第6章 抽水马桶设计实例 冉斌马桶是人们家居中必不可少的日常用品马桶的功能就是抽取污物，虽然马桶种类比较多，但其原理基本相同，外形结构也大多相似本章详细介绍一款常见的抽水马桶的外形设计，以及主要部件的结构设计过程马桶外形结构如图6-1所示图6-1 马桶外形图6.1 实例分析6.1.1 设计方法分析对于马桶的整体结构而言，外形设计主要包括曲面及一些圆弧的设计，使其能够表现出外形简单、精巧和高雅例如马桶座的曲面设计，不但要让消费者感觉比较舒服，便于清洗，而且要具备结构坚固耐用，稳定性好等特点，这样才能赢得消费者的青睐对于内部结构而言，主要是实现抽取污物的功能内部结构需要根据相应的原理来设计，以确保能做到抽取全部的污物，而且做到节水功能6.1.2 产品结构分析马桶结构主要分为5个主要部分：水箱、马桶座、马桶盖、衬板、底座、水箱盖板组成其中水箱是起贮水功能，如图6-2所示图6-2 水箱图马桶座是马桶的主要部件，如图6-3所示，其功能是完成抽取水功能图6-3 马桶座图马桶盖结构为一曲面面板，如图6-4所示，主要防尘作用图6-4 马桶盖图马桶底座如图6-5所示，它是马桶的受力部件，主要安装马桶排污管和起承力的作用。
图6-5 底座图马桶衬板为一平板，如图6-6所示，主要起承力作用图6-6 衬板图马桶水箱盖板结构如图6-7所示，主要起封装的作用图6-7 水箱盖板图另外，由于设计需要，还需要先设计出一些马桶的几何形状模型，以便于本例调用6.2 主要知识点在抽水马桶设计的过程中，需要用到多种不同的Pro/E工具具体如下：（1）草绘器的使用：主要用于绘制曲线草图，因为需要先绘制曲线，然后才能创建曲面特征2）“拉伸”特征工具：用于创建曲面特征，也就是将绘制的曲线拉伸成曲面3）“混合”特征：主要用于创建不规则曲面特征 （4）曲面合并工具：用于将不同的曲面特征合成为一个曲面，使其成为一个整体5）“镜像”工具：对于对称结构而言，这个工具特别有用，可以节省创建特征时间，同时操作比较准确6）“偏移曲面”工具：通过将一个曲面或一条曲线，偏移恒定的距离或可变的距离来创建一个新的特征7）“复制曲面”工具：可选取任何数量的曲面集或面组以进行复制8）“模型合并”工具：插入外部的模型进行相关设计9）边界混合特征工具：在一个或两个方向上，定义曲面之间创建边界混合曲面的特征（10）实体化工具：用于将曲面实体化，这样可以将曲面作为实体结构处理。
11）“壳”特征：利用壳特征工具可以非常方便地生成薄壁，同时也可以单独设置不同曲面的不同厚度12）倒圆角工具：实际的产品不允许出现锐边或锐角出现，因为那样容易伤害消费者的皮肤，所以需要对棱边进行倒圆角13）“孔”特征：主要用于创建螺纹孔，以连接各个不同的结构14）“拔模”特征：由于结构体都是通过模具成型，因此当产品从模具中取出时，为了方便取出，需要进行拔模15）自由形状曲面：可创建一个自由形状特征，作为实体扭曲特征或作为高级曲面特征16）修剪：可使用“修剪”工具来剪切或分割面组或曲线6.3 设计流程（1）对水箱结构进行详细设计2）对马桶座结构进行详细设计3）对底座结构进行详细设计4）对马桶盖进行详细设计5）对水箱盖板进行详细设计6）对衬板结构进行详细设计6.4 具体设计步骤6.4.1 水箱结构的详细设计1．新建文件（1）单击新建文件命令按钮，弹出“新建”对话框，在“类型”一栏中选择“组件”，在“名称”文本框中输入文件名：“ASS_MT”，如图6-8所示2）单击“确定”按钮，弹出“新文件选项”对话框，如图6-9所示，选择系统单位，进入绘图区 图6-8 新建文件 图6-9 选择单位2．水箱结构设计（1）创建水箱结构体。
