3D打印造型设计课件：3D打印机的装配与仿真

3D打印机的装配与仿真学习活动1：任务描述3D打印机的装配与仿真3D打印机（3DPrinters）简称（3DP）是一位名为恩里科·迪尼（EnricoDini）的发明家设计的一种神奇的打印机，它不仅可以“打印”一幢完整的建筑，甚至可以在航天飞船中给宇航员打印任何所需的物品的形状。房子、器官、汽车、衣服、机器人等等，你能想象这些东西都可以打印出来吗？此前，部件设计完全依赖于生产工艺能否实现，而3D打印机的出现，将颠覆这一生产思路，任何复杂形状的设计均可以通过3D打印机来实现。学习活动1：任务描述3D打印机的装配与仿真3D打印机本质上是一类多轴联动的数控设备，主要包括控制模块、驱动装置、传动装置、机架、打印平台、料盘、进料装置、打印喷头、冷却装置等功能模块。它是快速成型的一种工艺，采用层层堆积的方式分层制作出三维模型，其基本原理是通过改变材料的状态和喷头的三维运动合成，将“1D”丝材堆积成“3D”物体。

本项目在熟悉3D打印机相关知识后，学习对3D打印机的三维模型进行仿真装配和运动仿真测试，完成如下三项任务：任务一、3D打印机装配；任务二、装配爆炸图创建；任务三、运动仿真。任务一3D打印机装配学习活动2：任务目标学习活动3：任务内容学习活动4：任务实施3D打印机的装配与仿真

学习活动2：任务目标（1）观察生活中常见的3D打印机，思考其应具备的功能及其装配特点；（2）利用所学的UG装配知识进行3D打印机的装配设计，供参考的3D打印机设计案例，如图12-1所示；（3）在完成上述3D打印机装配设计的基础上，设计装配一款新的产品。3D打印机的装配与仿真学习活动3：任务内容与要求学习活动4：任务实施1.搭建装配环境。2.研究装配规则。3.学习零件添加。3D打印机的装配与仿真任务二装配爆炸图创建学习活动5：任务目标学习活动6：任务内容学习活动7：任务实施学习活动5：任务目标1.掌握创建爆炸视图的方法。2.掌握装配体中解除爆炸的方法。3.了解SolidWorks中配置的概念。3D打印机的装配与仿真学习活动6：任务内容爆炸图是装配结构的一种图示说明，可以在装配环境下把组成装配的组件拆分开来，清晰地展示整个装配的组成状况。本次任务要求在任务1生成装配体的基础上，创建如上图所示的装配爆炸视图。3D打印机的装配与仿真学习活动7：任务实施1.创建爆炸图；2.爆炸拆分组件；3.编辑爆炸图；4.取消爆炸图；5.删除爆炸图；6.隐藏和显示爆炸图。3D打印机的装配与仿真任务三运动仿真学习活动8：必备知识学习活动9：任务环境学习活动10：任务实施学习活动11：任务效果学习活动12：任务拓展学习活动8：必备知识1、构件

机器中每一个独立的运动单元体称为一个构件。2、运动副

由两个构件组成的可动联接称之为运动副，通过点或线接触而构成运动副统称高副，通过面接触的称为低副。两个构件上能够参加接触而构成运动副表面称为运动副元素。3、自由度

自由度是指一个系统在运动或变形时所能够独立改变的参数的个数，常利用自由度描述系统的状态和行为。3D打印机的装配与仿真学习活动8：必备知识4、约束

约束是指对物体运动所加的限制或限定，可以防止物体进行不必要的运动。例如，两个构件没有形成运动副前有6个自由度，当两者联接形成运动副时，其相对运动受到一定的限制。5、机构自由度的计算

机构自由度总数=活动构件数X6-约束总数-原动件独立输入运动数。常用运动副约束数需要查表获取。3D打印机的装配与仿真学习活动9：任务环境1.点击“应用模块”功能区“仿真”组中的“运动按钮”；2.弹出右侧的“运动导航器”面板；3.右击“运动导航器”面板中模型，新建仿真；4.设置“机构运动副向导”对话框；5.对仿真模型进行自定义操作。3D打印机的装配与仿真学习活动10：任务实施1、解算方案

整个过程包括定义分析类型、解算方案类型及特定传动副驱动类型等，可根据实际需求对同一物体进行不同的解算。步骤如下：（1）点击“菜单”；（2）在“插入”栏中点击“解算方案”按钮；（3）打开的界面如右图所示。3D打印机的装配与仿真学习活动10：任务实施2、求解完成解算方案设置后即可进行求解阶段。步骤如下：（1）点击“主页”功能区；（2）点击“解算方案”组中的“求解”按钮。其中，铰链运动驱动和电子表格驱动方案，需要用户设置传动副，定义步长和输入电子表格完成仿真分析。3D打印机的装配与仿真学习活动11：任务效果运动分析模块可以通过动画、XY结果视图、仿真动画等多种手段输出结果。1、动画动画是基于时间的机构动态仿真，包括静力平衡分析和静力/动力分析两类仿真分析。动画仿真包括以下两种方式：（1）点击状态栏中“动画”命令；（2）单击“分析”功能区“运动”组中的“动画按钮。”3D打印机的装配与仿真学习活动11：任务效果2、XY结果视图可以通过生成图表方式输出机构分析结果。包括以下两种方式：（1）点击“菜单”进入“分析”功能区，再进入“运动”界面点击“XY结果”命令。（2）单击“分析”功能区“运动”组中的“XY结果”按钮。3D打印机的装配与仿真学习活动11：任务效果3、仿真动画可以扫描下面的二维码观看3D打印机装配与仿真动画。3D打印机的装配与仿真学习活动12：任务拓展1.任务场景先前打印机存在不美观、打印不安全、不保温等诸多问题，需重新设计，要满足以下几点要求：（1）简洁的外观造型；（2）增加一个外保护罩；（3）进一步降低成本；（4）易于维护；（5）具有一定的宣传效应；（6）具有良好的适应性和扩展性。3D打印机的装配与仿真学习活动12：任务拓展2.任务要求（1）设计打印机外观造型草图；（2）绘制打印机装配仿真图；（3）对机构造型的基本工作要求和安装原理作简要说明。3.劳动工具与辅助工具允许借助常用的辅助工具，如：书籍、计算机等。3D打印机的装配与仿真

项目重点：学习3D打印机的装配及运动仿真。

学生了解：3D打印机的工作原理。

拓展阅读：3D