新型榨汁机传动装置创新设计与手板制作

朱秀娟

（佛山职业技术学院，广东 佛山 528137）

0 引言

传统的榨汁机通过刀片旋转粉碎瓜果、蔬菜等带有水分的食物，架在量杯中心有一根搅拌棒，配合刀片完成粉碎工作。搅拌棒往往为细圆柱状，因量杯固定在榨汁机上盖上，搅拌棒的搅拌及疏松渣液的范围往往较小，只能在量杯内，通过自转完成，这样会导致搅拌不均匀、疏松汁渣不够，出现残渣聚集在出汁口、长期使用将导致疏汁不畅等问题。为解决以上问题，现对榨汁机进行搅拌体创新设计。

1 榨汁机传动装置创新设计

本设计目的在于改进搅拌容器内部传动及搅拌棒等关键零部件的结构和运动，通过新型螺旋式搅拌棒公转及自转，更好地实现配合刀片切果及疏导汁渣工作。

如图1～图10所示，经创新设计的带搅拌棒的榨汁机包括杯体1、杯盖2、量杯3、量杯壁4、环形面5、盖孔6、环壁 7、环形间隙 8、搅拌棒 9、棒孔 10、环形槽 11、顶部12、弹臂 13、延伸面 14、锁紧耳 15、扣钩 16 等。

1.1 工作原理

1）量杯3的转动：盖孔6安装在量杯上，其下凸部分与量杯环壁7之间形成环形间隙8，如图5所示，量杯即在环形间隙8中转动。环形间隙有别于普通间隙，形成摩擦力较小，塑料注塑成型的量杯磨损较慢。且创新设计后，因搅拌棒位置移到了量杯外侧，量杯功能发挥更加充分，使用更方便。

2）新型螺旋搅拌棒9的运动。

图1 搅拌容器

图2 图1 A-A剖视

图3 图1 B-B剖视

图4 图2中R局部放大剖视图

自转：如图3所示，在量杯环形面5上制有棒孔10，用于安装新型螺旋搅拌棒（图10），搅拌棒配合机座上的刀架做旋转运动，更均匀更快地切碎果蔬。

公转：搅拌棒随量杯绕量杯中心做公转，棒身为螺旋形，边公转边自转，汁渣易随螺旋线不断向上疏导。同时搅拌棒在量杯外侧公转，搅拌区域更大，搅拌更充分。结构改进后，疏汁和及时疏松汁渣效果极好。

图5 图1 B-B剖视

图6 图2中R局部放大剖视图

图7图6 D-D剖视

图8 量杯

图9 图8 E-E剖视

图10 螺旋搅拌棒

1.2 关键结构设计

1）搅拌棒、量杯、盖孔等的结构与安装。如图8、图9所示，量杯上部制有环形面5、环形槽11、轴向环壁7，用于支撑盖孔6、形成量杯旋转间隙8，同时留出棒孔10安装搅拌棒11。如图7所示，盖孔6设有3个凸起部12，凸起部12顶住量杯3，楔紧量杯3和盖孔6，同时使量杯3接触面最小，受到的摩擦力最小。

2）杯盖2与杯体1的结构与安装。如图2所示，杯体1制有扣钩16，杯盖2下部为内凹型，带有锁紧耳15，安装杯盖时，锁紧耳15与扣钩16错开，旋动杯盖2后，锁紧耳与扣钩16扣合，杯盖与杯体实现紧连接。

2 手板制作

手板制作是工业设计的必要阶段，在家电产品设计中应用越来越广泛。手板制作包括手工制作和数控手板。数控手板制作常用NC加工、激光快速成型加工（RP）两种。本文重点介绍RP加工中的光敏树脂选择性固化加工技术即SLA技术。

本款搅拌机手板制作，以典型零件螺旋搅拌棒（薄壁零件）为例，进行光敏树脂快成型加工，关键步骤如下。

2.1 STL文件格式设置

在业内STL文件格式是常用的快速成型文件格式，该格式采用三角网格系列组合，以拟合三维实体模型的表面，在利用CAD软件进行复杂曲面建模并转换成STL格式时，必须合理设置转换参数，以满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，旋转、扫描等指令构建的曲面零件（零件名称为螺旋搅拌棒）如图11所示。零件叶片壁厚为0.2 mm。

在STL格式的转换过程，三角片拟合参数设置直接决定了快速成型的产品精度。弦高输入0（默认修改为0.006 600即为软件系统最高精度0.01），角度控制输入0（默认修改为即为0.000 000 1），即对零件进行了三角片划分。STL文

件导出如图12所示。STL文件输出结果如图13所示。

图11 螺旋搅拌棒实体模型

图12 STL文件导出

图13 STL文件输出结果

2.2 薄壁曲面模型快速成型参数设置

使用西安交通大学SLA快速成型机SPS450机型，其最大打印尺寸450 mm×450 mm×350 mm，单层制作层厚为0.1 mm，精度达到0.01 mm，通过SLA光固化成型技术，激光扫描液面形成固体薄片，通过材料的透光率和黏结度实现层层堆叠。

设备使用Magic快速成型数据处理软件，RP Build为模型成型软件，模型材料与支撑材料均采用液态光敏树脂。

1）支撑平面。不同的支撑平面制作效果有所不同，此零件选择圆柱底面为支撑平面。本研究叶片壁厚为0.2 mm，光斑直径为0.2 mm，制作层厚为0.1 mm，为确保零件能顺利成型却保证表面精度，所以选择圆柱底面为支撑平面，这样能让螺旋叶片成型最大单层面积，如图14所示。

2）缝合烂面。通过缝合烂面命令检测零件是否完整。

图14 支撑面选择

3）基础层。基础层即基础支撑层，一般为6 mm。

4）放置位置。确定工件在工作台的位置。

5）加载支撑。选择加载支撑的命令，支撑自动加载后检查每支撑是否合理，并手工修改及连接。

6）分层切片。对加载的支撑进行仿真分层切片处理，检查模型加工过程中是否有悬空。

7）输出网板。模型和支撑数据输出网板数据为slc格式的切片文件。

2.3 快速成型制作

1）检查设备网板是否干净、设备参数是否正常，环境的温度与湿度是否在正常范围内。2）在快速成形设备的计算机上，用RpBuild加载数据的slc文件。3）检查树脂温度是否在预定值。4）检查树脂槽液面是否达到预定值（进行液面微调）。5）选择仿真模式。6）开始制作。成型实体如图15所示。

图15 搅拌轴成型实体

3 结语

带螺旋搅拌棒的新型榨汁机，实现了量杯与搅拌棒的分离，依靠螺旋搅拌棒的自转与公转，很好地实现了配合刀片粉碎食物和及时疏导汁渣的要求，同时更好地发挥了量杯的功能，解决了同类产品因搅拌棒搅动范围小，导致疏汁不畅、使用不便的问题。设计新颖、结构简单、安装容易。同时利用快速成型方法进行螺旋搅拌棒手板制作，简单方便、效率高，同时可大大降低成本，解决了薄壁零件加工困难易变形问题，优势明显，在家电领域手板制作中有推广应用价值。

［1］ 李凌乐，肖付刚.螺旋榨汁机的多功能化设计研究［J］.农业机械，2011（8）：170-171.

［2］ 何仕贤.带搅拌棒的搅拌容器：200520056782.7［P］.2005-04-11.

［3］ 肖苏华.复杂曲面薄壁零件手板模型的快速成型研究［J］.机电工程，2014（12）：1583-1586.