饮水机材料选择及工艺

饮水机材料与工艺班级：工业设计0901姓名：张力群学号：0109106107一、饮水机简介二、饮水机的分类三、饮水机的三个原理及其基本结构四、简单介绍饮水机的6个零部件五、三个案例（一）麦饭石紫砂饮水机（二）QQ迷你饮水机（三）直饮水机六、材料选择设计饮水机简介 饮水机是将桶装纯净水（或矿泉水）升温或降温并方便人们饮用的装置。 它利用电能，通过内部的制冷、制热系统及净化、消毒等系统来达到制备冷热水功能的，并且安全、快捷、健康的新一代饮水电器产品。饮水机的分类饮水机的种类很多，目前国家对饮水机的种类尚无统一的划分标准，根据市场供货和一些生产产家对饮水机的命名以及使用功能，我们按以下五种方式分类：按水源供水方式分：桶装水供水（矿泉水，蒸馏水，纯净水）和自来水供水。按功能方式分：温热型，冷热型和冷热多功能型。按制冷方式分：电子制冷型（又称半导体制冷饮水机）和压缩制冷型。按控制方式分：普通控制型，智能感应型，微电脑控制型。按放置方式分：台式和立式（落地式）。台式饮水机，一般不设消毒柜或储物柜；立式饮水机上为饮水机，下为消毒柜或储物柜。饮水机内部的水循环原理是通过负压来实现的，水桶底部为密封，插入饮水机时，其内部的压力小于外界的大气压力，保证了桶内的水不会流淌出来，当用户接水时，水罐内水位下降，空气由下面进入桶内，使得桶内的水进入水罐。若水桶破裂或出现缝隙，外面的空气进入水瓶内，使得桶内压力增大，破坏了压力平衡，致使水罐水面上升，出现聪明座溢水现象。制热系统分为内热式和外热式。内热式是通过不锈钢电加热管直接置于热罐中对水进行加热，外热式是通过加热器在热罐外部通电加热，通过热罐的不锈钢进行热能传递，来加热热罐内的水，外部有保温层以减少热量损失。对比之下，内部加热热效率高、加热快、耗电量小，但加热管容易结垢，不易清洗；外部加热热损失大，加热较慢，但结垢少没有噪音。电子制冷原理：电子制冷主要是通过电子制冷芯片达到制冷目的。电子冰胆中的制冷芯片包含着许多（常用的是255对）由P型和N型半导体元件连结成的电偶。通直流电之后半导体热端放出热量、冷端吸收热量，产生温差。然后将冷端与水罐接触，吸收水的热量，使水罐内水温持续下降，热端通过直流风扇散热降温，再通过热敏传感器来控制制冷芯片工作，达到控制水温的目的。饮水机的基本结构不同型号的饮水机虽然外形不同，但其主要零部件的组成，结构原理基本相同，右图为半导体立式饮水机结构。1、聪明座又称进水座，主要是防止灰尘，不洁物进入饮水机水箱内，减少二次污染。2、水箱位于聪明座下方，是盛水的装置3、面板位于饮水机的四周，主要起保护和支撑的作用，它主要由顶盖，前面板，左侧板，右侧板，节水盘等组成。4、功能部分主要有冷胆，热罐，温控器，变压器，保险等。5、附件包括：出水管，进水管，排气管，排水管和水龙头等。饮水机的结构简单介绍饮水机的6个零部件 聪明座材料 外壳材料 内胆材料 发热管材料 水龙头材料 接水盒材料聪明座材料饮水机聪明座：位于盛桶装水的桶和放置桶的机体之间，构造比较简单，多数近似圆柱体，当饮水机上方出水口存水较少时，将会有水从桶内流出，经过聪明座。聪明座因与水源直接接触必须要求材质无毒，强度要高，耐腐蚀，所以一般采用ABS\PC\PS\PP。外壳材料 侧面：不锈钢，采用挤压成型，0.5—0.6厚的普板，面喷塑，为了能够充分散热一般在左右侧板上的对应位置开有透气窗 底面：不锈钢，采用挤压成型 顶面：ABS，采用注射成型 背面：不锈钢，采用挤压成型 前上部：ABS，注射成型此法能加工外形复杂、尺寸精确或带嵌件的制品，生产效率高 前下部：ABS，采用注射成型内胆材料铜：铜因其优良的天然抑菌性能而被采用的，现在市场反应还不错。不锈钢：饮水机的内胆专业品牌用的都是SUS304为不锈钢，其使用寿命长,不易结垢，价格普遍能为人接受。陶瓷：陶瓷内胆具有散热性慢、保温时间长，节能环保，保持原有鲜水对人体有益矿物质功能等优点，解决了不锈钢饮水机内胆缺点，避免易生锈、不易清洗弊端，为人们提供一种符合卫生标准、具有保健功效的饮水机加热罐。紫砂：紫砂内胆具有保鲜、矿化、消毒、净化吸附等功效，打破了对人体有害的塑料一统天下的局面，是饮水机发展史上的一次革命性突破。发热管材料发热管材料需要优异的电气绝缘性能和极高的抗电强度。(左图）绝缘材料：氧化镁管材料：不锈钢无缝管，焊接管，紫铜管、黄铜管、碳钢管。表面处理：各种镀镍，钝化，发黑，喷涂。