【基于UG的人體工學(xué)鼠標(biāo)外殼的3D打印模型設(shè)計與實現(xiàn)8000字（論文）】

基于UG的人體工學(xué)鼠標(biāo)外殼的3D打印模型設(shè)計與實現(xiàn)目錄摘要 1緒論 41.1研究的目的和意義 41.2國內(nèi)外的研究概況 51.3本文的主要研究內(nèi)容 6第2章總體方案的確定 72.1技術(shù)要求 72.2設(shè)計方案及總體結(jié)構(gòu) 7第3章鼠標(biāo)外殼的曲面設(shè)計 83.13D打印的工作原理介紹 93.2水龍頭的3D打印過程 113.3創(chuàng)建鼠標(biāo)蓋主體曲面 113.4修剪鼠標(biāo)蓋的曲面 123.5曲面縫合和加厚 12第4章3D打印工藝材料的選擇 13第5章結(jié)論 16參考文獻(xiàn) 17PAGE\*Arabic12摘要目前，三維打印技術(shù)（3D，printing）在世界范圍內(nèi)受到廣泛關(guān)注和重視。在中國，當(dāng)今隨著國家發(fā)展智能制造，創(chuàng)建創(chuàng)新型社會戰(zhàn)略的實施，特別是《中國制造2025》戰(zhàn)略中，一再強(qiáng)調(diào)要培育創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并將3D打印技術(shù)列為未來我國智能制造的關(guān)鍵技術(shù)，3D打印技術(shù)也在我國迎來了新的發(fā)展機(jī)遇期。鼠標(biāo)是一種廣泛使用的輸入設(shè)備。有關(guān)鼠標(biāo)設(shè)計的研究很多。但是，一些設(shè)計師沒有合理運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)的技術(shù)，導(dǎo)致鼠標(biāo)設(shè)計不科學(xué)，引發(fā)了與“鼠標(biāo)手”有關(guān)的問題（鼠標(biāo)手主要是與長期不合理的使用鼠標(biāo)有關(guān)，屬于一個范疇）。本文針對這一問題進(jìn)行了研究，通過對人機(jī)工程學(xué)原理的分析，設(shè)計了一種新的3D打印鼠標(biāo)的結(jié)構(gòu)和使用方法，同時利用3D打印技術(shù)的優(yōu)點，進(jìn)行了基于UG模型的產(chǎn)品建模和3D打印材料的可塑性，實現(xiàn)了人機(jī)工程學(xué)鼠標(biāo)，減少長時間使用鼠標(biāo)造成的手腕疲勞。鼠標(biāo)結(jié)構(gòu)較小，使用方便，符合人機(jī)工程學(xué)。關(guān)鍵詞：3D打??；UG；鼠標(biāo)；人體工程學(xué)；改進(jìn)與分析第1章緒論1.1研究的目的和意義3D打印機(jī)（3DPrinters），又稱三維打印機(jī)，是一種累積制造技術(shù)，即一臺快速成型技術(shù)的機(jī)械。這是一種奇特的打印機(jī)，是一位名叫恩里科，迪尼（Enrico，Dini）的發(fā)明家所設(shè)計。它不僅能在打印中建造一座完整的房屋，甚至能在太空船上打印出你需要的任何東西的形狀。但三維打印是對象的模型，沒有打印出對象的功能。3D打印機(jī)主要運(yùn)用數(shù)據(jù)模型，采用特殊的材料蠟，塑料粉末或金屬粉末等黏性材料，通過層層打印黏性材料來創(chuàng)建三維物體的模型。