3D打印一体化设计与制造 课件 项目2 手机支架一体化设计

项目2手机支架一体化设计——任务1创建手机支架模型特征讲课人：目录/CONENTS课程导入本课内容课后作业010203课程导入01课程导入【任务描述】手机支架模型设计及绘制设计一款手机支架，要求办公桌使用，体积适当，可以调整角度。结构简单，外观较好，操作方便。稳定性好，强度足够，能承受手机重量。通过学习讨论，完成工作任务，并填写工作任务学习卡。根据市场上大多数手机尺寸，设计出一款满足客户要求的手机支架，由手机支架主体、手机支架支撑、手机支架支撑座三部分组成。本次任务根据零部件结构选择合适的造型方法，绘制出数字模型，进行一体化设计，并根据3D打印机打印参数，选择合适的装配间隙。课程导入【任务分析】手机支架模型设计及绘制本任务给出一款手机支架，采用手机支架主体、手机支架支撑、手机支架支撑座三部分组成，主要应用了旋转机构、卡槽机构调整手机支架角度。设计时考虑了一体化设计，手机支架主体包裹着手机支架支撑、手机支架支撑座。整个结构能够将3个零件调整到一个平面内，可以调整角度，做到结构简单，操作方便，稳定性好。根据设计思路，选择了UG12.0造型软件及拉伸造型方法，绘制出数字模型，根据所使用的3D打印机参数，选择合适的装配间隙。本课内容02一、手机支架主体建模过程步骤1建立主体草图1。快捷菜单上的草图绘制，平面类型选择在平面上，平面方法选择现有平面，选择X-Y平面如图2-1所示，然后确定按钮，进入草图编辑模式，利用草图工具矩形命令绘制长100，宽8的矩形轮廓线，利用快速尺寸命令标注相应的尺寸以约束草图，效果如图2-2所示。PART01PART02任务1创建手机支架模型特征图2-1选择X-Y平面图2-2草图1（部分）一、手机支架主体建模过程步骤2建立主体草图1。在草图编辑模式下，利用草图工具直线命令绘制右侧轮廓线如图3所示，利用快速尺寸命令标注相应的尺寸以约束草图如图2-3所示。使用草图工具几何约束命令对加箭头的两处直线做平行约束。再使用草图工具快速修剪命令对多余线段进行修剪，是整个草图成为一个封闭的轮廓，然后完成草图，退出草图绘制。完成草图1的绘制。效果如图2-4所示。PART01PART02任务1创建手机支架模型特征图2-4草图1图2-3草图1（部分）一、手机支架主体建模过程步骤3建立主体模型。快捷菜单上的拉伸命令，截面选择草图1，方向选择平面法向，限制-结束选择对称值，距离为30mm，布尔运算选择自动判断，其他默认设置。确定，完成主体模型的创建，效果如图2-5所示。PART01PART02任务1创建手机支架模型特征图2-6主体模型圆角的添加图2-5主体模型-拉伸1步骤4主体模型倒圆角。快捷菜单上的边倒圆命令，混合面连续性选择G1（相切），下面选择需倒圆角的边，如图2-6所示，形状选择圆形，半径1选择10mm，完成10mm圆角边的选择。然后添加新集，形状选择圆形，半径4选择1mm，选择需要倒角的边，按鼠标中键确认。然后确定，完成主体模型的圆角的创建，效果如图2-6所示。一、手机支架主体建模过程

步骤5建立主体框架-草图2。快捷菜单上的草图绘制，平面类型选择在平面上，平面方法选择现有平面，选择箭头所指平面如图2-7所示，然后确定按钮，进入草图编辑模式，利用草图工具偏置曲线命令，向内偏置最大外轮廓线，偏置距离设置为5mm，其他默认设置，效果如图2-8所示。利用草图工具直线命令绘制一条中心线，利用草图工具矩形命令绘制长50，宽30的矩形轮廓线，矩形中心在中心线上;利用草图工具直线命令绘制箭头位置草图，尺寸如图2-9所示。PART01PART02任务1创建手机支架模型特征图2-8草图2偏置曲线图2-7选择草图2的平面一、手机支架主体建模过程步骤6建立主体框架模型-拉伸2。