逆向工程與快速成型技術(shù)應(yīng)用 第4版 思考題及答案匯 孫春華 項(xiàng)目1-6 逆向工程技術(shù)的認(rèn)知-快速成型材料及后處理

《項(xiàng)目一逆向工程技術(shù)的認(rèn)知》思考題參考答案1-1何為逆向工程？逆向工程的目的和意義是什么？答：逆向工程又被稱為反求工程、反向工程。狹義上，逆向工程定義為：根據(jù)已有的實(shí)物模型，反推出產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)（包括設(shè)計(jì)圖樣或三維數(shù)據(jù)模型），再進(jìn)行加工制造的過程，整個(gè)過程是一個(gè)“從有到有”的過程。（如果學(xué)生能較為完整地給出狹義上的定義，即可。）逆向工程的目的是創(chuàng)新。應(yīng)用逆向工程的意義：實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品快速開發(fā)，縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，節(jié)省了開發(fā)成本，提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。從國(guó)家層面上來講，逆向仿制——消化吸收——正向創(chuàng)新，已被證實(shí)是幾乎所有工業(yè)強(qiáng)國(guó)的必經(jīng)之路。因此，應(yīng)用逆向工程可以加速加速創(chuàng)新型國(guó)家的高質(zhì)量建設(shè)。1-2正向設(shè)計(jì)和逆向設(shè)計(jì)實(shí)施的流程有什么區(qū)別？答：（可參見圖1-2）主要是：正向設(shè)計(jì)是從功能描述、方案提出、概念設(shè)計(jì)到詳細(xì)設(shè)計(jì)的過程，而逆向設(shè)計(jì)是從實(shí)物數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理到模型重構(gòu)的過程。1-3逆向工程在哪些領(lǐng)域獲得了應(yīng)用？答：逆向工程技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越多，已從航空航天、汽車、船舶和模具等重要工業(yè)領(lǐng)域，已拓展到醫(yī)療、藝術(shù)、動(dòng)漫、數(shù)字博物館、數(shù)字文創(chuàng)等領(lǐng)域。逆向工程技術(shù)的應(yīng)用大大縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期,提高了產(chǎn)品研發(fā)的成功率，節(jié)省了開發(fā)成本，已成為與正向設(shè)計(jì)并存的一種新產(chǎn)品開發(fā)模式。1-4在采用逆向工程技術(shù)時(shí)，如何才能充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)？答：采用逆向工程技術(shù)時(shí)，進(jìn)行產(chǎn)品的逆向仿制是最基礎(chǔ)的。要真正地消化吸收該產(chǎn)品，更為重要的是弄清楚該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)原理、制造工藝等。因此，要充分發(fā)揮逆向工程技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，一定要從外到內(nèi)，全面地吸收消化該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)原理、材料充分和加工工藝等。1-5逆向工程技術(shù)的實(shí)施流程？在實(shí)施過程中，哪一步最為基礎(chǔ)和重要？答：逆向工程的一般工作過程可概括為：實(shí)物或原型準(zhǔn)備→數(shù)據(jù)采集→數(shù)據(jù)處理→模型重構(gòu)→創(chuàng)新設(shè)計(jì)→創(chuàng)新產(chǎn)品制造。因此，可以看到在實(shí)施逆向工程的過程中，數(shù)據(jù)采集是最基礎(chǔ)和重要的。采集數(shù)據(jù)的精度和完整性，決定了數(shù)據(jù)處理和模型重構(gòu)的精度，有時(shí)甚至?xí)绊懩Ｐ椭貥?gòu)的成功。1-6講述實(shí)施逆向工程的軟硬件條件。答：逆向工程實(shí)施的硬件主要分為兩部分：一部分是實(shí)物的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，又稱數(shù)字化設(shè)備；另一部分是加工制造設(shè)備。逆向工程軟件包括正向的CAD/CAM軟件，如UG、CATIA、IDES、Pro/E等；以及專用逆向軟件,如GeomagicStudio、GeomagicDesignX、RapidForm、STRIMandSurfaceReconstruction、TRACE和Re-Soft軟件。當(dāng)然現(xiàn)有的一些正向設(shè)計(jì)軟件，也包含逆向設(shè)計(jì)功能，如UG軟件集成了原有的Imageware軟件的功能。因此，可以利用UG軟件進(jìn)行相關(guān)的逆向采集數(shù)據(jù)的處理和建模。1-7如何認(rèn)識(shí)軟件在逆向工程系統(tǒng)中的重要性？答：要實(shí)施逆向工程，完成原實(shí)物到創(chuàng)新產(chǎn)品的銳變，軟硬件條件缺一不可。隨著科技的發(fā)展，對(duì)系統(tǒng)數(shù)字化、自動(dòng)化和智能化的要求越來越高，軟件的地位和重要性也日益顯現(xiàn)。一是很多設(shè)備依靠軟件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和使用；二是采集數(shù)據(jù)的處理和模型重構(gòu)，完全在軟件中完成；三是很多的加工設(shè)備為數(shù)字控制，需要用程序來驅(qū)動(dòng)。由此可見，無論是數(shù)據(jù)采集、模型構(gòu)建和加工制造，都需要軟件的支撐。1-8逆向工程對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)有什么作用？答：逆向仿制——消化吸收——正向創(chuàng)新，已被證實(shí)是幾乎所有工業(yè)強(qiáng)國(guó)的必經(jīng)之路。采用逆向工程進(jìn)行仿制是基礎(chǔ)。逆向工程的應(yīng)用縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，節(jié)省了開發(fā)成本，提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，成為實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品快速開發(fā)的有效途徑。因此，逆向工程已經(jīng)成為各國(guó)如何充分利用別國(guó)的科技成就，更好更快地發(fā)展和提高本國(guó)技術(shù)的普遍手段，成為實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的重要途徑。但很多的企業(yè)對(duì)逆向工程的認(rèn)識(shí)還十分有限，甚至存在一定的誤區(qū)。要消除誤區(qū)，須客觀正確地認(rèn)識(shí)逆向工程對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)新的作用。1-9深入企業(yè)調(diào)研逆向工程技術(shù)應(yīng)用方面的情況。答：略。《項(xiàng)目二逆向數(shù)據(jù)采集技術(shù)》思考題參考答案2-1掃描二維碼，觀看視頻“2-12接觸式和非接觸式掃描組合實(shí)例.mp4”，討論并思考下列幾個(gè)問題：（1）該鼠標(biāo)具有什么樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？答：鼠標(biāo)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：表面多為自由曲面，上寬下窄，鼠標(biāo)按鍵部位為彈性體。為什么不能采用接觸式數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集鼠標(biāo)的全部數(shù)據(jù)？答：采用接觸式數(shù)據(jù)采集設(shè)備時(shí)，會(huì)產(chǎn)生作用力。對(duì)鼠標(biāo)而言，具有彈性的鼠標(biāo)按鍵部位，會(huì)在采集數(shù)據(jù)的過程中，發(fā)生變形，因此不能采集到正確的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。在一次裝夾過程中，可以采用非接觸式光學(xué)掃描儀完成鼠標(biāo)全部數(shù)據(jù)的采集嗎？答：在視頻中，將鼠標(biāo)底面固定在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上，形成了上寬下窄的姿態(tài)。若采用非接觸式光學(xué)掃描儀進(jìn)行采集，則鼠標(biāo)側(cè)面的數(shù)據(jù)將采集不到，最終將不能形成完整的鼠標(biāo)數(shù)據(jù)模型。你覺得接觸式和非接觸式采集方法有何區(qū)別？