朱秀娟

（佛山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 佛山 528137）

0 引言

傳統(tǒng)的榨汁機(jī)通過刀片旋轉(zhuǎn)粉碎瓜果、蔬菜等帶有水分的食物，架在量杯中心有一根攪拌棒，配合刀片完成粉碎工作。攪拌棒往往為細(xì)圓柱狀，因量杯固定在榨汁機(jī)上蓋上，攪拌棒的攪拌及疏松渣液的范圍往往較小，只能在量杯內(nèi)，通過自轉(zhuǎn)完成，這樣會導(dǎo)致攪拌不均勻、疏松汁渣不夠，出現(xiàn)殘?jiān)奂诔鲋?、長期使用將導(dǎo)致疏汁不暢等問題。為解決以上問題，現(xiàn)對榨汁機(jī)進(jìn)行攪拌體創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

1 榨汁機(jī)傳動裝置創(chuàng)新設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)目的在于改進(jìn)攪拌容器內(nèi)部傳動及攪拌棒等關(guān)鍵零部件的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動，通過新型螺旋式攪拌棒公轉(zhuǎn)及自轉(zhuǎn)，更好地實(shí)現(xiàn)配合刀片切果及疏導(dǎo)汁渣工作。

如圖1～圖10所示，經(jīng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的帶攪拌棒的榨汁機(jī)包括杯體1、杯蓋2、量杯3、量杯壁4、環(huán)形面5、蓋孔6、環(huán)壁 7、環(huán)形間隙 8、攪拌棒 9、棒孔 10、環(huán)形槽 11、頂部12、彈臂 13、延伸面 14、鎖緊耳 15、扣鉤 16 等。

1.1 工作原理

1）量杯3的轉(zhuǎn)動：蓋孔6安裝在量杯上，其下凸部分與量杯環(huán)壁7之間形成環(huán)形間隙8，如圖5所示，量杯即在環(huán)形間隙8中轉(zhuǎn)動。環(huán)形間隙有別于普通間隙，形成摩擦力較小，塑料注塑成型的量杯磨損較慢。且創(chuàng)新設(shè)計(jì)后，因攪拌棒位置移到了量杯外側(cè)，量杯功能發(fā)揮更加充分，使用更方便。

2）新型螺旋攪拌棒9的運(yùn)動。

圖1 攪拌容器

圖2 圖1 A-A剖視

圖3 圖1 B-B剖視

圖4 圖2中R局部放大剖視圖

自轉(zhuǎn)：如圖3所示，在量杯環(huán)形面5上制有棒孔10，用于安裝新型螺旋攪拌棒（圖10），攪拌棒配合機(jī)座上的刀架做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，更均勻更快地切碎果蔬。

公轉(zhuǎn)：攪拌棒隨量杯繞量杯中心做公轉(zhuǎn)，棒身為螺旋形，邊公轉(zhuǎn)邊自轉(zhuǎn)，汁渣易隨螺旋線不斷向上疏導(dǎo)。同時攪拌棒在量杯外側(cè)公轉(zhuǎn)，攪拌區(qū)域更大，攪拌更充分。結(jié)構(gòu)改進(jìn)后，疏汁和及時疏松汁渣效果極好。

圖5 圖1 B-B剖視

圖6 圖2中R局部放大剖視圖

圖7圖6 D-D剖視

圖8 量杯

圖9 圖8 E-E剖視

圖10 螺旋攪拌棒

1.2 關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1）攪拌棒、量杯、蓋孔等的結(jié)構(gòu)與安裝。如圖8、圖9所示，量杯上部制有環(huán)形面5、環(huán)形槽11、軸向環(huán)壁7，用于支撐蓋孔6、形成量杯旋轉(zhuǎn)間隙8，同時留出棒孔10安裝攪拌棒11。如圖7所示，蓋孔6設(shè)有3個凸起部12，凸起部12頂住量杯3，楔緊量杯3和蓋孔6，同時使量杯3接觸面最小，受到的摩擦力最小。

2）杯蓋2與杯體1的結(jié)構(gòu)與安裝。如圖2所示，杯體1制有扣鉤16，杯蓋2下部為內(nèi)凹型，帶有鎖緊耳15，安裝杯蓋時，鎖緊耳15與扣鉤16錯開，旋動杯蓋2后，鎖緊耳與扣鉤16扣合，杯蓋與杯體實(shí)現(xiàn)緊連接。

2 手板制作

手板制作是工業(yè)設(shè)計(jì)的必要階段，在家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用越來越廣泛。手板制作包括手工制作和數(shù)控手板。數(shù)控手板制作常用NC加工、激光快速成型加工（RP）兩種。本文重點(diǎn)介紹RP加工中的光敏樹脂選擇性固化加工技術(shù)即SLA技術(shù)。

