3D打印一体化设计与制造 课件 项目七 任务一 手摇转笔刀一体化设计

一.手摇转笔刀一体化设计3D打印一体化设计与制造目录/CONENTS掌握零部件结构特点进行数字化设计掌握根据零部件结构选择合适的造型方法0102掌握并了解零部件结构特点进行数字化设计01了解手摇转笔刀构造转笔刀由主壳体、固定板、定位板、拨动板、前盖、紧固齿、笔屑盒、手柄刀芯旋转轮一体化零件等组成

手摇转笔刀主要应用了旋转机构、卡槽机构。设计时考虑了一体化设计手柄笔芯旋转轮一体化零件结构具有旋转轮固定、手柄旋转、刀芯切削等功能。整个结构能够实现刀芯把手连续旋转，实现削铅笔功能，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。建立主壳体-草图1。单击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7-1所示，然后单击确定按钮，进入草图编辑模式，利用草图工具矩形命令绘制长73mm，宽45mm的矩形轮廓线，矩形的顶边距离X轴设定为26mm，利用快速尺寸命令标注相应的尺寸以约束草图，利用设为对称命令，使矩形的左边和右边相对于Y轴对称，效果如图7-2所示，然后单击完成草图，退出草图绘制。掌握手摇转笔刀主壳体建模过程步骤1

图7-2草图1（部分）图7-1选择X-Y平面

建立主壳体模型-拉伸1。单击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，开始-结束选择值，距离分别设置为0和47，布尔运算选择无，其他默认设置。单击确定，完成主壳体模型1的创建，效果如图7-3所示。步骤2图7-5草图2图7-3主壳体模型-拉伸1

步骤7建立主壳体模型-拉伸3。单击快捷菜单上的拉伸命令，单击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，然后单击确定按钮，进入草图编辑模式，利用草图工具绘圆命令,以坐标系原点为圆心，利用快速尺寸命令标注相应的直径尺寸32，如图7-11所示，然后单击完成草图，退出草图绘制；拉伸距离设置为4，布尔设置为合并，单击鼠标中键，退出拉伸命令，效果如图7-12所示。步骤3图7-4选择Y-Z平面步骤5主壳体模型倒圆角。单击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7-7所示，形状选择圆形，半径1选择15mm，按鼠标中键确认；重复边倒圆命令选择需倒圆角的边，如图7-8所示，半径1选择10mm，按鼠标中键确认；继续使用边倒圆命令选择需倒圆角的4条边，半径1选择5mm，按鼠标中键确认，效果如图7-9所示。步骤5

图7-8主壳体模型圆角2的添加图7-9主壳体1模型圆角3的添加图7-7主壳体模型圆角1的添加步骤4

图7-6主壳体模型-拉伸2建立主壳体模型-拉伸2。单击快捷菜单上的拉伸命令，截面选择草图2，方向选择平面法向，结束选择对称值，距离为26mm，布尔运算选择减去，其他默认设置。单击确定，完成主壳体模型的创建，效果如图7-6所示。步骤6步骤6主壳体模型-抽壳1。单击快捷菜单上的抽壳命令，类型选择“移除面，然后抽壳”，用鼠标左键选择主壳体模型上表面，厚度设置为2，按鼠标中键确认，效果如图7-10所示。

图7-10主壳体模型抽壳的添加步骤7建立主壳体模型-拉伸3。单击快捷菜单上的拉伸命令，单击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，然后单击确定按钮，进入草图编辑模式，利用草图工具绘圆命令,以坐标系原点为圆心，利用快速尺寸命令标注相应的直径尺寸32，如图7-11所示，然后单击完成草图，退出草图绘制；拉伸距离设置为4，布尔设置为合并，单击鼠标中键，退出拉伸命令，效果如图7-12所示。步骤7