在現(xiàn)在，與傳統(tǒng)制造業(yè)相比，三維打印已成為制造現(xiàn)代模型，模具和零件的有效途徑，在航空航天，汽車，生物醫(yī)學(xué)，工程建設(shè)，教學(xué)科研等領(lǐng)域占據(jù)獨(dú)特優(yōu)勢。目前，中國擁有龐大的制造業(yè)體系，特別是在高端裝備，家電設(shè)計，特種金屬，納米材料，非金屬材料，動漫模型設(shè)計等領(lǐng)域，構(gòu)成了產(chǎn)業(yè)集群。但是，目前大多數(shù)的制造工藝和技術(shù)都是采用的傳統(tǒng)的加工方法，只有少數(shù)企業(yè)委托國外的3D打印機(jī)進(jìn)行再加工，因此3D打印的普及程度有待提高。本文研究的目的是運(yùn)用3D打印技術(shù)設(shè)計并實現(xiàn)人體工學(xué)鼠標(biāo)外殼，使鼠標(biāo)達(dá)到符合人體工學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)。將3D打印技術(shù)應(yīng)用到鼠標(biāo)外殼的設(shè)計中，能實現(xiàn)鼠標(biāo)具有合理的設(shè)計，符合人體工程學(xué)，更利于人們在工作中的使用，解決一系列健康問題。鼠標(biāo)的人體工程學(xué)包括鼠標(biāo)外殼曲線（弧度），尺寸大小和重量的輕便設(shè)計。鼠標(biāo)人機(jī)工程學(xué)的目的是最大限度地滿足人們用鼠標(biāo)時的舒適度，手感和使用習(xí)慣的要求，盡可能的減少長時間使用鼠標(biāo)時的身心疲憊，盡量預(yù)防肌肉勞損的癥狀的發(fā)生，從而最大程度地保護(hù)用戶的手腕健康，提高用戶的工作時的體驗。比如，中國人的平均臂展，身高，手掌的大小都不同于歐美，所以很多盛行于歐美市場的鼠標(biāo)產(chǎn)品大多數(shù)都不怎么適合中國人。優(yōu)秀的鼠標(biāo)是要有美麗的外觀，舒適親膚的外殼和適合用戶的手型。優(yōu)秀的鼠標(biāo)表面要細(xì)膩光滑，外殼要光滑圓潤但不能滑手。不應(yīng)有明顯毛刺和突兀，接縫一定要細(xì)膩精密。長期使用鼠標(biāo)的人一般腕骨突出，手和手腕經(jīng)常感到一定的酸痛，這說明使用的鼠標(biāo)沒有體現(xiàn)以人為本的設(shè)計理念。高品質(zhì)的鼠標(biāo)充分體現(xiàn)了人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計理念。用時感覺舒適輕松，與掌心合拍。按鈕是放松和有彈性的，為人們提供了愉悅且舒適的辦公體驗。1.2國內(nèi)外的研究概況鼠標(biāo)是計算機(jī)操作過程中最重要的輸入設(shè)備。自1968年斯坦福大學(xué)的道格拉斯·恩格爾巴特博士設(shè)計制造出第一款鼠標(biāo)以來，鼠標(biāo)技術(shù)經(jīng)歷了機(jī)械鼠標(biāo)、光學(xué)機(jī)械鼠標(biāo)、光電鼠標(biāo)、藍(lán)牙鼠標(biāo)和激光鼠標(biāo)幾個階段。隨著用戶需求的不同，出現(xiàn)了一些新穎的鼠標(biāo)結(jié)構(gòu)。在2010年，王興鳳等人設(shè)計生產(chǎn)了一款五自由度的三維鼠標(biāo)，實現(xiàn)了鼠標(biāo)五個自由度的交互輸出。2014年，吳大中設(shè)計了一種無線鼠標(biāo)的多媒體教學(xué)系統(tǒng)，使鼠標(biāo)左鍵和滾輪具有了遙控功能。