CN104816142B - 生物机能实验设备外壳加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了生物机能实验设备外壳加工工艺，所述工艺包括：⑴选料；⑵解析模型；⑶下料加工；⑷靠模粘接；⑸表面处理，实现了生物机能实验设备外壳加工工艺加工周期短，成本较低，结构牢固，适合小批量加工生产的技术效果。

Description

生物机能实验设备外壳加工工艺

技术领域

本发明涉及生物机能实验外壳制造领域，尤其涉及一种生物机能实验设备外壳加工工艺。

背景技术

生物机能实验设备的发展紧随时代发展的脚步，早期的实验设备只注重满足功能，对设备外观没有要求；随着社会的进步，生活水平的提高，同其他事物一样，人们开始注重实验设备的外观，要求实验设备满足功能的同时更要好看，要符合人体工程学，这就对设备外壳的制作工艺提出了新的要求。

生物机能实验设备外壳的制作一般都选用钣金或塑胶注塑，钣金机壳具有良好的结构性能，屏蔽效果好，但不易成型复杂曲面，易锈蚀，质量重；塑胶注塑机壳同样具有良好的结构性能，而且不锈蚀，质量轻，能成型复杂曲面，缺点是需要制作模具，模具费用高，一般适用于大批量制作，而且不易成型大体积的零件，对于市场需求量比较小的生物机能实验设备而言并不适用，特别是生物机能实验设备里体积较大的实验操作平台更不适用。

综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

现有技术中的生物机能实验设备外壳加工制造存在加工周期长，成本较高，不适合小批量加工生产的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种生物机能实验设备外壳加工工艺，解决了现有技术中的生物机能实验设备外壳加工制造存在加工周期长，成本较高，不适合小批量加工生产的技术问题，实现了生物机能实验设备外壳加工工艺加工周期短，成本较低，结构牢固，适合小批量加工生产的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了生物机能实验设备外壳加工工艺，所述工艺包括：

⑴选料：根据预设条件选择材料种类，所述预设条件包括但不限于：设备类型、设备用途、设备使用环境、设备外形、使用对象；

⑵解析模型：将输入的设备模型以特征和曲面为单位进行分解；

⑶下料加工：将原材料按设备模型分解的结果切割成小块，然后对每一小块进行预设加工，所述预设加工包括但不限于：加热弯曲、吸塑、雕刻、开孔、勾槽；

⑷靠模粘接：按设备外形尺寸组装分割加工后的小块，用材料对应的专用粘接剂粘接，用加热工具将相接处热熔，有冷弯的地方用角条加固，对预设区域进行受力分析后按照预设规则进行骨位支撑，不同材料件间用铆接连接；

⑸表面处理：第一步将成型的设备壳体外观棱边倒圆角R，圆角R大于等于R3；第二步使用腻子刮灰找平，该步骤至少重复进行3次；第三步待腻子晾干后用砂纸、抛光机打磨光滑，打磨时先粗磨，然后精磨；第四步按外观效果分色喷漆，先喷底漆，然后喷2次面漆。

进一步的，所述特征包括但不限于：圆角、斜角、安装柱、加强筋，曲面包括但不限于：平面、弧面、球面、直纹面，特征与特征之间，特征与面之间，面与面之间的分界线为分解模型的分割线。