答：從視頻上看，接觸式采集數(shù)據(jù)的速度慢，對(duì)實(shí)物有作用力，不能采集物體彈性區(qū)域的數(shù)據(jù)；而非接觸式采集數(shù)據(jù)的速度快，可采集軟或有彈性的物體表面。為什么要進(jìn)行測(cè)頭的標(biāo)定？答：標(biāo)定的目的是為了將設(shè)備采集到的圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為三維空間中的真實(shí)世界坐標(biāo)。標(biāo)定的過程就是得到三維世界坐標(biāo)系中工件點(diǎn)的三維坐標(biāo)與設(shè)備圖像坐標(biāo)系中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的函數(shù)關(guān)系的過程。標(biāo)定精度是決定采集系統(tǒng)精度的重要因素。采集后的多個(gè)數(shù)據(jù)文件，為什么要進(jìn)行合并？答：視頻中通過接觸式光學(xué)掃描采集到的是鼠標(biāo)幾個(gè)側(cè)面的坐標(biāo)，非接觸式測(cè)頭采集到的是鼠標(biāo)頂面的坐標(biāo)，都是鼠標(biāo)局部的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。只有通過合并，才能將側(cè)面坐標(biāo)數(shù)據(jù)和頂面的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，形成一個(gè)完整的鼠標(biāo)數(shù)據(jù)。采集數(shù)據(jù)可保存為什么格式，以便于在其他軟件系統(tǒng)中打開進(jìn)行模型重構(gòu)？答：視頻中是將所采集數(shù)據(jù)保存為“IGES”或“STL”格式，這些文件格式是一些通用的圖形文件格式，在其他圖形系統(tǒng)中一般都會(huì)有該類文件的數(shù)據(jù)接口。這樣所采集到的數(shù)據(jù)可方便地在其他軟件系統(tǒng)中打開，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、曲面重構(gòu)。2-2掃描二維碼，觀看視頻“2-13逆向數(shù)據(jù)采集-臉譜實(shí)例.mp4”，思考如下問題：（1）為什么采集臉譜時(shí)，需要進(jìn)行噴涂？答：由于光學(xué)掃描儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，其采集精度受到物體表面對(duì)光折射的影響。視頻中的臉譜實(shí)物，外形有多種顏色。因此，為避免不同的顏色對(duì)光折射的影響，提高采集精度，在進(jìn)行臉譜數(shù)據(jù)采集前，需要用噴涂劑（顯影劑）進(jìn)行噴涂，形成均勻顏色的外形。（2）若需要噴涂顯影劑，需要注意哪些方面？答：噴涂顯影劑前，需要注意：1）將實(shí)物放置在報(bào)紙上，并置于通風(fēng)處。2）搖均顯影劑；3）噴涂時(shí)，瓶口距實(shí)物一定距離；4）按壓瓶口時(shí)用力均勻，以霧狀噴出、在表面形成薄薄的一層為最佳。（3）總結(jié)一下，哪些實(shí)物在采用光學(xué)掃描儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集前需要進(jìn)行噴涂處理？答：采用光學(xué)掃描儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，需要對(duì)表面反光、透明，或表面較暗的實(shí)物進(jìn)行一定的噴涂處理。2-3講述接觸式與非接觸式數(shù)據(jù)采集方法的特點(diǎn)？答：參見表2-1，從采集速度、采集精度以及采集實(shí)物的特點(diǎn)幾方面進(jìn)行比較。2-4講述Sense3D掃描儀的工作原理和操作步驟。思考一下該如何提高Sense3D掃描儀的數(shù)據(jù)采集精度？答：Sense工作原理同市面上的大多數(shù)3D掃描儀差不多，是基于激光、電子等技術(shù)，通過非接觸式掃描或測(cè)量，將物體表面的形狀和顏色，轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的數(shù)據(jù)。其操作非常簡(jiǎn)單。Sense3D掃描儀通過USB線連接電腦后，啟動(dòng)軟件，選擇掃描模式，就可以進(jìn)行頭像、物體等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集?？赏ㄟ^如下幾種方法來提高該掃描儀的數(shù)據(jù)采集精度：掃描物體時(shí)，物體表面噴涂顯影劑，物體擺放穩(wěn)定，光線均勻明亮；掃描頭像時(shí)，人要穩(wěn)定不動(dòng)。手持掃描儀時(shí)，要穩(wěn)固；移動(dòng)式要?jiǎng)蛩佟?-5EXAScan掃描儀采用的工作原理是什么？如何進(jìn)行操作？又如何提高EXAScan掃描儀的數(shù)據(jù)采集精度？答：EXAScan掃描儀采用的工作原理是基于自定位測(cè)量原理。數(shù)據(jù)采集時(shí)，在需要掃描物體表面的任意位置貼上標(biāo)記點(diǎn)，高速CCD照相系統(tǒng)會(huì)辨認(rèn)所有標(biāo)記點(diǎn)組成的三角面來進(jìn)行定位；十字激光采集該三角面上的點(diǎn)數(shù)據(jù)，并且在采集軟件中實(shí)時(shí)顯示，輸出為STL格式的表面數(shù)據(jù)。EXAScan掃描儀的操作：1）保證各組件與電腦間的連接正確。2）掃描前，先規(guī)劃采集路徑，做好物體的前處理，貼好標(biāo)記點(diǎn)。3）配置掃描儀參數(shù)。4）進(jìn)行掃描：先掃描標(biāo)記點(diǎn)，再掃描物體。5）保存掃描數(shù)據(jù)。2-6講述Win3DD單目掃描儀采用的工作原理和操作步驟。思考如何提高Win3DD單目掃描儀的采集精度？答：Win3DD單目三維掃描儀采用單工業(yè)相機(jī)白光光柵掃描技術(shù)，可針對(duì)外觀復(fù)雜、自由曲面、柔軟易變形或易磨損的物體進(jìn)行表面數(shù)據(jù)獲取，克服了傳統(tǒng)激光掃描儀精度低、效率差及行程限制等缺陷；同時(shí)增強(qiáng)的計(jì)算方法可對(duì)深色物體進(jìn)行掃描，可避免反差劑的使用與清洗工作。操作步驟：1）標(biāo)定（可省略）；2）掃描前處理；3）數(shù)據(jù)采集路徑規(guī)劃；4）啟動(dòng)計(jì)算機(jī)和掃描儀，將掃描儀預(yù)熱5-10分鐘。5）打開掃描軟件，新建工程；6）啟動(dòng)掃描系統(tǒng)；7）設(shè)置相機(jī)參數(shù)；8）數(shù)據(jù)掃描。9）保存。要提高該掃描儀的采集精度：物體表面處理和貼標(biāo)記點(diǎn)、環(huán)境光明亮均勻、物體與掃描儀保持平穩(wěn)、掃描參數(shù)合理。2-7總結(jié)非接觸式光學(xué)掃描儀數(shù)據(jù)采集的主要步驟。答：非接觸式光學(xué)掃描儀數(shù)據(jù)采集的主要步驟：物體前處理：清洗、噴涂、貼標(biāo)記點(diǎn)等；正確連接掃描儀和電腦；合理的參數(shù)設(shè)置；保證物體與掃描儀間的合理距離，進(jìn)行掃描。保存掃描數(shù)據(jù)。2-8若對(duì)一個(gè)瓷器文物進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，需要注意哪些問題？采取什么數(shù)據(jù)采集方法？答：如果對(duì)瓷器文件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，要注意：1）不能噴涂顯影劑；2）放置穩(wěn)固。3）要戴手套，輕拿輕放。采取非接觸式數(shù)據(jù)采集方法進(jìn)行。P35：請(qǐng)思考：若通過“著色點(diǎn)”和取消“顯示頂點(diǎn)顏色”操作后，模型顏色仍無法改變，應(yīng)如何操作？請(qǐng)大家查找資料，并以小組形式進(jìn)行討論總結(jié)。參考答案：若通過“著色點(diǎn)”和取消“顯示頂點(diǎn)顏色”操作后，模型顏色仍無法改變，則可以執(zhí)行“著色”→“刪除法線”命令，之后再執(zhí)行“著色點(diǎn)”和取消“顯示頂點(diǎn)顏色”操作。請(qǐng)思考：此處為了提高數(shù)據(jù)的選擇效率，對(duì)于石膏頭像有效數(shù)據(jù)的選取，應(yīng)選用直線、畫筆、矩形、套索等選擇方式中的哪種？以小組形式進(jìn)行討論并對(duì)各種常用選擇方式的特點(diǎn)做一總結(jié)。參考答案：由于石膏頭像的有效掃描數(shù)據(jù)較多，且分布比較集中，通過套索方式選擇比較快速，且選擇范圍比較靈活易操作。對(duì)于小范圍且比較分散的數(shù)據(jù)選擇可通過直線或畫筆方式逐一選??；對(duì)于區(qū)域較大且分布規(guī)則的數(shù)據(jù)選擇，可通過矩形等選擇方式。P38：請(qǐng)思考：采樣后的石膏頭像數(shù)據(jù)，能否采用聯(lián)合點(diǎn)對(duì)象和封裝命令將其轉(zhuǎn)為三角面片數(shù)據(jù)？與采用全局注冊(cè)和合并命令相比，操作結(jié)果有何區(qū)別？請(qǐng)大家實(shí)際操作對(duì)比上述兩種方法，并以小組形式進(jìn)行討論總結(jié)。參考答案：若采用聯(lián)合點(diǎn)對(duì)象和封裝命令，則生成的三角面片模型表面孔洞較多，對(duì)后續(xù)多邊形階段的數(shù)據(jù)處理帶來很大不便，且模型的處理效率和質(zhì)量都會(huì)收到影響。