卡通台灯产品设计与模具加工毕业设计说明书

XXXXXXXX学院
毕业设计（论文）说明书
作者：香香学号：
系部：机械工程系
专业：计算机辅助设计与制造（CAD∕CAM）题目：卡通台灯产品设计与模具加工
指导者：波波
评阅者：
2013年5月
毕业设计（论文）中文摘要
目录
一、引言----------------------------------------------------------4
二、台灯的建模----------------------------------------------------5
2.1台灯灯体前外壳设计--------------------------------------------5 2.2台灯灯体后外壳设计--------------------------------------------------15
2.3台灯其他零件设计----------------------------------------------24
三、台灯的工程图---------------------------------------------------------27
3.1 台灯灯体前外壳工程图------------------------------------------27 3.2 台灯灯体后外壳工程图------------------------------------------33
3.3 台灯其他零件工程图--------------------------------------------34
四、台灯的装配----------------------------------------------------43
五、台灯的渲染-----------------------------------------------------------45
六、台灯模具加工---------------------------------------------------------50
6.1 模具翻制------------------------------------------------------50 6.2 模具加工------------------------------------------------------51结论 ----------------------------------------------------------------------61致谢 ----------------------------------------------------------------------63参考文献----------------------------------------------------------64
一、引言
台灯主要由灯身、灯头以及它的内部装置开关三大部分组成。

此台灯除导电片选用铝片来制成，发热丝由铬铝制成，其余部件(除电源)均由PA/ABS塑胶材料制作而成。

电源、开关以及灯泡结合起来，便可以形成灯。

但这样的结构简单却不美观。

随着人们生活节奏的加快，一些方便实用、新颖、美观的组合台灯正在市场上兴起，有闹钟与台灯组合的，有温度计与台灯组合的，有电子钟与台灯组合的，也有笔架、文具盒等与台灯组合的，使台灯更具实用性。

台灯不仅在功能上日趋于多功能化，同时在外观上也逐步向组合化、装饰化、情趣化方向发展。

有些台灯不仅具有现代化工艺，而且样式多样，工艺精湛，造型别具匠心，材质各异，颜色多样。

人们可以按照房间装饰风格以及家具风格来选取不同款式、材质的台灯，使台灯与室内布置形成一个完整的艺术整体。

基于以上背景，我提出了美观台灯的设计。

小灯泡
灯头
后外壳
灯身
前外壳
图1-1 台灯实体图
二、台灯产品的建模
2.1台灯灯体前外壳设计
启动UG NX6.0软件，“新建”文件,输入文件名“qianzhao.prt”,单击确定按钮，进入UG建模模块。

步骤1、创建小猫脸的草图
单击草图按钮，在YC-ZC平面创建草图，利用圆弧命令（3点定圆弧），以及直线命令，绘制出小猫脸的草图，如图2-1所示草图。

图2-1 YC-ZC平面草图
步骤2、修剪草图
单击快速修剪命令，修剪草图2-1，并右击隐藏部分尺寸标注（高度25,长度37,长度37），绘制好后如图2-2所示。

图2-2 YC-ZC 平面修剪后草图
步骤3、回转草图
完成草图2-2，单击命令，进入建模界面，单击回转命令，选择曲线为图2-2草图，指定矢量为草图中的直线段，限制开始角度为0，限制结束角度为-180，单击确定按钮，绘制出回转体如图2-4所示。

图2-3 回转选项卡 图2-4 小猫脸回转体 步骤4、创建小猫身体草图
在YC-ZC 平面创建草图，利用圆
命令，以及直线命令，如图2-5所示。

相切位置 端点 端点 相切位置
图2-5 YC-ZC平面草图
步骤5、回转草图
完成草图2-5，选择“回转”命令，回转曲线为图2-5草图，指定矢量为草图中的直线段，限制开始角度为0，限制结束角度为-180，布尔选择“无”，单击确定，绘制出回转体如图2-6所示。

