y位移图 幅值位移图

图4-18位移云图

XY应力图 最大主应力图 最大剪切力

图4-19应力云图

选择结果测量命令，建立八个测量结果，导出文本如下

图4-20结果测量

经以上分析得后板变形太大，因此所受力应减小。考虑到日常生活中的使用，应尽量避免高强度的撞击，材料还是聚氯乙烯（PVC ）。如若结构的需要，可以考虑使用具有良好机械性能的工程塑料，如ABS 。

第五章 关键部分零件的加工

数控加工在现代产品和模具生产中占有举足轻重的地位，得到了广泛应用。数控加工是通过电脑来控制数控机床进行加工的，因此编制数控加工程序是十分关键的一环，理想的加工程序不仅能保证加工出符合设计要求的合格工件，同时可使数控机床功能和刀具性能得到充分发挥，并可以安全可靠地进行工作。

UGNX8的加工环境中提供了许多操作模板，但其实只需要掌握几种最基本的操作即可具备编程的能力，并投入实际工作，其他操作都是从这几种基本操作中扩展出来的，稍有区别，在实际使用时甚至可以不使用扩展操作。

5.1后板的加工

1. 打开模型文件

进入【开始】中的【加工】，设置加工环境，确定“mill_planar”，创建程序组。单击【导航器】工具栏中的【程序顺序视图】，然后单击【插入】工具栏中的【创建程序】，在窗口选择类型“mill_planar”，录入新名称，确定后出现【操作导航器—程序顺序】对话框，再确定，出现【程序】对话框确定。创建刀具组。单击【导航器】工具栏中的【机床视图】按钮，然后单击【插入】工具栏中的【创建刀具】设定刀具，刀具分粗加工刀具和精加工刀具，给不同的刀具建立不同的名子。

2. 定位机床坐标系

单击【导航器】工具栏中的【几何视图】按钮，双击“MCS_MILL”图标，打开【Mill Orient】对话框，单击【指定MCS 】图标，打开【CSYS 】对话框，选定【参考】中的“WCS ”确定，输入安全距离参数值，确定。指定零件几何体，继续双击导航器中的“WORKPIECE ”选项，打开【铣削几何体】对话框，单击【指定部件】图标，选择要加工的模型为几何体，点击确定。

3. 指定毛坯几何体

继续返回铣削几何体对话框，单击【指定毛坯】图标，选择【自动块】，模型中将显示毛坯框和箭头，确定。

4. 设定粗加工操作

单击【插入】工具栏中的【创建操作】按钮，打开【创建操作】对话框，在【类型】中选择“mill_contour”；在【操作子类型】中选择第一个图标；【程序】选“INTRM_1”；【刀具】选带有粗加工刀具的名称；【几何体】选择“WORKPIECE ”；【方法】选“MILL_ROUGH”；【名称】输入“ROUGH ”，确定，出现【型腔铣】

对话框，确定【切削模式】、【步距】、【距离】、【全局每刀深度】，单击【进给和速度】图标按钮，出现对话框，输入主轴速度“2000”确定。回到上级对话框，单击【操作】面板中第一个图标，生成粗加工刀具路径，确定。

图5-1生成粗加工

5. 粗加工刀轨演示

单击【操作】工具栏中的【确认刀轨】，在打开的对话框中选择【3D 动态】选项卡，单击【选项】确定禁用复选框，点击播放按钮进行仿真加工演示。

图5-2 3D刀轨演示

6. 设定精加工操作

单击【插入】工具栏中的【创建操作】按钮，打开【创建操作】对话框，在【类型】中选择“mill_planar”；在【操作子类型】中选择第二个图标；【程序】选“INTRM_1”；【刀具】选带有精加工刀具的名称；【几何体】选择“WORKPIECE ”；【方法】选“MILL_FINISM”；【名称】输入“FACE_MILLIN”，确定，出现【平面铣】对话框，确定精加工边界，在模型中选择，确定【切削模式】，单击【切削参数】图标按钮，出现对话框，修改【毛坯延展】参数，确定。回到上级对话框，单击【操作】面板中第一个图标，生成精加工刀具路径，确定。

图5-3生成精加工

7. 精加工刀轨演示

单击【操作】工具栏中的【确认刀轨】，在打开的对话框中选择【3D 动态】选项卡，单击【选项】确定禁用复选框，点击播放按钮进行仿真加工演示。

图5-4 3D刀轨演示

第六章 电剃须刀的渲染

1. 先打开装配部件，然后开启可视化工具条进入渲染环节。首先选择可视化背景如图4-1所示。

图6-1背景选择

2. 设置基本光源，这里我选择默认设置。

3. 打开系统材料菜单，单击并拉下金属菜单将 拖到两个wangzhao 部件

上；将 拖到anniu 部件上；拉下塑料菜单将 拖到qianban 、

Houban 、daotou 三个部件上。单击高质量图像命令，选择开始着色。将装配部件移动到背景图像的桌面上，调整到适当大小得到图4-2所示。

图6-2渲染结果

第七章 全文总结

通过本次课程设计，使我将掌握的机械设计基础等理论知识同设计实践相结合加深了我对理论知识的理解，提高了自己的设计能力。同时对UG NX 实体造型、 装配和渲染的功能有了一定的深入了解，并能较熟练运用实体造型，曲面造型中的有关属性命令，如：拉伸、扫描、等其它命令。也使我深刻了解到UG NX 功能之强大、技术之先进，为造型设计、机械设计、模具设计等同领域提高了完整的解决方案。这次设计培养了我对零件的三维造型能力和加工能力。