P42：請(qǐng)思考：在多邊形數(shù)據(jù)處理中，經(jīng)常需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理。平滑命令除了上述的減少噪音和去除特征外，松弛和砂紙也可以進(jìn)行平滑處理，請(qǐng)大家實(shí)際操作對(duì)比上述四種方法，并就以下問題以小組形式進(jìn)行討論總結(jié)。模型表面的局部平滑處理有哪些命令？有什么區(qū)別和特點(diǎn)？模型表面的整體平滑處理常用哪些命令？有什么區(qū)別和特點(diǎn)？模型表面平滑處理的原則是什么？如何結(jié)合模型特點(diǎn)，合理選擇有效的平滑方法？參考答案：1.模型表面的局部平滑處理可通過砂紙和去除特征命令，砂紙命令平滑效果和參數(shù)的設(shè)置及平滑次數(shù)等有關(guān)，對(duì)操作者的經(jīng)驗(yàn)有一定要求；去除特征命令則根據(jù)所選區(qū)域周邊特征的曲率，插入一個(gè)更有秩序且與周邊三角形連接更好的多邊形網(wǎng)格，執(zhí)行效果更好。2.模型表面整體平滑處理命令主要有松弛、減少噪音、快速光順等命令。松弛和減少噪音平滑時(shí)都需要設(shè)置相關(guān)參數(shù)，平滑效果與參數(shù)設(shè)置及平滑次數(shù)有關(guān)，但一般來講，在相同的平滑度水平下，減少噪音比平滑命令的平滑程度更明顯?？焖俟忭樏畈恍枰O(shè)置參數(shù)，系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行運(yùn)行。對(duì)于松弛、減少噪音、快速光順等平滑命令，也可在執(zhí)行命令前選中需平滑區(qū)域，將執(zhí)行局部平滑效果。3.模型表面平滑處理的原則是：在保證模型不失真的前提下盡可能對(duì)模型表面進(jìn)行平滑，改善其表面質(zhì)量。平滑處理時(shí)，一般首先對(duì)模型上局部質(zhì)量較差的區(qū)域（去除特征命令需先選中區(qū)域）執(zhí)行局部平滑處理，再對(duì)整個(gè)模型執(zhí)行整體平滑處理。P47：請(qǐng)思考：石膏頭像的坐標(biāo)對(duì)齊是否可以采用“3-2-1”對(duì)齊方式？坐標(biāo)對(duì)齊的兩種方法中，“X-Y-Z”和“3-2-1”所需要的參照要素有何區(qū)別？請(qǐng)大家實(shí)際操作對(duì)比上述兩種方法，并以小組形式進(jìn)行討論總結(jié)。參考答案：可以選擇“3-2-1”對(duì)齊方式，即分別選擇“平面1”（或平面2）為“面”參照，選擇圖3-72中的“軸線1”為“線”參照，選擇“草圖圓1”（或草圖圓2）的圓心為“位置”參照。所以“3-2-1”對(duì)齊方式也稱為面-線-點(diǎn)法，而“X-Y-Z”對(duì)齊方式需要確定三個(gè)坐標(biāo)軸及坐標(biāo)圓點(diǎn)位置（一般確定兩個(gè)坐標(biāo)軸位置即可）。P52：請(qǐng)思考：若處理后的石膏頭像采用3D打印進(jìn)行快速成型，為方便模型切片處理，應(yīng)保存為哪種格式類型？如何操作？請(qǐng)大家上網(wǎng)查找資料，并以小組形式進(jìn)行討論總結(jié)。參考答案：若模型重構(gòu)后進(jìn)行3D打印成型，則需保存為STL格式文件，以便于切片處理。操作方法：?jiǎn)螕舨藛螜凇岸噙呅巍薄白儞Q為面片”，在“變換為面片”對(duì)話框中，選擇“石膏頭像”實(shí)體特征為“體”要素，單擊按鈕，在模型樹上“面片”特征中找到“面片1”，單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“輸出”，保存為二進(jìn)制的.stl文件即可。P55：請(qǐng)思考：若數(shù)據(jù)處理中只需觀察某一視角的數(shù)據(jù)，該如何操作？若只需觀察某一特定區(qū)域的數(shù)據(jù)時(shí)，又該如何操作？請(qǐng)大家思考并以小組形式進(jìn)行討論總結(jié)。參考答案：若只需觀察某一視角的數(shù)據(jù)，可在模型管理器中將其它視角數(shù)據(jù)選中，單擊右鍵，快捷菜單選擇“隱藏”即可。若只需要觀察某一特定區(qū)域的數(shù)據(jù)，可以通過鼠標(biāo)左鍵選中一片點(diǎn)云數(shù)據(jù)，執(zhí)行F2快捷鍵即可，以便更好地觀察模型。P63：請(qǐng)思考：填充孔洞操作程中，如何查詢模型上孔洞的數(shù)量及孔洞位置，以便快速高效的進(jìn)行孔洞處理？請(qǐng)大家思考并以小組形式進(jìn)行討論總結(jié)。參考答案：?jiǎn)螕簟岸噙呅巍薄疤畛鋯蝹€(gè)孔”命令，在視圖窗口的左下方位置將顯示當(dāng)前孔的數(shù)量信息。通過單擊填充孔面板上的圖標(biāo)，在上一個(gè)和下一個(gè)孔之間進(jìn)行切換，可以快速查看并對(duì)孔洞進(jìn)行處理。P67：請(qǐng)思考：花灑坐標(biāo)對(duì)齊所需的基準(zhǔn)創(chuàng)建，除了上述方法之外，還有沒有其它創(chuàng)建方式？請(qǐng)大家實(shí)際操作對(duì)比上述兩種方法，同時(shí)完成模型的坐標(biāo)對(duì)齊，并以小組形式進(jìn)行討論總結(jié)。參考答案：也可以通過面片草圖方式創(chuàng)建坐標(biāo)對(duì)齊所需的參照基準(zhǔn)，進(jìn)行模型的坐標(biāo)對(duì)齊。P68：請(qǐng)思考：若采用上述拓展中所創(chuàng)建的參照基準(zhǔn)，采用3-2-1方式對(duì)花灑模型進(jìn)行坐標(biāo)對(duì)齊，該如何操作？請(qǐng)大家實(shí)際操作對(duì)比兩種坐標(biāo)對(duì)齊方法，并以小組形式進(jìn)行討論總結(jié)。參考答案：可以采用3-2-1方式對(duì)花灑模型進(jìn)行坐標(biāo)對(duì)齊，即分別選擇面-線-點(diǎn)參照。P70：請(qǐng)思考：如何對(duì)采用“放樣向?qū)А狈绞缴傻那尜|(zhì)量進(jìn)行編輯？對(duì)于花灑上表面的曲面構(gòu)建，能否采用其它曲面構(gòu)建方式？操作方式及曲面質(zhì)量有何區(qū)別？請(qǐng)大家實(shí)際操作對(duì)比各種曲面構(gòu)建方法，并以小組形式進(jìn)行討論總結(jié)。參考答案：“放樣向?qū)А狈绞缴傻那尜|(zhì)量可通過對(duì)領(lǐng)域區(qū)域、引導(dǎo)線編輯，或者對(duì)放樣后生成的3D斷面草圖進(jìn)行編輯?；⑸媳砻娴那鏄?gòu)建還可以通過境界擬合方式。P88：請(qǐng)思考：風(fēng)扇坐標(biāo)對(duì)齊的幾何參照能否通過“回轉(zhuǎn)精靈”命令創(chuàng)建？如何操作？請(qǐng)大家查找資料，借助軟件的“幫助”文件，學(xué)習(xí)了解“回轉(zhuǎn)精靈”命令的使用方法，并以小組形式進(jìn)行討論總結(jié)。參考答案：風(fēng)扇坐標(biāo)對(duì)齊的幾何參照可以通過“回轉(zhuǎn)精靈”命令創(chuàng)建?；剞D(zhuǎn)精靈命令執(zhí)行前，需先創(chuàng)建基座的領(lǐng)域特征，通過提取領(lǐng)域創(chuàng)建基座的回轉(zhuǎn)實(shí)體特征，同時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)生成基座的回轉(zhuǎn)軸和截面草圖特征。P90：請(qǐng)思考：能否采用“回轉(zhuǎn)精靈”命令進(jìn)行風(fēng)扇基座的實(shí)體特征創(chuàng)建？對(duì)比兩種方法所創(chuàng)建的基座偏差情況，分析其原因，并以小組形式進(jìn)行討論總結(jié)。參考答案：此案例中可以通過“回轉(zhuǎn)精靈”命令進(jìn)行風(fēng)扇基座的實(shí)體特征創(chuàng)建。而且相比于通過“提取領(lǐng)域”方法創(chuàng)建基座的回轉(zhuǎn)軸，“回轉(zhuǎn)精靈”命令所創(chuàng)建的軸位置精度更好，主要是“提取領(lǐng)域”法受領(lǐng)域創(chuàng)建精度影響，應(yīng)盡可能多的將基座的外表面選為領(lǐng)域區(qū)域。P94：思考與探索請(qǐng)思考：若采用“回轉(zhuǎn)精靈”命令進(jìn)行風(fēng)扇基座的實(shí)體特征創(chuàng)建，并由“回轉(zhuǎn)精靈”命令所生成的軸線進(jìn)行葉片的陣列，與前述方法生成的模型精度有無區(qū)別？對(duì)比兩種方法體偏差分析結(jié)果，并以小組形式進(jìn)行討論總結(jié)。參考答案：相比于采用創(chuàng)建回轉(zhuǎn)軸參照作為葉片陣列的方式，通過“回轉(zhuǎn)精靈”命令所生成的軸線進(jìn)行葉片的陣列的精度更高。因?yàn)橥ㄟ^提取領(lǐng)域創(chuàng)建回轉(zhuǎn)軸的精度，很大程度上取決于領(lǐng)域創(chuàng)建的精度。P95：思考與探索請(qǐng)思考：由圖3-199左圖可看出，四個(gè)風(fēng)扇葉片中，通過面片擬合和拉伸所創(chuàng)建的葉片（左下方葉片）特征，其重構(gòu)精度較高，但陣列后的其它三個(gè)葉片的精度相對(duì)偏低。請(qǐng)大家查找資料，并以小組形式進(jìn)行討論，分析可能的原因，嘗試找到改善的方法并加以實(shí)施驗(yàn)證。參考答案：陣列后的葉片精度相較于基體葉片，其精度相對(duì)偏低，主要與回轉(zhuǎn)軸的創(chuàng)建精度有關(guān)。