3D打印及后处理技术 课件 项目2 手机支架的建模与打印

手机支架完美解放你的双手手机支架展示项目二：手机支架的建模与打印ModelingandPrintingofMobilePhoneHolder3D打印及后处理技术项目二任务内容项目二引言项目二项目目标123CONTENTS目录项目二：“手机支架的建模与打印”，主要让同学们熟练掌握3D切片软件的应用与建模软件以及打印机的操作，掌握模型从设计到制造的全过程。本项目涉及到手机支架的设计、建模与切片处理、打印及后处理等技术技能的培养，学习结束后，同学们要完成实训项目考核，老师完成评阅并做总结发言。1.项目二引言2.项目二任务内容内容2.2手机支架固定杆与调节杆的建模内容2.4手机支架模型切片与打印内容2.3手机支架模型的仿真装配与渲染内容2.1手机支架外框的建模项目内容3.项目二项目目标掌握UG建模软件的基本建模步骤及操作知识目标1掌握UG软件的基本装配命令，明确仿真装配的意义知识目标2了解装配体渲染的基本操作知识目标3熟悉FDM打印机操作流程知识目标4掌握3D打印后处理中常用的工艺知识目标53.项目二项目目标明确手机支架的建模思路，明确手机支架的装配思路能力目标1熟悉切片软件的使用能力目标2掌握桌面级FDM打印机的基本操作技能能力目标3在打印及后处理过程中，能够针对问题（如模型失效、支撑设置错误、表面粗糙等）提出有效的解决方案。能力目标43.项目二项目目标养成定期检查、维护和保养设备的良好习惯，及时发现和解决设备故障，延长设备使用寿命素养目标1熟悉设备操作规程，能够正确操作各种设备，避免因误操作引发的安全事故。素养目标2在项目中培养团队合作能力，通过分工合作完成建模、打印及后处理的全流程，提升团队沟通与协作效率素养目标3-谢谢聆听ENDTHANKS2.1手机支架外框的建模项目二ModelingofMobilePhoneHolderOuterFrame手机支架外框的建模任务引入课后评价表讨论交流1234CONTENTS目录在日常生活中，随着智能手机的广泛应用，手机支架逐渐成为一个实用而必备的小工具。如何利用3D打印技术快速、低成本地制作符合个性化需求的手机支架，已经成为一种创新的设计与实践方式。在实际应用中，手机支架不仅需要满足稳固性和功能性的要求，还需要兼具美观性与便携性，这对建模设计提出了更高的要求。本节内容需要思考并解决以下问题：（1）如何通过合理的设计，使手机支架的结构满足可调节角度的使用需求？（2）用3D建模软件时，应如何规划外框的设计流程以确保打印效果最佳。（3）设计手机支架外框时，应该考虑哪些结构性因素，例如支撑稳定性和材料使用的强度？1.任务引入双击桌面上