此外还有半导体多晶硅石英玻璃（右图），钛纳米等材料。水龙头材料塑料：一般采用ABS，其成本和性能兼具。陶瓷：耐磨，所以作为阀芯的主要材料，也有表面是陶瓷材料的水龙头。不锈钢：耐用、美观，不生锈但价格比较昂贵，适合于高档饮水机水龙头。一般采用SUS304不锈钢。黄铜：优质的水龙头通常使用全铜（价格高）；普通水龙头有在铜里掺锌来降低成本，但其坚固性和耐用性也大大降低锌合金材料水龙头高分子复合材料水龙头接水盒材料接水盒在水龙头下方，一般用来放置水杯等，所以制作接水盒的材料需要较高的硬度和强度，耐腐蚀。接水盘一般以pp和ABS为材料。PP的柔韧好，不容易摔裂，并且耐温130度高温。ABS的感觉物性好，做出来的感觉较高档，但比较脆。麦饭石紫砂饮水机该饮水机的使用案例分析（一）设计定位：1、功能需求：该饮水机首先满足了人们对饮水机的一般需求，此外它因材质的高档和外观设计具备了更多的保健功能欣赏价值。2、目标人群：中老年人，企的领导老板等。3、使用环境：家庭、酒店、写字楼、茶社、办公室、企业、机关单位等都适用。4、价值分析：既有广泛的使用价值，又具有较高的艺术性和观赏价值。造型特点：外观古典高贵，不失质朴，高品位。是中国文明和艺术的象征。紫砂壳体紫砂是一种炻器，是一种介于陶器与瓷器之间的陶瓷制品。特性：a、结构致密，接近瓷化，强度较大，颗粒细小，断口为贝壳状或石状，但不具有瓷胎的半透明性。b、紫砂器表面含有小颗粒状的变化，表现出一种砂质效果。c、紫砂器的泥色有多种。d、紫砂器不挂釉，而是充分利用泥本色，烧成后色泽温润，古雅可爱。e、紫砂器面还具有亚光效果，既可减弱光能的反射，又能清晰地表现器物形态、装饰与自身天然色泽的生动效果。f、紫砂陶质地古朴纯厚，不媚不俗，与文人气质十分相似。紫砂的加工工艺紫砂的成型方法有手工、注浆、施坯和印坯成型等几种。手工成型方法：包括“打身筒”和“镶身筒”，是古老的手工制作工艺。先将练好的熟泥开成一定宽度、厚度、长度的"泥路丝"，在把这些泥路丝打成符合所制器皿要求的泥条和泥片，用归车等工具划出泥条的宽度，旋出口、底、以及围片，然后把围片粘贴在转盘的正中，把泥条沿着围片围好，圈接成一个泥筒，再以左手衬托在圆筒内，以右手用薄木拍子，拍打成型。 此法适用于方器皿制品。成型过程：先将泥路丝切成方形泥块，把方形泥块打成泥片，按产品要求的尺寸配制样板，依样板裁切泥片，把裁切好的泥片，按器皿型制规格要求用脂泥粘贴、镶接成型。手工成型的关键在于泥胚成型技巧的规范恰到好处及表面的精细加工。精细的刮平修正，可以使器形结构更加严谨，轮廓线条分明得体，筋囊文理清晰，达到珠圆玉润、浑然一体的制作要求。近、现代成型方法:注浆成型法。它是近代陶瓷生产中广泛采用的成型工艺，利用石膏模型的吸水性，将泥浆注入模中后将石膏模脱开，便可得到一件中空 的泥坯。紫砂的选材依据紫砂符合的力学性能：硬度高，不变形，表面光滑耐磨，紫砂符合的化学性能：天然紫砂含人体所需的微量元素及矿物质，清洗方便，成分稳定，耐碱。紫砂符合的物理性能：冷热急变性好，保温性性强，耐高温。紫砂符合的工艺特性：可塑性好，观赏性也好，能去杂气。QQ迷你饮水机案例分析（二）设计定位：1、使用环境：小家庭，学生宿舍、书房或办公室。2、目标人群：学生，年轻一代，主要是年轻爱美的女生。3、功能需求：满足人们对饮水机的基本需求，其容量能满足一天8杯水的要求，方便携带。另外它的外观设计时尚而具有情趣。4、价值分析：使用材料少，造型独特，使用方便，兼具观赏价值和使用价值。造型特点：该造型设计线条流畅，小巧玲珑，美观，使用仿生设计，具有一番别样的情趣。ABS壳体ABS（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物）是AcrylonitrileButadieneStyrene的首字母缩写。ABS树脂是丙烯腈（Acrylonitrile）、1,3-丁二烯（Butadiene）、苯乙烯（Styrene）三种单体的接枝共聚物。ABS的特性：一般性能:ABS外观为不透明呈象牙色粒料，其制品可着成五颜六色，并具有高光泽度。ABS相对密度为1.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS的氧指数为18～20，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，并发出特殊的臭味。