在2015年，張亮提出了指紋識別鼠標(biāo)，讓鼠標(biāo)可以和用戶身份信息相匹配，實現(xiàn)了“指紋識別式鼠標(biāo)”。2017年，張丙辰和彭榮利設(shè)計了一款適合兒童的鼠標(biāo)形狀，讓鼠標(biāo)適用于更多的用戶群體。雖然各種各樣的新式鼠標(biāo)層出不窮，但它們的使用方法并沒有太大變化。它們都是通過手指和手掌對鼠標(biāo)形成一個夾持，從而固定鼠標(biāo)，然后通過前臂和手腕的運(yùn)動來確定鼠標(biāo)的運(yùn)動軌跡和方向。食指和中指分別操作鼠標(biāo)的左右鍵?，F(xiàn)在越來越多的上班族每天長時間反復(fù)在鍵盤上打字和移動鼠標(biāo)，鼠標(biāo)的移動是靠手腕支撐的手的力量來操作的，當(dāng)用手長時間握住鼠標(biāo)時，會對手腕、肌肉或關(guān)節(jié)產(chǎn)生很大的沖擊影響，慢慢在體內(nèi)形成潛在的健康殺手——“腕管綜合癥”和“尺骨撞擊綜合征”。為了讓鼠標(biāo)使用起來更舒適，更符合人體工程學(xué)，人們對鼠標(biāo)的形狀做了一些改變，但他們通常擺脫不了鼠標(biāo)左右鍵對稱布局的想法。鼠標(biāo)的大小一般和人手掌的大小一樣，所以體積比較大。這種鼠標(biāo)的設(shè)計不便于攜帶。移動時需要很大的空間，在空間小的桌面上移動很不方便。當(dāng)然，也有一些小型鼠標(biāo)是為了方便攜帶而設(shè)計的，但它們不方便使用。同時，有的還減少了鼠標(biāo)中鍵位的功能。2009年，Ezmouse憑借其獨(dú)特的專利獲得了10項設(shè)計獎：垂直外觀和恰到好處的尺寸，耐用性，可持續(xù)性和美觀性。Ezmouse的帶來了鼠標(biāo)革命性的創(chuàng)新，建立了符合人體工程學(xué)的鼠標(biāo)性能和功能的新標(biāo)準(zhǔn)。其科學(xué)的人體工程學(xué)設(shè)計美學(xué)，Ezmouse已成為世界市場的供貨商之一，在歐洲工程學(xué)鼠標(biāo)體系中。2013年，德國著名CeBit展上，第三代minicute，Ezmouse也成為重點健康環(huán)保產(chǎn)品。本文介紹了一種基于3D打印技術(shù)的新型人機(jī)工程學(xué)鼠標(biāo)，適用于各種場所，很是對于操作空間小或需要更快更頻繁點擊左鍵的游戲玩家。這是一種新型鼠標(biāo)，既保留了傳統(tǒng)鼠標(biāo)的功能，又具有了體積小巧，攜帶方便，用戶使用可以舒適快捷的優(yōu)勢。1.3本文的主要研究內(nèi)容本文的主要研究內(nèi)容是以參考和查詢現(xiàn)在有鼠標(biāo)模型和人機(jī)工程學(xué)相關(guān)資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行一些創(chuàng)新和改進(jìn)，并將其應(yīng)用于3D打印技術(shù)改進(jìn)鼠標(biāo)的外殼的曲面，從而在某些方面設(shè)計出更為先進(jìn)的鼠標(biāo)。通過3D打印技術(shù)的優(yōu)勢并結(jié)合人體工程學(xué)設(shè)計，實現(xiàn)更健康的辦公方式。使用傳統(tǒng)鼠標(biāo)時，手腕基本處在與桌面接觸的狀態(tài)，整只手的重力基本上是在手腕上實現(xiàn)的，這也是鼠標(biāo)手存在的一個主要由來。但不足的是，這限制了鼠標(biāo)的移動范圍。