的“NX12.0”快捷图标，启动NX12.0中文版，打开NX12.0的初始界面，如图2-1所示。2.手机支架外框的建模图2-1NX12.0初始界面单击“新建”按钮，弹出“新建”对话框。选择“模型”选项卡，在“单位”下拉列表中选择“毫米”选项，在“模版”选区中选择“模型”选项；在“名称”文本框中输入相应的文件名（以英文字母命名），在“文件夹”文本框中选择相应的存放目录，如图2-2所示。完成设置后，单击“确定”按钮，进入NX12.0的建模界面，如图2-3所示。2.手机支架外框的建模图2-2“新建”对话框图2-3NX12.0建模界面第一步:根据图2-4所示的手机外边框尺寸图，进行手机支架外边框草图绘制。单击“草图”图标，弹出“创建草图”对话框，如图2-5（a）所示，将“草图类型”选择为“在平面上”，“指定坐标系”选择X-Y平面，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮进入草图绘制界面，绘制完成后单击“完成草图”图标，完成草图绘制，如图2-5（b）所示。2.手机支架外框的建模图2-4手机支架外边框尺寸图（a）创建草图（b）草图绘制图2-5手机支架外边框草图绘制第二步：手机支架外边框拉伸。单击“拉伸”图标，弹出“拉伸”对话框，选中图2-5（b）中所绘制的曲线，将“指定矢量”设置为Z轴，设置拉伸“结束”为值，结束距离为8mm，“布尔”类型选择“无”，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮完成操作，如图2-6所示。2.手机支架外框的建模图2-6手机支架外边框草图拉伸第三步：完成角度固定杆转轴的建模。单击“草图”图标，弹出“创建草图”对话框，将“草图类型”选择为“在平面上”，“指定坐标系”选择图2-5中红色箭头所指平面，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮进入草图绘制界面。进入草图绘制界面后，绘制一个以该截面中心为圆心的，直径为4mm的圆，绘制完成后单击“完成草图”图标，完成草图绘制。单击“拉伸”图标，弹出“拉伸”对话框，选中图2-7中所绘制的曲线，将“指定矢量”设置为X轴，设置拉伸“结束”为值，结束距离为30mm，“布尔”类型选择“合并”，设置“选择体”的方式为“体”，然后单击选中图2-4中所拉伸的实体，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮完成操作，如图2-6所示。2.手机支架外框的建模图2-7角度固定杆转轴草图基准面图2-8角度固定杆转轴草图拉伸第四步：完成角度调节杆旋转轴的建模。单击“草图”图标，弹出“创建草图”对话框，将“草图类型”选择为“在平面上”，“指定坐标系”选择图2-7中红色箭头所指平面，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮进入草图绘制界面。进入草图绘制界面后，以草图原点为零点，以此面坐标（x：4mm，y：-4mm）处为圆心，绘制一个直径为4mm的圆，绘制完成后单击“完成草图”图标，完成草图绘制。单击“拉伸”图标，弹出“拉伸”对话框，选中图2-9中所绘制的曲线，将“指定矢量”设置为X轴，设置拉伸“结束”为值，结束距离为10mm，“布尔”类型选择“合并”，设置“选择体”的方式为“体”，然后单击选中图2-6中所拉伸的实体，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮完成操作，如图2-8所示。另一侧的调节杆旋转轴建模可通过重复以上步骤完成，或者通过调用镜像命令完成建模（镜像操作需要建立一个基准平面，该平面为手机外框的中心对称面）。2.手机支架外框的建模图2-9角度调节杆旋转轴草图绘制图2-10角度调节杆旋转轴草图拉伸第五步:完成手机外边框卡槽的建模。单击“草图”图标，弹出“创建草图”对话框，将“草图类型”选择为“在平面上”，“指定坐标系”选择图2-9中所示平面，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮进入草图绘制界面。进入草图绘制界面后，根据图2-10所示的草图轮廓绘制手机支架外边框卡槽的草图，绘制完成后单击“完成草图”图标，完成草图绘制，如图2-11所示。2.手机支架外框的建模图2-11新建手机外边框卡槽基准面图2-12手机外边框卡槽尺寸单击“拉伸”图标，弹出“拉伸”对话框，选中图2-11中所绘制的曲线，将“指定矢量”设置为X轴，单击“反向”图标反转拉伸方向，设置拉伸“结束”为值，结束距离为15mm，“布尔”类型选择“合并”，设置“选择体”的方式为“体”，然后单击选中图2-8中所拉伸的实体，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮完成操作，如图2-12所示。2.手机支架外框的建模图2-13手机外边框卡槽草图绘制图2-14手机外边框卡槽草图拉伸第六步：完成手机支架另一侧卡槽建模。单击“拉伸”图标，弹出“拉伸”对话框，选中图2-11中所绘制的曲线，将“指定矢量”设置为X轴，单击“反向”图标反转拉伸方向，设置拉伸“开始”为值，开始距离为45mm，设置拉伸“结束”为值，结束距离为60mm，“布尔”类型选择“合并”，设置“选择体”的方式为“体”，然后单击选中图2-12中所拉伸的实体，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮完成操作，如图2-13所示。建模完成后，学员可根据实际情况使用倒圆角命令，对模型整体进行倒圆角操作。2.手机支架外框的建模图2-14手机外边框卡槽草图拉伸3.讨论交流正确的根据3D打印成型特点进行3D模型建模会更加利于模型的打印成型，更少的支撑结构，使模型打印更加节省材料，并且更加方便成型产品的后处理。那么，怎么设计三维模型可以更加利于打印成型呢?经验分享：3D建模的关键点之一在于基准面的选取与创建，建模设计过程中掌握不同位置的基准面建立，是实现复杂模型设计的基础。完成本节内容的学习后，请同学们对本节内容的学习掌握情况做出评价，评分表如表2-1所示，请老师完成评阅并做总结发言。4.课后评价表表2-1第一节评价表评价类型权重具体指标分值得分