快捷菜单上的拉伸命令，截面选择草图2相应的截面曲线，方向选择平面法向，限制-开始距离为0mm，结束距离位15mm，布尔运算选择求差，求差体选主体模型，其他默认设置。确定，完成主体框架模型-拉伸2的创建，效果如图2-10所示。PART01PART02任务1创建手机支架模型特征图2-10主体框架模型-拉伸2图2-9草图2矩形绘制一、手机支架主体建模过程步骤7建立主体框架模型-拉伸3。快捷菜单上的拉伸命令，截面选择草图2相应的截面曲线，方向选择平面法向，限制-结束选择对称值，距离为25mm，布尔运算选择求差，求差体选主体模型，其他默认设置。确定，完成主体框架模型-拉伸2的创建，效果如图2-11所示。PART01PART02任务1创建手机支架模型特征图2-12主体框架模型倒圆角图2-11主体框架模型-拉伸3步骤8主体框架模型倒圆角。快捷菜单上的边倒圆命令，混合面连续性选择G1（相切），下面选择需倒圆角的边，形状选择圆形，半径1选择1mm，完成圆角边的选择。然后添加新集，形状选择圆形，半径2选择3mm，选择需要倒角的边，按鼠标中键确认。然后确定，完成主体模型的圆角的创建，效果如图2-12所示。一、手机支架主体建模过程步骤9建立主体框架-草图3。快捷菜单上的草图绘制，平面类型选择在平面上，平面方法选择现有平面，选择箭头所指平面如图13所示，然后确定按钮，进入草图编辑模式，利用草图工具直线命令绘制一条中心线，利用草图工具圆命令绘制直径为4mm的圆，使用草图工具几何约束命令让圆心约束在中心线上。其他尺寸如图2-13所示。PART01PART02任务1创建手机支架模型特征图2-14主体框架模型小轴-拉伸4图2-13主体框架模型小轴草图3步骤10建立主体框架模型小轴-拉伸4。快捷菜单上的拉伸命令，截面选择草图3相应的截面曲线，方向选择平面法向，限制-开始距离为0mm，结束为直至下一个，布尔运算选择和，求和体选主体模型，其他默认设置。确定，完成主体框架模型小轴-拉伸4的创建，效果如图2-14所示。一、手机支架主体建模过程步骤11建立主体框架模型小轴镜像特征。快捷菜单上的镜像特征命令，要镜像的特征选择小轴，镜像平面选择X-Z平面，确定按钮，效果如图2-15所示。PART01PART02任务1创建手机支架模型特征图2-16主体框架-草图4图2-15主体框架模型小轴镜像特征步骤12建立主体框架-草图4。快捷菜单上的草图绘制，平面类型选择在平面上，平面方法选择现有平面，选择选择X-Z平面，然后确定按钮，进入草图编辑模式，利用草图工具圆命令绘制直径为4mm的圆，其他尺寸如图2-16所示。一、手机支架主体建模过程步骤13建立主体框架模型长轴-拉伸5。快捷菜单上的拉伸命令，截面选择草图4相应的截面曲线，方向选择平面法向，限制-结束选择对称值，距离为17.5mm，布尔运算选择和，求和体选主体模型，其他默认设置。确定，完成主体框架模型-拉伸2的创建，效果如图2-17所示。PART01PART02任务1创建手机支架模型特征图2-17主体框架模型长轴-拉伸5二、手机支架支撑建模过程步骤1建立手机支架支撑-草图5。快捷菜单上的基准平面命令，类型选择按一定距离，平面参考选择如图所示平面，距离设置为1mm，平面数量为1，确定，创建基准平面1，如图18所示。快捷菜单上的草图绘制，平面类型选择在平面上，平面方法选择现有平面，选择选择新创建的基准平面1，然后确定按钮，进入草图编辑模式，利用草图工具圆命令绘制直径为4.6mm和7.6mm的两个圆，圆心约束在小轴的圆心上，其他尺寸如图2-18所示。PART01PART02任务1创建手机支架模型特征图2-18建立手机支架支撑-草图5二、手机支架支撑建模过程步骤2建立手机支架支撑轴-拉伸6。快捷菜单上的拉伸命令，截面选择草图5相应的截面曲线，方向选择平面法向，限制-开始距离为0mm，结束距离位8mm，布尔运算选择无，其他默认设置。