鼠標(biāo)的使用基本以手腕為中心，手為半徑為范圍運(yùn)動，這不符合符合人體工程學(xué)。新型鼠標(biāo)的設(shè)計盡可能的擺脫了手腕的支撐，在解放手腕重力的同時，擴(kuò)展了鼠標(biāo)的運(yùn)動范圍。對于用鼠標(biāo)進(jìn)行繪圖的用戶而言，這是一個巨大的改進(jìn)。從經(jīng)濟(jì)學(xué)發(fā)展的角度來看，3D打印大大節(jié)約了開發(fā)成本，打破了傳統(tǒng)工業(yè)的限制?；诠?yīng)鏈的愿景，3D打印很符合敏捷型供應(yīng)鏈，由于其生產(chǎn)不受數(shù)量的限制，而且可以提供快速的反應(yīng)能力，甚至有可能改變供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)，特別是，這種技術(shù)對現(xiàn)代技術(shù)時代的組織變革和供應(yīng)鏈預(yù)測分析方式具有重要的指導(dǎo)意義，為鼠標(biāo)的定制化設(shè)計提供了可能。第2章.總體方案的確定2.1技術(shù)要求用3D打印材質(zhì)，讓鼠標(biāo)覺得貼近皮膚。采用UG模型對鼠標(biāo)外殼表面進(jìn)行人體工程學(xué)設(shè)計，解決了鼠標(biāo)經(jīng)常用帶來的一系列健康問題。2.2設(shè)計方案及總體結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)分析根據(jù)對人類手部結(jié)構(gòu)的分析，與鼠標(biāo)相關(guān)的手部結(jié)構(gòu)主要包括掌心，前臂，手腕等。手腕在移動過程中，主要通過尺骨，橈骨的交錯運(yùn)動來實現(xiàn)相關(guān)動作。在腕骨的驅(qū)動下，手腕能上下移動。手掌主要由兩組肌肉驅(qū)動，兩組肌肉的手指中間有一條溝。區(qū)別個體的溝道規(guī)模差異很大。很多人的神經(jīng)和血管都分布在這條溝壑沿線，因此我在設(shè)計人體工程學(xué)時需要注意它。在運(yùn)動過程中，如果把上臂和手掌放在桌子上，它們會保持一定的傾斜狀態(tài)。在使用鼠標(biāo)的過程中，手掌的方向偏外側(cè)。相關(guān)研究結(jié)果表明，對于腕部結(jié)構(gòu)而言，如果腕部處于仰起狀態(tài)，如果相應(yīng)的角度在合理的范圍內(nèi)，則可以保持較為舒適的狀態(tài)。如果角度超過這個范圍，很容易引起前臂肌肉緊張，影響血液循環(huán)。二、手持式貼合掌心的設(shè)計原則是保證手腕在鍛煉中保持筆直，控制靜止肌不受負(fù)荷，預(yù)防手指過度重復(fù)運(yùn)動，掌心組織不應(yīng)承受較大的壓力。三、人機(jī)學(xué)鼠標(biāo)的分析與改進(jìn)（1）人機(jī)學(xué)鼠標(biāo)的分析在研究過程中，本文主要從人體工程學(xué)的角度設(shè)計了人機(jī)學(xué)鼠標(biāo)，以保證用戶在運(yùn)用鼠標(biāo)時有良好的手感并符合使用習(xí)慣，盡可能減少長期不間斷使用鼠標(biāo)所造成的疲憊感，預(yù)防手部肌損傷，并在此基礎(chǔ)上有效提升工作體驗。（2）對改進(jìn)后的鼠標(biāo)的統(tǒng)計結(jié)果表明，市場上常用的鼠標(biāo)存在不同程度的缺陷。具體表現(xiàn)為手長時間處于抓持狀態(tài)，容易產(chǎn)生強(qiáng)烈的疲勞感。