自评组评师评知识掌握20%掌握UG建模软件的基本建模步骤及操作

20

技能应用60%明确手机支架外框的建模思路，掌握基本建模流程60

劳动素养20%培养严谨的建模态度20

综合评价总分

教师点评-谢谢聆听ENDTHANKS2.2手机支架固定杆与调节杆的建模ModelingofMobilePhoneSupportFixingRodandAdjustingRod项目二手机支架固定杆与调节杆的建模任务引入课后评价表123CONTENTS目录在设计手机支架的过程中，固定杆与调节杆是整个支架结构的关键部件。固定杆需要确保支架的整体稳定性，而调节杆则需要具备灵活性以实现角度和高度的调节。这两个部件的设计与建模直接决定了手机支架的使用性能与用户体验。在完成固定杆与调节杆建模的过程中，需要重点思考并解决以下问题：（1）调节杆的设计应如何实现角度与高度的调节功能，同时避免结构松动或操作不便。（2）在设计过程中，如何平衡部件的强度与轻量化需求，以优化3D打印的材料使用与打印时长。通过学习本节内容，学习者将熟悉手机支架功能性部件的建模思路与技巧，并掌握如何在设计中综合考虑力学性能、功能实现和打印优化等多方面因素。这将为后续3D打印过程以及手机支架的实际应用提供坚实的设计基础。1.任务引入双击桌面上的“NX12.0”快捷图标，启动NX12.0中文版，打开NX12.0的初始界面。单击“新建”按钮，弹出“新建”对话框。选择“模型”选项卡，在“单位”下拉列表中选择“毫米”选项，在“模版”选区中选择“模型”选项；在“名称”文本框中输入相应的文件名（以英文字母命名），在“文件夹”文本框中选择相应的存放目录。完成设置后，单击“确定”按钮，进入NX12.0的建模界面。第一步：完成角度固定杆建模。单击“草图”图标，弹出“创建草图”对话框，将“草图类型”选择为“在平面上”，“指定坐标系”选择X-Y平面，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮进入草图绘制界面。进入草图绘制界面后，根据图2-16所示的草图轮廓绘制手机支架外边框卡槽的草图，绘制完成后单击“完成草图”图标，完成草图绘制。单击“拉伸”图标，弹出“拉伸”对话框，选中图2-16中所绘制的曲线，将“指定矢量”设置为Z轴，设置拉伸“结束”为值，结束距离为8mm，“布尔”类型选择“无”，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮完成操作，如图2-17所示。2.手机支架固定杆与调节杆的建模图2-16角度固定杆尺寸图图2-17角度固定杆三维实体模型第二步：完成角度固定杆边倒圆与转轴孔的建模。单击“边倒圆”图标，弹出“边倒圆”对话框，选中图2-18中所示的边线，将“半径1”设置为4mm，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮完成操作，如图2-18所示。2.手机支架固定杆与调节杆的建模图2-18角度固定杆边倒圆图2-19角度固定杆转轴孔草图单击“草图”图标，弹出“创建草图”对话框，将“草图类型”选择为“在平面上”，“指定坐标系”选择图2-19所示平面，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮进入草图绘制界面。进入草图绘制界面后，绘制一个圆，圆心距离上边与右边为4mm，圆的直径为4.8mm，绘制完成后单击“完成草图”图标，完成草图绘制。单击“拉伸”图标，弹出“拉伸”对话框，选中图2-19中所绘制的曲线，将“指定矢量”设置为X轴，设置拉伸“结束”为值，结束距离为10mm，“布尔”类型选择“减去”，设置“选择体”的方式为“体”，然后单击选中图2-17中所拉伸的实体，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮完成操作，如图2-20所示。2.手机支架固定杆与调节杆的建模图2-20角度固定杆草图布尔运算第三步：完成角度固定杆转轴的建模。单击“草图”图标，弹出“创建草图”对话框，将“草图类型”选择为“在平面上”，“指定坐标系”选择图2-21所示平面，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮进入草图绘制界面。进入草图绘制界面后，绘制一个圆，圆心距离上边3mm，圆心距离左边2mm，圆直径为2mm，绘制完成后单击“完成草图”图标，完成草图绘制。单击“拉伸”图标，弹出“拉伸”对话框，选中图2-19中所绘制的曲线，将“指定矢量”设置为X轴，设置拉伸“结束”为值，结束距离为8mm，单击“反向”图标反转拉伸方向，“布尔”类型选择“合并”，设置“选择体”的方式为“体”，然后单击选中图2-20中所拉伸的实体，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮完成操作，如图2-22所示。2.手机支架固定杆与调节杆的建模图2-21角度固定杆转轴草图绘制图2-22角度固定杆转轴草图拉伸第四步：完成角度固定杆另一半模型的创建。选择“菜单”/“插入”/“关联复制”/“镜像特征”选项，弹出“镜像特征”对话框，选中图2-22中拉伸的实体做为要镜像的特征，选择转轴外侧面（图2-23红色箭头所指）做为镜像平面，单击“确定”按钮完成操作。单击“合并”图标，弹出“合并”对话框，设置“目标”的方式为“体”，然后单击选中图2-22中所拉伸的实体，设置“工具”的方式为“体”，然后单击选中图2-23中所镜像的实体，单击“确定”按钮完成操作，如图2-24所示。2.手机支架固定杆与调节杆的建模图2-23角度固定杆镜像建模图2-24角度固定杆建模第五步：完成角度固定杆模型所有边的倒圆。单击“边倒圆”图标，弹出“边倒圆”对话框，选中图2-25中所示的边线，将“半径1”设置为0.8mm，其余参数保持默认设置，单击“确定”按钮完成操作，如图2-23所示（请学员请自行完成除本图以外其它边的边倒圆操作）。2.手机支架固定杆与调节杆的建模图2-25角度固定杆模型边倒角第六步：新建模型文件，在英文条件下命名文件并将文件保存在手机支架外框模型和固定杆相同的文件夹内，如图2-26所示。请学员根据图2-27所示的角度调节杆尺寸图，自行完成角度调节杆的建模任务。2.手机支架固定杆与调节杆的建模图2-26新建角度调节杆模型文件图2-27角度调节杆尺寸图完成本节内容的学习后，请同学们对本节内容的学习掌握情况做出评价，评分表如表2-2所示，请老师完成评阅并做总结发言。3.课后评价表表2-2第二节评价表评价类型权重具体指标分值得分