图2-6 小猫身体回转体
步骤6、创建小猫手的草图
在YC-ZC平面创建草图，利用“圆弧”以及“直线”命令，绘制小猫耳朵的草图，如图2-7所示。

辅助直线
图2-7 YC-ZC平面草图
步骤7、回转小猫手的草图
单击完成草图，再单击“回转”命令，选择曲线为图2-7草图，指定矢量为辅助直线，限制开始角度为0，限制结束角度为180，然后单击确定，绘制出如图2-8所示回转体。

图2-8 小猫手回转体
步骤8、镜像体
在建模界面，单击“插入---关联复制---镜像体”，选择体为图2-8所示回转体，镜像平面为XC-ZC平面，然后单击确定按钮。

绘制出如图2-10所示镜像体。

图2-8 镜像体选项卡 图2-10 小猫手镜像体 步骤9、创建小猫脚的草图
单击草图命令，在YC-ZC 平面创建草图，利用圆弧以及直线命令，绘制小猫的脚，利用镜像曲线绘制另一只脚，选择中心线为辅助直线1，要镜像的曲线为绘制的曲线，单击确定按钮，绘制出草图如图2-11所示。

图2-11 YC-ZC 平面草图
步骤10、回转草图并倒圆角
单击完成草图，进入建模界面，选择回转命令，选择回转曲线为图2-11草图，指定矢量为辅助直线2，并指向YC 轴方向，限制开始角度为0，限制结束角度为90，单击确定。

再单击“边倒圆”命令，选择边为回转边，边倒圆大小为2，单击确定，绘制出回转体如图2-13所示。

辅助直线1
绘制的曲线
辅助直线2
图2-12 边倒圆选项卡
边倒圆2
图2-13 小猫脚的回转体
步骤11、创建小猫耳朵草图
单击草图，在YC-ZC平面创建草图，利用直线命令，绘制小猫左边耳朵的草图，利用圆角命令，将直线倒圆角，圆角大小为8。

绘制出如图2-14所示草
图。

圆角8
相切
相切
相切
圆角8
辅助直线
相切
图2-14 小猫耳朵的草图
步骤12、回转草图并镜像体
单击完成草图，再单击“回转”命令，选择曲线为图2-14草图，指定矢量为辅助直线，限制开始角度为0，限制结束角度为180，单击确定，绘制出小猫左耳朵。

再点击“插入---关联复制---镜像体”，选择体为小猫左耳朵，镜像平面为XC-ZC平面，单击确定按钮，绘制出如图2-15所示镜像体。

图2-15 小猫耳朵镜像体
步骤13、求和
将前面12个步骤所绘制出的小猫脸、身体、脚、手和耳朵进行求和运算。

在建模界面，单击求和命令，选择体为前12个步骤所绘制的零件，单击确定按钮，绘制出如图2-16所示。

图2-16 台灯前罩主视图
步骤14、台灯前罩抽壳
在建模界面，单击“抽壳”命令，选择“移除面，然后抽壳”，要冲裁回转体
镜像体
的面为台灯背面的平面，抽壳厚度为1，单击确定，绘制出如图2-18所示。

图2-17 抽壳选项卡图2-18 抽壳体
步骤15、创建前罩支撑柱草图
单击草图命令，在YC-ZC平面创建草图，利用直线和圆命令，绘制前罩内部支撑架的位置草图，绘制的直线转换成参考曲线（选中直线---右击---转换至/自参考对象），所以尺寸均根据实物所设计，绘制出如图2-19所示草图。

图2-19 前罩支撑柱草图
步骤16、拉伸并镜像体
完成草图，单击拉伸命令，选择截面曲线为图2-19所绘制的∮5和∮6的圆，指定矢量+X轴，限制开始距离-1，限制结束距离：直至下一个，单击确定，绘
制出四个圆柱。

拉伸∮2的圆，指定矢量+X 轴，限制开始距离-1，限制结束距离：直至下一个，布尔:求差，对象选择圆柱体，单击确定。

按这种方法，依次拉伸并求差4个∮2的圆柱。

单击“插入---关联复制---镜像体”，选择体为四个空心圆柱体，镜像平面选择XC-ZC 平面，单击确定，绘制出如图2-20所示支撑柱。

图2-20 台灯前罩内部支撑柱
步骤17、创建台灯前罩内部支撑板草图
单击草图命令，在YC-ZC 平面创建草图，利用直线命令，绘制出所有支撑板的草图，如图2-21所示草图。