确定，完成主体框架模型-拉伸2的创建，效果如图2-19所示。PART02任务1创建手机支架模型特征图2-19手机支架支撑轴-拉伸6二、手机支架支撑建模过程步骤3建立手机支架支撑轴镜像几何体。快捷菜单上的镜像特征命令，要镜像的几何体选择支撑轴，镜像平面选择X-Z平面，确定按钮，效果如图2-20所示。PART01PART02任务1创建手机支架模型特征图2-21手机支架支撑-草图6图2-20手机支架支撑轴镜像几何体步骤4建立手机支架支撑-草图6。快捷菜单上的基准平面命令，类型选择二等分，平面参考选择如图两箭头表示的上下平面，距离设置为1mm，平面数量为1，创建基准平面2，如图21所示。快捷菜单上的草图绘制，平面类型选择在平面上，平面方法选择现有平面，选择选择新创建的基准平面2，然后确定按钮，进入草图编辑模式，利用草图工具直线命令及草图工具偏置曲线命令，绘制草图6如图2-21所示。二、手机支架支撑建模过程步骤5建立手机支架支撑-拉伸7。快捷菜单上的拉伸命令，截面选择草图6相应的截面曲线，方向选择平面法向，限制-结束选择对称值，距离为7.6/2mm，布尔运算选择无，其他默认设置。确定，完成手机支架支撑-拉伸7的创建，效果如图2-22所示。PART01PART02任务1创建手机支架模型特征图2-23手机支架支撑连接轴-草图7图2-22手机支架支撑-拉伸7步骤6建立手机支架支撑连接轴-草图7。快捷菜单上的草图绘制，平面类型选择在平面上，平面方法选择现有平面，选择选择X-Z平面，然后确定按钮，进入草图编辑模式，利用草图工具圆命令绘制1个圆，利用投影曲线命令投影轮廓的3条边，并转换为参考线，圆和三条边分别做相切约束，绘制草图7如图2-23所示。二、手机支架支撑建模过程步骤7建立手机支架支撑连接轴--拉伸8。快捷菜单上的拉伸命令，截面选择草图7相应的截面曲线，方向选择平面法向，限制-结束选择对称值，距离为7mm，布尔运算选择无，其他默认设置。确定，完成手机支架支撑-拉伸7的创建，效果如图2-24所示。PART01PART02任务1创建手机支架模型特征图2-25手机支架支撑合并图2-24手机支架支撑连接轴--拉伸8步骤8手机支架支撑合并。快捷菜单上的合并命令，目标和工具分别选择几个目标体，其他默认设置。确定，完成手机支架支撑合并，效果如图2-25所示。二、手机支架支撑建模过程步骤9手机支架支撑材料去除。在X-Z面上绘制草图8，在如图位置绘制直径为4.6mm的圆，然后快捷菜单上的拉伸命令，截面选择草图8相应的截面曲线，方向选择平面法向，限制-结束选择对称值，距离为30mm，布尔运算选择求差，选择体为支撑部分，其他默认设置。确定，完成支撑材料的去除，效果如图2-26所示。PART01PART02任务1创建手机支架模型特征图2-26手机支架支撑材料去除三、手机支架支撑座建模过程步骤1手机支架支撑座轴-草图9。快捷菜单上的基准平面命令，类型选择按一定距离，平面参考选择如图所示平面，距离设置为1mm，平面数量为1，确定，创建基准平面1，如图18所示。快捷菜单上的草图绘制，平面类型选择在平面上，平面方法选择现有平面，选择选择新创建的基准平面3，然后确定按钮，进入草图编辑模式，利用草图工具圆命令绘制直径为4.6mm和8mm的两个圆，圆心约束在长轴的圆心上，其他尺寸如图2-27所示。PART01任务1创建手机支架模型特征图2-27手机支架支撑座轴-草图9图2-28手机支架支撑座轴-拉伸9步骤2建立手机支架支撑座轴-拉伸9。快捷菜单上的拉伸命令，截面选择草图9相应的截面曲线，方向选择平面法向，限制-开始距离为0mm，结束距离为8mm，布尔运算选择无，其他默认设置。确定，完成手机支架支撑座轴-拉伸9的创建，效果如图2-28所示。三、手机支架支撑座建模过程步骤3建立手机支架支撑座轴镜像几何体。