7-11主壳体3模型圆形绘制

图7-12主壳体3模型圆凸台绘制重点与难点

图7-14主壳体4模型材料去除建立主壳体模型4。单击快捷菜单上的拉伸命令，单击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，然后单击确定按钮，进入草图编辑模式，利用草图工具绘圆命令,以坐标系原点为圆心，利用快速尺寸命令标注相应的直径尺寸29，再次利用草图工具绘圆命令，绘制直径为32的圆；利用草图工具直线命令自圆心绘制射线，快速尺寸命令标注射线与X轴的角度为45，利用草图工具偏置曲线命令，向两边各偏置2.5；利用草图工具命令，修剪多余曲线；利用草图工具阵列曲线，要阵列的曲线选择单条曲线，选择如图13的三条曲线，布局设置为圆形，指定点为圆心，间距为数量和间隔，数量2，节距角180，然后单击完成草图；在拉伸对话框下，截面线选择曲线（8），开始距离设置为0，结束距离设置为1，布尔设置为减去，单击鼠标中键，退出拉伸命令，效果如图7-14所示。

图7-13主壳体4模型草绘步骤8建立主壳体模型5。再次单击快捷菜单上的拉伸命令，单击快捷菜单上的草图绘制，草图类型选择在平面上，平面方法选择自动平面，指定平面选择凸台上表面，草图方向参考水平，选择朝右箭头，草图原点指定圆心点，如图7-15所示。然后单击确定按钮，进入草图编辑模式，利用草图工具绘圆命令,以坐标系原点为圆心，利用快速尺寸命令标注相应的直径尺寸29；利用草图工具投影曲线命令，要投影的对象选取外圆，单击鼠标中键，退出投影曲线对话框；利用草图工具直线命令自圆心绘制射线，快速尺寸命令标注射线与X轴的角度为28，利用草图工具阵列曲线，要阵列的曲线选择单条曲线，选择绘制的射线，布局设置为圆形，指定点为圆心，间距为数量和间隔，数量2，节距角180，然后单击确定，利用草图工具命令，修剪多余曲线，如图7-16所示，然后单击完成草图。在拉伸对话框下，截面线选择曲线，开始距离设置为0，结束距离设置为1，布尔设置为减去，如图17所示，单击鼠标中键，退出拉伸命令，完成主壳体模型6的创建，效果如图18所示。

图7-18主壳体6拉伸材料去除

图7-17主壳体5拉伸参数设置

步骤9建立主壳体模型7。单击快捷菜单上的拉伸命令，截面线选择曲线单击绘制截面创建草图，选择如图7-19所示的零件表面，其他默认设置，单击确定，进入草图编辑模式，利用草图工具偏置曲线命令，投影选取曲线；利用草图工具偏置曲线命令，向外偏置最大外轮廓线，偏置距离设置为1mm，其他默认设置，效果如图7-20所示；单击完成，开始-结束选择值，距离分别设置为0和2，布尔运算选择减去，其他默认设置，单击确定，完成主壳体模型7的创建，效果如图7-21所示。

图7-20主壳体7模型草绘

图7-19主壳体7草图平面选择步骤10

图7-21主壳体7拉伸材料去除建立主壳体模型-拉伸8。单击快捷菜单上的拉伸命令，截面线选择曲线单击绘制截面创建草图，选择如图7-22所示的X-Z平面，参考为水平，其他默认设置，单击确定，进入草图编辑模式，利用草图工具投影曲线命令，投影选取曲线；利用草图工具偏置曲线命令，向外偏置最大外轮廓线，两段曲线偏置距离分别设置为2和5，利用草图工具直线命令绘制线段，快速尺寸命令标注线段与边界的距离为27，线段之间的距离14，利用草图工具命令，修剪多余曲线，如图7-23所示，单击完成，开始-结束选择值，距离设置为21.5，布尔运算选择减去，其他默认设置，单击确定，完成主壳体模型8的创建，效果如图7-24所示。建立主壳体模型-拉伸9。单击快捷菜单上的拉伸命令，截面线选择曲线单击绘制截面创建草图，选择X-Y平面，其他默认设置，单击确定，进入草图编辑模式，利用草图工具绘圆命令,以坐标系原点为圆心，利用快速尺寸命令标注相应的直径尺寸10，利用镜像命令将绘制的圆相对于Y轴进行镜像，快速尺寸命令标注两圆之间的距离为29，距离X轴的距离为18，如图25所示，单击完成，开始-结束选择值，距离设置为39，布尔运算选择合并，其他默认设置，单击确定，完成主壳体模型8的创建，效果如图7-26所示。