許多鼠標(biāo)不容易攜帶。手腕的活動范圍明顯有限。因此，我們需要做出相應(yīng)的改進(jìn)，具體如下：提高鼠標(biāo)外殼與手掌拇指和小指肌肉的契合度，但同時要避免對這些肌肉的壓迫。如果配合太多，容易產(chǎn)生疲勞，如果配合不夠，容易產(chǎn)生抓不住的感覺。為了滿足長時間無壓力使用鼠標(biāo)的要求，我們應(yīng)該確保鼠標(biāo)的外殼非常靠近手掌。如果不靠近手掌，很容易造成手掌下垂。鼠標(biāo)的最高點應(yīng)與手掌相對應(yīng)，而不是與手掌淺動脈弓相對應(yīng)，以免產(chǎn)生明顯的壓迫感。在鼠標(biāo)的選材上，要盡量選擇細(xì)膩，流暢，光滑的材料。在改進(jìn)的設(shè)計中，要熟悉鼠標(biāo)應(yīng)用的手掌特性，深入分析每個手指的運(yùn)動。在移動過程中，桌面移動到位后，再操作滾輪。改進(jìn)后的鼠標(biāo)手感姿態(tài)非常合適，與桌面的契合度非常高，且應(yīng)用時間長不會產(chǎn)生明顯的疼痛感，有效解決了上述問題。改進(jìn)后的鼠標(biāo)外殼采用適中的曲面滿足條件，曲面設(shè)計模塊主要用于設(shè)計形狀不規(guī)則的復(fù)雜配件。在UG的三維建模中，曲線是曲面和產(chǎn)品的基礎(chǔ)。曲線的質(zhì)量不僅直接影響到曲面的質(zhì)量，而且影響到整個產(chǎn)品的質(zhì)量。本文利用UG軟件中的曲線曲面造型，實體造型和人機(jī)工程學(xué)方法，成功地建立了鼠標(biāo)蓋零件符合人體工學(xué)特點的數(shù)學(xué)模型。第3章鼠標(biāo)外殼的曲面設(shè)計與實體鼠標(biāo)造型相比，曲面建模并沒有完全的參數(shù)化。一般來說，構(gòu)件的曲面設(shè)計通常是先用草圖曲線或空間曲線來繪制模型的骨架曲線，之后再用曲面造型的方法為所創(chuàng)建的曲線構(gòu)建曲面，再利用拼接等工具將這些曲面轉(zhuǎn)為一個完整的曲面組，最后將整個曲面組轉(zhuǎn)換一個模型。本文通過用草圖曲線，鏡像曲線，通過曲線網(wǎng)，剪裁體，縫紉，加厚，拉伸等特征命令來創(chuàng)建鼠標(biāo)外殼的三維模型。如圖1所示，它是鼠標(biāo)蓋的骨架曲線，圖2是鼠標(biāo)蓋的零件模型。圖1骨架曲線圖2零件模型3.1鼠標(biāo)蓋骨架曲線的設(shè)計創(chuàng)建鼠標(biāo)骨架曲線1，在“插入”菜單欄的“任務(wù)環(huán)境”中選擇草圖，在彈出的對話框中，默認(rèn)XC為草圖平面，單擊“確定”（或鼠標(biāo)中鍵）進(jìn)入草圖工作面。繪制草圖1，在草圖軟件欄中，單擊［樣條］命令繪制樣條曲線，如圖3所示。單擊［確定］按鈕（或按鼠標(biāo)中鍵）退出［樣條］對話框。從圖中我們可以看出曲線不是很平滑，所以我們需要改善它。雙擊初步草圖曲線1并選擇[分析]——[曲線]——[曲率疏]命令以在圖形區(qū)域中顯示草圖曲線的曲率稀疏。拖動草圖曲線的控制點以平滑其曲率，如圖4所示。要取消曲率稀疏顯示，需要再次選擇[曲率疏]命令，然后單擊［OK］按鈕（或按鼠標(biāo)中鍵）關(guān)閉［樣條］對話框。在草圖工具欄中，點擊[鏡像曲線]命令，選擇剛剛繪制為鏡像曲線的草圖曲線，鏡像中心線為X軸。單擊［確定］完成鏡像曲線的創(chuàng)建。最后，單擊［完成］按鈕（或快捷鍵q）退出草圖并顯示鼠標(biāo)骨架框架曲線1以完成構(gòu)建，如圖5所示。