图2-21 台灯前罩内部支撑板草图
步骤18、拉伸所有支撑板
拉伸1:指定矢量+X 轴，限制开始距离0，限制结束距离“直至下一个”； 拉伸2:指定矢量+X 轴，限制开始距离—4，限制结束距离“直至下一个”，偏置选择“两侧---开始1---结束0”；
拉伸3:指定矢量+X 轴，限制开始距离—2，限制结束距离“直至下一个”，布尔“无”，偏置“两侧---开始—1---结束0”；
∮6圆
中间∮2圆
4个镜像体
∮5圆
拉伸3
拉伸3
拉伸2 拉伸1
图2-22 前罩内部支撑板拉伸体
步骤19、创建台灯开关按钮草图
单击草图，在YC-ZC平面创建草图，利用直线和圆弧命令，绘制小猫台灯开关按钮草图，如图2-23所示。

辅助直线2
辅助直线1
辅助直线3
图2-23 台灯开关按钮草图
步骤20、拉伸开关按钮
完成草图，单击拉伸，选择截面曲线为图2-23绘制的草图，指定矢量+X轴，限制开始距离24，限制结束距离“直至下一个”，偏置“两侧---开始0---结束1”，单击确定。

再单击拉伸，选择截面曲线依旧为图2-23绘制的草图，指定矢量+X轴，限制开始距离0，限制结束距离50，布尔选择“求差”，选择体为台灯前罩，单击确定，开关按钮即设计完成。

步骤21、台灯前罩求和
单击求和，选择体为所有绘制的台灯前罩零件，单击确定，将所有零件求和。

步骤22、着色
单击“编辑---对象显示---类选择选择对象为台灯前罩---确定---常规颜色---选择粉红色Medium Magenta---确定---确定”，完成台灯前罩的着色。

如图所示。

再单击保存命令，台灯前外壳既绘制完成。

图2-24 台灯前外壳前视图图2-25 台灯前外壳后视图
2.2台灯灯体后外壳设计
启动UG NX6.0软件，“新建”文件，输入文件名“houzhao.prt”，单击“确定”按钮，进入UG建模模块。

前面12个步骤与2.1中的步骤相同，在此不做详细阐述。

步骤13、创建小猫屁股草图
单击草图，在YC-ZC平面创建，利用直线和圆弧命令，绘制小猫屁股的草图，如图2-26所示。

图2-26 小猫屁股草图
步骤14、拉伸草图
完成草图，单击“拉伸”命令，选择截面曲线为图2-26草图，指定矢量-X 轴，限制开始距离0，限制结束距离32，单击确定，绘制出如图2-27所示。

图2-27 小猫屁股拉伸体
步骤15、台灯后罩求和
将前面14个步骤所绘制出的小猫后脸、身体、手、脚、耳朵和屁股进行求和运算。

在建模界面，单击求和命令，选择体为前14个步骤所绘制出的零件，单击确定，绘制出如图2-28所示。

图2-28 台灯后罩求和体
步骤16、台灯后罩抽壳
在建模界面，单击“抽壳”命令，选择移除面，然后抽壳，要“冲裁的面”为台灯后罩的平面，抽壳厚度为1，单击确定，绘制出如图2-29所示抽壳体。

图2-29 后罩抽壳体
步骤17、创建后罩支撑柱草图
单击“草图”，在YC-ZC平面创建草图，利用直线和圆命令，绘制后罩内部支撑架的位置草图，绘制的直线转换成参考曲线（选中直线---右击---转换至/自参考对象），并镜像绘制的圆，中心线为长40的辅助线，绘制出如图2-30所示草图。