本款攪拌機(jī)手板制作，以典型零件螺旋攪拌棒（薄壁零件）為例，進(jìn)行光敏樹脂快成型加工，關(guān)鍵步驟如下。

2.1 STL文件格式設(shè)置

在業(yè)內(nèi)STL文件格式是常用的快速成型文件格式，該格式采用三角網(wǎng)格系列組合，以擬合三維實(shí)體模型的表面，在利用CAD軟件進(jìn)行復(fù)雜曲面建模并轉(zhuǎn)換成STL格式時，必須合理設(shè)置轉(zhuǎn)換參數(shù)，以滿足模型精度和加工效率要求。

本研究采用Pro/E 5.0野火版使用拉伸，旋轉(zhuǎn)、掃描等指令構(gòu)建的曲面零件（零件名稱為螺旋攪拌棒）如圖11所示。零件葉片壁厚為0.2 mm。

在STL格式的轉(zhuǎn)換過程，三角片擬合參數(shù)設(shè)置直接決定了快速成型的產(chǎn)品精度。弦高輸入0（默認(rèn)修改為0.006 600即為軟件系統(tǒng)最高精度0.01），角度控制輸入0（默認(rèn)修改為即為0.000 000 1），即對零件進(jìn)行了三角片劃分。STL文

件導(dǎo)出如圖12所示。STL文件輸出結(jié)果如圖13所示。

圖11 螺旋攪拌棒實(shí)體模型

圖12 STL文件導(dǎo)出

圖13 STL文件輸出結(jié)果

2.2 薄壁曲面模型快速成型參數(shù)設(shè)置

使用西安交通大學(xué)SLA快速成型機(jī)SPS450機(jī)型，其最大打印尺寸450 mm×450 mm×350 mm，單層制作層厚為0.1 mm，精度達(dá)到0.01 mm，通過SLA光固化成型技術(shù)，激光掃描液面形成固體薄片，通過材料的透光率和黏結(jié)度實(shí)現(xiàn)層層堆疊。

設(shè)備使用Magic快速成型數(shù)據(jù)處理軟件，RP Build為模型成型軟件，模型材料與支撐材料均采用液態(tài)光敏樹脂。

1）支撐平面。不同的支撐平面制作效果有所不同，此零件選擇圓柱底面為支撐平面。本研究葉片壁厚為0.2 mm，光斑直徑為0.2 mm，制作層厚為0.1 mm，為確保零件能順利成型卻保證表面精度，所以選擇圓柱底面為支撐平面，這樣能讓螺旋葉片成型最大單層面積，如圖14所示。

2）縫合爛面。通過縫合爛面命令檢測零件是否完整。

圖14 支撐面選擇

3）基礎(chǔ)層?；A(chǔ)層即基礎(chǔ)支撐層，一般為6 mm。

4）放置位置。確定工件在工作臺的位置。

5）加載支撐。選擇加載支撐的命令，支撐自動加載后檢查每支撐是否合理，并手工修改及連接。

6）分層切片。對加載的支撐進(jìn)行仿真分層切片處理，檢查模型加工過程中是否有懸空。

7）輸出網(wǎng)板。模型和支撐數(shù)據(jù)輸出網(wǎng)板數(shù)據(jù)為slc格式的切片文件。

2.3 快速成型制作

1）檢查設(shè)備網(wǎng)板是否干凈、設(shè)備參數(shù)是否正常，環(huán)境的溫度與濕度是否在正常范圍內(nèi)。2）在快速成形設(shè)備的計(jì)算機(jī)上，用RpBuild加載數(shù)據(jù)的slc文件。3）檢查樹脂溫度是否在預(yù)定值。4）檢查樹脂槽液面是否達(dá)到預(yù)定值（進(jìn)行液面微調(diào)）。5）選擇仿真模式。6）開始制作。成型實(shí)體如圖15所示。

圖15 攪拌軸成型實(shí)體

3 結(jié)語

帶螺旋攪拌棒的新型榨汁機(jī)，實(shí)現(xiàn)了量杯與攪拌棒的分離，依靠螺旋攪拌棒的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)，很好地實(shí)現(xiàn)了配合刀片粉碎食物和及時疏導(dǎo)汁渣的要求，同時更好地發(fā)揮了量杯的功能，解決了同類產(chǎn)品因攪拌棒攪動范圍小，導(dǎo)致疏汁不暢、使用不便的問題。設(shè)計(jì)新穎、結(jié)構(gòu)簡單、安裝容易。同時利用快速成型方法進(jìn)行螺旋攪拌棒手板制作，簡單方便、效率高，同時可大大降低成本，解決了薄壁零件加工困難易變形問題，優(yōu)勢明顯，在家電領(lǐng)域手板制作中有推廣應(yīng)用價(jià)值。

［1］ 李凌樂，肖付剛.螺旋榨汁機(jī)的多功能化設(shè)計(jì)研究［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械，2011（8）：170-171.

［2］ 何仕賢.帶攪拌棒的攪拌容器：200520056782.7［P］.2005-04-11.

［3］ 肖蘇華.復(fù)雜曲面薄壁零件手板模型的快速成型研究［J］.機(jī)電工程，2014（12）：1583-1586.