力学性能:ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。ABS的耐蠕变性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。热学性能:ABS的热变形温度为93~118℃，制品经退火处理后还可提高10℃左右。ABS在-40℃时仍能表现出一定的韧性，可在-40~100℃的温度范围内使用。环境性能:ABS不受水、无机盐、碱及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃中，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易产生降解；于户外半年后，冲击强度下降一半。电学性能:ABS的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。加工性能：　　ABS同PS一样是一种加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工方法加工。　　ABS的熔体流动性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，与POM和HIPS类似；ABS的流动特性属非牛顿流体；其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。　　ABS的热稳定性好，不易出现降解现象。ABS的吸水率较高，加工前应进行干燥处理。一般制品的干燥条件为温度80~85℃，时间2~4h；对特殊要求的制品(如电镀)的干燥条件为温度70~80℃，时间18~18h。ABS制品在加工中易产生内应力，内应力的大小可通过浸入冰乙酸中检验；如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止，应进行退火处理，具体条件为放于70~80℃的热风循环干燥箱内2~4h，再冷却至室温即可。ABS注塑成型工艺注塑成型工艺过程主要包括填充——保压——冷却——脱模等4个阶段。注塑成型的全过程为：把塑料颗粒通过进料斗加入到一筒内逐渐加热到一定温度并保持一定时间，并在一定的搅拌强度（转速）下均匀（塑化）→在一定压力（推力）及速度下推注到模具内（注塑成型）→在压力作用下（保压），进行冷却（控制冷却速度）→当塑料达到一定温度时，在一定速度下打开模具（开模）→在一定的速度及作用力下把成品顶出模具（出模）→成品进行检查、修除飞边（模具结合面形成的多余料）料柄（塑料的注射通道上的料，此料还起到补充成品在冷却收缩时减少的体积）→包装→进库。同时注塑机进行加脱模剂，合拢模具工序。注塑成型工艺主要控制各过程中的温度、压力、速度、时间等指标。每类塑料、每种产品及注塑机器均需不同工艺参数指标。注塑成型工艺还应包括塑料中的水份控制、添加剂控制、着色剂控制等。ABS的选材依据 ABS符合的力学性能：流动性好，冲击强度极好，耐磨性优良，尺寸稳定性好，耐蠕变性好，韧性好 ABS符合的化学性能：具有耐油性 ABS符合的物理性能：热稳定性好，不易出现降解现象 ABS符合的工艺特性：流动性好，加工性能优良的热塑性塑料，易于表面印刷、涂层和镀层处理直饮水机案例分析（三）设计定位：1、功能需求：满足人们对直饮水机的各种要求，此外个性的外观是品位的代表，满足观赏要求。2、目标人群：大众使用，价格稍贵。3、使用环境：家庭、公司、银行、办公室、写字楼、招待所、会议室和宾馆客房、卡拉OK厅等各种场所使用。4、价值分析：多功能的结构设计结合不锈钢的材质，持久耐用，有实用价值。造型特点：造型简约、时尚，多功能结构，配色简单不失高品位。不锈钢壳体简介：不锈钢（StainlessSteel）指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢，又称不锈耐酸钢。实际应用中，常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢，而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异，前者不一定耐化学介质腐蚀，而后者则一般均具有不锈性。不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。