图2-30 后罩支撑柱草图
步骤18、拉伸支撑柱并求和
拉伸1: ∮5和∮6的圆，指定矢量—X轴，限制开始距离-1，限制结束距离：直至下一个，布尔“求和”，对象为抽壳体，偏置“无”，单击确定。

拉伸
2: 4个∮2的圆，指定矢量—X轴，
限制开始距离-1，限制结束距离2，布尔“求差”，对象选择圆柱体，偏置“无”，单击确定。

拉伸3:4个∮4的圆，指定矢量—X轴，限制开始距离2，限制结束距离20，布尔“求差”，对象为抽壳体，偏置“无”，单击确定。

如图2-31。

图2-31 台灯后罩支撑柱主视图图2-32 台灯后罩支撑柱后视图
步骤19、创建台灯支撑座草图1
中心辅助线
镜像结果
单击“草图”，在台灯底面创建草图，利用直线命令，绘制出如图2-33所示的草图。

图2-33 台灯支撑座草图1
步骤20、拉伸草图1并求和
完成草图，单击“拉伸”，选择截面曲线为图2-33绘制的草图，指定矢量+Z 轴，限制开始距离0，限制结束距离5，布尔“求和”，选择体为抽壳体，单击确定，绘制出如图2-34所示拉伸体。

图2-34 支撑座草图1拉伸体
步骤21、创建台灯支撑座草图2
单击“草图”，利用直线命令，绘制出如图2-35所示草图。

图2-35 台灯支撑座草图2
步骤22、拉伸草图2并求差
完成草图，单击“拉伸”命令，选择截面曲线为图2-35绘制的草图2，指
定矢量+Z轴，限制开始距离0，限制结束距离4，布尔“求差”，选择体为抽壳体，单击确定，绘制出如图2-36。

图2-36 支撑座草图2拉伸体
步骤23、创建台灯支撑座草图3
单击“草图”，在图2-36拉伸体的面上创建草图，绘制出如图2-37所示。

图2-37 台灯支撑座草图3
步骤24、拉伸草图3并求差
完成草图，单击“拉伸”命令，选择截面曲线为图2-37绘制的草图3，指定矢量+Z轴，限制开始距离0，限制结束距离10，布尔“求差”，选择体为抽壳体，单击确定，绘制出如图2-38所示拉伸体。

图2-38 支撑座草图3拉伸体
步骤25、创建台灯支撑座草图4
单击“草图”命令，在YC-ZC 平面创建，利用直线和圆命令，绘制出如图2-39所示草图。

图2-39 台灯支撑座草图4
步骤26、拉伸并修剪草图4
拉伸1: 第一个、第二个圆，指定矢量—X 轴，限制开始距离0，限制结束距离：直至下一个，布尔“求和”；
拉伸2: 第三个、第六个圆，指定矢量—X 轴，限制开始距离-12，限制结束 距离：直至下一个，布尔“求和”；
拉伸3:第四个、第五个圆，指定矢量—X 轴，限制开始距离-10，限制结束距离：直至下一个，布尔“求和”；
拉伸4:线段1、2，指定矢量—X 轴，限制开始距离0，限制结束距离：直至下一个，布尔“求和”， 偏置“两侧”0.5、0.5，绘制出如图2-40所示拉伸体。

第一个
第二个
第三个
第四个
第五个
第六个
线段1 线段2
图2-40 支撑座草图4拉伸体
步骤27、创建台灯屁股草图5
单击“草图”，在如截图所示平面创建，利用直线和圆命令，绘制出草图如图2-41所示。

图2-41 台灯屁股草图5
步骤28、拉伸台灯屁股草图5
完成草图，单击“拉伸”命令，指定矢量+X轴，限制开始距离-10，限制结束距离50，布尔“求差”，单击确定，绘制出如图2-42所示修剪体。

图2-42 台灯屁股草图5修剪体
步骤29、创建电线杆孔草图
单击“草图”命令，在XC-YC平面创建草图，如图2-43所示草图。

图2-43 台灯电线杆孔草图
步骤30、拉伸电线杆孔
完成草图，选择“拉伸”命令，指定矢量+Z轴，限制开始距离“直至选定对象“，限制结束距离50，布尔“求和”，单击确定。