进一步的，对预设区域进行受力分析后按照预设规则进行骨位支撑具体为：基于预设区域的材料种类，对预设区域进行受力分析，获得所述预设区域在特定压力下的形变参数，若所述形变参数超出预设形变参数，则对该预设区域进行骨位支撑。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于采用了将生物机能实验设备外壳加工工艺设计为包括：首先选料：根据预设条件选择材料种类，所述预设条件包括但不限于：设备类型、设备用途、设备使用环境；然后解析模型：将输入的设备模型以特征和平面为单位进行分解；然后下料加工：将原材料按设备模型分解的结果切割成小块，然后对每一小块进行预设加工，所述预设加工包括但不限于：加热弯曲、吸塑、雕刻、开孔、勾槽；然后靠模粘接：按设备外形尺寸组装分割加工后的小块，用材料对应的专用粘接剂粘接，用加热工具将相接处热熔，有冷弯的地方用角条加固，对预设区域进行受力分析后按照预设规则进行骨位支撑，不同材料件间用铆接连接；然后表面处理：第一步将成型的设备壳体外观棱边倒圆角R，圆角R大于等于R3；第二步使用腻子刮灰找平，该步骤至少重复进行3次；第三步待腻子晾干后用砂纸、抛光机打磨光滑，打磨时先粗磨，然后精磨；第四步按外观效果分色喷漆，先喷底漆，然后喷2次面漆的技术方案，即，选用塑胶板材作为主要加工原料，分解切割，局部加工，冷/热弯成型，拼接后用专用胶水粘接一体，然后刮灰、打磨、喷漆，避免了采用传统技术中的钣金机壳以及制作模具，所以，有效，解决了现有技术中的生物机能实验设备外壳加工制造存在加工周期长，成本较高，不适合小批量加工生产的技术问题，进而实现了生物机能实验设备外壳加工工艺加工周期短，成本较低，结构牢固，适合小批量加工生产的技术效果。

附图说明

图1是本申请实施例一中生物机能实验设备外壳加工工艺的流程示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种生物机能实验设备外壳加工工艺，解决了现有技术中的生物机能实验设备外壳加工制造存在加工周期长，成本较高，不适合小批量加工生产的技术问题，实现了生物机能实验设备外壳加工工艺加工周期短，成本较低，结构牢固，适合小批量加工生产的技术效果。

本申请实施中的技术方案为解决上述技术问题。总体思路如下：

采用了将生物机能实验设备外壳加工工艺设计为包括：首先选料：根据预设条件选择材料种类，所述预设条件包括但不限于：设备类型、设备用途、设备使用环境；然后解析模型：将输入的设备模型以特征和曲面为单位进行分解；然后下料加工：将原材料按设备模型分解的结果切割成小块，然后对每一小块进行预设加工，所述预设加工包括但不限于：加热弯曲、吸塑、雕刻、开孔、勾槽；然后靠模粘接：按设备外形尺寸组装分割加工后的小块，用材料对应的专用粘接剂粘接，用加热工具将相接处热熔，有冷弯的地方用角条加固，对预设区域进行受力分析后按照预设规则进行骨位支撑，不同材料件间用铆接连接；然后表面处理：第一步将成型的设备壳体外观棱边倒圆角R，圆角R大于等于R3；第二步使用腻子刮灰找平，该步骤至少重复进行3次；第三步待腻子晾干后用砂纸、抛光机打磨光滑，打磨时先粗磨，然后精磨；第四步按外观效果分色喷漆，先喷底漆，然后喷2次面漆的技术方案，即，选用塑胶板材作为主要加工原料，分解切割，局部加工，冷/热弯成型，拼接后用专用胶水粘接一体，然后刮灰、打磨、喷漆，避免了采用传统技术中的钣金机壳以及制作模具，所以，有效解决了现有技术中的生物机能实验设备外壳加工制造存在加工周期长，成本较高，不适合小批量加工生产的技术问题，进而实现了生物机能实验设备外壳加工工艺加工周期短，成本较低，结构牢固，适合小批量加工生产的技术效果。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例一：

在实施例一中，提供了生物机能实验设备外壳加工工艺，请参考图1，所述工艺包括：

⑴选料：根据预设条件选择材料种类，所述预设条件包括但不限于：设备类型、设备用途、设备使用环境、设备外形、使用对象；

⑵解析模型：将输入的设备模型以特征和曲面为单位进行分解；

⑶下料加工：将原材料按设备模型分解的结果切割成小块，然后对每一小块进行预设加工，所述预设加工包括但不限于：加热弯曲、吸塑、雕刻、开孔、勾槽；

⑷靠模粘接：按设备外形尺寸组装分割加工后的小块，用材料对应的专用粘接剂粘接，用加热工具将相接处热熔，有冷弯的地方用角条加固，对预设区域进行受力分析后按照预设规则进行骨位支撑，不同材料件间用铆接连接；

⑸表面处理：第一步将成型的设备壳体外观棱边倒圆角R，圆角R大于等于R3；第二步使用腻子刮灰找平，该步骤至少重复进行3次；第三步待腻子晾干后用砂纸、抛光机打磨光滑，打磨时先粗磨，然后精磨；第四步按外观效果分色喷漆，先喷底漆，然后喷2次面漆。