因此關(guān)鍵在盡量提高回轉(zhuǎn)軸的位置精度，可通過回轉(zhuǎn)精靈命令自動(dòng)創(chuàng)建參照軸，陣列后的葉片精度會(huì)有所改善。P111：思考與探索請(qǐng)思考：圖3-223(a)中還有哪些尺寸是實(shí)現(xiàn)花灑的順利放入、平穩(wěn)可靠固定所設(shè)計(jì)的裝配尺寸？與圖3-222中所測(cè)量的花灑哪些截面尺寸相關(guān)聯(lián)？請(qǐng)大家以小組形式進(jìn)行討論并總結(jié)。參考答案：圖3-223(a)中的尺寸B也是考慮了花灑尾部的截面寬度尺寸24.9289mm而設(shè)計(jì)的關(guān)聯(lián)尺寸，保證花灑的可靠固定。思考題3-1逆向設(shè)計(jì)中，掃描數(shù)據(jù)處理和數(shù)模重構(gòu)的主要流程是什么？參考答案：掃描數(shù)據(jù)預(yù)處理的主要流程是點(diǎn)云階段和多邊形（三角面片）階段，如果掃描數(shù)據(jù)為三角面片類型，則直接在多邊形階段進(jìn)行相關(guān)處理。掃描數(shù)據(jù)預(yù)處理主要是對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行雜點(diǎn)刪除、噪音減少、數(shù)據(jù)拼合、孔洞填充、模型表面平滑和數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化等處理，數(shù)模重構(gòu)則是在數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上，通過各種曲面或?qū)嶓w建模方法進(jìn)行模型特征重構(gòu)。3-2GeomagicWrap軟件中數(shù)據(jù)處理的目標(biāo)和要求是什么？參考答案：Wrap軟件中數(shù)據(jù)處理的目標(biāo)和要求是獲得特征清晰完整、表面質(zhì)量理想的三角面片特征，并保存為STL格式文件，為后續(xù)的模型數(shù)模重構(gòu)提供良好的模型數(shù)據(jù)。3-3將點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為三角面片數(shù)據(jù)時(shí)，封裝和合并命令有何區(qū)別？參考答案：點(diǎn)云階段的封裝和合并命令都可以實(shí)現(xiàn)將點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為三角面片數(shù)據(jù)。合并命令用于將兩個(gè)或多個(gè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)合并為一個(gè)整體，并自動(dòng)執(zhí)行點(diǎn)云減噪、采樣、封裝，生成可視化的多邊形模型，多用于注冊(cè)后的多塊點(diǎn)云之間的合并，合并后的三角面片表面質(zhì)量較好，孔隙或孔洞少。封裝命令用于將點(diǎn)云數(shù)據(jù)按照所設(shè)定的參數(shù)轉(zhuǎn)化為多邊形模型，但封裝之后的模型表面孔隙較多，質(zhì)量較差，也可以封裝后在多邊形階段通過“合并”命令進(jìn)一步處理。3-4GeomagicWrap軟件數(shù)據(jù)處理過程中，模型表面平滑的方法有哪些？各有什么特點(diǎn)？參考答案：Wrap軟件數(shù)據(jù)處理過程中，模型表面平滑的方法有局部平滑和整體平滑兩種主要應(yīng)用。局部平滑處理可通過砂紙和去除特征命令，砂紙命令平滑效果和參數(shù)的設(shè)置及平滑次數(shù)等有關(guān)，對(duì)操作者的經(jīng)驗(yàn)有一定要求；去除特征命令則根據(jù)所選區(qū)域周邊特征的曲率，插入一個(gè)更有秩序且與周邊三角形連接更好的多邊形網(wǎng)格，執(zhí)行效果更好。整體平滑處理命令主要有松弛、減少噪音、快速光順等命令。松弛和減少噪音平滑時(shí)都需要設(shè)置相關(guān)參數(shù)，平滑效果與參數(shù)設(shè)置及平滑次數(shù)有關(guān)，但一般來講，在相同的平滑度水平下，減少噪音比平滑命令的平滑程度更明顯。快速光順命令不需要設(shè)置參數(shù)，系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行運(yùn)行。對(duì)于松弛、減少噪音、快速光順等平滑命令，也可在執(zhí)行命令前選中需平滑區(qū)域，將執(zhí)行局部平滑效果。3-5請(qǐng)思考GeomagicWrap軟件的點(diǎn)處理階段中，手動(dòng)注冊(cè)和全局注冊(cè)命令有什么區(qū)別？參考答案：手動(dòng)注冊(cè)命令用于對(duì)目標(biāo)點(diǎn)云進(jìn)行注冊(cè)合并，主要有“1點(diǎn)注冊(cè)”和“n點(diǎn)注冊(cè)”兩種方法。采用“1點(diǎn)注冊(cè)”時(shí)，浮動(dòng)窗口和固定窗口模型的方位接近很重要，否則可能無法達(dá)到理想的注冊(cè)效果。“n點(diǎn)注冊(cè)”要分別在固定窗口和浮動(dòng)窗口上分別選擇3個(gè)及以上公共特征點(diǎn)，對(duì)兩個(gè)窗口模型的放置方位沒有要求。全局注冊(cè)命令是對(duì)手動(dòng)注冊(cè)后的點(diǎn)云進(jìn)行更進(jìn)一步的全面、整體的位置調(diào)整，可以對(duì)手動(dòng)注冊(cè)的模型重新定位，使模型按照相交區(qū)域?qū)⒉煌膶?duì)象以更完好的方式進(jìn)行注冊(cè)。3-6GeomagicWrap軟件進(jìn)行三角面片數(shù)據(jù)處理過程中，填充孔操作一般有哪些方法？每一種方法適合的條件和特點(diǎn)？參考答案：填充孔的操作主要有孔洞填充方式和填充模式兩種。孔洞填充模式有平面、切線和基于曲率三種。曲率：填充時(shí)主要考慮匹配孔洞周圍的曲率，并根據(jù)曲率過渡進(jìn)行填充。切線：填充時(shí)主要考慮與周圍的切線匹配，并根據(jù)切線額過渡進(jìn)行填充。平面：填充時(shí)主要用平面特性進(jìn)行填充。如果孔洞處于曲率一致的平面上，可以采用基于平面的填充模式，一般多采用基于曲率的填充方式。孔洞填充方式主要有完整孔、邊界孔和搭橋三種。完整孔：系統(tǒng)采用填充內(nèi)孔的方式，用來填充由完整的封閉邊界線構(gòu)成的孔。邊界孔：系統(tǒng)將填充部分孔，包括邊界缺口或圓周孔的一部分。操作時(shí)，首先指定孔邊界的第一個(gè)點(diǎn)，然后指定第二個(gè)點(diǎn)，軟件將以紅色顯示填充的邊界，最后單擊紅色邊界線所圍成的區(qū)域，完成不完整孔的填充。搭橋：指定一個(gè)通過孔的橋梁，該方法通過生成跨越孔的橋梁將長(zhǎng)窄孔分割成多個(gè)更小的孔，以便更精確地進(jìn)行填充。操作時(shí)，只需在孔邊緣上單擊一點(diǎn)，將其拖至孔邊緣的另一點(diǎn)，然后松開以創(chuàng)建橋的另一端。另外，孔的填充還可以通過“去除特征”命令，同時(shí)執(zhí)行特征平滑操作，但有時(shí)會(huì)出現(xiàn)失敗現(xiàn)象，需要合理選擇填充孔的區(qū)域。3-7GeomagicWrap軟件中，投影邊界到平面和平面裁剪命令有何區(qū)別？對(duì)數(shù)據(jù)處理有什么作用？參考答案：平面裁剪命令可以裁剪掉在參照平面一側(cè)的所有多邊形，并且可以有選擇地利用所裁剪處的截面線，構(gòu)建一個(gè)有界平面。常用于掃描模型邊界數(shù)據(jù)缺失、不完整時(shí)，可通過平面裁剪整齊后，再通過投影邊界到平面，從而改善數(shù)據(jù)缺失或鋸齒形問題。3-8GeomagicDesignX軟件模型重構(gòu)中，對(duì)模型進(jìn)行坐標(biāo)對(duì)齊的作用是什么？常用的坐標(biāo)對(duì)齊方法有哪些？參考答案：坐標(biāo)系是一切模型的基礎(chǔ)，若沒有坐標(biāo)，模型將無法進(jìn)行建模，DX軟件的逆向建模亦是如此。使用DX軟件逆向建模過程中，經(jīng)常需要借助參照平面進(jìn)行面片草圖截取或其它建模操作。如果所導(dǎo)入面片文件的模型坐標(biāo)系和軟件坐標(biāo)系不一致，則會(huì)對(duì)后續(xù)的建模造成一定的影響和不便，因此需要進(jìn)行模型坐標(biāo)系對(duì)齊，使模型坐標(biāo)和軟件坐標(biāo)重合。坐標(biāo)對(duì)齊的方法有手動(dòng)對(duì)齊和對(duì)齊向?qū)煞N。對(duì)齊向?qū)СＳ糜谝?guī)則幾何模型，或模型的幾何參照不易創(chuàng)建時(shí)使用。手動(dòng)對(duì)齊有3-2-1和X-Y-Z兩種方法，一般需要先創(chuàng)建所需的幾何參照，再進(jìn)行對(duì)齊操作。采用3-2-1對(duì)齊時(shí)，可以選擇三個(gè)正交平面分別作為“面、線、點(diǎn)”對(duì)象，系統(tǒng)會(huì)將兩個(gè)平面的交線作為“線”參照，同時(shí)將線與面的交點(diǎn)作為“點(diǎn)”參照。實(shí)際使用中，常用手動(dòng)對(duì)齊方式進(jìn)行坐標(biāo)對(duì)齊操作，具有更大的靈活性和自主性，當(dāng)自動(dòng)劃分領(lǐng)域結(jié)果不符合建模需求時(shí)，可通過手動(dòng)方式插入領(lǐng)域。3-9GeomagicDesignX軟件中，曲面重構(gòu)的方法有哪些？在模型重構(gòu)精度和質(zhì)量上有何區(qū)別？參考答案：常用的曲面你重構(gòu)方法如下表所示。