自评组评师评知识掌握20%掌握UG建模软件的基本建模步骤及操作

20

技能应用60%明确手机支架固定杆与调节杆的建模思路，掌握基本建模流程60

劳动素养20%培养严谨的建模态度20

综合评价总分

教师点评谢谢聆听THANKSEND2.3手机支架模型的装配与染色Assemblyanddyeingofmobilephonebracketmodel项目二手机支架固定杆与调节杆的建模任务引入课后评价表123CONTENTS目录手机支架的设计完成后，进行仿真装配与渲染是验证设计合理性与提升模型表现力的重要环节。通过仿真装配，可以检测各部件之间的匹配性和运动特性；通过渲染，则能直观展示手机支架的外观效果和材质特性。在完成仿真装配与渲染的任务中，需要重点思考并解决以下问题：（1）如何在3D建模软件中对支架的各个部件进行精确的虚拟装配，验证其结构的合理性和装配顺序。（2）在仿真装配中，如何检查固定杆与调节杆的配合情况，确保其运动范围、角度调节和连接强度符合设计要求。（3）渲染时，如何选择合适的材质和光影效果，使手机支架的外观呈现更加真实且美观。通过学习本节内容，学习者将掌握如何利用3D建模软件的仿真装配功能，检测设计的可行性与优化点；同时，学习渲染技术以提升设计作品的视觉表现力。1.任务引入2.手机支架模型的仿真装配与渲染装配就是按照设计的技术要求实现机械零件或部件的连接,把机械零件或部件组合成机器。实际意义就是在建模软件中根据设计要求限制零件的自由移动，使其与真实移动情况一致，这就是零件的空间自由度。图2-28物体的空间自由度2.手机支架模型的仿真装配与渲染物体在空间具有六个自由度，如图2-28所示，即沿x、y、z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度

。因此，要完全确定物体的位置，就必须固定这六个自由度。选择“菜单”/“装配”/“组件位置”/“移动组件”选项，分别对x、y、z三个直角坐标轴方向进行移动和旋转操作，用此方法可以检查零件剩余的自由度。通过该方式可以验证约束是否运用得当，如图2-29所示。图2-29检验物体的空间自由度方法2.手机支架模型的仿真装配与渲染双击桌面上的“NX12.0”快捷图标，启动NX12.0中文版，打开NX12.0的初始界面。单击“新建”按钮，弹出“新建”对话框。选择“模型”选项卡，在“单位”下拉列表中选择“毫米”选项，在“模版”选区中选择“装配”选项；在“名称”文本框中输入相应的文件名（以英文字母命名），在“文件夹”文本框中选择相应的存放目录，如图2-30所示。完成设置后，单击“确定”按钮，进入NX12.0的装配界面。图2-30新建装配模型2.手机支架模型的仿真装配与渲染第一步：导入手机支架外框零件。单击“添加”图标，弹出“添加组件”对话框，如图2-31所示。单击“打开”按钮，在弹出的“部件名”对话框中找到手机外框文件存放位置，并单击“OK”按钮；然后单击“放置组件的位置”图标，将零件拖动至任意的位置，并单击鼠标左键进行放置；最后将“约束类型”设置为“固定”，单击“选择几何体”图标，选择手机支架外框，

单击“确定”按钮完成导入操作，如图2-32所示。一般情况下，我们在装配时会将第一个零件进行固定操作，以便作为后续零件装配的参考。图2-31添加组件对话框图2-32导入手机支架外边框2.手机支架模型的仿真装配与渲染第二步：完成手机支架角度调节杆的装配。首先找到手机角度调节杆文件存放路径，导入零件，零件摆放位置如图2-33所示。根据实际使用要求，该支架需要围绕如图2-33中红色箭头所指的轴进行旋转，因此我们在进行装配约束时需要保留旋转的自由度。单击“装配约束”图标，弹出“装配约束”对话框，单击“约束类型”中的“接触对齐”图标，将“方位”设置为“首选接触”，然后依次选中图2-33中红色箭头所指的两个圆柱体的中心线，单击“确定”按钮完成装配约束，如图2-34所示。图2-33导入手机支架角度固定杆图2-34角度固定杆与外边框同轴约束2.手机支架模型的仿真装配与渲染单击“装配约束”图标，弹出“装配约束”对话框，单击“约束类型”中的“距离”图标，单击“选择几何体”图标，依次选择外框架内侧面与角度调节杆外侧面，将“距离”设置为1mm，单击“确定”按钮完成装配约束，如图2-35所示。图2-35角度固定杆与外边框距离配合2.手机支架模型的仿真装配与渲染第三步:完成手机支架角度固定杆的装配。首先找到手机支架角度固定杆文件存放路径，导入零件，零件摆放位置如图2-36所示。单击“装配约束”图标，弹出“装配约束”对话框，单击“约束类型”中的“接触对齐”图标，将“方位”设置为“首选接触”，然后依次选中图2-36中红色箭头所指两个圆柱体的中心线，单击“确定”按钮完成装配约束，如图2-36所示。

单击“装配约束”图标，弹出“装配约束”对话框，单击“约束类型”中的“距离”图标，单击“选择几何体”图标，依次选择外框架卡槽内侧面与角度调节杆外侧面，将“距离”设置为1mm，单击“确定”按钮完成装配约束，如图2-37所示。图2-36角度调节杆与外边框同轴约束图2-37角度调节杆与外边框距离配合2.手机支架模型的仿真装配与渲染第四步:完成手机支架装配体材质选择。选择“视图”工具栏，单击“真实着色”图标，弹出“真是着色设置”菜单栏，单击“全局材料”图标，在弹出的下拉菜单中单击“全局材料白色亮泽塑料”（可根据实际打印材料自行调整零件材料属性），如图2-38所示。图2-38装配体材质选择2.手机支架模型的仿真装配与渲染第五步:完成装配体模型着色。选中模型并右击，在弹出的快捷菜单中选择“编辑显示”命令，弹出“编辑对象显示”对话框，如图2-39所示。单击“颜色”图标，弹出“颜色”对话框，在对话框中的“收藏夹”中，学员可自行选择喜欢的颜色对模型进行染色处理，选择所需颜色后，单击“确定”按钮返回“编辑显示对象”对话框，再单击“应用”按钮完成模型染色，如图2-40所示。图2-39“编辑对象显示”对话框2.手机支架模型的仿真装配与渲染图2-40手机支架模型染色2.手机支架模型的仿真装配与渲染第六步：保存手机支架装配体格式文件。单击“保存”图标，弹出“命名部件”对话框，单击“浏览”图标，选择合适的保存路径并以英文名称命名装配体，单击“确定”按钮完成文件保存，如图2-41所示。图2-41手机支架装配体格式保存2.手机支架模型的仿真装配与渲染第七步：导出手机支架装配体STL格式文件,存放在文件夹中。选择“文件”/“导出”/“STL”选项，如图2-42（a）所示，弹出“STL导出”对话框，将整个装配体做为“选择对象”，单击“浏览”图标，选择合适的路径进行导出，单击“应用”按钮完成导出STL模型操作，如图2-42（b）所示。图2-42手机支架STL格式文件导出（a）导出“stl”文件选项（b）选择导出对象3.课后评价表完成本节内容的学习后，请同学们对本节内容的学习掌握情况做出评价，评分表如表2-3所示，请老师完成评阅并做总结发言。表2-3第三节评价表评价类型权重具体指标分值得分

自评组评师评知识掌握20%明确手机支架的装配思路20

技能应用60%掌握UG软件的基本装配命令，明确仿真装配的意义30

掌握装配体渲染的基本操作30

劳动素养20%在项目中培养团队合作能力，通过分工合作完成建模全流程，提升团队沟通与协作效率

20

综合评价总分

教师点评谢谢聆听THANKSEND2.4手机支架模型切片与打印Slicingandprintingofmobilephoneholdermodel项目二手机支架模型切片与打印任务引入课后评价表123CONTENTS目录在完成手机支架的建模设计后，切片与打印是将虚拟模型转化为物理实体的关键步骤。切片过程决定了打印质量、打印时间和材料使用效率，而打印环节则需要确保模型的尺寸精度和表面质量。在手机支架模型的切片与打印过程中，需要重点思考并解决以下问题：（1）在切片过程中，如何设置合适的层高、填充密度和支撑结构，以平衡打印质量、强度和材料节约。（2）如何应对手机支架模型打印过程中可能出现的质量问题（如翘边、分层、支撑残留等），并确保最终成品满足设计要求。（3）打印完成后，如何检验打印件的尺寸精度和功能性，并根据问题对切片参数或模型设计进行改进。通过学习本节内容，学员将熟悉如何使用切片软件对模型进行切片优化，掌握打印设备的操作方法，并理解如何在实际打印中调整参数以提高成品质量。最终将设计的手机支架高质量地打印为实体模型，为后续的后处理与应用奠定基础。1.任务引入2.手机支架模型切片与打印第一步：导入手机支架STL模型。双击桌面上的“Him”切片软件图标，启动“HimalayaPrint”切片软件，进入主界面。单击“打开”图标，弹出“打开文件”对话框，如图2-43（a）所示，找到手机支架的STL格式文件，单击“打开”按钮，将手机支架模型导入切片软件，如图2-43（b）所示。图2-43导入手机支架STL模型（a）“打开文件”对话框（b）手机支架模型导入切片软件2.手机支架模型切片与打印第二步：完成切片软件参数设置。单击“打印设置”图标，弹出“打印设置”菜单，其中“配置文件”提供高、中、低