单击右边（创建元件）按钮出现如图6-10所示“元件创建”对话框， 类型选择“零件”，子类型选择“实体”， 输入名称“C1”， 单击“确定”按钮2）系统弹出如图6-11所示的“创建选项”窗口，创建方法选择“定位缺省基准”、定位基准的方法选择“对齐坐标系与坐标系”，单击“确定”按钮，系统要求选取坐标系，鼠标选择并单击坐标系：ASM_DEF_CSYS 图6-10 创建零件 图6-11 零件创建选项（3）重命名各基准面：如图6-12图6-12 重命名基准面（4）复制外部几何单击菜单“插入” →“共享数据” →“自文件”命令，从弹出的“文件打开”对话框里选择文件“c1.igs”，单击“打开”按钮，系统要求选择实体放置坐标系：缺省单击“确定”按钮，完成外部曲线的复制，如图6-13所示图6-13 复制曲线（5）创建伸出项实体单击拉伸特征命令按钮，打开拉伸操作界面，使“伸出项”按钮处于选取状态然后单击“放置”和“定义”按钮，打开“草绘”对话框，选取RIGHT基准面作为“草绘平面”，绘制草图如图6-14，单击继续当前部分按钮图6-14 绘制曲线（6）然后回到拉伸特征操作界面中，单击“选项”按钮打开该选项卡，将“盲孔”处于选取状态，使拉伸曲面的端面是封闭的，并输入拉伸深度尺寸：31.50mm。
单击建造特征按钮，拉伸实体创建完成，预览如图6-15所示图6-15 创建拉伸实体（7）创建草绘曲线单击（草绘工具）按钮，打开“草绘”对话框，单击（基准面工具）按钮选取TOP基准面为参照平面作为“草绘平面”，绘制草图如图6-16单击继续当前部分按钮，完成草绘曲线的创建图6-16 绘制的草图（8）创建基准面单击“基准”工具栏上的 按钮，打开“基准平面”对话框在图形窗口中，选取新基准平面的放置参照：两条棱边从“参照”收集器内的约束列表中选择所需的约束选项：穿过，如图6-17所示图6-17 创建基准面之后单击“确定”按钮，创建基准平面9）创建基准点单击菜单“插入”→“模型基准”→“点”命令；或在“基准”工具栏上，单击 旁边的箭头打开基准点调色板 ，其中显示不同类型基准点的图标选取要创建的一个特定类型基准点的图标，捕捉上步创建基准面和草绘曲线交点，如图6-18图6-18 创建基准点然后单击“确定”按钮，完成基准点的创建10）创建草绘曲线单击（草绘工具）按钮，打开“草绘”对话框，单击（基准面工具）按钮，选取第（8）步创建基准面为参照平面作为“草绘平面”，绘制草图如图6-19接着单击继续当前部分按钮，完成草绘曲线的创建。
图6-19 绘制的草图（11）创建草绘曲线单击（草绘工具）按钮，打开“草绘”对话框，单击（基准面工具）按钮选取底部圆弧面为参照平面作为“草绘平面”，绘制草图如图6-20然后单击继续当前部分按钮，完成草绘曲线的创建图6-20 绘制的草图（12）创建通过点的基准曲线选择菜单“插入”→“模型基准”→“曲线”命令，或单击“基准”工具栏上的 按钮，在弹出的“基准曲线”菜单管理器中，选择“通过点”选项，然后选择“完成” 然后从弹出的“连结类型”菜单管理器中选择“增加点”选项，来选取并连接点，如图6-20图6-20 “连结类型”菜单选项接着从“连结类型”菜单管理器中选择“完成”选项来创建曲线，选取如图6-21所示的两个点图6-21 创建基准曲线接着单击确定按钮，基准曲线创建完成13）采样同样的方法，创建另一侧的基准曲线14）创建边界混合曲面单击 （边界混合工具）按钮，出现“边界混合”操控板单击其中“曲线”，在曲面的第一个方向上选取曲线，分别选取两条棱边，如图6-22，选取2条曲线图6-22 选取第一个方向上曲线然后单击“第二方向”收集器框，选取第（12）（13）步创建的曲线得到如图6-23所示的边界混合曲面。