表1曲面的創(chuàng)建方法及應(yīng)用曲面創(chuàng)建方法構(gòu)面條件特點(diǎn)及應(yīng)用基礎(chǔ)曲面創(chuàng)建領(lǐng)域可快速構(gòu)建規(guī)則曲面，但存在尺寸誤差和位置誤差拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描等繪制2D草圖采用正向設(shè)計(jì)思路，所創(chuàng)建的規(guī)則曲面在精度和質(zhì)量上能得到保障面片擬合創(chuàng)建領(lǐng)域曲面擬合的表面質(zhì)量高、曲面連續(xù)性較好，但對(duì)于曲率變化較大的區(qū)域，擬合的表面質(zhì)量較差。適合大部分為非幾何規(guī)則，且曲率變化不大的曲面構(gòu)建，但對(duì)領(lǐng)域的劃分要求較高。境界擬合創(chuàng)建曲面的創(chuàng)建效率較高，但曲面的質(zhì)量和連續(xù)較差。適合于面片特征變化明顯、其它構(gòu)面方法不易實(shí)現(xiàn)和對(duì)表面質(zhì)量要求不高的場(chǎng)合。放樣向?qū)?chuàng)建領(lǐng)域（也可結(jié)合3D草圖）通過領(lǐng)域（也可結(jié)合3D草圖曲線）快速構(gòu)建曲面，適合變管徑類的曲面創(chuàng)建，但曲面質(zhì)量不太高。放樣創(chuàng)建3D樣條曲線或借助輪廓線創(chuàng)建的曲面質(zhì)量較高，可進(jìn)行G1或G2約束。面填補(bǔ)創(chuàng)建3D樣條曲線或借助輪廓線創(chuàng)建的曲面質(zhì)量較高，可進(jìn)行G1或G2約束。但對(duì)填充的輪廓線質(zhì)量要求較高。對(duì)于不規(guī)則曲面，面片擬合、境界擬合和放樣向?qū)潜容^有效的曲面重構(gòu)方法。其中，曲面擬合的表面質(zhì)量高、曲面連續(xù)性較好，但對(duì)領(lǐng)域的劃分要求較高；境界擬合的創(chuàng)建效率較高，但曲面的質(zhì)量和連續(xù)較差，且與四邊形網(wǎng)格的劃分質(zhì)量密切相關(guān)。3-10GeomagicDesignX軟件中，3D草圖和3D面片草圖命令有何區(qū)別？參考答案：3D面片草圖可根據(jù)點(diǎn)云或面片來繪制和編輯3D曲線，繪制或編輯的曲線會(huì)投影到點(diǎn)云或面片上，常用于創(chuàng)建境界擬合曲面所需要的草圖曲線。3D面片草圖繪制時(shí)，不需要選取基準(zhǔn)面作為參照，直接在模型表面繪制空間草圖，即空間曲線。3D草圖功能與3D面片草圖功能基本相同，可在空間或任意特征上自由繪制3D曲線，不同的是3D草圖創(chuàng)建的曲線并不是投影到面片上。即3D草圖繪制的圖元特征可以不受面片或點(diǎn)云數(shù)據(jù)的影響，可以偏離模型表面。創(chuàng)建的曲線可用于獲取管道的中心或創(chuàng)建放樣、掃描的路徑。提示：3D草圖和3D面片草圖的區(qū)別在于：3D面片草圖模式中創(chuàng)建的曲線始終位于面片上，但在3D草圖中的曲線可以在空間中任意存在。3-11GeomagicDesignX軟件數(shù)模重構(gòu)中，常用的創(chuàng)建參照平面有哪些方法？各適用什么情況？參考答案：參照平面創(chuàng)建方法及功能如下表所示。 表2參照平面的創(chuàng)建方法序號(hào)方法功能描述1定義通過指定的位置和法線創(chuàng)建參照平面2提取通過擬合運(yùn)算，根據(jù)選定的要素提取平面，如面片、領(lǐng)域等。3投影通過將平面要素投影為直線要素的方法來創(chuàng)建參照平面4選擇多個(gè)點(diǎn)通過選擇3個(gè)以上的點(diǎn)來創(chuàng)建平面5選擇點(diǎn)和法線軸通過選擇一個(gè)點(diǎn)（位置）和一條法線軸來創(chuàng)建平面6選擇點(diǎn)和圓錐軸利用圓錐軸創(chuàng)建平面7變換利用已選擇的要素創(chuàng)建平面8N等分通過等分所選的要素，來創(chuàng)建與選定要素垂直且平均分布的多個(gè)面9偏移通過指定距離對(duì)選定的平面要素進(jìn)行偏移來創(chuàng)建平面10回轉(zhuǎn)通過一指定角度旋轉(zhuǎn)平面要素，以創(chuàng)建指定數(shù)量的參照平面。11平均通過對(duì)兩個(gè)選擇要素平均的方式創(chuàng)建一個(gè)參照平面12視圖方向在當(dāng)前的視圖方向上創(chuàng)建參照平面13相切創(chuàng)建與選擇要素相切的參照平面14正交創(chuàng)建與面片上所選點(diǎn)要素正交的平面，也可選擇一個(gè)點(diǎn)和兩個(gè)實(shí)體面。15繪制直線創(chuàng)建通過且與繪制直線垂直的參照平面16鏡像參照選定的平面要素，自動(dòng)創(chuàng)建面片的對(duì)稱平面17極端位置捕捉對(duì)象的極限位置并定義方向來創(chuàng)建參照平面常用的創(chuàng)建參照平面的方法主要有以下幾種：提?。哼@種平面創(chuàng)建方法多用于在“領(lǐng)域”中提取相應(yīng)的參照平面。偏移：多用于將選定平面要素按指定距離進(jìn)行偏移的情況。繪制直線：多用于創(chuàng)建面片的對(duì)稱平面，和“鏡像”方法聯(lián)合使用。鏡像：以模型數(shù)據(jù)和一個(gè)已有平面為參照，創(chuàng)建和已有平面關(guān)聯(lián)的模型對(duì)稱參照面。多用于創(chuàng)建面片模型的對(duì)稱平面，要求面片模型具有對(duì)稱特征，且對(duì)稱平面兩側(cè)的面片數(shù)據(jù)掃描較完整。N等分：多用于放樣等操作中所需的輪廓面片草圖創(chuàng)建。視圖方向：在當(dāng)前視圖上創(chuàng)建參照平面，繪制所需的草圖曲線等，多用于特征較復(fù)雜的曲面模型中，其所需視圖的參照平面不易創(chuàng)建時(shí)可選用該方法。⑦選擇多個(gè)點(diǎn)：在面片上選擇三個(gè)及以上特征點(diǎn)來創(chuàng)建參照平面，特征點(diǎn)最好選擇面片上質(zhì)量較好的位置，利于參照平面精度的提高。3-12GeomagicDesignX軟件中，剪切曲面、切割和布爾運(yùn)算命令有何區(qū)別？參考答案：剪切曲面是指曲面間的相互剪切，剪切對(duì)象和工具要素均為曲面。切割是指通過平面或曲面對(duì)實(shí)體特征進(jìn)行切割，工具要素為平面或曲面就，對(duì)象體為實(shí)體。布爾運(yùn)算命令主要是指實(shí)體間的切割，對(duì)象體和工具要素都為實(shí)體特征。這三個(gè)命令都是在特征間進(jìn)行剪切操作，選擇性地保留所需部分特征。3-13數(shù)模重構(gòu)中，領(lǐng)域劃分有何作用？如何進(jìn)行領(lǐng)域的快速劃分？逆向數(shù)模重構(gòu)中，領(lǐng)域劃分是曲面模型的建?；A(chǔ)。在創(chuàng)建模型坐標(biāo)、幾何參照、模型特征等對(duì)象時(shí)，經(jīng)常需要借助領(lǐng)域特征來實(shí)現(xiàn)。通過將面片合理分類為不同的領(lǐng)域，可以根據(jù)幾何特征信息快速方便的創(chuàng)建模型特征。領(lǐng)域劃分有自動(dòng)分割和手動(dòng)插入領(lǐng)域兩種方法。手動(dòng)劃分領(lǐng)域更靈活，方便滿足實(shí)際需求，領(lǐng)域劃分時(shí)先繪制領(lǐng)域區(qū)域。3-14如何通過偏差分析和環(huán)境寫像功能進(jìn)行模型重構(gòu)的精度及質(zhì)量評(píng)估？參考答案：GeomagicDesignX軟件中，AccuracyAnalyzer（TM）工具允許用戶查看模型重構(gòu)的準(zhǔn)確性，并以彩色圖譜顯示CAD模型對(duì)比掃描數(shù)據(jù)的偏差?？梢栽O(shè)置不同的方式來顯示模型表面的質(zhì)量和連續(xù)性，也可以分析面片之間的偏差，常用的有“體偏差”、“連續(xù)性”和“環(huán)境寫像”幾種顯示方式?！绑w偏差”主要分析模型重構(gòu)的精度，“連續(xù)性”和“環(huán)境寫像”主要檢查模型的表面質(zhì)量，如連續(xù)性、光順性等。分析模型重構(gòu)精度時(shí)，可根據(jù)需求設(shè)置偏差值，執(zhí)行偏差分析功能后，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)控制公差的色譜帶圖。精度分析時(shí)，一般將“顏色”選項(xiàng)設(shè)為“綠色”，所需偏差值可通過單擊控制條中的“0.1”進(jìn)行設(shè)置調(diào)整。模型上綠色部分表示重構(gòu)精度較好，鼠標(biāo)移動(dòng)到模型的任意位置，會(huì)提示相應(yīng)的偏差值。模型重構(gòu)的表面質(zhì)量通過“環(huán)境寫像”功能分析，顯示為黑白相間的斑馬條紋，以便評(píng)估模型的光順性?！碍h(huán)境寫像”又稱斑馬線法，即通過黑白相間條紋線的分布來檢查曲面建模的品質(zhì)，若斑馬線條紋粗細(xì)均勻、間隔分布均勻，則表明曲面光順性好；若斑馬線出現(xiàn)漩渦或斷開現(xiàn)象，則表明曲面光順性或連續(xù)性差?！俄?xiàng)目四快速成型技術(shù)概述》思考題參考答案4-1物體的成型方式有哪些？各自的最主要特點(diǎn)是什么？答：有四種：（1）去除成型。車銑刨磨都是該種成型方式，在成型過程中重量逐漸減少，因此，被稱之為“減材”制造。受迫成型。在該成型過程中，材料的重量不發(fā)生變化，因此被稱為“等材”制造。傳統(tǒng)的鍛壓、鑄造、粉末冶金等都屬于受迫成型，現(xiàn)代的沖壓成型、注塑成型等也屬于這種成型方式。添加成型，又稱堆積成型。在該過程中物體的重量通過逐漸添加材料而增加，直至最后成型，因此被稱為“增材”制造。生長(zhǎng)成型。利用材料的活性進(jìn)行成型的方法。自然界中的生物（植物、動(dòng)物，包括人）個(gè)體發(fā)育均屬于生長(zhǎng)成型。這是最高層次的成型方法，也是人類一直追求的一種制造方法。現(xiàn)在所講的3D生物打印技術(shù)、4D打印、5D打印都屬于該種。4-2快速成型技術(shù)的別稱有哪些？為什么獲得這些稱謂？答：別稱有（1）“增材制造”（AdditiveManufacturing，AM)，因?yàn)槌尚瓦^程中成型材料層層疊加，成型件的重量逐漸增加?！安牧侠奂又圃臁?MaterialIncreaseManufacturing，MIM)，理由同（1）?！胺謱又圃臁?LayeredManufacturing，LM)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)模型需要進(jìn)行分層處理，轉(zhuǎn)化為二維層片數(shù)據(jù)；在成型中一層層加工，疊加成三維實(shí)體?！皩?shí)體自由制造”(SolidFree-FormFabrication，F(xiàn)FF)，因?yàn)榭焖俪尚图夹g(shù)的成型特點(diǎn)，將三維的模型用降維的形式，變成二維，甚至一維的來加工，使得其加工過程簡(jiǎn)單化，與設(shè)計(jì)模型的復(fù)雜性沒有關(guān)系，“所想即所得”，因此，被稱之為“自由制造”。“3D打印”(3DPrinting)，因?yàn)榭焖俪尚兔恳粚拥募庸み^程如同我們采用辦公室的打印機(jī)來進(jìn)行文件的打印一樣，只不過平時(shí)所說的打印為“2D”?？焖俪尚蜁r(shí)，有高度方向的疊加，因此，被稱之為“3D打印”。4-3快速成型技術(shù)的工作原理是什么？與傳統(tǒng)減材制造相比，該技術(shù)具有哪些特點(diǎn)？答：工作原理：與傳統(tǒng)制造方法不同，快速成型從零件的CAD三維幾何模型出發(fā)，通過切片軟件和成型設(shè)備，用特殊的工藝方法(熔融、燒結(jié)、粘結(jié)等）將材料層層堆積而形成實(shí)體零件。因此，快速成型是基于數(shù)據(jù)離散—物理堆積的思想，將一個(gè)三維模型通過切片處理離散成一系列二維層片,在成型設(shè)備中逐點(diǎn)、逐面進(jìn)行材料的堆積成型，加工制造出實(shí)物的。優(yōu)點(diǎn)：（1）制造復(fù)雜形狀的物體不增加成本。（2）一體化制造，無須裝配。（3）按需制造成為可能，復(fù)雜程度和批量大小與產(chǎn)品單價(jià)無關(guān)。（4）材料利用率提高，“凈成型”制造成為可能，也使得快速成型成為更環(huán)保的加工方式。（5）釋放了設(shè)計(jì)自由度，真正實(shí)現(xiàn)了“所想即所得”。（6）真正實(shí)現(xiàn)拓?fù)鋬?yōu)化。（7）便攜制造、清潔環(huán)保。缺點(diǎn)：（1）存在臺(tái)階效應(yīng)，加工精度不高。（2）所能使用的材料有限4-4為什么各國(guó)都在大力發(fā)展“增材制造”？答：世界各國(guó)紛紛將增材制造作為未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展新增長(zhǎng)點(diǎn)。全球著名的麥肯錫報(bào)告認(rèn)為，增材制造將是決定2025年經(jīng)濟(jì)的12大顛覆技術(shù)之一。美國(guó)《時(shí)代》周刊將增材制造列為“美國(guó)十大增長(zhǎng)最快的工業(yè)”，英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志認(rèn)為增材制造將“與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)第三次工業(yè)革命”，認(rèn)為該技術(shù)將改變未來生產(chǎn)與生活模式，實(shí)現(xiàn)社會(huì)化制造。以云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、增材制造等為核心、以“工業(yè)4.0”為標(biāo)志的新一輪產(chǎn)業(yè)革命正在來臨，制造業(yè)將成為國(guó)家經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵所在。歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家將增材制造作為“再工業(yè)化”、“重新奪回制造業(yè)”、“重振經(jīng)濟(jì)”的國(guó)家戰(zhàn)略，德國(guó)長(zhǎng)期在金屬零件增材制造技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位。目前，我國(guó)制造業(yè)傳統(tǒng)的低成本競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)不斷減弱，正面臨歐美發(fā)達(dá)國(guó)家“再工業(yè)化”和發(fā)展中國(guó)家低成本承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的“雙重?cái)D壓”。增材制造與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、新材料技術(shù)、新設(shè)計(jì)理念的深度融合，將給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來變革性影響，被稱為新一輪工業(yè)革命的標(biāo)志性技術(shù)之一。當(dāng)前，增材制造已經(jīng)成為航空航天等高端設(shè)備制造及修復(fù)領(lǐng)域的重要技術(shù)手段，初步成為產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新創(chuàng)意及個(gè)性化產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)手段以及臨床診斷與治療的工具，并且應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展。因此，借助云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)為代表的新興信息技術(shù)，大力發(fā)展增材制造等顛覆性技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)“中國(guó)制造”向“中國(guó)智造”轉(zhuǎn)變的時(shí)代選擇，是實(shí)現(xiàn)制造業(yè)彎道超速，打造我國(guó)制造業(yè)新優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)“制造強(qiáng)國(guó)夢(mèng)”的必然選擇，也是力爭(zhēng)搶占未來科技和產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)的必然選擇。4-5如何客觀地評(píng)價(jià)我國(guó)增材制造的發(fā)展水平？答：我國(guó)增材制造技術(shù)在國(guó)家政策的支持下，經(jīng)過近三十年的發(fā)展，其產(chǎn)業(yè)化步伐明顯加快，科技創(chuàng)新成果顯著增加，關(guān)鍵技術(shù)、裝備性能不斷提升，涌現(xiàn)出一批具有一定競(jìng)爭(zhēng)力的骨干企業(yè)，應(yīng)用領(lǐng)域日益拓展，形成了若干個(gè)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，生態(tài)體系初步形成，2020年的產(chǎn)業(yè)規(guī)模已經(jīng)突破220億元。針對(duì)材料、工藝和設(shè)備的研究成果部分已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，應(yīng)用范圍覆蓋航空航天、裝備制造、汽車、生物醫(yī)療和文化創(chuàng)意等重要領(lǐng)域。但增材制造技術(shù)與產(chǎn)業(yè)相比世界先進(jìn)水平仍有差距；國(guó)內(nèi)多數(shù)制造企業(yè)還處于接觸增材制造技術(shù)、開展探索應(yīng)用階段，沒有達(dá)到全面掌握、轉(zhuǎn)化應(yīng)用、創(chuàng)造增量?jī)r(jià)值的目標(biāo)；結(jié)合國(guó)情開展的增材制造技術(shù)規(guī)劃與產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究也不夠深入和充分。4-6快速成型技術(shù)在哪些領(lǐng)域獲得很好的應(yīng)用？為什么？答：快速成型技術(shù)可以低成本、高質(zhì)量來制造如下產(chǎn)品：（1）個(gè)性化定制類產(chǎn)品，如醫(yī)療醫(yī)學(xué)上的假肢和組織器官，個(gè)性化的衣服鞋帽。（2）復(fù)雜產(chǎn)品，如點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類產(chǎn)品。（3）多功能材料產(chǎn)品，如磁電功能件。