绘制出如图2-44所示拉伸体。

图2-44 电线杆孔拉伸体
步骤31、拉伸修剪圆柱体
在建模界面，单击“插入---设计特征---圆柱体”，指定矢量—X轴，指定点为图2-39中第一个圆的圆心，直径2，高度5，布尔“求差”，单击确定。

按照这个方法，选择图2-39中第二个、第四个、第五个圆的圆心。

再选择图2-44中电线杆孔的圆心，直径6，高度10，布尔“求差”，单击确定。

如图所示。

图2-45 台灯后盖主视图图2-46 台灯后盖后视图
步骤32、着色并保存
单击“编辑---对象显示---类选择选择对象为台灯后盖---确定---常规颜色---选择粉红色Medium Magenta---确定---确定”，完成台灯后盖的着色。

再单击保存命令，台灯后盖既绘制完成。

2.3 台灯其他零件设计
图2-47 台灯插座图2-48 台灯插头
图2-49 台灯灯头
图2-50 台灯电池图2-51 电池固定架
图2-52 台灯电线板图2-53 电线杆
图2-54 台灯开关按钮
图2-55 台灯螺钉图2-56 台灯灯泡
三、台灯产品的工程图
3.1台灯灯体前外壳工程图
步骤1、打开文档
启动UG NX6.0，打开“qianzhao.prt”文件。

步骤2、新建工程图纸
（1）进入工程图模块
选择“开始”工具条中“制图”即进入工程图模块。

（2）定义图纸类型
在“插入图纸页”对话框中选择图纸页面为A3，比例1:1，并设置为“第
一象限角投影”。

步骤3、插入工程图图框
选择“文件-导入-部件”，确认对话框，如图3-1所示，点击确认选择预先设计好的A3图框，得到放置图框位置的对话框，如图3-2所示，
图3-1 导入对话框
图3-2 放置图框对话框
步骤4、工作平面背景基本设置
选择“首选项”的“可视化”，将“单色显示”勾上，选择背景颜色为白色，对话框如图3-3，所得制图工作平面如图3-4所示。

图3-3 可视化对话框图3-4 所得图框效果图
步骤5、设置注释首选项
在进行尺寸标注前对尺寸大小及形式预先做统一设置。

选择“首选项”工
具条中“注释”命令，在对话框中作相关设置使标注尽量符合GB标准。

（1）文字
点击对话框中“文字”项。

设置尺寸、附加文本、公差、一般四项文字类型的字符大小全部为“4”；设置“附加文本”、“公差”项的文本间距因子为“1”，对话框如图3-5所示。

图3-5 文字设置对话框
（2）直线/箭头
点击对话框中“直线/箭头”项。

设置箭头为实心箭头，箭头的A值为4，B值为17，对话框如图3-6所示。

图3-6 直线箭头设置对话框
（3）单位
点击对话框中“单位”项。

将线性尺寸格式设为小数点为圆点，不显示尾零；将角度格式设置为名义角度显示45度，对话框如图3-7所示。

（4）径向
点击对话框中“径向”项。

将A项值设置为0，如图3-8所示。

图3-7 单位设置对话框图3-8 径向设置对话框
步骤6、添加基本视图
点击基本视图，选择后视图为定向视图，对话框如图3-9所示，所得效果图如图3-9所示
图3-9 添加基本视图对话框
步骤7、工作平面设置
选择“主菜单---首选项---栅格和工作平面”，将栅格“显示”选项关闭。

