新型榨汁機傳動裝置創新設計與手板制作

朱秀娟

（佛山職業技術學院，廣東 佛山 528137）

0 引言

傳統的榨汁機通過刀片旋轉粉碎瓜果、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。攪拌棒往往為細圓柱狀，因量杯固定在榨汁機上蓋上，攪拌棒的攪拌及疏松渣液的范圍往往較小，只能在量杯內，通過自轉完成，這樣會導致攪拌不均勻、疏松汁渣不夠，出現殘渣聚集在出汁口、長期使用將導致疏汁不暢等問題。為解決以上問題，現對榨汁機進行攪拌體創新設計。

1 榨汁機傳動裝置創新設計

本設計目的在于改進攪拌容器內部傳動及攪拌棒等關鍵零部件的結構和運動，通過新型螺旋式攪拌棒公轉及自轉，更好地實現配合刀片切果及疏導汁渣工作。

如圖1～圖10所示，經創新設計的帶攪拌棒的榨汁機包括杯體1、杯蓋2、量杯3、量杯壁4、環形面5、蓋孔6、環壁 7、環形間隙 8、攪拌棒 9、棒孔 10、環形槽 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的轉動：蓋孔6安裝在量杯上，其下凸部分與量杯環壁7之間形成環形間隙8，如圖5所示，量杯即在環形間隙8中轉動。環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。且創新設計后，因攪拌棒位置移到了量杯外側，量杯功能發揮更加充分，使用更方便。

2）新型螺旋攪拌棒9的運動。

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

公轉：攪拌棒隨量杯繞量杯中心做公轉，棒身為螺旋形，邊公轉邊自轉，汁渣易隨螺旋線不斷向上疏導。同時攪拌棒在量杯外側公轉，攪拌區域更大，攪拌更充分。結構改進后，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 關鍵結構設計

1）攪拌棒、量杯、蓋孔等的結構與安裝。如圖8、圖9所示，量杯上部制有環形面5、環形槽11、軸向環壁7，用于支撐蓋孔6、形成量杯旋轉間隙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的結構與安裝。如圖2所示，杯體1制有扣鉤16，杯蓋2下部為內凹型，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，杯蓋與杯體實現緊連接。

2 手板制作

手板制作是工業設計的必要階段，在家電產品設計中應用越來越廣泛。手板制作包括手工制作和數控手板。數控手板制作常用NC加工、激光快速成型加工（RP）兩種。本文重點介紹RP加工中的光敏樹脂選擇性固化加工技術即SLA技術。

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

2.1 STL文件格式設置

在業內STL文件格式是常用的快速成型文件格式，該格式采用三角網格系列組合，以擬合三維實體模型的表面，在利用CAD軟件進行復雜曲面建模并轉換成STL格式時，必須合理設置轉換參數，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、掃描等指令構建的曲面零件（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格式的轉換過程，三角片擬合參數設置直接決定了快速成型的產品精度。弦高輸入0（默認修改為0.006 600即為軟件系統最高精度0.01），角度控制輸入0（默認修改為即為0.000 000 1），即對零件進行了三角片劃分。STL文

件導出如圖12所示。STL文件輸出結果如圖13所示。

圖11 螺旋攪拌棒實體模型

圖12 STL文件導出

圖13 STL文件輸出結果

2.2 薄壁曲面模型快速成型參數設置

使用西安交通大學SLA快速成型機SPS450機型，其最大打印尺寸450 mm×450 mm×350 mm，單層制作層厚為0.1 mm，精度達到0.01 mm，通過SLA光固化成型技術，激光掃描液面形成固體薄片，通過材料的透光率和黏結度實現層層堆疊。

設備使用Magic快速成型數據處理軟件，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）基礎層。基礎層即基礎支撐層，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）輸出網板。模型和支撐數據輸出網板數據為slc格式的切片文件。

2.3 快速成型制作

1）檢查設備網板是否干凈、設備參數是否正常，環境的溫度與濕度是否在正常范圍內。2）在快速成形設備的計算機上，用RpBuild加載數據的slc文件。3）檢查樹脂溫度是否在預定值。4）檢查樹脂槽液面是否達到預定值（進行液面微調）。5）選擇仿真模式。6）開始制作。成型實體如圖15所示。

圖15 攪拌軸成型實體

3 結語

帶螺旋攪拌棒的新型榨汁機，實現了量杯與攪拌棒的分離，依靠螺旋攪拌棒的自轉與公轉，很好地實現了配合刀片粉碎食物和及時疏導汁渣的要求，同時更好地發揮了量杯的功能，解決了同類產品因攪拌棒攪動范圍小，導致疏汁不暢、使用不便的問題。設計新穎、結構簡單、安裝容易。同時利用快速成型方法進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，優勢明顯，在家電領域手板制作中有推廣應用價值。

［1］ 李凌樂，肖付剛.螺旋榨汁機的多功能化設計研究［J］.農業機械，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.復雜曲面薄壁零件手板模型的快速成型研究［J］.機電工程，2014（12）：1583-1586.