其中，在本申请实施例中，对预设区域进行受力分析后按照预设规则进行骨位支撑，此处与材料特性有关，不同材料不同板厚差别较大，以上为其次，最主要是看该面使用时的受力情况，比如ABS板材，大部分应用情况下的受力，一般厚1mm长度超过50mm就需要加支撑，厚2mm长度超过100mm就需要加支撑，厚3mm长度超过200mm就需要加支撑，厚4mm长度超过300mm就需要加支撑，前提都是该受力面使用时不会凹陷和变形，对于使用时不需要受力的面，只需确保该面自然状态下不变形就行。

其中，在实际应用中，本方案中的受力分析具体分为两种情况：一种是可预见性的，这种一般都是在设计建模阶段进行受力分析，通过软件来实现，常用3D建模的软件都带有分析功能，也有专门做分析的软件比如ansys分析软件，通过分析结果在设计阶段就做好支撑骨位；另外一种是非可预见性的，这种需要在实际制作时来进行，根据制作需要增加支撑骨位；两种情况的分析方法是相同的，都是模拟实际使用情况，用可能会受到的最大力施加于该区域，查看变形量是否可以接受，是否有潜在危险；在同一个设备外壳的制作中，通常以上两种情况都会使用到。

其中，在本申请实施例中，制作设备的具体步骤为：

⑴选料：a根据设备类型、用途、使用环境等选择材料种类：比如有耐磨和耐刮花要求时不宜选用普通ABS、PVC、PMMA等表面硬度低的材料，有耐温要求时不易选用PE、PVC等熔点低的材料，有较高结构强度要求时易选用PC、ABS等机械性能好的材料，有阻燃要求时需要选用添加阻燃剂的材料，有防腐要求时易选用理化板、聚四氟乙烯等化学惰性强的材料；b根据设备外形、使用对象等选择材料形状；比如大圆角应直接选用管料，曲面幅度大的地方选用薄壁板材，需要安装零部件或受力支撑的地方可直接使用棒料，教师或科研人员等专人使用的设备用普通壁厚的材料，学生使用的设备用壁厚较厚的材料。

⑵解析模型：将输入的设备模型以特征和曲面为单位进行分解，分解的目的是为了便于下料和加工成型；其中，转角、过渡、突变等相邻两侧不能构成同一个面的特征或曲面，特征包括：圆角、斜角、安装柱、加强筋或其他特殊造型，曲面包括：平面、弧面、球面、直纹面等单一面；特征与特征之间，特征与面之间，面与面之间的分界线就是分解模型的分割线。

⑶下料加工:将原材料按设备模型分解的结果切割成小块，然后对每一小块进行加工，比如加热弯曲、吸塑、雕刻、开孔、勾槽等；

⑷靠模粘接：按设备外形尺寸组装分割的小块，用材料对应的专用粘接剂粘接，用烙铁等加热工具将相接处热熔，有冷弯的地方用角条加固，对预设区域进行受力分析后按照预设规则进行骨位支撑，不同材料件间用铆接连接，被分割的小块间需要配做的特征也在此步完成；塑料为高分子聚合材料，不同材料分子结构差异很大，胶水也不是万能的，塑料的粘接都有与其分子结构相对应的特定粘接剂，粘接剂大都是由很多共聚化合物组成，成分复杂，每种材料对应使用其专用粘接剂，比如ABS材料使用ABS专用胶水，PMMA使用PMMA专用胶水，PVC使用PVC专用粘接剂；

⑸表面处理：第一步先将成型的设备壳体外观棱边全部倒圆角R，圆角R不易小于R3以便油漆附着，否则油漆容易掉落，第二步使用腻子刮灰找平，将不平的地方抹平，该步骤自少重复进行3次，以便附着牢固，特别是出现凹坑的地方，每次少刮一点腻子，待上次腻子晾干并打磨光滑后再进行第二次，依此类推直到将所有面找平，第三步待腻子晾干后用砂纸、抛光机打磨光滑，打磨时先粗磨，然后精磨，第四步按外观效果分色喷漆，先喷底漆，然后喷2次面漆，喷漆时需要单个颜色逐一喷漆，用美纹纸将颜色的分界线粘贴分色，将非喷色区域保护，对需要喷漆的区域进行喷漆，待该部分漆晾干后撕掉美纹纸对另外的色块重复该步骤；