步骤8、视图光顺边编辑
选择“主菜单---编辑---样式”，选择基本视图边界。

将光顺边设置对话框中“光顺边”前“√”去除。

如图3-10所示。

图3-10 光顺边设置对话框
图3-11 台灯灯体前外壳工程图
图3-12 台灯灯体后外壳工程图
图3-13台灯插座工程图
图3-14台灯插头工程图
图3-15台灯灯头工程图
图3-16台灯电池工程图
图3-17台灯电池固定架工程图
图3-18台灯电路板工程图
图3-19 台灯电线杆工程图
图3-20 台灯开关按钮工程图
图3-21 台灯灯泡工程图
四、台灯产品的装配
图4-1 台灯装配的结构图
图4-2 台灯内部的装配结构图 图4-3 台灯整体的装配图
台灯装配
台灯外壳 台灯内部
台灯插座装配 电池 台灯的灯头
灯头 电线杆
灯泡 插座 插头 前外壳 后外壳 开关按钮 电路板 电池固定架 螺钉 螺钉
图4-4 台灯产品的爆炸图
后外壳
前外壳
开关按钮
灯头
灯泡
螺钉
电池
电路板
电池固定架
插座
插头
电线杆
五、台灯产品的渲染
步骤1、给模型赋予材料与纹理
1、调出“可视化形状”工具条如图5-1所示。

图5-1 可视化形状工具条
2、选择“材料/纹理”命令，对话框如图5-2所示。

图5-2 材料/纹理
此时绘图区域左侧资源条“部件中的材料”对话框中没有任何材料可供选择，需要从“材料库”中调出所需材料。

3、选择左侧资源条中“材料库”，对话框如图5-3所示。

图5-3 材料库对话框
鼠标双击“plastic”中的“injected plastic”注射塑料。

4、在“部件中的材料”对话框中会出现“injected plastic”选项，如图5-4所示。

图5-4 部件中的材料对话框
点击“injected plastic”选项，在“材料/纹理”对话框中选择“编辑器”，出现对话框如图5-5所示。

图5-5 材料编辑器对话框
将材料颜色改为粉色。

鼠标拖动“injected plastic”图标至前壳与后壳实体，将材料赋予前后壳。

同样方法将其他材料赋予电路板。

步骤2、设置光源
1、在“可视化形状”工具条中选择“高级灯光”，对话框如图5-6所示。

图5-6 高级灯光对话框
2、在灯光列表中只保留“场景左上部”和“场景“右上部”两个光源，其他按照默认值。

步骤3、设置背景
1、在“可视化形状”工具条中选择“基本场景编辑器”，对话框如图5-7所示。

图5-7 基本场景编辑器对话框
2、在“背景”选项中选择所需背景图像文件。

步骤4、生成高质量图像
1、在“可视化形状”工具条中选择“高质量图像”，对话框如图5-8所示。

图5-8 高质量图像对话框
2、把视图摆放至恰当的位置和图面。

选择对话框中“开始着色”。

渲染结果如图
5-9所示。

图5-9 台灯渲染结果
3、图像产生以后，选择“高质量图像”中“保存”选项，则可以将图片保存，
以后用相片纸打印。

六、台灯的模具加工
加工程序单如下图所示。

UG CAM 程序单
工件安装示意图：（MCS位置）工件名称灯头凹模
编程人丁书香
文件目录灯头
序
号程序名加工描述部件余量
使用几何
体
加工参数
刀具
类型
刀具
参数
主轴转
速
切削进
给
1 CA VITY_
MILL
型腔铣
整体粗加工
侧面余量0.4，
底部余量0.4
WORKPI
ECE_1
圆鼻
刀
Ø20
R1
S=800 F=60
2 FIXED_CO
NTOUR
半精加工曲面
侧面余量0.15，
底部余量0.15
WORKPI
ECE_1
球刀
Ø8R
4
S=1000 F=100
3 FACE_MIL
LING_ARE
A
精加工平面
侧面余量0
底部余量0
WORKPI
ECE_1
平底
刀
Ø8S=1200 F=120
4 FIXED_CO
NTOUR_1
精加工曲面
侧面余量0
底部余量0
WORKPI
ECE_1
球刀
Ø8R
4
S=1200 F=120
5
ZLEVEL_P
ROFILE
精加工侧壁
侧面余量0，
底部余量0
WORKPI
ECE_1
平底
刀
Ø8 S=1200 F=120 6.1模具翻制
对台灯灯头进行分模，分模过程在此不做阐述，分好的凹模如图6-1所示。

6-1 灯头凹模模具
凹模。