UG NX 软件具有突破性的创新技术，包括直接建模、处理几何体、交互地在屏幕上直观创建和修改特征。直接建模概念简单易学，并且进一步加快了产品的开发过程。应用所学的UG NX8.0软件, 通过电剃须刀的造型设计, 培养了自己的学习能力、创新能力、思维能力。此次设计，是我对以往所学知识进行的一次综合性的复习和总结，并让我以前所学习的机械设计基础知识得到了更好的巩固，从设计的实践中更好的提高了自己在实际中的应用能力。在由发现问题到解决问题的过程中，使我对设计方面也奠定了一定的基础。

这次综合课程设计使用UG NX8.0软件对电动剃须刀进行建模与造型设计。首先，先分析建模的步骤，利用软件强大的建模能力与造型设计，通过先对剃须刀的前板进行建模，其次后板，接着是刀头的建模，然后垫子的建模，最后是网罩与按钮的建模。接下来是对各个组件进行装配，利用软件的先进装配功能。首先是前板与后板的装配，接着是垫子的装配，然后刀头的装配，最后是网罩与按钮的装配。装配完毕后，根据需要对装配图进行一些处理，例如：为了更直观的反映各组件的装配关系，可以做成爆炸图。如果想对设计的产品进行一些后期的处理，例如造型的渲染。利用软件的渲染功能，首先对对网罩进行渲染，选择合适的材料（最好是一些比较光泽的金属材料）拖到部件上或者选择部件后单击材料，接着对刀头、垫子、前板和后板进行渲染，选择自己喜欢的材料对其进行上色，然后对按钮进行渲染，选择最好能一眼就能辨认的材料进行上色，最后生成高质量图像进行着色。当然可以设置渲染的背景，也可选择自己喜欢的图片。渲染成功后，保存图片即可。到此为止，本次电剃须刀的造型设计也就完成了。

参考文献

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[2] 张云杰，张云静. UG NX8.0中文版入门与精通[M]. 北京：清华大学出版社，2012第1版。

[3] 魏增菊、李莉. 机械制图[M]. 科学出版社，2007，8；

[4] 余强，UG 零件设计技术与实践(NX4版)[M]. 电子工业出版社，2007，3； [5] 陈立德，机械设计基础

[M].

[6] 骏毅科 Pro/Engineer塑料产品设计[M]. 人民邮电出版社

[7] 林清安 Pro/ENGINEER Wildfire2.0零件设计基础篇[M]. 清华大学出版社 [8] 洪如瑾 UG NX5设计基础培训教程洪如瑾[M]. 清华大学出版社

[9] 李开林，李颖晴，黄志强 UG NX4工业设计培训教程[M]. 清华大学出版社 [10] 吴磊UG NX4.0中文版曲面设计典型范例教程[M]. 电子工业出版社

[11] 付本国，张忠林，周家庆UG NX4.0三维造型设计应用范例[M]. 清华大学出版社

[12] 赵波，陈向军UG MX4相关参数化设计培训教程[M]. 清华大学出版社

[13] http://www.icax.cn. [14] http://www.mujucad.com.

[15] http://www.nwpu.edu.cn/jwc.

致谢

在本课题的完成过程中，我查阅了不少相关的资料，通过时常出入院图书馆，花费时间与精力在相关网站论坛上搜寻技术资料。除此之外，我还得到了其它同学的支持和帮助，没有他们我也不能顺利完成此次设计，我在此深表谢意。

本次课程设计给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时，这次设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我熟悉了各种操作命令；了解了造型设计方法；以及如何提高产品的性能等等，通过查询资料，也了解了机械设计构造原理。

另外，在这次课程设计的实践中，不仅培养了我独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实践上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想都能变苦为乐，找寻有用的知识，发现其中的奥妙。

此次的课题设计及论文能够顺利的完成，要感谢田老师的细心指导，虽然经过了三番五次的修改，田老师也不厌其烦地指点，特别在此期间他很忙的时候能够抽出时间对我课程设计的关心与错误纠正，特此向田老师致以诚挚的谢意。

最后，祝我的母校西北工业大学明德学院蒸蒸日上，机电工程系的所有的老师们身体健康，桃李满园。

综合课程设计总结

通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关机械设计方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。

过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！

课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我熟悉了各种操作命令；了解了造型设计方法；以及如何提高产品的性能等等，通过查询资料，也了解了机械设计构造原理。

我认为，在这次课程设计的实践中，不仅培养了我独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实践上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像社会提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实践结束之后变的更加成熟，会面对以后需要面对的事情。

回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。

课程设计是培养学生综合运用所学知识, 发现, 提出, 分析和解决实际问题, 锻炼实践能力的重要环节, 是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。回顾起此次课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西。

此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，因此在这次课程设计中收获颇丰。

附录

1. 总体装配工程图

2. 渲染另类效果图