因此，快速成型規(guī)范應(yīng)用在醫(yī)療、工業(yè)制造、技術(shù)開發(fā)、汽車模具、航空航天、教育創(chuàng)新等領(lǐng)域。4-7快速成型技術(shù)有哪些成熟的工藝方法？答：見表4-4.表4-4幾大主流工藝名稱簡(jiǎn)稱發(fā)展時(shí)期（年）立體光固化成型SLA1986-1988逐層固化法SGC1986-1988（消失于1999年）分層實(shí)體制造LOM1985-1991熔絲沉積制造FDM1988-1991選擇性激光燒結(jié)SLS1987-1992三維噴涂粘接3DP1985-19974-8熔融沉積快速成型的技術(shù)特點(diǎn)是什么？為什么FDM工藝在快速成型技術(shù)的大眾化方面起到了積極作用？答：FDM成型時(shí)不依靠激光作為成型能源，而是利用加熱器件將各種絲材加熱到熔點(diǎn)，進(jìn)行熔化堆積成型。使用的材料一般是熱塑性材料，如蠟、ABS、PC、尼龍等，以絲狀供料。因此，F(xiàn)DM成型設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備成本低，安全性較好；FDM所使用的材料無毒且易于回收，制作的模型強(qiáng)度適中，因此被廣泛應(yīng)用于桌面式快速成型設(shè)備。該技術(shù)的出現(xiàn)，對(duì)快速成型技術(shù)的推廣和大眾化起到了很好的推動(dòng)作用。4-9金屬增材制造的熱源有哪幾種？所采用的成形材料有哪幾種形式？答：詳細(xì)見圖4-33。目前所采用的熱源有：激光、電子束、電弧，所用的材料形式為：粉末和熔絲材料。4-10試比較SLA與DLP兩種光固化類快速成型工藝的區(qū)別。答：相同點(diǎn)：利用光敏樹脂的光固化效應(yīng)，進(jìn)行凝固成型。不同點(diǎn)：（1）光源不同。SLA采用激光器作為光源，產(chǎn)生紫色激光來固化光敏樹脂；DLP采用的是數(shù)字光處理器產(chǎn)生的數(shù)字光來固化光敏樹脂。（2）成型方式：SLA是通過點(diǎn)激光單點(diǎn)凝固，成型過程：由點(diǎn)到線、到面，再到體。DLP是面凝固，直接由面到體。（3）設(shè)備成本。SLA設(shè)備成本高、DLP的設(shè)備成本低。4-11生物3D打印的材料具有什么特點(diǎn)？所采用的生物3D打印工藝具有什么特點(diǎn)？答：生物3D打印材料為載細(xì)胞的水凝膠材料（稱為生物墨水），成形變?yōu)樗z所特有的交聯(lián)成形，加工后處理變?yōu)榧?xì)胞的功能化誘導(dǎo)。生物3D打印可細(xì)分為：噴墨式、激光直寫式、擠出式和光固化式打印等。噴墨式生物3D打印被認(rèn)為是最早，也是成本最低的生物3D打印技術(shù)。但由于噴頭的驅(qū)動(dòng)壓力較小，因此無法打印高黏度和高濃度的生物墨水；另外，在噴墨打印過程中，可能會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生機(jī)械或者熱損傷。這些缺點(diǎn)限制了噴墨式生物3D打印技術(shù)的廣泛應(yīng)用。激光直寫技術(shù)是一種無噴頭的噴墨式打印方式。這種技術(shù)可以避免生物墨水與處理裝置的直接接觸，從而避免了機(jī)械裝置對(duì)細(xì)胞的損傷，因此，細(xì)胞具有很高的活性。另外，該工藝可以打印高黏度的生物材料，而且適用的材料范圍也比噴墨打印廣泛。但由于基于該原理的打印機(jī)成本較高，缺乏商業(yè)的打印裝置；每打印一層后，在激光吸收材料上涂覆生物墨水比較耗時(shí)，且產(chǎn)生微滴的重復(fù)性還不夠，因此目前大部分對(duì)此的研究還停留在工藝討論上，限制了其應(yīng)用。擠出式生物3D打印通過連續(xù)擠出不間斷的纖維，可以打印黏度較高的生物材料，或者是不同黏度的生物材料和不同濃度的細(xì)胞，因此可打印材料的適用范圍較廣，也可制造出結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較好的組織結(jié)構(gòu)。4-12如何利用快速成型技術(shù)來培養(yǎng)“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”能力？答：快速成型技術(shù)具有從數(shù)字化設(shè)計(jì)到數(shù)字化制造全生命周期的“數(shù)字化”特點(diǎn)，且制造與產(chǎn)品的復(fù)雜性無關(guān)，“所想即所得”。這些特點(diǎn)可以讓設(shè)計(jì)者將主要精力集中在產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。同時(shí)，快速成型設(shè)備相當(dāng)于一個(gè)加工廠，且很多的材料綠色環(huán)保，因此，在一個(gè)寫字間或辦公室內(nèi)，就可以進(jìn)行產(chǎn)品的制造，將設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。因此，我們可以充分利用快速成型技術(shù)的特點(diǎn)，進(jìn)行“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”。4-13快速成型技術(shù)講給我國(guó)的制造業(yè)帶來怎樣的影響？答：快速成型技術(shù)，將數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造結(jié)合起來，可以在較短的時(shí)間內(nèi)制造出復(fù)雜的、定制的產(chǎn)品。這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)將對(duì)現(xiàn)代制造業(yè)帶來以下影響：（1）縮短了產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造的時(shí)間，從而提高了生產(chǎn)效率和整體制造水平；（2）降低了制造成本，減少了廢料和能源的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)制造；（3）使得制造業(yè)可以更方便地實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)和個(gè)性化定制；（4）擴(kuò)大了制造業(yè)的范疇，能夠制造出更復(fù)雜、更精密的產(chǎn)品，從而為其他制造業(yè)提供更加高效、便捷的服務(wù)。（5）為創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了較好的制造方式，可助力創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的成長(zhǎng)，提升創(chuàng)新設(shè)計(jì)水平。4-14上網(wǎng)查閱資料，以具體案例說明快速成型技術(shù)在新產(chǎn)品或設(shè)備開發(fā)上的應(yīng)用。答：略4-15掃描觀看中國(guó)3D打印領(lǐng)域的“教父”盧秉恒院士的“開講啦3D打印技術(shù)應(yīng)用”，思考如下幾個(gè)問題：(1)盧院士贈(zèng)送給主持人的是什么禮物？采用什么方法制造的？答：帶有中國(guó)元素的塑料套球，類似于套娃。采用的是3D打印。盧院士是如何描述3D打印技術(shù)的未來的？答：未來3D打印的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃絹碓綇V，會(huì)出現(xiàn)太空3D打印，也將在3D打印的基礎(chǔ)上出現(xiàn)4D打?。S著時(shí)間的變化，打印件的形狀會(huì)發(fā)生變化）、5D打?。S著時(shí)間的變化，打印件的形狀和功能都會(huì)發(fā)生變化）。盧院士是如何從工作中尋找樂趣的？答：保持一種開放創(chuàng)新的心態(tài)，不斷學(xué)習(xí)和探索，認(rèn)真做事；耐住寂寞，稍安勿躁，確定目標(biāo)去實(shí)現(xiàn)，獲得成就感。(4)在未來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)強(qiáng)國(guó)的征程中，盧院士是如何囑咐青年一代？答：盧院士鼓勵(lì)當(dāng)代年輕人：在未來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)強(qiáng)國(guó)的征程中，正好是你們年輕人精力最充沛的時(shí)候，希望你們都能有所創(chuàng)新，為我們中國(guó)的崛起貢獻(xiàn)力量。（5）盧院士在講座的最后，念了自己所賦的一首詩：“聚一束神光，熔女媧晶石。繪天下神奇，鼎中華輝煌?！边@首詩給我們什么樣的啟發(fā)？答：這首詩不僅表達(dá)了3D打印技術(shù)的成型原理，而且表示出3D打印人“為中華騰飛”的奉獻(xiàn)情懷。(6)試概括一下以盧院士為代表的中國(guó)3D打印人，具有什么樣的精神品質(zhì)？答：以盧院士為代表的中國(guó)3D打印人，身上所體現(xiàn)出的偉大的創(chuàng)造、奮斗、團(tuán)結(jié)和探索精神，使得我國(guó)的3D打印技術(shù)從追跑、并跑到領(lǐng)跑，位于世界前列。4-16若學(xué)校想建設(shè)快速成型實(shí)訓(xùn)中心，從安全和成本以及對(duì)環(huán)境影響的角度，考慮一下該選擇哪種類型的快速成型工藝和設(shè)備？為什么？答：要構(gòu)建快速成型實(shí)訓(xùn)中心，不僅要考慮設(shè)備成本和精度，操作的安全性和便利性，還要考慮對(duì)環(huán)境和人體是否綠色。因此，可以考慮采用FDM工藝的快速成型設(shè)備。4-17查閱資料，以具體案例說明快速成型（3D打印）是如何鑄就大國(guó)重器的？答：略《項(xiàng)目五快速成型數(shù)據(jù)模型的前處理》思考與練習(xí)參考答案5-1快速成型工藝的數(shù)據(jù)處理流程？CAD建模CAD建模逆向采集……生成STL文件分層處理掃描路徑生成Gcode代碼輸出輸出成型方向確定與優(yōu)化5-2快速成型行業(yè)常用的CAD數(shù)據(jù)模型存放為何格式？為什么采用該格式？答：STL文件格式。STL是STereoLithography（立體光刻）的縮寫，其文件格式是由3DSystems公司于1988年制定的用于立體光刻計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的文件格式。經(jīng)過多年的發(fā)展，許多套裝軟件支持這種格式，STL文件被廣泛用于快速成型和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)，成為快速成型系統(tǒng)用得最多的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換形式，被譽(yù)為快速成型領(lǐng)域的“準(zhǔn)”工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，幾乎所有類型的快速成型制造系統(tǒng)都接受STL數(shù)據(jù)格式。因此，無論是通過正向設(shè)計(jì)的CAD模型還是逆向采集后的數(shù)據(jù)，通常都將三維數(shù)據(jù)模型輸出保存為STL格式。5-3STL文件中每個(gè)三角形的頂點(diǎn)和法矢量之間需要滿足什么關(guān)系？為什么還需要法矢量信息？答：滿足右手螺旋法則。法矢量的正方向用來指明實(shí)體的外部，這樣可以區(qū)別實(shí)體的內(nèi)外區(qū)域。5-4STL有哪些常見的缺陷？答：在檢查STL文件的過程中常有如下幾個(gè)方面的缺陷：（1）間隙，或稱裂紋、空洞，（2）法矢量錯(cuò)誤，（3）頂點(diǎn)錯(cuò)誤，（4）重疊和分離錯(cuò)誤，（5）面片退化，（6）拓?fù)湫畔⒌奈蓙y。5-5利用Netfabb軟件進(jìn)行STL文件缺陷檢測(cè)與修復(fù)的步驟？答：在Netfabb軟件中，快速檢查和修復(fù)一般包含下列幾大步驟：加載模型并預(yù)檢；2）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)檢查；3）自動(dòng)修復(fù)；4）接受修復(fù)結(jié)果并再次檢查；5）輸出修正結(jié)果。5-6分層切片軟件的主要功能是什么？答：進(jìn)行模型的編輯處理、成型方向的選擇、成型參數(shù)的確定以及切片處理，輸出Gcode文件。5-7在分層切片軟件中編輯導(dǎo)入模型的主要作用是什么？答：分層切片軟件中的編輯功能主要包括旋轉(zhuǎn)、比例及鏡像。采用編輯，可以調(diào)整模型的大小、成型方向和位置。5-8層高對(duì)成型件的表面質(zhì)量、成型時(shí)間、模型強(qiáng)度有什么影響？答：增大層高，使表面質(zhì)量變得粗糙，層與層間的結(jié)合力減小，降低模型強(qiáng)度。但可以縮短成型時(shí)間。5-9壁厚設(shè)置時(shí)要注意什么？頂/底層厚度與壁厚之間應(yīng)滿足什么關(guān)系？答：壁厚的大小是噴嘴直徑的增數(shù)倍。頂/底層厚度的設(shè)置應(yīng)盡可能與壁厚相同。5-10瀏覽層模型的目的是什么？答：瀏覽層模型可以掌握成型時(shí)支撐的添加、內(nèi)部填充的情況，提前發(fā)現(xiàn)成型時(shí)所存在的問題，給予糾正。5-11影響成型件表面質(zhì)量的分層參數(shù)有哪些？答：影響成型件表面質(zhì)量的分層參數(shù)有：層高、支撐（包括結(jié)構(gòu)支撐和底層支撐）、打印速度、擠出量等。5-12填充密度對(duì)表面質(zhì)量、成型時(shí)間、模型強(qiáng)度有何影響？答：填充密度對(duì)表面質(zhì)量無影響，對(duì)成型時(shí)間和模型強(qiáng)度有影響。填充密度增大，成型時(shí)間增加，模型強(qiáng)度增強(qiáng)。5-13簡(jiǎn)述分層切片軟件的分層處理流程。答：在Miracle軟件中數(shù)據(jù)分層處理的流程為：5-14如何確定成型方向？答：成型方向是影響成型精度、成型時(shí)間、制作成本、模型強(qiáng)度以及支撐添加的主要因素。采取什么成型方向，要綜合考慮這些結(jié)果。從縮短成型時(shí)間以提高制造效率來看，應(yīng)選擇尺寸最小的方向作為成型方向；從減少支撐以節(jié)省材料及方便后處理，應(yīng)使懸臂結(jié)構(gòu)的數(shù)量最少；為了提高某些關(guān)鍵尺寸和形狀的精度，需要將較大的尺寸方向作為疊加方向（如擺放時(shí)，使零件中孔的軸線平行成型方向的數(shù)量最大化）。在確定成型方向放置模型時(shí)一般遵循如下的“一要二不要”原則：要用平面做底面。也就是說如果模型有平面的話，則要盡可能選擇平面作為底面，增加模型與工作平臺(tái)間的接觸面積，以增強(qiáng)模型穩(wěn)定性，保證打印質(zhì)量。不要頭重腳輕。模型放置時(shí)，要盡量將體積大的一端朝下，避免頭重腳輕致使模型在打印過程中傾倒。不要過多懸空。過多懸空模型，會(huì)使支撐增多，不僅成型時(shí)間長(zhǎng)，而且影響成型件的表面質(zhì)量。一般說來，為了提高成型效率和精度，減少支撐，優(yōu)選的成型方向應(yīng)達(dá)到以下的目標(biāo)：盡可能減少零件的支撐面積，以使零件有較少的懸臂結(jié)構(gòu)。盡可能降低零件分層方向的高度，以減少零件的制作時(shí)間。盡可能減少零件的表面粗糙度，以提高零件的制作精度。即較優(yōu)的成型方向是在滿足零件成型精度的前提下，成型時(shí)間較少，表面形成的支撐也要盡量少。5-15支撐分哪幾種類型？該如何設(shè)置？答：支撐一般分為兩種：一是結(jié)構(gòu)支撐，起到提供支撐的作用；二是底層支撐，即平臺(tái)附著支撐，起到輔助打印、增加穩(wěn)定性，防止成型件從工作臺(tái)上鏟出時(shí)損壞底面，消除工作臺(tái)的平面度所引起的誤差以保證成型零件處于水平位置，有利于減小或消除翹曲變形的作用；。一般來說，添加支撐需考慮如下因素：(1)支撐的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。(2)支撐的加工時(shí)間。(3)支撐的可去除性。5-16臺(tái)階效應(yīng)是如何產(chǎn)生的？如何減小臺(tái)階效應(yīng)？在成型過程中，是否可以臺(tái)階效應(yīng)消除？答：快速成型的疊層制造原理將不可避免導(dǎo)致在加工件的表面出現(xiàn)所謂的“臺(tái)階效應(yīng)”。臺(tái)階效應(yīng)是影響加工件表面質(zhì)量的一個(gè)重要因素。當(dāng)面片的法矢與成型方向夾角越小，臺(tái)階效應(yīng)越明顯。也就是說，模型的曲率半徑越大，臺(tái)階效應(yīng)越明顯；模型的曲率半徑越小，臺(tái)階效應(yīng)也會(huì)減小。減小層高數(shù)值，雖然可以減小“臺(tái)階效應(yīng)”，但由于臺(tái)階效應(yīng)是疊層制造系統(tǒng)的原理誤差，是不可消除的，即使分層高度達(dá)到um級(jí)，臺(tái)階效應(yīng)仍然存在。5-17分層切片后，為何還要進(jìn)行掃描路徑的處理？答：零件三維模型分層后得到的只是模型分層平面的截面輪廓，還必須將其截面輪廓信息轉(zhuǎn)化為每一層片的路徑信息，即每層片截面的掃描路徑，包括輪廓和填充部分。掃描路徑再轉(zhuǎn)化為機(jī)器能夠讀取的語言，也就是G代碼。這些G代碼，將指示成型設(shè)備的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而完成模型的成型。5-18Gcode文件中包含哪些信息？答：Gcode文件的內(nèi)容是控制3D打印機(jī)的命令，一行對(duì)應(yīng)一條控制命令，按從上到下的順序逐行執(zhí)行命令。Gcode文件中包含有空間點(diǎn)的坐標(biāo)位置信息X、Y、Z，控制運(yùn)動(dòng)命令的G，輔助命令M，控制工具的T，命令參數(shù)P和S，擠出量M，以及運(yùn)動(dòng)速度設(shè)置F等。《項(xiàng)目六快速成型材料及后處理》思考題參考答案6-1快速成型工藝對(duì)成型材料有什么樣的要求？答：不同的快速成型工藝對(duì)所采用材料的性能要求不同，但基本要求是一樣的，主要體現(xiàn)在：(1)有利于快速精確地成型原型零件；(2)當(dāng)成型件為間接使用零件，其性能要有利于后續(xù)處理工藝；(3)當(dāng)成型件為直接功能件時(shí)，其材料要接近制件最終對(duì)強(qiáng)度、剛度、耐潮性、熱穩(wěn)定性等的要求。當(dāng)然，與快速成型件的四個(gè)應(yīng)用層面（概念型、測(cè)試型、模具型、功能零件）相適應(yīng)，對(duì)成型材料的要求也會(huì)不同。概念型對(duì)材料成型精度和物理化學(xué)特性要求不高，主要要求是成型速度快。如對(duì)光敏樹脂，要求較低的臨界曝光功率、較大的穿透深度和較低的粘度。測(cè)試型對(duì)于材料成型后的強(qiáng)度、剛度、耐溫性、抗蝕性等有一定要求