图6-23 边界混合曲面最后单击建造特征按钮，边界混合曲面创建完成15）延伸曲面先选取要延伸的边界边链，如图6-24，然后单击菜单“编辑”→“延伸”命令，“延伸”操控板打开选择（沿原始曲面延伸）按钮，在文本框内指定恒定延伸的延伸距离：10.0mm得到如图6-24所示意的预览效果图延伸距离延伸边界边链图6-24 延伸曲面设置之后单击建造特征按钮，延伸曲面创建完成16）采用同样的方法，创建其余的两处延伸曲面，如图6-25所示图6-25 创建延伸曲面（17）创建曲面裁剪特征单击拉伸特征命令按钮，打开拉伸操作界面，使“曲面”按钮和去除材料按钮处于选取状态然后激活“面组”项，选择上步创建的延伸曲面作为裁剪面组，单击“放置”和“定义”按钮，打开“草绘”对话框，选取实体曲面的反面作为“草绘平面”，绘制草图如图6-26图6-26 绘制草图然后单击继续当前部分按钮，回到拉伸特征操作界面中，单击“选项”按钮打开该选项卡，将“穿透”处于选取状态，设置拉伸到所有曲面最后单击建造特征按钮，曲面裁剪特征创建完成18）使用替换创建一个偏移曲面选取实体的上表面，如图6-27然后单击菜单“编辑”→“偏移”命令，“偏移”操控板出现。
选取作为偏移类型，在模型中选取面组或基准平面：第（17）创建裁剪曲面选取曲面图6-27 选取一个曲面提示：如果要保留模型中的选定面组，可单击“选项”面板中的“保持替换面组”复选框如果选取基准平面作为替换面组，则“保持替换面组”复选框不可用接着单击建造特征按钮，使用替换创建曲面创建完成19）创建拔模特征单击右边（拔模工具）按钮，打开拔模操作界面，然后单击“参照”按钮，弹出“参照”上滑面板如图6-28图6-28 “参照”上滑面板单击“拔模曲面”选项，在草绘区选择如图6-29的沿周曲面为拔模曲面图6-29 拔模曲面选择接着单击“拔模枢轴”选项，在草绘区选择实体的RIGHT面，如图6-30面为拔模枢轴面图6-30 拔模枢轴面在操作界面中设置拉伸方式和输入厚度尺寸：-0.5，如图6-31所示图6-31 输入角度尺寸最后单击建造特征按钮，实体拔模特征创建完成20）创建倒圆角特征先在图形窗口中，选取要通过其创建倒圆角的参照：上步创建拔模特征棱边，如图6-32然后单击“特征”工具栏中的 按钮，打开“倒圆角”操控板，Pro/ENGINEER 显示预览几何，如图6-32，定义半径为：3.50mm。
图6-32 倒圆角也可拖动半径图柄至所需距离，或将其捕捉至一个参照Pro/ENGINEER 在图形窗口中显示该距离值，并动态更新预览几何最后单击建造特征按钮，边界倒圆角创建完成21）采用同样的方法创建实体底面倒圆角特征，如图6-33所示图6-33 底面棱边倒圆角（22）创建壳特征在“工程特征”工具栏中，单击 按钮，或单击菜单“插入”→ “壳”命令，系统在所有曲面内部应用缺省厚度来创建“封闭”壳，然后显示预览几何缺省厚度值显示在屏幕上和对话栏的组合框中，它连接至拖动图柄且前面有一个 O_THICK 标签然后在“壳”特征创建过程中选取要移除的一个或多个曲面，如图6-34所示，系统将移除选定曲面并更新预览几何图6-34 选择要移除曲面接着修改壳厚度，在对话栏的组合框中键入或选取新值：1.60m。