快捷菜单上的镜像特征命令，要镜像的几何体选择支撑轴，镜像平面选择X-Z平面，确定按钮，效果如图2-29所示。PART01任务1创建手机支架模型特征图2-29手机支架支撑轴镜像几何体步骤4建立支撑座草图10。在X-Y面上绘制草图10，在草图编辑模式下，利用草图工具直线命令绘制轮廓线如图30所示，利用快速尺寸命令标注相应的尺寸以约束草图。完成草图10的绘制。效果如图2-30所示。图2-30支撑座草图10三、手机支架支撑座建模过程步骤5建立支撑座模型-拉伸10。快捷菜单上的拉伸命令，截面选择草图10相应的截面曲线，方向选择平面法向，，限制-开始距离为0mm，结束距离为7.8mm，布尔运算选择无，其他默认设置。确定，完成支撑座模型-拉伸10创建，效果如图2-31所示。PART01任务1创建手机支架模型特征图2-31支撑座模型-拉伸10步骤6手机支架支撑座合并。快捷菜单上的合并命令，目标和工具分别选择几个目标体，其他默认设置。确定，完成手机支架支撑合并，效果如图2-32所示。图2-32手机支架支撑座合并三、手机支架支撑座建模过程步骤7建立支撑座草图11。在X-Z面上绘制草图11，在草图编辑模式下，利用草图工具直线命令绘制轮廓线如图33所示，利用快速尺寸命令标注相应的尺寸以约束草图。完成草图11的绘制。效果如图2-33所示。PART01任务1创建手机支架模型特征图2-33支撑座草图11步骤8快捷菜单上的拉伸命令，截面选择草图11相应的截面曲线，方向选择平面法向，限制-结束选择对称值，距离为25mm，布尔运算选择求差，选择体为支撑座部分，其他默认设置。确定，完成支撑座材料的去除，效果如图2-34所示。图2-33支撑座草图11至此，完成手机支架的制作，效果如图2-35所示。PART01PART02任务1创建手机支架模型特征图2-35手机支架完成效果图课后作业031.欢迎设计不同结构的手机支架，请将设计图样及打印成品照片，发送至本课程网站。课后作业2.金属3D打印机打印参数。课后作业3.光固化打印机打印参数。课后作业课后作业视频2-4*金属3D打印机打印参数

视频2-5光固化打印机打印参数谢谢大家观看讲课人：项目2手机支架一体化设计——任务2手机支架模型的切片输出讲课人：目录/CONENTS课程导入本课内容课后作业010203课程导入01课程导入【任务描述】手机支架模型切片输出前面已经完成了手机支架的一体化设计任务，下面根据手机支架模型的特点，完成手机支架的切片任务。通过学习讨论，完成工作任务，并填写工作任务学习卡。【任务分析】手机支架模型切片输出任务一完成的手机支架模型为立体方正的模型，所以让手机支架的底面接触打印板的方向，有槽的一面朝上，这样可以减少支撑。打印参数按照实际需求进行设置。本课内容02任务实施PART01PART02任务2手机支架模型的切片输出

一、UG中导出手机支架模型文件在UG12.0中，选择“菜单→文件→导出→STL”，弹出对话框。在对话框中：（1）选择要导出的对象，这里框选全部实体特征。（2）选择要导出的路径并命名。（3）单击确定，完成后视镜模型STL文件的导出。二、导入手机支架模型步骤1导入手机支架模型到切片软件。打开切片软件Cura,导入模型的两种方法。方法一：菜单栏文件-读取模型文件，在弹出窗口里选择手机支架模型，打开。方法二：右侧3D浏览窗口左上角Load按钮，在弹出窗口里选择手机支架模型，打开。效果如图2-36所示。PART01PART02任务2手机支架模型的切片输出图2-36导入手机支架模型到切片软件界面二、导入手机支架模型步骤2查看初始进度条信息。模型载入后，马上就可以在主窗口内看到载入模型的3D图形。同时，在窗口的左上角，标着红圈的位置处，可以看到一个进度条在前进。