化学成分：不锈钢的耐蚀性随含碳量的增加而降低，因此，大多数不锈钢的含碳量均较低。锈钢中的主要合金元素是Cr，只有当Cr含量达到一定值时，钢才有耐蚀性。不锈钢中还含有Ni、Ti、Mn、N、Nb等元素。分类：不锈钢常按组织状态分为：马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢等。另外，可按成分分为：铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等。冷轧工艺流程不锈钢的选材依据（1）表面美观以及使用可能性多样化；（2）耐腐蚀性能好，比普通钢长久耐用；（3）强度高，因而薄板使用的可能性大；（4）耐高温氧化及强度高，因此能够抗火灾；（5）常温加工，即容易塑性加工；（6）因为不必表面处理，所以简便、维护简单；（7）清洁，光洁度高；（8）焊接性能好。材料选择设计设计定位：1、功能需求：这款饮水机的设计满足基本的供水需求。2、目标人群：追求个性时尚的年轻人。3、使用环境：可在家中，办公室，写字楼，公司，会议室，宾馆等使用。4、价值分析：选用的材料比较高档，所以价格稍高。造型特点：采用简单的几何造型，流线型的使用让该设计更生动，加上配色更具有现代感。聪明座的材料选用材料的加工工艺 ABS的加工： 1、塑料的处理：加工前用烘箱以80-85℃烘2-4小时或用干燥料斗以80℃烘1-2小时。对于含PC组份的耐热级ABS，烘干温度适当调高至100℃，具体烘干时间可用对空挤出来确定。 2、注塑机选用：可选用华美达的标准注塑机（螺杆长径比20：1，压缩比大于2，注射压力大于1500bar）。如果采用色母粒或制品外观要求料高，可选用小一级直径的螺杆。锁模力按照4700-6200t/m2来确定，具体需根据塑料等级和制品要求而定。 3、模具及浇口设计：模具温度可设为60-65℃。流道直径6-8mm。浇口宽约3mm，厚度与制品一样，浇口长度要小于1mm。排气孔宽4-6mm，厚0.025-0.05mm。 4、熔胶温度：可用对空注射法准确判定。等级不同，熔胶温度亦不同。对于表面要求高的制品，采用较高的熔胶温度和模温。 5、注射速度：防火级要用慢速，耐热级用快速。如制品表面要求较高，则要用高速及多级注塑的射速控制。 6、背压：一般情况下背压越低越好，常用的背压是5bar，染色料需用较高的背压以使混色均匀。 7、滞留时间：在265℃的温度下，ABS在熔胶筒内滞留时间最多不能超过5-6分钟。阻燃时间更短，如需停机，应先把设定温度低至100℃，再用通用级ABS清理熔胶筒。清理后的混合料要放入冷水中以防止进一步分解。 8、制品的后处理：一般ABS制品不需后处理，只有电镀级制品需经烘烤（70-80℃，2-4小时）以钝化表面痕迹，并且需电镀的制品不能使用脱模剂，制品取出后要立即包装。 9、成型时要特别注意的事项：有几种等级的ABS（特别是阻燃级），在塑化后其熔体对螺杆表面的附着力很大，时间长后会分解。当出现上述情况时，需要把螺杆均化段和压缩拉出擦试，并定期用PS等清理螺杆。 PP塑料的加工：1、干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。2、熔化温度：220~275C，注意不要超过275C。模具温度：40~80C，建议使用50C。结晶程度主要由模具温度决定。注射压力：可大到1800bar。3、注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。流道和浇口:对于冷流道，典型的流道直径范围是4~7mm。建议使用通体为圆形的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是1~1.5mm，但也可以使用小到0.7mm的浇口。对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。PP材料完全可以使用热流道系统。 PC塑料的加工： 1、干燥处理：PC材料具有吸湿性，加工前的干燥很重要。建议干燥条件为100C到200C，3~4小时。加工前的湿度必须小于0.02%。 2、熔化温度：260~340C。模具温度：70~120C。 3、注射压力：尽可能地使用高注射压力。 4、注射速度：对于较小的浇口使用低速注射，对其它类型的浇口使用高速注射。Thankyou!