其中，在实际应用中，少刮一点的目的是便于其尽快晾干，提高进度，不至于其他地方都干了该处未干而不能进行下一步工作，耽搁整体进度，一般单层控制在1mm以下，特殊情况也不易超过3mm厚。

本发明还可结合其他材料一起使用，取各自优点，使成型设备美观、可靠、成本低，加工周期短；

⑴对于那些需要一定受力的大型设备，可以结合钣金和机械加工零件；钣金和机械加工零件相当于人体骨骼，用于内部支撑受力；外侧包裹塑胶板材相当于人体皮肉，用来成型轮廓，起美观效果；内侧金属件与外侧塑胶板材通过铆接成一体。对于采用焊接等成型的内部支撑骨架，由于受内部应力的作用会弯曲变形，再加上加工误差的影响，面与面之间的相互位置关系无法保证，不能直接以其面为基准制作设备壳体，需要先对内部支撑骨架找平，操作方法为：粗测内部支撑骨架意作为基准面的最大弯曲变形量，切割2块宽度约为最大变形量值加上内部支撑骨架材料宽度值的塑胶板材，将其分别放在该变形面变形方向相邻两面靠近棱边处，对照设备壳体的外形尺寸调整塑胶板材位置（需预留一个塑胶板厚的尺寸以便后续粘贴整板后外形尺寸不会变大），位置确定后用夹子将塑胶板材与内部支撑骨架夹紧，使其相互位置固定，然后在相接面上钻孔，用铆钉将二者铆接牢固，再用一大块塑胶板搭接在铆接的塑胶板上，粘接牢固，将多余料切掉，这样即将该面找平，然后就可以用该面作为基准面，重复上述步骤将其余面找平。

⑵对于局部精度要求高的地方，可以将该局部特征单独采用精密加工成型，然后再粘接或铆接一体，曲面弧度大的形状可以单独对此特征采用吸塑或玻璃钢成型零件，然后再粘接或铆接一体，对于局部有特殊材料要求的地方，只需仅对该局部采用特殊材料，以降低成本。

考虑到该设备的使用情况、结构强度，选用机械性能较好的3mm厚ABS板材作为其壳体的主要原料，先将模型以特征和曲面为单位分解成小块，用切割机下料后雕刻、开孔、勾缝、冷/热弯成型，最后用ABS专用粘接剂对照设备壳体尺寸粘接成一体，用电烙铁将相接处热熔，内部应力集中处和大面积区域做加强筋加强。

由于设备比较大，同时用于学生实验需要高的结构强度，单靠外部ABS壳体难以达到强度要求，虽然用ABS板材填满内部可以提高强度，但是这样费料，成本很高还很重，这时就需要内部支撑钢架来予以辅助受力，制作时先焊接加工好内部支撑钢架，然后以其为基础来加工实验操作平台，由于内部支撑钢架焊接后受应力作用以及加工误差变形较大，不能直接作为基准使用，需先将其找平，操作方法为：粗测内部支撑钢架预作为基准面的最大弯曲变形量，切割2块宽度约为最大变形量值加上内部支撑钢架材料宽度值的塑胶板材，将其分别放在该变形面变形方向相邻两面靠近棱边处，对照实验操作平台的外形尺寸调整塑胶板材位置（需预留一个塑胶板厚3mm的尺寸以便后续粘贴整板后外形尺寸不会变大），位置确定后用夹子将塑胶板材与内部支撑钢架夹紧，使其相互位置固定，然后在接触面上钻圆孔，圆孔需同时将两则贯通，用铆钉铆接牢固，再用一大块塑胶板搭接在铆接的塑胶板上，粘接牢固，相接处热熔，将多余料切掉，这样即将该面找平。然后就可以用该面作为基准面，重复上述步骤将其余面找平。

生物机能实验设备的工作台面有特殊材质要求，要求耐磨、耐刮花、耐腐蚀、易清洁，该部分需要用特殊的预加硬塑胶板材、钢化玻璃、铝塑材料、理化板等材质单独加工后再嵌入到实验操作平台。