圖3初步草圖1圖4草圖1的曲率疏圖5草圖1（建模環(huán)境）圖6鼠標(biāo)蓋主體曲面3.2創(chuàng)建鼠標(biāo)蓋的其余骨架曲線骨架曲線中其他曲線的構(gòu)造與曲線1類似，因此不詳細(xì)說明其他曲線構(gòu)造。3.3創(chuàng)建鼠標(biāo)蓋主體曲面選擇菜單欄“通過曲線網(wǎng)絡(luò)插入網(wǎng)格面”命令，系統(tǒng)會自動彈出通過曲線網(wǎng)絡(luò)對話框。如圖1所示，順次選擇曲線2，3，4作為主曲線，點擊中間按鈕切換，注意方向相同。再次點擊中鍵后，選擇曲線5和曲線1作為交叉曲線，點擊中鍵確定，注意同一方向。其他參數(shù)為默認(rèn)值。因此，在使用貫通曲線網(wǎng)命令時，必須注意主曲線方向和橫曲線，防止曲面變形。確認(rèn)之后，您可以創(chuàng)建鼠標(biāo)蓋的表面，如圖6所示。圖7草圖5的曲率疏為繪制如圖7所示的初步草圖5，我需要選擇XZ平面作為草圖平面，一起對曲線和曲率疏進(jìn)行光順處理分析，使其曲率疏性呈現(xiàn)如圖7所示的光滑形狀，解除曲率疏顯示以完成草圖。點擊【插入】，【曲面】，【有界平面】命令，系統(tǒng)彈出對話框，在圖形區(qū)選擇如圖7所示的曲線，點擊左鍵完成有界平面的創(chuàng)建。在［插入］菜單欄中選擇[關(guān)聯(lián)]——[鏡像體]命令，選擇為鏡像體對象創(chuàng)建的有界平面，為鏡像平面選擇新平面，為指定平面選擇ZC，XC平面，并確認(rèn)，如圖7所示。3.4修剪鼠標(biāo)蓋的曲面在[插入]菜單欄中選擇[修剪]——[修剪片體]命令來修剪鼠標(biāo)蓋的主外表和側(cè)表面，如圖9所示。a）鏡像前b）鏡像后圖8鏡像體圖9修剪后特征3.5曲面縫合和加厚單擊“插入”菜單欄中的“組合縫合”指令。在彈出對話框中，選擇切片類型，選目標(biāo)實體，之后選擇工具實體。確定后，完成表面縫合。在菜單欄［插入］中選擇[偏置/縮放]——[加厚]命令，系統(tǒng)將彈出板材加厚對話框，加厚對象，選擇縫合曲面，輸入偏值1，變化方向，確定完成曲面加厚操作。鼠標(biāo)外殼的實體建模使用拉伸和邊緣圓角命令來完成鼠標(biāo)蓋模型的創(chuàng)建。第4章3D打印材料的選擇43D打印工藝材料的選擇3D打印技術(shù)起源于美國的快速成型技術(shù)。其技術(shù)的基本原理是：先數(shù)字分層后物理分層，即首先建立打印作品的數(shù)字模型，進(jìn)行數(shù)字分層，實行每一層的二維加工路徑或軌跡。然后，選擇適合的材質(zhì)和相應(yīng)的加工方法，并在上述的數(shù)字路徑的驅(qū)動下逐層打印，最終完成打印模型。3D打印技術(shù)不同于傳統(tǒng)的加工模具的方法，它一種日益成熟的加工方法，其大大提高了材料的利用率，顛覆了傳統(tǒng)制造方法的革命性制造技術(shù)。在我國3D打印被稱為增材制造技術(shù)。三維打印技術(shù)不僅具有較高的處理靈活性而且市場反應(yīng)速度快速，在工業(yè)生產(chǎn)，航空航天，建筑，藝術(shù)，動畫模型，影視模型等領(lǐng)域都得到了很好的應(yīng)用。目前，國內(nèi)外3D打印領(lǐng)域有近20種不同的處理系統(tǒng)。其中，最典型，最成熟的技術(shù)有立體光刻設(shè)備（SLA），疊層物體制造（LOM），熔融沉積建模（FDM），選擇性激光燒結(jié)（SLS），選擇性激光熔化（SLM），3D打印和涂膠（3DP）。