图7-22主壳体8草图平面选择

图7-23主壳体8模型草绘

图7-26主壳体模型9拉伸图7-25主壳体9模型草绘

图7-24主壳体8材料去除步骤11建立主壳体模型-打孔1。单击快捷菜单上的孔命令，指定点选择两圆柱中心，直径为8，深度限制贯通体，布尔运算选择减去，其他默认设置。单击确定，完成主壳体模型的创建，效果如图7-27所示。步骤13建立主壳体模型-拉伸10。单击快捷菜单上的拉伸命令，截面线选择曲线单击绘制截面创建草图，选择X-Y平面，其他默认设置，单击确定，进入草图编辑模式，利用草图工具绘圆命令,以坐标系原点为圆心，利用快速尺寸命令标注相应的直径尺寸8，利用几何约束命令点在直线上将圆心与Y轴重合，快速尺寸命令标注圆心至坐标X轴之间的距离为42，如图7-28所示，单击完成，开始-结束选择值，距离设置为39，布尔运算选择合并，其他默认设置，单击确定，完成主壳体模型8的创建，效果如图7-29所示。图7-27主壳体模型

打孔1

图7-29主壳体模型

拉伸10图7-28主壳体模型10草绘步骤12步骤13建立主壳体模型-打孔2。单击快捷菜单上的孔命令，指定点选择圆柱中心，直径为6，深度限制贯通体，布尔运算选择减去，其他默认设置。单击确定，完成主壳体模型的创建，效果如图7-30所示。

图7-30主壳体模型

打孔2建立主壳体模型-拉伸11。单击快捷菜单上的拉伸命令，截面线选择曲线单击绘制截面创建草图，选择如图7-31所示平面，其他默认设置，单击确定，进入草图编辑模式，利用草图工具投影曲线命令，投影外边界曲线；利用草图工具偏置曲线命令，向内偏置轮廓线，曲线偏置距离设置为3，利用草图工具直线命令绘制连接线段，利用快速尺寸命令标注距离3，如图7-32所示，单击完成，开始-结束选择值，距离设置为39，布尔运算选择合并，其他默认设置，单击确定，完成主壳体模型11的创建，效果如图7-33所示。

图7-32主壳体11草绘图7-31主壳体11草图平面选择

图7-33主壳体模型拉伸11步骤15步骤14主壳体模型-倒圆角2。单击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两条边，如图7-34所示，形状选择圆形，半径1选择3mm，完成3mm圆角边的选择；然后单击确定，完成主壳体模型的圆角的创建。建立主壳体模型-拉伸12。单击快捷菜单上的拉伸命令，截面线选择曲线单击绘制截面创建草图，选择如图7-35所示平面，其他默认设置，单击确定，进入草图编辑模式，利用草图工具矩形命令绘制图形，利用快速尺寸命令标注距离3和1，如图7-36所示，单击完成，开始-结束选择值，距离设置为1，布尔运算选择减去，其他默认设置，单击确定，完成主壳体模型12的创建，效果如图7-37所示

图7-34主壳体模型拉伸11

图7-35主壳体12草图平面选择

图7-36主壳体12草绘步骤17步骤16图7-37主壳体模型拉伸12建立主壳体模型-倒角1。单击快捷菜单上的倒斜角命令，横截面设置为非对称，距离1设置为1，距离2设置为1.5，下面选择需倒斜角的边，然后单击确定，完成主壳体模型的倒斜角的创建，效果如图7-38所示。建立主壳体模型-镜像特征1。单击快捷菜单上的镜像特征命令，选择上两步创建的特征，镜像平面选择X-Z平面，如图7-39所示，单击确定按钮，镜像特征效果如图7-40所示。

图7-38主壳体模型-倒角1图7-39主壳体模型选择特征

图7-40主壳体模型-镜像特征1步骤18步骤19建立主壳体模型-拉伸13。单击快捷菜单上的拉伸命令，截面线选择曲线单击绘制截面创建草图，选择X-Y平面，进入草图编辑模式，利用草图工具矩形命令绘制图形，利用快速尺寸命令标注距离2.5和0.5，如图7-41所示，单击完成，开始-结束选择值，距离设置为35，布尔运算选择合并，其他默认设置，单击确定，完成主壳体模型13的创建，效果如图7-42所示。建立主壳体模型-镜像特征2。单击快捷菜单上的镜像特征命令，选择上两步创建的特征，镜像平面选择X-Z平面，单击确定按钮，镜像特征效果如图7-43所示。

图7-41主壳体模型

拉伸13草绘

图7-42主壳体模型拉伸13图7-43主壳体模型

镜像特征2步骤20步骤21建立主壳体模型-拉伸14。单击快捷菜单上的拉伸命令，截面线选择曲线单击绘制截面创建草图，选择如图7-44所示的草绘平面，进入草图编辑模式，利用草图工具矩形命令绘制图形，利用快速尺寸命令标注距离12，如图7-45所示，单击完成，开始-结束选择值，距离设置为3，布尔运算选择减去，其他默认设置，单击确定，完成主壳体模型14的创建，效果如图7-46所示。建立主壳体卡扣模型-草图1。单击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，选择草绘如图47所示，然后单击确定按钮，进入草图编辑模式，视图模式切换至带有淡化边的线框，利用草图工具投影曲线命令投影所选曲线，利用草图工具直线命令绘制两段线段，利用快速尺寸命令标注至相应的边界分别设置为2，以约束草图，选中刚绘制的两条线段，利用转换为参考，如图7-48所示，然后单击完成草图，退出草图绘制。

图7-44主壳体模型拉伸13草绘

图7-45主壳体模型拉伸14草绘图7-46主壳体模型拉伸14图7-47选择草绘平面

图7-48卡扣草图1步骤22步骤23建立主壳体卡扣模型-草图2。单击快捷菜单上的基准平面命令，类型选择成一角度，指定点选择参考线段的上端点，角度设置为0，效果如图7-49所示。单击草图按钮，平面类型选择在平面上，平面方法选择刚创建的基准平面，利用草图工具直线命令绘制绘制如图7-50所示的卡扣截面图形，然后单击确定按钮，退出草图模式。建立主壳体-卡扣模型1。单击快捷菜单上的扫掠命令，截面选择步骤24中创建的草图曲线，引导线选择步骤23创建的曲线，体类型设置为实体，其他参数设置为默认，然后单击确定按钮，效果如图7-51所示。图7-49选择草绘平面

图7-50卡扣草图2图7-51主壳体-卡扣模型1

步骤24步骤25建立主壳体模型-卡扣模型2。单击快捷菜单上的镜像特征命令，选择卡扣模型1创建的特征，镜像平面选择X-Z平面，单击确定按钮，镜像特征效果如图7-52所示。建立主壳体-卡扣模型3。单击快捷菜单上的拉伸命令，截面线选择曲线单击绘制截面创建草图，选择如图7-54所示平面，其他默认设置，单击确定，进入草图编辑模式，利用草图工具直线命令绘制连接线段，利用快速尺寸命令标注距离2、0.8，角度标为30度，如图54所示，单击完成，开始距离设置为2，结束距离设置为10，布尔运算选择合并，其他默认设置，单击确定，完成主壳体-卡扣模型3的创建，效果如图7-55所示。图7-52主壳体-卡扣模型2图7-53主壳体-卡扣模型3草绘平面

图7-54主壳体-卡扣模型3草绘截面图7-55主壳体-卡扣模型3

步骤26步骤27建立主壳体-卡扣合并。单击快捷菜单上的合并命令，将测面卡扣和主壳体模型进行合并，模型主壳体整体效果如图7-56所示。图7-56主壳体模型图7-57手摇转笔刀完成效果图步骤28表2-1工作任务评价单序号考核评价项目考核内容学生自评小组互评老师总评分值比重1过程性考核素质目标自我管理的能力，能够按照老师的要求自觉完