模型打印及成型技術(shù) 課件 第三節(jié)  項(xiàng)目訓(xùn)練三 - 結(jié)合 CNC 和快速成型技術(shù)的模型制作

模型打印及成型技術(shù)第二章課程實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目訓(xùn)練一——聚氨酯基礎(chǔ)泡沫模型項(xiàng)目訓(xùn)練二——配合傳統(tǒng)機(jī)械加工工藝的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作學(xué)習(xí)目標(biāo)

通過(guò)本章學(xué)習(xí)，讓初學(xué)者能夠由簡(jiǎn)入難地進(jìn)行模型制作訓(xùn)練，對(duì)模型制作有一個(gè)基礎(chǔ)的認(rèn)識(shí)，掌握模型制作的流程，能夠較為全面地認(rèn)識(shí)并掌握材料、工具的屬性和使用方法，最終能夠完成實(shí)際產(chǎn)品的模型制作。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作一、課程概況1.課程內(nèi)容本節(jié)制作一款便攜可充電藍(lán)牙小音箱。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作2.訓(xùn)練目的（1）對(duì)密封性殼體的裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（2）用于3D打印的建模優(yōu)化。（3）用于CNC雕刻的建模優(yōu)化。（4）用于數(shù)控加工的初級(jí)G碼編寫。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作3.重點(diǎn)和難點(diǎn)（1）選擇和采購(gòu)模型電子零部件。（2）曲面建模和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（3）學(xué)習(xí)并了解3D打印機(jī)的工作性能。（4）學(xué)習(xí)并了解初級(jí)CNC/數(shù)控銑床的工作性能。（5）優(yōu)化模型并適應(yīng)數(shù)控加工。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作4.作業(yè)要求重新建模，根據(jù)購(gòu)買到的電路板、開(kāi)關(guān)、充電插座等零部件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化處理，要求做到零部件之間不干涉、整體可裝配。通過(guò)使用簡(jiǎn)單的3軸數(shù)控銑床，制作出一個(gè)既有功能又能夠達(dá)到80%最終外觀效果的藍(lán)牙音箱模型。后期進(jìn)行使用場(chǎng)景拍照，刻光盤后連同實(shí)物模型交至任課教師。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作二、設(shè)計(jì)案例1.FügexDesignStudio模型作品項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作該模型有兩種移動(dòng)方式：在平地上依賴輪子，在干沙上依賴地步不銹鋼板滑行。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作所有電控組件都嵌入在主臂中，其中激光發(fā)射器可單獨(dú)拎出來(lái)使用。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作腳釘設(shè)計(jì)由一根8mm硬質(zhì)鋼螺桿代替，可進(jìn)行手工調(diào)節(jié)機(jī)器水平。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作腳釘也可收起。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作2.學(xué)生家電模型作品Wuppertal大學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)系高年級(jí)學(xué)生Schbing作品“mi-a”——一款可在杯子里燒水的熱水棒。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作該模型主體采用光敏樹(shù)脂打印，經(jīng)過(guò)兩道底漆配合精細(xì)水磨，使用田宮高光漆分別進(jìn)行一道薄噴、一道厚噴，獲得飽滿的表面效果，模仿陶瓷效果。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作三、知識(shí)點(diǎn)1.適合工業(yè)設(shè)計(jì)模型制作的3D打印類別（1）FDM：熔融沉積快速成型，主要材料是ABS和PLA。（2）SLA：光固化成型，主要材料是光敏樹(shù)脂。（3）3DP：三維粉末粘接。主要材料是粉末材料，如陶瓷粉末、金屬粉末、塑料粉末。（4）SLS：選擇性激光燒結(jié)，主要材料是粉末材料。（5）LOM：分層實(shí)體制造，主要材料是紙、金屬膜、塑料薄膜。（6）DLP：數(shù)字光處理，主要材料是液態(tài)樹(shù)脂。（7）FFF：熔絲制造，主要材料是PLA、ABS。（8）EMB：電子束熔化成型，主要材料是鈦合金。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作2.適用于3D打印的三維建模要領(lǐng)（1）在前殼裝配被動(dòng)板區(qū)域的兩側(cè)壁上挖出規(guī)格的孔。這樣既能減少殼體的體積，達(dá)到減輕重量的目的，又可以起到加強(qiáng)筋的效果。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作（2）沿著止口一圈挖出一條環(huán)狀的凹槽，這樣可以去除一點(diǎn)體積，減輕殼體重量。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作（3）將面板正面靠近兩邊的凹槽加深，可以進(jìn)一步減輕殼體重量。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作光敏樹(shù)脂打印與FDM打印。（1）光敏樹(shù)脂打印是由一束激光照射在光敏樹(shù)脂的液體里，使被照射到的液體凝固的成型方式。這種打印的方式精度高，表面可以打磨得非常光滑。以一個(gè)立方體為例，在使用光敏樹(shù)脂打印一個(gè)立方體時(shí)，首先為了節(jié)省材料要將立方體抽殼。抽殼之后可能會(huì)導(dǎo)致立方體內(nèi)部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠而發(fā)生變形，可以在內(nèi)部加上加強(qiáng)筋，增強(qiáng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作（2）FDM打印是將固體的塑料耗材通過(guò)一根被加熱到幾百度的噴嘴，成吐絲狀一層層疊加凝固成形。這種打印方式相對(duì)于光敏樹(shù)脂打印的精度較低，并且表面會(huì)有無(wú)法消除的絲狀紋路。由于FDM采用的是固體疊加的方式，所以當(dāng)打印物體相對(duì)于地面的角度過(guò)小時(shí)，會(huì)產(chǎn)生支撐結(jié)構(gòu)。在有支撐結(jié)構(gòu)的地方會(huì)在物體表面產(chǎn)生難以消除的破壞美觀的痕跡。所以在使用FDM打印時(shí)，要將不需要美觀的面朝下擺放。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作3.適用于CNC雕刻的三維建模要領(lǐng)（以PROE為例）（1）外殼分為前殼與后殼，在建模時(shí)，前后殼之間的止口部位要注意預(yù)留0.2mm的間隙，否則會(huì)導(dǎo)致無(wú)法裝配進(jìn)去。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作（2）外殼的三維模型建立好后，將上述的零件模型分別裝配到殼體之中，然后建立剖面，查看各部分零件與殼體之間是否有干涉問(wèn)題。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作（3）前殼上用來(lái)固定的螺絲孔直徑注意要比螺絲的牙徑略小，否則螺絲無(wú)法吃力固定。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作（4）DC插座與鈕子開(kāi)關(guān)因?yàn)樾枰軌蚓o固在殼體上，所以建模時(shí)不需要預(yù)留裝配間隙，進(jìn)行過(guò)度配合。如果使用犀牛進(jìn)行建模，在上述要求外，還需注意以下要點(diǎn)。（1）實(shí)體建模時(shí)，每個(gè)殼體零部件獨(dú)立建模，避免破面。（2）避免自由化建模，做到1∶1精準(zhǔn)尺寸，滿足裝配關(guān)系。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作4.三維模型向適用于CNC雕刻機(jī)的G碼轉(zhuǎn)換（1）殼體內(nèi)表面的雕刻。在三維模型里將后殼的內(nèi)表面構(gòu)建到一塊長(zhǎng)方體中。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作（2）殼體外表面的雕刻。將后殼外表面的三維模型構(gòu)建到一塊長(zhǎng)方體中。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作（3）殼體電源插座和螺絲開(kāi)孔的雕刻。將兩個(gè)開(kāi)孔按照其原始位置構(gòu)建到與步驟（2）相同的長(zhǎng)方體中，注意這里長(zhǎng)方體的大小一定要與步驟（2）一致。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作內(nèi)表面轉(zhuǎn)化G碼步驟（以北京京雕軟件為例）（1）打開(kāi)北京京雕軟件，進(jìn)入曲面造型工具，將三維模型導(dǎo)入到軟件之中，并設(shè)置參數(shù)。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作（2）框選所有圖形，在菜單欄中的變換工具中使用圖形翻轉(zhuǎn)與圖形聚中將模型調(diào)整到合適位置，注意將需要雕刻的那一面朝上擺放，Z軸方向頂部居中。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作（3）進(jìn)入刀具路徑工具，點(diǎn)擊“刀具路徑→路徑向?qū)А边M(jìn)行刀具路徑的參數(shù)設(shè)置。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作（4）設(shè)置完成后點(diǎn)擊“刀具路徑→加工過(guò)程模擬”進(jìn)行雕刻過(guò)程的模擬，確認(rèn)無(wú)誤后，輸出刀具路徑。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作（5）打開(kāi)諾誠(chéng)NC轉(zhuǎn)換器，設(shè)置好參數(shù)后，將刀具路徑轉(zhuǎn)換為G碼。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作（6）打開(kāi)Mach3軟件，載入轉(zhuǎn)換好的G碼，點(diǎn)擊主軸正轉(zhuǎn)后再點(diǎn)擊循環(huán)開(kāi)始按鈕，便可以開(kāi)始進(jìn)行雕刻。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作外表面轉(zhuǎn)化G碼的步驟大部分與前文一致，但是在某些參數(shù)設(shè)置上會(huì)有一些差異。在雕刻外表面時(shí)，使用的刀頭是6mm的圓頭刀，為了使雕刻產(chǎn)生的紋理美觀，需要將刀頭的路徑間距調(diào)整到4mm，吃刀深度調(diào)整至1.5mm。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作DC插座與螺絲開(kāi)孔轉(zhuǎn)化G碼步驟也基本與前文一致，但是某些參數(shù)設(shè)置會(huì)有差異。雕刻DC插座與螺絲的開(kāi)孔時(shí)，需要將刀頭換成6mm平頭刀，將吃刀深度調(diào)整至2mm。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作5.利用不同的銑刀和刀路設(shè)計(jì)制作表面肌理巧妙利用銑刀刀頭的幾何形狀，設(shè)置合理的刀路即可造就有意思的表面肌理項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作常見(jiàn)的銑刀形狀有平頭、倒圓平頭（牛鼻刀）、球頭、錐頭、尖頭、尖嘴等。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作四、實(shí)踐程序1.理解設(shè)計(jì)并根據(jù)設(shè)計(jì)稿確定模型實(shí)際零部件組成項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作2.確定用于制作模型的加工流程及三維模型第一步三維模型的構(gòu)建。第二步前殼的3D打印。第三步后殼的CNC雕刻及打磨處理。第四步電子零部件的裝配。項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作3.開(kāi)料項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作4.CNC雕刻項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作5.切料打磨處理項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作6.焊接與裝配項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——結(jié)合CNC和快速成型技術(shù)的模型制作項(xiàng)目訓(xùn)練三——