雖然這六種3D打印工藝原理上是一致的，但打印材料的不同，讓其六種工藝的特點和具體應(yīng)用領(lǐng)域也有所不同。通過對打印材料在3D打印工藝中的應(yīng)用和過去研究結(jié)果的回顧，指出材料是3D打印領(lǐng)域的研究重點，也是影響3D打印工藝進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用的瓶頸。1984年，SLA技術(shù)獲得了CharlesHull的專利，3DSystems公司使其商業(yè)化。SLA被公認(rèn)為是世界上研究最深入、應(yīng)用最早的3D打印工藝。目前，該工藝所用的主要材料是光敏液體樹脂，即光敏樹脂。光敏樹脂材料主要包括了齊聚物、引發(fā)劑和活性稀釋劑。根據(jù)引發(fā)劑的使用機(jī)理，該類光敏樹脂材料可分為三類：陽離子光固化樹脂、自由基紫外光固化樹脂和雜化光固化樹脂。激光激發(fā)自由基體系產(chǎn)生自由基，引發(fā)單體聚合交聯(lián)。陽離子體系是陽離－子光引發(fā)劑輻照產(chǎn)生的強(qiáng)質(zhì)子酸，催化加速聚合，使樹脂固化?；旌舷到y(tǒng)結(jié)合了上述兩種固化原理。這種凝固首先是由激光照射產(chǎn)生的。隨后為了降低成本，西安交通大學(xué)在1996年發(fā)布了以廉價紫外燈為光源的SLA工藝系統(tǒng)，并同時開發(fā)了相應(yīng)的紫外輻照技術(shù)生產(chǎn)固化光敏樹脂。近年來，美國研發(fā)并推出了藍(lán)鹵素冷光光敏樹脂固化工藝，由于沒有溫升而給口腔帶來不適，因此，這種樹脂首次應(yīng)用于人牙修復(fù)。此外，光敏樹脂可用于3D打印，避免溫度變化引起的變形，因此可用于打印高精度的模型。目前，開發(fā)SLA復(fù)合材料也是該工藝的一個重要研究方向。通過添加納米陶瓷粉體、短纖維等特殊材料，來改變其材料的強(qiáng)度和耐熱性，改變其應(yīng)用范圍。或者加入生物活性物質(zhì)等功能材料，在高溫下燒蝕SLA，制成功能部件。目前，用于SLA工藝商業(yè)化的光敏樹脂材料主要有：Vantico公司的SL系列。Vantico公司SL系列材料為乳白色，質(zhì)地和強(qiáng)度高，但韌性小。應(yīng)特別注意小而薄零件的脆性斷裂。表1顯示了該系列在SLA50003D打印系統(tǒng)中使用時的性能指標(biāo)。表1SL系列樹脂的性能參數(shù)4.23D打印對光敏樹脂的要求與成型光固化樹脂的固化，就像漆的固化，相似于工程塑料。光固化成型材料的性能直接影響到模塑件的質(zhì)量和成本。成型件的加工精度，力學(xué)性能與成型材料密切相關(guān)。因此，光敏樹脂在SLA應(yīng)用的技術(shù)應(yīng)滿足特殊要求，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）液體樹脂穩(wěn)定性很強(qiáng)。在可見光下，無化學(xué)變化，具有好的穩(wěn)性，化學(xué)穩(wěn)性和組成穩(wěn)定。（2）低粘度。由于SLA成形工藝是固化片層材料的疊加過程，每層固化片材后，上平臺下降到一定水平后，液體樹脂需要盡快覆蓋固化片材層，對低粘度樹脂的快速調(diào)平的特點符合。（3）固化速度快。成型材料的性能直接受光敏樹脂固化率的影響，從而在一定程度上影響經(jīng)濟(jì)成本。