控制面板上需要安装大量零部件，对精度要求较高，该部分单独采用精密机械加工成型，然后用螺钉安装到实验操作平台上，方便零部件安装、调试、更换。

可拆卸盖板用于安装实验操作平台内部器件，整台设备有多处盖板，根据安装需求在实验操作平台上开窗，用螺钉将可拆卸盖板固定在实验操作平台上。

柜门和抽屉用于收纳放置实验器械和配套物料，其通过铰链和滑轨与实验操作平台相连。

带刹脚轮用于支撑整个生物机能实验设备，方便搬动移位，为外购物料，整台设备全部重力压在其上，必须连接到内部钢架，不可仅与外侧ABS壳体相连。

整体成型后非最终成品，还需经过表面着色处理如：刮腻子、打磨、喷漆。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

由于采用了将生物机能实验设备外壳加工工艺设计为包括：首先选料：根据预设条件选择材料种类，所述预设条件包括但不限于：设备类型、设备用途、设备使用环境；然后解析模型：将输入的设备模型以特征和平面为单位进行分解；然后下料加工：将原材料按设备模型分解的结果切割成小块，然后对每一小块进行预设加工，所述预设加工包括但不限于：加热弯曲、吸塑、雕刻、开孔、勾槽；然后靠模粘接：按设备外形尺寸组装分割加工后的小块，用材料对应的专用粘接剂粘接，用加热工具将相接处热熔，有冷弯的地方用角条加固，对预设区域进行受力分析后按照预设规则进行骨位支撑，不同材料件间用铆接连接；然后表面处理：第一步将成型的设备壳体外观棱边倒圆角R，圆角R大于等于R3；第二步使用腻子刮灰找平，该步骤至少重复进行3次；第三步待腻子晾干后用砂纸、抛光机打磨光滑，打磨时先粗磨，然后精磨；第四步按外观效果分色喷漆，先喷底漆，然后喷2次面漆的技术方案，即，选用塑胶板材作为主要加工原料，分解切割，局部加工，冷/热弯成型，拼接后用专用胶水粘接一体，然后刮灰、打磨、喷漆，避免了采用传统技术中的钣金机壳以及制作模具，所以，有效解决了现有技术中的生物机能实验设备外壳加工制造存在加工周期长，成本较高，不适合小批量加工生产的技术问题，进而实现了生物机能实验设备外壳加工工艺加工周期短，成本较低，结构牢固，适合小批量加工生产的技术效果。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.生物机能实验设备外壳加工工艺，其特征在于，所述工艺包括：

⑴选料：根据预设条件选择材料种类，所述预设条件包括：设备类型、设备用途、设备使用环境、设备外形、使用对象；

⑵解析模型：将输入的设备模型以特征和曲面为单位进行分解；

⑶下料加工：将原材料按设备模型分解的结果切割成小块，然后对每一小块进行预设加工，所述预设加工包括：加热弯曲、吸塑、雕刻、开孔、勾槽；

⑷靠模粘接：按设备外形尺寸组装分割加工后的小块，用材料对应的专用粘接剂粘接，用加热工具将相接处热熔，有冷弯的地方用角条加固，对预设区域进行受力分析后按照预设规则进行骨位支撑，不同材料件间用铆接连接；

⑸表面处理：第一步将成型的设备壳体外观棱边倒圆角R，圆角R的圆弧半径大于等于3mm；第二步使用腻子刮灰找平，该步骤至少重复进行3次；第三步待腻子晾干后用砂纸、抛光机打磨光滑，打磨时先粗磨，然后精磨；第四步按外观效果分色喷漆，先喷底漆，然后喷2次面漆。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述特征包括：圆角、斜角、安装柱、加强筋，曲面包括：平面、弧面、球面、直纹面，特征与特征之间，特征与曲面之间，曲面与曲面之间的分界线为分解模型的分割线。

3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，对预设区域进行受力分析后按照预设规则进行骨位支撑具体为：基于预设区域的材料种类，对预设区域进行受力分析，获得所述预设区域在特定压力下的形变参数，若所述形变参数超出预设形变参数，则对该预设区域进行骨位支撑。