模型打印及成型技術 課件 第三節(jié)  項目訓練三 - 結合 CNC 和快速成型技術的模型制作

模型打印及成型技術第二章課程實訓項目訓練一——聚氨酯基礎泡沫模型項目訓練二——配合傳統(tǒng)機械加工工藝的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作學習目標

通過本章學習，讓初學者能夠由簡入難地進行模型制作訓練，對模型制作有一個基礎的認識，掌握模型制作的流程，能夠較為全面地認識并掌握材料、工具的屬性和使用方法，最終能夠完成實際產(chǎn)品的模型制作。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作一、課程概況1.課程內容本節(jié)制作一款便攜可充電藍牙小音箱。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作2.訓練目的（1）對密封性殼體的裝配結構設計。（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G碼編寫。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作3.重點和難點（1）選擇和采購模型電子零部件。（2）曲面建模和結構設計。（3）學習并了解3D打印機的工作性能。（4）學習并了解初級CNC/數(shù)控銑床的工作性能。（5）優(yōu)化模型并適應數(shù)控加工。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作4.作業(yè)要求重新建模，根據(jù)購買到的電路板、開關、充電插座等零部件對結構進行優(yōu)化處理，要求做到零部件之間不干涉、整體可裝配。通過使用簡單的3軸數(shù)控銑床，制作出一個既有功能又能夠達到80%最終外觀效果的藍牙音箱模型。后期進行使用場景拍照，刻光盤后連同實物模型交至任課教師。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作二、設計案例1.FügexDesignStudio模型作品項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作該模型有兩種移動方式：在平地上依賴輪子，在干沙上依賴地步不銹鋼板滑行。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作所有電控組件都嵌入在主臂中，其中激光發(fā)射器可單獨拎出來使用。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作腳釘設計由一根8mm硬質鋼螺桿代替，可進行手工調節(jié)機器水平。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作腳釘也可收起。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作2.學生家電模型作品Wuppertal大學工業(yè)設計系高年級學生Schbing作品“mi-a”——一款可在杯子里燒水的熱水棒。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作該模型主體采用光敏樹脂打印，經(jīng)過兩道底漆配合精細水磨，使用田宮高光漆分別進行一道薄噴、一道厚噴，獲得飽滿的表面效果，模仿陶瓷效果。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作三、知識點1.適合工業(yè)設計模型制作的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，主要材料是粉末材料。（5）LOM：分層實體制造，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。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作2.適用于3D打印的三維建模要領（1）在前殼裝配被動板區(qū)域的兩側壁上挖出規(guī)格的孔。這樣既能減少殼體的體積，達到減輕重量的目的，又可以起到加強筋的效果。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作（2）沿著止口一圈挖出一條環(huán)狀的凹槽，這樣可以去除一點體積，減輕殼體重量。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作（3）將面板正面靠近兩邊的凹槽加深，可以進一步減輕殼體重量。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作光敏樹脂打印與FDM打印。（1）光敏樹脂打印是由一束激光照射在光敏樹脂的液體里，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。以一個立方體為例，在使用光敏樹脂打印一個立方體時，首先為了節(jié)省材料要將立方體抽殼。抽殼之后可能會導致立方體內部結構強度不夠而發(fā)生變形，可以在內部加上加強筋，增強內部的結構強度。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作（2）FDM打印是將固體的塑料耗材通過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。這種打印方式相對于光敏樹脂打印的精度較低，并且表面會有無法消除的絲狀紋路。由于FDM采用的是固體疊加的方式，所以當打印物體相對于地面的角度過小時，會產(chǎn)生支撐結構。在有支撐結構的地方會在物體表面產(chǎn)生難以消除的破壞美觀的痕跡。所以在使用FDM打印時，要將不需要美觀的面朝下擺放。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作3.適用于CNC雕刻的三維建模要領（以PROE為例）（1）外殼分為前殼與后殼，在建模時，前后殼之間的止口部位要注意預留0.2mm的間隙，否則會導致無法裝配進去。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作（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題。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作（3）前殼上用來固定的螺絲孔直徑注意要比螺絲的牙徑略小，否則螺絲無法吃力固定。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作（4）DC插座與鈕子開關因為需要能夠緊固在殼體上，所以建模時不需要預留裝配間隙，進行過度配合。如果使用犀牛進行建模，在上述要求外，還需注意以下要點。（1）實體建模時，每個殼體零部件獨立建模，避免破面。（2）避免自由化建模，做到1∶1精準尺寸，滿足裝配關系。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作4.三維模型向適用于CNC雕刻機的G碼轉換（1）殼體內表面的雕刻。在三維模型里將后殼的內表面構建到一塊長方體中。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作（2）殼體外表面的雕刻。將后殼外表面的三維模型構建到一塊長方體中。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作（3）殼體電源插座和螺絲開孔的雕刻。將兩個開孔按照其原始位置構建到與步驟（2）相同的長方體中，注意這里長方體的大小一定要與步驟（2）一致。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作內表面轉化G碼步驟（以北京京雕軟件為例）（1）打開北京京雕軟件，進入曲面造型工具，將三維模型導入到軟件之中，并設置參數(shù)。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作（2）框選所有圖形，在菜單欄中的變換工具中使用圖形翻轉與圖形聚中將模型調整到合適位置，注意將需要雕刻的那一面朝上擺放，Z軸方向頂部居中。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作（3）進入刀具路徑工具，點擊“刀具路徑→路徑向導”進行刀具路徑的參數(shù)設置。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作（4）設置完成后點擊“刀具路徑→加工過程模擬”進行雕刻過程的模擬，確認無誤后，輸出刀具路徑。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作（5）打開諾誠NC轉換器，設置好參數(shù)后，將刀具路徑轉換為G碼。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作（6）打開Mach3軟件，載入轉換好的G碼，點擊主軸正轉后再點擊循環(huán)開始按鈕，便可以開始進行雕刻。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作外表面轉化G碼的步驟大部分與前文一致，但是在某些參數(shù)設置上會有一些差異。在雕刻外表面時，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整到4mm，吃刀深度調整至1.5mm。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作DC插座與螺絲開孔轉化G碼步驟也基本與前文一致，但是某些參數(shù)設置會有差異。雕刻DC插座與螺絲的開孔時，需要將刀頭換成6mm平頭刀，將吃刀深度調整至2mm。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作5.利用不同的銑刀和刀路設計制作表面肌理巧妙利用銑刀刀頭的幾何形狀，設置合理的刀路即可造就有意思的表面肌理項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作常見的銑刀形狀有平頭、倒圓平頭（牛鼻刀）、球頭、錐頭、尖頭、尖嘴等。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作四、實踐程序1.理解設計并根據(jù)設計稿確定模型實際零部件組成項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作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。項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作3.開料項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作4.CNC雕刻項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作5.切料打磨處理項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作6.焊接與裝配項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——結合CNC和快速成型技術的模型制作項目訓練三——