很快，进度条达到100%的时候，就会显示出时间、长度和克数，同时保存按钮变为可用状态。如图2-37所示。PART01PART02任务2手机支架模型的切片输出图2-37初始进度条信息图示二、导入手机支架模型步骤3查看显示模式（Viewmode）菜单。在主窗口右上角，有一个观察模式菜单，这是一个高级的观察模式。（Viewmode）按钮，会有这5种模式展开，普通模式、悬垂模式、透明模式、X光模式以及层模式。如图2-38所示。PART01PART02任务2手机支架模型的切片输出图2-38观察模式菜单图示二、导入手机支架模型步骤4显示模式（Viewmode）各模式状态。·悬垂模式，3D模型悬垂出来的部分，都会用红色表示。这样，可以让用户容易观察出3D打印模型中容易出问题的部分，如果有必要，可以在正式打印之前解决这些问题。对于手机支架模型，有红色的悬垂部分，需要在此添加支撑。如图4所示。·透明模式，透明模式下我们不仅可以观察到模型的正面，还能同时观察到模型的反面，以及内部的构造。特别是内部的构造，对于3D打印来说影响还是比较大的，因此一定要先观察好再开始打印。对于手机支架模型，可以看到一体化模型孔轴配合的情况。如图4所示。·X光模式，与透明模式类似，X光模式也用来观察内部的构造。不同之处在于X光模式下对象表面的构造被忽略了。虽然不能看到3D物体表面了，但内部构造可以现实的更加清晰，便于观察。如图4所示。·层模式。层模式实际上最贴近正式的3D打印过程。在这个模式下，我们可以把整个3D模型分层展示，通过右侧的滑块，可以单独观察每一层的情况。如图2-39所示。任务2手机支架模型的切片输出图2-39观察模式各模式状态图示二、导入手机支架模型步骤5模型调整主窗口左键模型，左下角会出现三个图标，分别为旋转、缩放、镜像。·旋转功能：按下这个按钮后，3D模型周围就出现了红黄蓝三个圆圈。分别代表沿XYZ轴旋转。直接用鼠标操作的时候，这里按照15°为单位进行旋转。如果需要更精细的控制，可以按下键盘上的Shift键，这时会以1°为单位做更细致的操作。这里需要利用选旋转功能将模型放置方向调整至如图2-40所示。·缩放功能：按下这个按钮，可以在XYZ三个方向上缩放模型。可以直接在3D视图上拉动红绿蓝小方块，也可以在弹出的输入框中直接键入数字。这里手机支架模型不需要设置比例，默认原始比例即可。·镜像功能：按下这个按钮，可以在XYZ三个方向上完成模型镜像操作。镜像操作不会复制新的模型出现，仅改变当前模型的姿态。这里手机支架本身为镜像模型，所以不进行镜像操作。任务2手机支架模型的切片输出图2-40模型调整功能图示三、切片参数设置步骤1打印质量参数设置，包括层厚、壁厚、回抽。厚：指切片每一层的厚度，层厚越小，模型打印的越精细，层数也越多，打印时间延长。一般来说，0.1mm是比较精细的层厚，0.2mm的厚度比较常用，0.3mm的层厚用于打印要求不高的模型。壁厚：指模型的表面厚度。壁厚越厚模型越结实，打印时间也越长，耗费材料更多。壁厚一般为喷嘴直径的倍数。比如，吹风机支架可设置为0.8mm，若希望打印结实一些，也可设置为1.2mm。开启回退：指在两次打印间隔期间是否将材料回退。此参数可以以防止多余的材料在喷嘴空移过程中挤出，产生拉丝，影响打印质量且浪费材料。一般需要勾选“开启回退”。吹风机支架模型采用层厚0.15mm、壁厚为0.8mm，勾选“开启回退”。设置如图2-41所示任务2手机支架模型的切片输出图2-41打印质量参数设置三、切片参数设置步骤2填充参数设置，包括底层/顶层厚度，填充密度。底层/顶层厚度与外壳厚度类似，指模型底下几层和上面几层采用实心打印。推荐这个值和外壳厚度接近，并且是层厚和喷嘴直径的公倍数。这里手机支架模型采用0.8mm的底/顶厚度。填充密度指的就是原本实心的3D模型，内部网格状塑料填充的密度。