因此，光固化樹脂需要對紫外線高度敏感。樹脂的光固化速率又稱光敏性，通常以臨界曝光為特點。（4）一次性固化率高。在紫外光固化條件下，未經(jīng)固化后的固化度稱為一次固化度。一般條件一次固化度達(dá)到90％以上，以保證零件在激光成形過程中的穩(wěn)定性，防止零件變形。一次性固化率高可減少后固化過程中的收縮，減少后固化過程中的變形，保持零件的精度。（5）制作精度是紫外光固化快成形的首要問題。在光敏樹脂紫外光固化過程中，由于液相向固相的轉(zhuǎn)變，常常導(dǎo)致樹脂體積收縮。復(fù)合樹脂的聚合收縮不僅會導(dǎo)致尺寸誤差，而且會導(dǎo)致零部件的翹曲。在光敏樹脂的開發(fā)過程中，主要目的是減少樹脂固化的影響。（6）透射深度適中。透光深度是樹脂體系的固有參數(shù)。Dp值過大與光固化樹脂固化板層間的附著力對固化產(chǎn)品的強(qiáng)度和精度有很大的危害。SLA工藝中用的光固化樹脂必須具有適中的透光深度系數(shù)Dp，固化板層厚度應(yīng)依據(jù)Dp值進(jìn)行微調(diào)。（7）高濕強(qiáng)度。在濕強(qiáng)度較高的環(huán)境下，固化過程中不變形，不膨脹，不分層。（8）擴(kuò)張很小。濕成型的膨脹會引起零部件尺寸過大。（9）毒性小。有利于操作員的健康，不會導(dǎo)致環(huán)境污染。利用3D打印科技實現(xiàn)的鼠標(biāo)外殼是光敏樹脂的首選材料，它能更好地滿足人體工程學(xué)指標(biāo)。第5章結(jié)論人機(jī)工程學(xué)鼠標(biāo)外殼優(yōu)化設(shè)計是一個典型的工程優(yōu)化設(shè)計問題。本文建立了模型優(yōu)化設(shè)計的UG模型。在己知鼠標(biāo)外殼和人機(jī)工程學(xué)常識的基礎(chǔ)上，利用UG軟件建立了符合人機(jī)工程學(xué)的曲面外殼模型。該鼠標(biāo)外殼不僅具有造型方便，精度高的優(yōu)點，而且具有精度高的優(yōu)點，具有簡單直觀，利用率高的優(yōu)點，為將來人體工程學(xué)鼠標(biāo)外殼提供了一個可以參考的系統(tǒng)模型。在當(dāng)今以計算機(jī)模型設(shè)計為主要手段的情況下，該方法具有一定的應(yīng)用價值，可以推廣到工程實踐中。但在后續(xù)工作中還有很多方面需要進(jìn)一步完善，如鼠標(biāo)內(nèi)部零件的可行性和鼠標(biāo)外殼的配合等。參考文獻(xiàn)[1]陳忠建.UGNX8.0機(jī)械設(shè)計簡明教程[M].南京:南京大學(xué)出版社,2012:241-294.[2]劉元朋,張定華,張力寧,敖波.基于UGⅡ的曲線光順方法[J].航空制造技術(shù).2007(8):76-78.[4]丁玉蘭.人機(jī)工程學(xué)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2011.[5]嚴(yán)揚(yáng).人機(jī)工程學(xué)設(shè)計應(yīng)用[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,1993.[6]張宏星,楊宏斌,謝從軍.手指關(guān)節(jié)功能障礙鑒定一例討論[C]//法醫(yī)臨床學(xué)專業(yè)理論與實踐——中國法醫(yī)學(xué)會·全國第二十屆法醫(yī)臨床學(xué)學(xué)術(shù)研討會論文集.哈爾濱: