第一篇:产品造型快速成型实践环节作业报告-创意鼠标快速成型第二部分
三、产品设计方案及展示
3.1设计方案初步草图
见附件。
3.2手绘效果图(表现技法表达)
见附件。
3.3建模软件效果图(渲染出效果图)
三视工程图
3.4产品设计的详细说明
鼠标外形灵感来自兰博基尼Murcielago.具有跑车的流线感、简练感和力量感,外形结合了鼠标的特点,宽大的两侧及鱼形的构造符合人手抓握,左右键隐藏了原有的按键空隙,是整体感觉更加一体化。主配色使用勃艮第酒红色,让人更有跑车高贵、激情的感觉。滚轮则使用摩卡咖啡金,既与酒红色相映衬又起到了画龙点睛的作用。而此位置恰好是跑车品牌LOGO的位置。
3.5设计制作展板
见附件。
四、实验报告
4.1 CAID造型
CAID,即在计算机技术和工业设计相结合形成的系统支持下,进行工业设计领域内的各种创造性活动。与传统的工业设计相比,CAID在设计方法、设计过程、设计质量和设计效率等各方面都发生了质的变化,它涉及了CAD技术、人工智能技术、多媒体技术、虚拟现实技术、敏捷制造、优化技术、模糊技术、人机工程等许多信息技术领域,是一门综合的交叉性学科。
CAID以工业设计知识为主体,以计算机和网络等信息技术为辅助工具,实现产品形态、色彩、宜人性设计和美学原则的量化描述,从而设计出更加实用、经济、美观、宜人和创新的新产品,满足不同层次人们的需求。
4.2 数据格式转换
把3dm文件在Rhino中打开,另存为stl格式,并选择公差系数0.01毫米。如图。
4.3 软件系统导入文件并确定摆放位置
使用ZPrinter250自带的软件ZEdit Pro来编辑模型,导入,上色。最后另存为zpr。
4.4 切片分层、材料用量分析
打开ZPrint软件,导入鼠标的zpr文件。
按File→3D Print Time Estimator,查看用料分析。
4.5 打印过程及原理叙述
Zcorp三维打印成型机使用标准喷墨打印技术,通过将液态连接体铺放在粉末薄层上,逐层创建各部件,三维打印成型机是在一层粉末的上方移动打印头,打印由Zcorp软件传送横截面数据。Zcorp系统要求将粉末精确且均匀的分布在制作平台上。三维打印成型及通过逐层升高的供给活塞和平台来完成这项工作。墨辊装置将供给活塞送出的粉末在制作平台上铺开,并特意在每层多铺大约30%的粉末,以确保制作平台的整个层面都被粉末密实地覆盖。多余的粉末会掉到溢流槽中,然后流入一个容器,以备下次制作时重新使用,如图所示。
1)随机附带软件将CAD文件切片成数以千计的薄层
2)Zprinter 250系统每层成型实物模型的一个切面
3)喷墨头在粉上喷出粘结液固化松散的粉末
如图所示,左边是储粉筒或者说是送粉活塞,材料被放置在三维快速过程的起始位置,零件是由粉末和胶水组成的。所有Zcorp的粉材都是其科学研究小组研发的专有配方制作出来的,是高度工程化的材料,右边就是部件制作的地方。在工作平台的里面是平整的金属盘,上面一层层微细的粉末由滚筒铺开,然后在制作过程中由HP喷墨头喷出粘着剂进行粘结。为简化其工作原理,我们将粘结剂想象成传统的办公室的喷墨打印机的喷墨头喷出的墨水。我们还可以看到,送粉活塞式向上移动,而加工平台式向下移动。每次储粉筒向上移动,加工平台就向下移动相应的距离。这个机械装置中,我们指的台架部分包括一个滚筒,用于将很薄一层的粉末铺在加工平台上,而HP的喷墨头则喷出粘结剂粘结零件。
4.6 原型后处理
1)取出模型
2)表面去粉
3)固化模型
4)表面打磨
4.7 3DP技术特点
三维印刷工艺,也称为三维打印。1989年,美国麻省理工学院的Emanuel M.Sachs和John S.Haggerty等在美国申请了三维印刷技术的专利,之后Emanuel M.Sachs和John S.Haggerty又多次对该技术进行完善,形成了今天的三维印刷快速成型工艺。通过这个工艺,在每一层粘结完毕后,成型缸下降一个距离(等于层厚),供粉缸上升一段高度,推出多余粉末,并被铺粉辊推到成型缸,铺平并被压实。喷头在计算机控制下,按照下一个截面的二维几何信息进行运动,有选择地喷射粘结剂,最终构成层面。原理和打印机非常相似,即为三维打印这一名称的由来。铺粉辊铺粉时多余的粉末被粉末收集装置收集。如此周而复始地送粉、铺粉和喷射粘结剂,最终完成一个三维粉体的粘结,从而生产制品。三维P工艺与SLS工艺都是将粉末材料选择性地粘结成为一个整体。其最大的不同之处在于三维P工艺不用将粉末材料熔融,而是通过喷嘴本身会喷出粘合剂,将这些材料粘合在一起,既经济又简单。
4.8 原型分析与设计总结
原型分析:
成品外观相似,但表面比较粗糙。最大的特点就是颜色色差偏得很厉害。
但另一个优点就是整个过程操作非常方便,尽管这样可能有些浪费材料。
设计总结:
总体来说,快速成型可生成高复杂度的产品。产品制造过程几乎与零件的复杂程度无关,相比传统制造方式(如铸造),使用快速成型技术可以制作出外形极为复杂的产品,对于传统工艺来说,一些特殊的形状无法完成。
第二,它便于修改,生产迅速。整个生产过程数字化,与CAD模型具有直接的关联,可随时修改数据后进行制造,尤其适用于产品设计阶段的模型制造。
第三,固定的制造成本。传统的模型制作往往先需要模具,需要耗费大量时间,且模具的制造成本往往较高。快速成型技术的单个成品制作成本往往高于使用模具进行批量生产的平均成本,但是无需模具的一次性投资,对于只需要小规模生产的情况(比如在新产品开发中的设计模型),使用快速成型技术可以降低成本。
最后,固定的的生产效率。使用快速成型技术生产任何产品均使用雷同的材料堆积方式,对某一特定的产品的生产而言可能不是最优的方式。比如,生产时间会随着产品体积的增大而迅速增加。
形象地讲,快速成形系统就像是一台“立体打印机”。综上所述,快速成型技术必将能承担起21世纪制造业持续高速发展的重任,为现代制造业提供源源不断的超动力
参考文献
《快速成型与快速模具制造技术及其应用》《人机工程学》
《产品设计方法学》
第二篇:广州学院产品造型快速成型实践环节作业报告鼠标快速成型第四部分
4、软件系统导入文件并确定摆放位置
在Zprint自带的Zprint软件中打开“mouse.zpr”文件,如图5-17所示。打开后显示对话框中选择“Millimeter”,然后选NEXT,即可进入主界面,如图5-18所示。
图5-17 图5-18
接着,选择放大缩小
图5-19
图表,在弹出的对话框中输入如图5-19所示数值,将鼠标放大,并将其移动到适合的位置和贴近底部,不要超出白色线框,5、切片分层、材料用量分析
接着上一步,在file中打开3D Print Time Estimator,就会弹出对话框“Time Estimation Report”,如图5-21所示。在图中可以看出切片高度为40.31mm,每层厚度0.1016mm,要分成399层,所用到的时间是1小时56分。看起来用得时间好像比较久,但是适当摆放模型,让几个模型同时打印的话是会更省时间。而材料用量上,总共需要胶水118.3ml,颜料55.7ml。相对于其他快速成型三维打印机来说是比较省材料的,而且切片层分得比较细,表面精度也会相对提高和更加精准。
图5-21
6、打印过程及原理叙述
打印过程:
第一步,推粉。将前面工作台填充满粉末,过程如下组图5-22所示。
组图5-22 第二步,刮平和打印。将多余的粉末刮掉,然后就开始加胶水和颜料打印。由于每层很薄,一二层几乎没什么感觉。到刮刷打印第三层的时候就开始看到有颜色,而且三维打印机会先推粉后打印,不断地重复这个动作,如下组图5-23所示。
组图5-23 第三步,吸粉。在打印完模型以后会发现工作台周围有很多洒落下的粉末,这些粉末和工作台中没有加胶水的粉末都能回收利用。所以这个时候就会使用吸管把多余的粉末吸走,吸到模型附近的时候要特别小心,因为刚成型的模型比较脆弱。如组图5-24所示。
组图5-24 第四步,搬动模型到真空箱并进一步除粉。用A4纸轻轻把模型移动到纸上,再搬动到真空箱里,防止空气中粉尘的污染。如组图5-25所示。
组图5-25 第五步,清理好打印机中粉末,再将机器进行复位。用吸管把余下的粉末吸走,然后盖上打印机,用真空吸尘,将杂物和粉末分开,以便循环利用。最后进行机器的复位。
ZPrinter工艺原理:
首先铺粉机构在加工平台上精确地铺上一薄层粉末材料,然后喷墨打印头根据这一层的截面形状在粉末上喷出一层特殊的胶水,喷到胶水的薄层粉末发生固化。然后在这一层上再铺上一层一定厚度的粉末,打印头按下一截面的形状喷胶水。如此层层叠加,从下到上,直到把一个零件的所有层打印完毕。然后把未固化的粉末清理掉,得到一个三维实物原型。
第三篇:快速成型读书报告
《快速成型》读书报告
摘要
本文简单介绍了多个先进制造系统的特点及快速成型制造技术产生的背景系统地说明了快速成型制造技术的工作原理列举了多种主要的快速成型制造工艺方法分析了国内外研究和开发的现状并就快速成型制造技术中重要研究应用方向――快速模具制造的方法进行了说明还着重说明了快速成型制造技术体系的关键单元技术及其应用中所存在的问题详细介绍了快速成型制造技术在医学领域的最新应用并预计医学领域将成为快速成型制造技术的一个重要应用领域最后说明了快速成形制造技术的发展趋势通过上述的介绍说明我们对快速成型制造技术有了系统的了解可知由多种工程学科集成的快速成型制造技术还有很大的研究空间必将进一步地发展拥有更为广泛的应用领域
前言
快速成型制造技术(RPT),它是20世纪80年代末出现的成型方式,是先进制造技术的重要组成部分。目前,产业策略是以市场响应速度为首的状况,RPT可以缩短产品开发周期,降低开发成本,提高企业的竞争力,带来巨大的经济效益,因而越来越引起人们的重视,成为机械制造领域中的一重要研究课题
正文
一.快速成型制造技术原理
快速成型制造(Rapid Prototyping ManufacturingRPM)材料堆积法(Material Increase Manufacturing)是根据零件的三维模型数据迅速而精确地制造出该零CAD 技术数控技术激光加工新材料科学以及机械电子工程等多学科多技术为一体的新技术快速成型制造技术原理的基本构思是任何三维零件都可以看作是许多等厚度的二维平面轮廓沿某一坐标方向叠加而成因此依据计算机上构成的产品三维设计模型可先将CAD系统内的三维模型切分成一系列平面几何信息即对其进行分层切片得到各层截面的轮廓按照这些轮廓激光束选择性地切割一层层的纸(或固化一层层的液态树脂烧结一层层的粉末材料)或喷射源选择性地喷射一层层的粘接剂或热熔材料等形成各截面轮廓并逐步叠加成三维产品
二.快速成型制造技术的主要工艺方法
随着新型材料特别是能直接快速成型的高性能材料的研制和应用产生了越来越多的更为先进的快速成型工艺技术目前快速成型已发展了十几种工艺方法其中较成熟和典型的工艺有 1)液态光敏树脂选择性固化(Stereo Lithography Apparatus,简称SLA)液态光敏树脂选择性固化是最早出现的一种快速成型技术快速成型机上有一个盛满液态光敏树脂的液槽这种液态树脂在紫外线的照射下会快速固化成型开始时可升降工作台处于液面下一个截面厚度的高度聚焦后的紫外激光束在计算机的控制下按截面轮廓的要求沿液面进行扫描使扫描区域固化得到该截面轮廓然后工作台下降一层高度其上覆盖另一层液态树脂以便进行第二层扫描固化新固化的一层牢固地粘结在前一层上如此重复直到整个产品成型完毕
2)薄型材料选择性切割(Laminated Object Manufacturing,简称LOM)这种方法根据三维模型每个截面的轮廓线在计算机的控制下用CO2激光束对薄型材料(如底面涂胶的卷状纸)进行切割逐步得到各层轮廓并将其粘结在一起形成三维产品 3)粉末材料选择性烧结(Selected Laser Sintering,简称SLS)它采用CO2激光器和粉末状材料(如塑料粉陶瓷和粘结剂的混合粉金属与粘结剂的混合粉)成型时先在工作台上铺一层粉末材料然后激光束在计算机的控制下按照截面轮廓的信息对制件的实心部分所在的粉末进行烧结逐步得到各层轮廓一层成型完成后工作台下降一截面层的高度再进行下一层的烧结如些循环最终形成三维产品 4)丝状材料选择性熔覆(Fused Deposition Modeling,简称FDM)快速成型机的加热喷头在计算机的控制下可根据截面轮廓的信息作x-y平面运动和z方向的运动丝材(如塑料丝)有供丝机送至喷头并在喷头中加热熔化然后被选择性地涂覆在工作台上快速冷却后形成截面轮廓一层成型完成后工作台下降一截面层的高度再进行下一层的涂覆如此循环最终形成三维产品
5)粉末材料选择性粘结(Three-Dimensional Printing,简称3DP)快速成型机的喷头在计算机的控制下按照截面轮廓的信息在铺好的一层层粉末材料上有选择性地喷射粘结剂使部分粉末粘结形成截面轮廓一层成型完成后工作台下降一截面层的高度再进行下一层的粘结如此循环最终形成三维产品4-9 6)固基光敏液相法(Solid Ground Curing,简称SGC)固基光敏液相法的一层成型过程有五步添料掩膜紫外光曝光清除未固化的多余液体料向空隙处填充蜡料和磨平掩膜的制造采用了离子成像技术因此同一底片可以重复使用由于过程复杂SGC成型机是所有成型机中最复杂的一种SGC工艺每层的曝光时间和原料量是恒定的因此应尽量排满零件由于多余的原料不能重复使用若一次只加工一个零件会很浪费由于蜡的添加可省去设计支撑结构逐层比逐点曝光要快得多但由于多步骤的影响在加工速度上提高不很明显只有在加工大零件上才体现出优越性 7)热塑性材料选择性喷洒
在计算机控制下喷嘴在X-Y平面上移动喷洒成型用的热塑性材料材料迅速冷却后形成固态截面层每层截面成形后工作台下降一个截面层的高度再进行后一层的喷洒如此循环最终形成三维产品
8)变长线扫描SLS RPT 我国华北工学院发明的变长线扫描SLS RPT是将CO2激光束通过柱面透镜在工作面上形成具有恒定的能量密度的细长线束此线束长度可随x-y二维直线导轨扫描同步变化使之与当前烧结层截面的几何形状相适应这一长度可变而能量密度不变的线状热源对工作台上的粉末材料进行烧结形成由任意曲线围成的片层实体片层叠加形成所需的三维产品 9)高功率激光二极管线阵能量源SLS RPT 这也是我国华北工学院发明的其能量源是高功率激光二极管若干个高功率激光二极管通过光纤耦合后将光线的输出端精密地排列成线阵在此线阵后面设置微透镜阵列使各二极管发出的光束在工作面上形成直径约为0.25mm的光斑多个光斑构成激光线束各个激光器可独立驱动加工效率高 10)选择性电铸
选择性电铸是传统电铸在快速成型技术中的新应用不同于传统的快速成型方法它利用离子沉积的方法有选择地沉积金属离子形成三维零件实体的一个层面一个层面的制造完成后作为阴极的工件下降一定的高度快速成型机软件系统通过数据处理得到新层的数据控制阳极喷头开始新层的沉积如此层层叠加得到金属零件
三.快速成型技术应用现状
近年来,快速成型技术在工业造型、制造、建筑、艺术、医学、航空、航天、考古和影视等领域得到迅速良好的应用。主要包括以下几个方面: 1.设计和功能验证
通过快速成型技术可以快速制作产品的物理模型,以验证设计人员的构思,发现产品设计中存在的问题。而使用传统的方法制作原型意味着从绘图到工装模具设计和制造,一般至少历时数月,经过多次返工和修改。采用快速成型技术则可节省大量时间和费用。同时,使用快速成型技术制作的原型可直接进行装配检验、干涉检查和模拟产品真实工作情况的一些功能试验,如运动分析、应力分析、流体和空气动力学分析等,从而迅速完善产品的结构和性能、相应的工艺及所需工模具的设计。2.非功能性样品制作
在新产品正式投产之前或按照定单制造时,需要制作产品的展览样品或摄制产品样本照片,采用快速成型是理想的方法运用快速成型技术代替传统手工模型制作能够更加精确、快速、直观、完整地传递产品的信息。更重要的是建立起一种并行结构的设计系统,将设计、结构分析、制造三位一体优化集成于一个系统,使不同分工的人员能及时相互反馈信息,从而缩短开发周期,并保证设计、制造的高质量。3.在首饰设计
方面提出首饰设计是立体的物质实体性设计,在设计展开的不同阶段,具体创意靠效果图检验不出实体体量关系,必须辅以立体模型对设计方案加以不断检测和修改。运用快速成型技术代替传统手工模型制作能够更加精确、快速、直观、完整地传递产品的信息。更重要的是建立起一种并行结构的设计系统,将设计、结构分析、制造三位一体优化集成于一个系统,使不同分工的人员能及时相互反馈信息,从而缩短开发周期,并保证设计、制造的高质量。4.快速成型制造技术在医学领域的应用
目前RP主要运用于种植体原型监视系统和很多其他医疗设备原型的制作运用生理数据的原型制作方法中采用了SLALOMSLS和FDM等技术这些模型向那些想不通过开刀就可观看病人骨结构的研究人员种植体设计师和外科医生提供了帮助这些技术在很多专科如颅外科神经外科口腔外科整形外科和头颈外科等得到应用帮助外科医生进行手术规划其中应用最多的是制作种植体其次是改进手术计划具体应用有
(1)采用DICOM文件作为三维建模的输入文件为远程治疗提供了可能同时在计算机上提供可视化的三维模型为临床诊疗和教学提供了可操作的工具为不同层次的医疗人员提供了共同对话的参照物有利于医疗人才的培养
(2)利用医学影像信息快速制造实物模型可作为辅助手术的一种手段例如采用手术模拟方法使外科医生在未进行手术的情况下预先模拟手术过程对可能遇到的问题事先考虑补救方法和预防措施并通过不同手术方案的模拟比较各种方案的优劣找出较好方案使手术快速准确完成
(3)精确物理模型可直接用于器官移植和矫形手术一方面可以原型为模具用传统方法做替代器官或矫形器械另一方面可采用生物活性或生物兼容性材料制成的原型直接植入人体与合金制品相比具有更好的生物兼容性
四.发展趋势
目前国内外快速成型技术研究、开发的重点是其基本理论、新的快速成型方法、新材料开发、模具制作技术、金属零件的直接制造以及生物技术与工程的开发与应用等,同时还要求更快的制造速度、更高的制造精度、更高的可靠性,使RPM设备的安装使用外设化,操作智能化 具体说来,有以下几点:(1)直接成型是快速成型技术重要发展方向。美国Michigan大学的Manzumd采用大功率激光器进行金属熔焊直接成型钢模具;Stanford大学的Prints用逐层累加与五坐标数控加工结合方法,激光将金属直接烧结成型,可获得与数控加工相近的精度
(2)不同制造目标相对独立发展。从制造目标来说快速成型制造主要用于快速概念设计成型制造、快速模具成型制造、快速功能测试成型制造及快速功能零件制造。由于快速概念型制造和快速模具型制造的巨大市场和技术可行性,将来这两个方面将是研究和商品化的重点。由于彼此特点有较大差距,两者将是相对独立发展的态势,快速测试型制造将附属于快速概念型制造
(3)向大型制造与微型制造发展。由于大型模具和微型制造的制造难度和RPM(快速成型制造)在模具制造方面的优势,可以预测,将来的RPM市场将有一定比例为大型和微型原型制造所 占据
五.总结
21世纪将是以知识经济和信息社会为特征的时代,制造业面临信息社会中瞬息万变的市场对小批量多品种产品要求的严峻挑战。作为当今制造行业中急剧潜力的工艺技术,快速性、高度集成化等优点使快速成型技术在推广应用后将明显缩短新产品的上市时间,节约新产品开发费用。但是,快速成型技术仍然是一种处在发展完善过程的高新技术,其技术本身和应用领域尚需进行大量的开发研究。随着人们对快速成型技术研究越来越深入,其将被广泛的应用到生产、生活的各个领域。在未来,作为一门多学科交叉的先进制造技术,快速成型技术将推动相关技术、产业的发展,其与其他技术的结合运用将是制造业发展的趋势
六.参考文献
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第四篇:快速成型制造实训报告
快速成型制造实训报告
1.实习目的
1).通过快速成型制造实训了解怎么利用快速成型设备制作模型,学会怎么操作快速成型机,然后根据模型做出硅胶模具,让我们对塑料模具的基本结构有了更深的理解,再用硅胶模具浇注出工件。
2.实习要求
1).自己用PRO-E软件设计模型,用快速成型机器制造出模型,模型做好后,用硅胶做出硅胶模具。等模具固化后,用AB胶浇注出一个工件。
3.模型的设计与选择
1)用PRO-E设计出一个猪仔的模型,尺寸自定,模型有明显的分型面,所以比较容易做分模。(模型如图所示)
4.原型的制作
1).用PRO-E造型的模型用stl格式保存好后,拿到 FDM 200快速成型机上,开始做模型。(制作过程如图所示)
5.硅胶模方案与结构的设计
1)制作硅胶模,我们用上下分模的结构,对角做了两个突起作为导柱。我们没有用油泥,而是直接在浇硅胶时控制好只浇到分型面处。
硅胶与固化剂搅拌均匀.模具硅胶外观是流动的液体,A组份是硅胶,B组份是固化剂。取250克硅胶,加入25克固化剂(注:硅胶与固化剂一定要搅拌均匀,如果没有搅拌均匀,模具会出现一块已经固化,一块没有固化,硅胶会出现干燥固化不均匀的状况就会影响硅胶模具的使用寿命及翻模次数,甚至造成模具报废状况。
6.硅胶模的制作流程
1).先用纸板围成一个能包住模型的框,模型要距离纸板10到15MM,用铅笔尖的一头连接模型,作为浇注工件时的胶口。在框里面喷上脱模剂,方便做好后的处理。然后把配好的硅胶浇到框中,浇完后拿到真空机中做抽真空处理。
抽真空排气泡处理: 硅胶与固化剂搅拌均匀后,进行抽真空排气泡环节,抽真空的时间不宜太久,正常情况下,不要超过十分钟,抽真空时间太久,硅胶马上固化,产生了交联反映,使硅胶变成一块一块的,无法进行涂刷或灌注,这样就浪费了硅胶,只能把硅胶倒入垃圾桶,重新再取硅胶来做。
抽真空完后就拿到烤箱中烤2个小时,等固化后再浇另一半的模具。浇另一半时也要涂上凡士林或脱模剂。
硅胶模已经做好,为了做树脂浇注模件,在分型面上开几个排气槽。
7.树脂浇注复模件的制作流程
1).把模具做好后,就可以进行树脂浇注复模件。浇注前应先喷脱模剂,计量好模件的体积,再算出AB胶的需要量,根据A:B1:2的比例称量AB胶。把AB胶放到真空机中抽真空,抽5分钟后把AB胶混合,搅拌1分钟后浇注,浇注好就放到烤箱中烤1个小时,就可以做出复模件。
8.心得体会
1).通过这次实训,我知道了应该怎么操作快速成型机,怎么设计工。2).对塑料模具的结构有了进一步的了解,知道了怎么利用硅胶模较快的做出几个工件。
3).知道了浇注模具时应该注意什么内容知道了排气的重要性。
第五篇:任务驱动法在“零件快速成型――3D打印”教学中的实践
任务驱动法在“零件快速成型――3D打印”教学中的实践
摘 要:本文探讨运用任务驱动法进行教学,让学生更快、更牢地学会“零件快速成型――3D打印”,并以“槽轮机构拨盘快速成型”为例进行了论述分析。
关键词:3D打印 任务驱动法 零件3D打印方案
3D打印作为一门新开设的课程,如何让学生尽快掌握这门技术,并能够加以运用,这对教师的教学方法提出了较高的要求。为此,笔者结合以往教学经验,运用任务驱动法进行教学,以“槽轮机构拨盘快速成型”任务为例进行教学探讨。
一、槽轮机构拨盘快速成型任务设置
本课程是在学生已经学习了Solidworks、UG等三维立体造型软件的基础上,通过“任务驱动法”培养学生独立完成从测绘到建立三位数字模型,再到利用3D打印机打印出一个可以使用的零件的能力,使学生能够在今后走上工作岗位后解决类似问题。
1.任务的确定
教学中使用的槽轮机构教具,由于长时间使用,其拨盘上的圆柱销断裂,无法带动槽轮转动,需要更换新的拨盘零件。本任务就是制作槽轮机构拨盘零件。
2.任务的提出
学生在规定时间内用3D打印机打印出一个拨盘零件,并且安装到槽轮机构中,使槽轮机构的运转恢复正常。
3.研究任务,制订方案,创建零件模型
首先回顾零件快速成型法的加工过程,如图所示。然后将学生分成若干小组,各小组各自独立进行零件测绘、在电脑上利用solidworks创建零件的三维模型(数字模型)并根据任务要求制订零件3D打印方案,要根据零件的打印质量、打印速度以及材料的用量和支撑材料是否容易移除等因素,合理设置打印参数。要求既要速度快,又要保证零件质量,符合设计要求。
图 零件快速成型法的加工过程
二、任务实施
各组完成制订零件3D打印方案后,根据自己的方案,用3D打印机打印拨盘零件。
在打印零件过程中,要不断强调3D打印的注意事项,并利用多媒体演示一些由于不当做法造成的不良后果。如:UP打印软件仅支持STL和UP3格式的文件;在模型布局时,模型应尽量靠近打印平台中心区域,否则打印时模型边缘会翘曲;在打印时,应尽量使打印机远离气流,防止气流对打印质量造成影响;要先把模型撤下打印平台,再移除,否则会使整个平台弯曲;在喷嘴和打印平台温度较高时,要严禁用手直接触摸等等。
三、任务交流
在完成打印后,教师请每组派一位同学上前演示零件模型的创建过程以及制订3D打印方案参数的依据,展示本组的打印作品,并把它安装到槽轮机构中,进行工作演示。
在教学中,有的小组片面追求打印速度,减少打印时间,结果在参数设置上考虑不全面,虽然速度比较快,但是打出的拨盘强度较低。在安装槽轮机构后,拨盘零件一受力就会发生塑性变形,造成槽轮机构无法使用。
笔者借此机会进一步指出合理设置打印参数的重要性。在设置打印参数时要综合考虑各种因素,结合其他课程所学的知识,针对具体要求,寻找最佳打印参数。
四、任务评价
各组学生根据任务完成任务的情况,进行自评、小组评议;不同小组之间根据任务完成评价表进行互评。学生填写《任务完成评价表》。
《任务完成评价表》主要包括以下几项内容:能否设计合理方案;能否正确测绘零件并创建零件数字三维模型;作品是否外表平整光洁;能否完成零件替代,并达到使用要求;能否遵守安全操作规程;是否有团队协作精神;是否学习积极主动,不怕困难等个人项目和组间互评项目。
五、任务总结
教师根据各组完成任务的情况加以点评,指出各自的优缺点,强调应根据零件使用要求来确定打印质量、打印速度,要考虑材料的用量等因素,合理设置打印参数。
利用“任务驱动法”进行教学,可以使学生在学中做、做中学,趁热打铁,及时应用所学知识来解决实际问题,从而极大地提高学生学习兴趣。同时,当学生在动手过程中出现问题时,教师可以及时加以指导,使学生更加加深印象,防止今后出现类似问题。
(作者单位:江苏省常州技师学院)