0%表示空心，100%表示实心这个值与外观无关，越小越节省材料和打印时间，但强度也会受到一定的影响。通常情况下20%的填充密度也足够了。为了增强手机支架的强度，这里填充密度采用50%。参数设置如图2-42所示。任务2手机支架模型的切片输出图2-42填充参数设置三、切片参数设置步骤3速度和温度参数设置。打印速度：指每秒挤出多少毫米的材料。该值可根据需要进行设定，一般不超过100mm/s，数值越大，速度越快，越节省时间，但速度过大，可能出现步进电动机“丢步”的现象，造成打印失败。打印温度（Printingtemperature）:不同材料设置温度不同。一般而言，PLA材料通常设定在190-210℃，ABS材料设置为220-240℃。热床温度（Bedtemperature）一般在50-70℃，冬天可适当调高，以保证打印产品的基底时比较牢固的粘在热床上。打印完成后，产品与打印机平板之间粘贴牢固，从板上取件困难，此时可以再次加热热床后剥离产品。手机支架模型设置打印速度80，打印温度210℃，热床温度70℃。参数设置如图2-43所示。任务2手机支架模型的切片输出图2-43速度和温度参数设置三、切片参数设置步骤4支撑参数设置，包括支撑类型和粘附平台。支撑类型，可以在无或者延伸到平台或者所有悬空之间进行选择。延伸到平台支撑就是只建立于平台接触的支撑。所有悬空就是模型内部的悬空部分也会建立支撑。这里选择所有悬空。粘附平台，是指是否加强模型与热床之间的附着特性，选择无就是直接在热床上打印3D模型。如果想解决翘边的问题，可以尝试选择沿边，这样会在第一层的周围打印一圈“帽檐”，让3D模型与热床之间粘的更好，打印完成时去除也相对容易。如果还不行，可以选择底座，这样会在3D模型下面先打印一个有高度的基座，可以保证牢固的粘在热床上，但也不太容易去除了。这里选择沿边。如图2-44所示。任务2手机支架模型的切片输出图2-44支撑参数设置三、切片参数设置步骤5打印材料设置，包括直径、流量和喷嘴孔径。耗材直径指的是所使用的丝状耗材的直径，一般来说有1.75mm和3.0mm两种耗材。而对于3.0mm的耗材，直径都达不到3mm，一般来说为2.85—3mm之间。流量倍率是为了微调出丝量而设置的，实际的出丝长度会乘以这个百分比。如果这个百分比大于100%，那么实际挤出的耗材长度会比G-Code文件中的长，反之变短。这里直径选择1.75mm，流量选择100%。喷头直径就是喷嘴的直径，这里选择喷嘴直径为0.4mm。如图2-45所示。任务2手机支架模型的切片输出图2-45打印材料参数设置四、输出G-code文件手机支架模型调整好、参数设置完成之后，就可以导出G-code文件了。选择菜单栏文件-SaveGcode，在弹出对话框中选择保存的路径，输入文件的名字，单击确定。打印文件输出完毕。任务2手机支架模型的切片输出课后作业031.欢迎打印不同结构的模型，请将设计图样及打印成品照片，发送至本课程网站。课后作业2.金属3D打印机打印参数。课后作业3.光固化打印机打印参数。课后作业课后作业视频2-4*金属3D打印机打印参数

视频2-5光固化打印机打印参数谢谢大家观看讲课人：项目2手机支架一体化设计——任务3手机支架打印及后处理讲课人：目录/CONENTS课程导入本课内容课后作业010203课程导入01课程导入【任务描述】手机支架模型3D打印及后处理在之前的任务环节，已经完成了手机支架的模型设计工作，并在3D打印机配套的切片软件中完成了数据模型的切片工作，本任务环节将进行实践打印环节。通过学习讨论，完成工作任务，并填写工作任务学习卡。根据前次任务完成切片后的数据，导入身边的3D打印机中，使用增材制造技术完成模型的3D打印工作。在模型打印之后，还需要进行后处理及部件组装工作。【任务分析】手机支架模型3D打印及后处理本任务给出一款手机支架的模型