3D打印造型設計課件：3D造型設計

機械與機構設計機械與機構設計學習活動1：必備知識學習活動5：任務實施學習活動2：任務目標學習活動6：任務拓展學習活動3：任務描述學習活動7：參考案例學習活動4：任務分析學習活動8：任務評價知識點一：學習活動1：必備知識機械系統(tǒng)由一部或多部機器組成，而機器則由機構組成，一般機器可以包含多種類型的機構，也可以只包含一種機構。機器是能實現(xiàn)確定的運動，又能作有用的機械功或完成能量轉換的裝置，如內燃機。機構則只能傳遞運動和力，它由若干具有確定運動的構件組成。構件是機構的基本運動單元，它可以是單個零件，也可以是多個零件組成的剛性結構。各種機械中普遍使用的機構稱為常用機構，如連桿機構、凸輪機構、齒輪機構等。各種機械中普遍使用的零件稱為通用零件，如齒輪、螺栓、軸承、彈簧等。

機械與機構設計知識點二：學習活動1：必備知識圖1-2內燃機的組成及工作原理由氣缸體（機架）1、曲軸2、連桿3、活塞4、進氣閥5、排氣閥6、推桿7、凸輪8、齒輪9、10等組成。當燃氣推動活塞4往復移動時，通過連桿3使曲軸2做連續(xù)轉動，從而將燃氣的熱能轉換成曲軸的機械能。而齒輪、凸輪、推桿的作用則是按一定的運動規(guī)律啟閉閥門，以吸入燃氣和排除廢氣。

機械與機構設計學習活動1：必備知識內燃機的機構分析：（1）由機架1、曲軸2、連桿3和活塞4組成的曲柄滑塊機構，它將活塞的往復移動轉變?yōu)榍S的連續(xù)轉動；（2）由機架1、凸輪8和推桿7組成的凸輪機構，它將凸輪的連續(xù)轉動轉變?yōu)橥茥U的往復移動；（3）由機架1、齒輪9、10組成的齒輪機構，其作用是改變轉速的大小和方向。圖1-2單杠內燃機1-氣缸體（機架）

2-曲軸

3-連桿

4-活塞

5-進氣閥

6-排氣閥7-推桿

8-凸輪9、10-齒輪知識點三：

機械與機構設計1、技能目標（1）能夠正確選用和設計機構，并繪制機構運動簡圖。（2）能夠設計滿足運動、強度、加工工藝等要求的零部件結構。（3）能夠用直觀、專業(yè)、規(guī)范的文字和圖形等形式正確表達設計方案和工程問題。（4）能熟練應用3D打印設備加工一般結構的零件。學習活動2：任務目標

機械與機構設計2、知識目標（1）掌握機構自由度計算的方法，理解機構具有確定運動的條件。（2）掌握常用機構的特點及其設計的方法。

（3）掌握常用3D打印設備的工作原理。學習活動2：任務目標

機械與機構設計3、素養(yǎng)目標（1）具備良好的職業(yè)道德、職業(yè)精神和職業(yè)責任感；（2）具備良好的團隊合作意識和溝通協(xié)作能力；（3）具備牢固的安全意識，遵守現(xiàn)場操作規(guī)范；（4）具備一定的創(chuàng)新意識和能力。學習活動2：任務目標

機械與機構設計學習活動3：任務描述設計一款眼睛會動的玩具貓玩具。當轉動手柄時玩具貓的眼睛能左右移動。該玩具具有玩具貓的外形，如圖1-3所示。設計能使玩具貓眼睛左右移動的機構；設計玩具貓內部各構件的結構和玩具貓的外形結構。圖1-3玩具貓玩具

機械與機構設計學習活動4：任務分析（1）根據任務描述，對產品的基本功能需求進行分析。

對任務進行全方位的領會和分析，主要是認真分析工程問題，明確作品（或產品）的運動功能、美學功能、動力學功能等等的需求，為進一步進行方案設計打好基礎，它是設計出好產品的重要步驟。玩具貓是一款玩具，所以造型色彩的設計要滿足兒童的審美需求，材料選擇及結構設計要滿足安全性能要求，如材料一定是無毒無害的，結構上不能有安全隱患。而運動功能方面要求在轉動手柄時，執(zhí)行件（眼睛）能左右移動，也就是要求機構能將原動件的轉動變?yōu)閳?zhí)行件的移動。運動功能需求是機構設計的依據，即設計的機構必須滿足運動功能需求。產品的動力學功能就是要保證產品具有足夠的強度、剛度和可靠性，是產品結構設計時要考慮的重要因素。

機械與機構設計學習活動4：任務分析（2）設計能實現(xiàn)產品運動要求的機構。這一步是根據產品所應具有的運動功能進行設計構思，提出原理方案。即為不同的功能需求、不同的運動規(guī)律匹配合適的機構。從功能分析入手，通過創(chuàng)新構思產生多種方案再經過評價、篩選，求得最佳方案。這一過程中的最顯著特點是問題的多解性，求解的過程極具創(chuàng)造性。

機械與機構設計學習活動4：任務分析如玩具貓眼動機構的設計就是選擇合適的機構，將手柄的轉動轉換為眼睛的移動。能將轉動轉換為移動的機構有多種，如曲柄滑塊機構（如圖1-5）、盤狀凸輪機構（如圖1-6）、空間凸輪機構（如圖1-7）、齒輪齒條機構（如圖1-4）、螺旋機構（如圖1-8）及組合機構等。圖1-5曲柄滑塊機構圖1-6盤狀凸輪機構圖1-7空間凸輪機構圖1-8螺旋機構圖1-4

齒輪齒條機構學習活動4：任務分析在眾多可用機構方案中，需要通過系統(tǒng)科學的評價方法，應用收斂思維方式，從中選出優(yōu)化合理的方案。對于機構方案的評價，首先要確定評價指標如功能性指標、技術性指標、經濟性指標等，然后選擇合適的評價方法，對各個方案進行綜合評價。本案例中，評價指標可以從功能性和技術性去考慮。

機械與機構設計學習活動4：任務分析從運動功能來看，該設計要求眼睛能左右移動，這就要求執(zhí)行構件作往復直線運動。而齒輪齒條機構、螺旋機構則是單向直線運動，因此可不予考慮。玩具中眼睛的移動速度沒有特殊要求，可以勻速，也可以變速。眼睛的移動距離受眼眶尺寸的限制，可以設定在10mm以內。曲柄滑塊機構、凸輪機構都能滿足這些條件。對于技術指標，主要考慮設計的快捷性、加工的工藝性、維護的便利性及空間的尺寸約束等因素。相對而言，空間凸輪機構在這幾個方面都處于劣勢，設計上比較費時，加工工藝性不好，還要占用較大的空間。最后機構運動方案就聚焦到曲柄滑塊機構和盤狀凸輪機構了。這兩種機構都是很好的選擇，曲柄滑塊機構設計簡單，加工、裝配的工藝性都很好。而盤狀凸輪機構構件數(shù)量少，加之對從動件的運動速度沒有什么要求，所以設計相當簡單，凸輪可直接設計為偏心圓盤，無論采用切削加工，還是采用增材制造，制作工藝性都非常好。從動件的封閉形式既可以采用力封閉，也可以采用形封閉。另外還可以通過改變凸輪的遠近休止角來很方便的改變眼睛在左右停頓的時間，以增加玩具的趣味性。

機械與機構設計學習活動5：任務實施通過任務分析可以確定一個或多個機構方案，下面以凸輪機構作為玩具貓眼動機構，介紹任務實施的基本步驟。1、繪制選用機構方案的機構運動簡圖或機構示意圖當確定了機構方案后，為了方便地分析機構的運動特性，可以用機構運動簡圖或機構示意圖來表達機構的組成及各構件之間的運動關系，為玩具貓眼動機構的示意圖（如圖1-9）。圖1-9玩具貓眼動機構示意圖

機械與機構設計學習活動5：任務實施2、確定機構的基本尺寸凸輪的輪廓形狀和相關的結構尺寸主要是由從動件的運動規(guī)律來確定的。本產品速度低、載荷輕，從動件的運動規(guī)律沒有特殊的要求。而影響凸輪尺寸的最重要的參數(shù)就是從動件的行程，它是根據玩具貓眼睛左右移動的距離來確定的。因此凸輪輪廓可以設計的簡單一些，比如凸輪輪廓設計成的兩段圓弧加與之相切的兩段直線組成的封閉圖形，也可以設計成更簡單的偏心圓。

機械與機構設計學習活動5：任務實施2、確定機構的基本尺寸（1）設玩具貓眼睛左右移動的最大距離為6mm，即從動件的行程h=6mm；（2）設定作品的最大尺寸在180mm以內，這個尺寸主要考慮使用方便，以及3D打印機成型尺寸限制及打印時長；（3）凸輪基圓半徑初步設計為20mm，這個尺寸在結構設計時，可以根據空間需求調整；（4）有了這些基本尺寸，就可以設計出凸輪輪廓了。

機械與機構設計學習活動5：任務實施3、玩具貓玩具的結構設計玩具貓玩具的總體結構分面板、眼動機構、底板三部分，成前中后排列，如圖1-10所示。面板設計出玩具貓的形態(tài)，底板用來支撐活動構件，并與面板連接在一起，為了便于安裝和維護內部結構，面板和底部之間采用可拆卸連接。機構部分藏在面板和底板之間，這樣可以激發(fā)人們的好奇心和求知欲望。圖1-10玩具貓的總體結構

機械與機構設計學習活動5：任務實施3、玩具貓玩具的結構設計（1）玩具貓外形設計。玩具貓是漫畫作品《哆啦A夢》中的一個漫畫形象，要設計出孩子喜愛的玩具，首先要了解玩具貓形態(tài)并提取其特征形態(tài)。選取玩具貓頭部輪廓作為玩具的主體形態(tài)，保留玩具貓眼部和嘴部的特征，進行創(chuàng)意設計。眼睛部分設計成眼鏡的造型，美觀又有趣。結構設計時還要考慮裝配及拆卸方便以及符合3D打印制作工藝，如圖1-11為玩具貓玩具的面板造型。圖1-11玩具貓玩具的面板造型

機械與機構設計學習活動5：任務實施3、玩具貓玩具的結構設計（2）玩具貓內部結構設計。

玩具貓內部是眼動機構，即盤狀凸輪機構。結構設計時主要考慮以下因素：1）各傳動件、支撐件的結構形狀與尺寸需符合3D打印要求，要對打印位置、零件強度以及打印時長進行綜合考慮；2）根據零件之間的運動關系和配合要求，設計好主要尺寸及其公差，以確保能實現(xiàn)預定運動和順利裝配；3）零件要有正確的定位和固緊，以保持零件在工作的過程中具有確定的位置。

機械與機構設計學習活動5：任務實施3、玩具貓玩具的結構設計（3）結構設計時應注意的問題。1）整體尺寸的約束。零件的外觀尺寸受打印機的成型尺寸的約束。如某3D打印機成型尺寸為200*200*240mm，那么零件的最大長度不要超過200mm，高度不能大于240mm。當模型尺寸大于設備成型尺寸時，可以考慮縮小模型或對模型進行拆分；2）零件或零件的某些局部尺寸，如軸徑、壁厚等不能設計過小。這是因為一要考慮強度問題，二要考慮打印精度能否保證；3）打印支撐。零件結構設計時要考慮到3D打印45度角法則原理，盡量避免在打印時對模型支撐的添加，以保證模型的精度和表面光滑度；

機械與機構設計學習活動5：任務實施3、玩具貓玩具的結構設計（3）結構設計時應注意的問題。4）配合尺寸的設定。零件之間的配合分為間隙配合和過盈配合，如果要求相互配合的兩個零件之間有相對運動，那么就應留有合適的間隙。如果兩個相互配合的零件裝配完成后要固連在一起，就要有一定的過盈量。但是由于3D打印設備的工藝特點，零件的配合尺寸公差的選擇不能按減材制造的工藝來選取，而應該根據設備的加工精度合理選擇。一般來說，對于加工精度不高的3D打印設備，間隙配合的間隙量要選大一點，而過盈量要選小一些。具體尺寸的選擇要視打印設備的精度而定。

機械與機構設計學習活動5：任務實施3、玩具貓玩具的結構設計（4）結構改進設計。在結構初步設計完成后，還需要進一步的分析改進，以保證零件具有較好的加工、裝配工藝特性，同時產品具有良好的使用性能。玩具貓玩具在結構設計過程中，做了許多的改進。

機械與機構設計學習活動5：任務實施3、玩具貓玩具的結構設計（5）面板與底板的連接。初步設計面板與底板的連接時，采用的卡扣結構，就是在底板邊緣設計三個以上的凸出小圓柱，面板內側的圓柱面扣在這些小圓柱上，這樣作品的外觀整潔美觀（結構詳見圖1-10和圖1-12）。但是在對面板和地板進行三維建模時，發(fā)現(xiàn)由于空間尺寸限制，這些圓柱的尺寸比較小，直徑2mm，這會導致在打印的過程中，圓柱結構不穩(wěn)定易斷，無法保證裝配的強度要求。所以將面板與底板的連接方式改成了插槽結構，如圖1-13所示。這樣提高了加工和裝配的工藝性。圖1-10玩具貓的總體結構圖1-12底板的初步設計方案圖1-13插槽結構學習活動5：任務實施3、玩具貓玩具的結構設計（6）凸輪從動件的結構。初步設計的凸輪從動件為滾子從動件，這樣可以減輕機構運動過程中的摩檫力。但是零件的結構尺寸過小，無法保證零件的強度以及裝配要求。所以將能夠轉動的滾子結構改為直接在從動件上做出圓弧形狀的結構，如圖1-14所示?？傊?，在應用3D打印技術加工零件時，一定要在結構設計階段充分考慮3D打印的特點，這樣才能設計出合適的零件結構來。圖1-15為打印的實物圖片（不含面板）。圖1-14凸輪從動件的結構圖1-15打印實物學習活動6：任務拓展1、任務場景某玩具公司需要研發(fā)新款玩具貓玩具，要求在上一任務中玩具貓現(xiàn)有機械結構基礎上，設計制作一款手部眼部聯(lián)動的新款玩具貓。由于公司研發(fā)人員短缺，只著手設計了新版玩具貓的頭部及眼部運動機械結構。該玩具公司人員找到你們團隊要求進行手部機械結構的相關設計，要求手部眼睛聯(lián)動，并增加玩具貓的身體部分，希望在兩至三個工作日內完成新款玩具貓的設計與3D打印手板制作。

機械與機構設計學習活動6：任務拓展1、任務場景企業(yè)高層找到相關負責人，請求幫忙解決問題。相關負責人了解到以下需求：（1）設計一套簡單美觀的手部眼部聯(lián)動的新款玩具貓，手部眼部活動要求由一個凸輪聯(lián)動；（2）根據手部結構，合理設計玩具貓身體外形，美觀且有新意；（3）具有良好的性價比，在滿足功能要求的前提下，盡量節(jié)約成本；（4）盡量做到結構簡單，容易安裝、維護；（5）結合3D打印制造工藝優(yōu)化零件結構以及打印工藝。

機械與機構設計學習活動6：任務拓展2、任務要求請設計并繪制新款玩具貓的機構原理草圖，并對機構的基本工作原理作簡要說明。盡可能詳細的擬訂實現(xiàn)對該機構具體要求的工作計劃、設計制作方案、生產流程等，并做必要的成本分析。假如你還有其他問題，需要與委托方或者其他用戶或專業(yè)人員討論的話，請你寫下這些問題。請你全面詳細地陳述你的建議方案，并說明理由。

機械與機構設計學習活動6：任務拓展3、勞動工具與輔助工具為了完成給出的任務，允許使用所有學校常用的輔助工具，如：手冊、專業(yè)書籍、游標卡尺、裝有CAD/CAM等相關應用軟件的計算機、筆記、計算器等。以下為解決方案評價內容參考資料：（1）直觀性/展示性。1）是否給出并詳細講解了裝配示意圖和其他示意圖？2）是否編寫出一份一目了然的所用材料及部件的清單（如表格）？3）圖形、表格、用詞等是否符合專業(yè)規(guī)范？（2）功能性。1）從技術觀點看，裝配解決方案是否合理有效？2）所設計的工作/裝配流程是否合理？3）所列的解釋和描述在專業(yè)上是否正確？4）是否能識別出各種解決方案的優(yōu)缺點？學習活動6：任務拓展（3）使用價值導向。1）解釋和草圖是否能讓外行人也能看得懂？2）所設計的方案是否易于實施？3）是否提出了超出客戶愿望之外的合理建議？4）是否交給用戶一份說明書，使其了解當使用過程出現(xiàn)問題時如何應對？（4）經濟性。1）是否考慮到各種解決方案的費用和勞動投入量？2）施工方案是否具有經濟性？3）在提出的多種方案中選擇這種方案的理由是什么？4）有多大程度考慮了節(jié)能/環(huán)保問題？

機械與機構設計學習活動6：任務拓展（5）工作過程導向。1）在解決方案中是否考慮到了客戶的要求？2）在確定施工工藝時，是否考慮后期的維護與保養(yǎng)？3）計劃中是否考慮到如何向客戶移交？4）是否有一個包括時間進度、人員安排的工作計劃？

（6）社會接受度。1）是否考慮到安全施工、事故防范的內容?2）方案中有否人性化設計（如工作環(huán)境、場地設施）、關注員工身體健康和方便操作?

機械與機構設計學習活動6：任務拓展（7）環(huán)保性。有否考慮了廢物（包括原裝置未損壞部分）再利用及是否考慮了解決施工產生廢料的妥善處理辦法？（8）創(chuàng)造性。方案（包括備選方案）有多大程度回應了客戶提出的問題，是否想到過創(chuàng)新的解決方案？例如：人員身份、位置信息、共享安全等。

機械與機構設計學習活動7：參考案例1、任務前期準備某玩具公司需要研發(fā)新款玩具貓玩具，現(xiàn)已完成眼部活動設計，但由于員工緊張，沒有空余員工進行剩余設計。于是，該玩具公司找到我們，進行剩余的玩具貓手眼部聯(lián)動機構設計。我們接手該項目后，為了工作對接，與客戶進行交流，得到了以下要求：（1）希望在兩至三個工作日完成玩具貓的設計與手板的打印。（2）手部眼部活動需要使用同一個凸輪進行聯(lián)動。（3）設計玩具貓的身體外形，要求美觀有新意。（4）具有良好的性價比，在滿足工作要求的情況下，盡量縮減成本。（5）要求結構簡單，便于安裝。（6）結合3D打印制造工藝優(yōu)化零件結構及打印工藝。在得知客戶的要求后，我們馬上組建了4人小團隊，設隊長1名，主持開展項目討論，研究工作目標并制定工作方案、生產流程等，并做必要的成本分析。學習活動7：參考案例2、工作流程擬定對工作目標進行研究后，團隊做出了以下的工作任務分配：（1）首先由工業(yè)設計師（隊長鄭同學）設計玩具貓外觀，并交由甲方審閱，如不滿意，則重新進行設計直至符合甲方要求。待甲方滿意后，進行產品結構設計。（2）產品結構設計師（王同學）需對產品內部結構進行設計，各個零部件設計滿足運動、強度、加工工藝等要求。最終需經過小組討論分析，合格后交由3D打印設備操作員進行下一步的工作。（3）3D打印設備操作員（李同學）需對各個零件進行切片處理，正確選用合適的打印機和材料完成打印。經分析，要求外觀面需滿足光潔度要求，那么需要選用創(chuàng)想三維HALOT-SKY4K高精度光固化打印機進行外觀打印，而內部機構零件則用Ender-3高精度FDM打印機進行打印。（4）編輯部（胡同學）進行產品說明書的撰寫。

機械與機構設計學習活動7：參考案例2、工作流程擬定工作任務如表1-1所示。工作人員作業(yè)目標預估費用/元預計所需時間/h備注工業(yè)設計師完成產品外觀設計10033D打印機的相關費用依據實際情況而定產品結構設計師完成產品內部設計12023D打印設備操作員完成切片任務5013D打印設備操作員進行3D打印2003編輯部產品說明書1203匯總59012表1-1

機械與機構設計學習活動7：參考案例3、工作方案實施（1）外觀設計環(huán)節(jié)1）按照原先制定的工作流程，交由工業(yè)設計師設計產品外觀，產品外觀需滿足以下幾點要求：a)設計玩具貓的身體外形，要求美觀有新意。b)造型色彩的設計要滿足兒童的審美需求。2）在了解玩具貓相關的設計內容和設計要求后，工業(yè)設計師鄭同學開始進行外觀設計。3小時之后，設計師給出了兩份設計方案，分別如圖1-16所示。a)方案一b)方案二圖1-16設計方案

機械與機構設計學習活動7：參考案例3、工作方案實施（1）外觀設計環(huán)節(jié)3）經過團隊小組討論，兩個方案都可行。接下來交由甲方審閱，最終甲方確定選用方案二。4）方案二交由設計師進行進一步細節(jié)處理。為便于美觀和實際，設計師在玩具貓脖子處加上鈴鐺圖案。

機械與機構設計a)方案一b)方案二圖1-16設計方案3、工作方案實施（2）結構設計環(huán)節(jié)1）工業(yè)設計師鄭同學將產品外觀設計好后交由結構設計師王同學進行內部結構設計。內部結構設計需滿足以下幾點要求：a)當轉動手柄時玩具貓的眼睛能左右移動并且?guī)油婢哓埖氖诌M行動作。b)保證結構具有足夠的強度、剛度和可靠性。c)手部的移動距離受眼眶尺寸的限制，活動空間可以設定在12mm以內。d)從動件的封閉形式既可以采用力封閉，也可以采用形封閉。e)設定作品的最大尺寸在180mm以內。f)連桿半徑初步設計為50mm以內，這個尺寸在結構設計時，可以根據空間需求調整。g)面板和底部之間采用可拆卸連接。機構部分藏在面板和底板之間。學習活動7：參考案例

機械與機構設計學習活動7：參考案例3、工作方案實施（2）結構設計環(huán)節(jié)2）小陳在了解相關的結構設計要求后，進行初步的機械原理設計。一小時后提出了以下五種機械設計方案，如圖1-17所示。a)方案一

曲柄滑塊機構

b)方案二連桿機構c)方案三齒輪機構圖1-17三種機械設計方案

機械與機構設計學習活動7：參考案例3、工作方案實施（2）結構設計環(huán)節(jié)團隊小組進行討論。從運動功能來看，該設計要求眼睛能左右移動的同時，手部跟著聯(lián)動，這就要求執(zhí)行構件作往復直線運動。而方案三齒輪機構難以實現(xiàn)此目的，所以不予考慮。而方案一曲柄滑塊機構、方案二連桿機構都能滿足運動功能的條件。對于技術指標，主要考慮設計的快捷性、加工的工藝性、維護的便利性及空間的尺寸約束等因素。相對而言，滑塊機構在這幾個方面都處于劣勢，設計上比較費時，加工工藝性不好，還要占用較大的空間。最后機構運動方案就聚焦到連桿機構了。連桿機構是一種很好的選擇，連桿機構設計簡單，加工、裝配的工藝性都很好，從而大大減少了工程設計，并且縮短了產品開發(fā)時間。后期無論采用切削加工還是增材制造，制作工藝性都非常好。從動件的封閉形式既可以采用力封閉，也可以采用形封閉。另外還可以通過改變凸輪的遠近休止角來很方便的改變眼睛在左右停頓的時間和手臂擺動幅度，以增加玩具的趣味性。

機械與機構設計學習活動7：參考案例3、工作方案實施（2）結構設計環(huán)節(jié)小組討論最終通過采用連桿機構作為此項目的主要結構。1）接下來由產品結構設計師（王同學）進行后續(xù)設計。經過半小時的設計后，小陳完成了產品初步的外形及結構設計草圖，如圖1-18所示。圖1-18結構草圖

機械與機構設計學習活動7：參考案例3、工作方案實施（2）結構設計環(huán)節(jié)小組討論最終通過采用連桿機構作為此項目的主要結構。2）初步草圖繪制完成后進行三維建模。如下為模型的三視圖。圖1-19三維建模

機械與機構設計學習活動7：參考案例3、工作方案實施（2）結構設計環(huán)節(jié)模型制作時的細節(jié)考慮：a)考慮到后期3D打印以及光潔度要求，在面板背部不加任何結構件，面板身板采用插槽連接的方式。圖1-20插槽結構

機械與機構設計學習活動7：參考案例3、工作方案實施（2）結構設計環(huán)節(jié)模型制作時的細節(jié)考慮：b)考慮到此物品的使用人群是兒童，需要在尖銳處倒圓處理。圖1-21倒圓角

機械與機構設計學習活動7：參考案例3、工作方案實施（2）結構設計環(huán)節(jié)模型制作時的細節(jié)考慮：c)為防止后期轉動軸易脫落，特在軸上設置一圈限位環(huán)，防止脫落。圖1-22軸設計

機械與機構設計學習活動7：參考案例3、工作方案實施（2）結構設計環(huán)節(jié)模型制作時的細節(jié)考慮：d)為減少結構件的使用，此處的軸進行拔模處理，并且采用一體化打印的方式。圖1-23拔模設計

機械與機構設計學習活動7：參考案例3、工作方案實施（3）3D打印環(huán)節(jié)3D打印設備操作員（李同學）接到設計師的文件后，迅速對整個產品進行分析，并且需要考慮以下幾點要求：1）盡可能控制材料的成本；2）打印機的最大尺寸；3）盡可能壓縮打印的時間；4）盡量少設甚至不設支撐；5）保證產品外觀光潔。

機械與機構設計學習活動7：參考案例3、工作方案實施（3）3D打印環(huán)節(jié)最終，李同學決定將面板和底板采用光固化打印機進行打印，眼動機構全都用FDM打印機打印。

類型參數(shù)設備HALOT-SKY4KEnder-3成型技術LCD光固化噴頭噴絲打印層厚/mm0.01～0.20.1～0.3打印速度1～4s/層1m/min打印尺寸/mm192*120*200220*220*250XY軸精度/mm0.01～0.050.04～0.1支持耗材405nm光敏樹脂ABS表1-2各打印機的參數(shù)表

機械與機構設計學習活動7：參考案例3、工作方案實施（3）3D打印環(huán)節(jié)完成模型切片后進行3D打印。打印總時間為3小時，拆除支撐、裝配和打磨的時間為1小時。手板樣品在4小時后制作完成（如下圖），進行運動試驗，確認無異常后交由甲方審閱。最后進行說明書的撰寫。

圖1-23實物展示

機械與機構設計學習活動7：參考案例3、工作方案實施（4）產品說明說撰寫環(huán)節(jié)1）編輯部（胡同學）需收集設計時的所有文件資料和制作好的手板（便于制作說明書時所需的圖片），進行編輯任務，產品說明書需包含以下幾點：a)產品的結構和規(guī)格。b)正確的安裝、使用、操作、保養(yǎng)、維修和存放的方法。c)注明此產品適用的人群。d)應盡可能設想用戶可能遇到的問題。e)提供生產日期和有效期。f)使用說明書的封底必須有生產企業(yè)的名稱和地址，本說明書的出版日期。g)產品各部分的材料及處理方式（垃圾回收）。

機械與機構設計學習活動7：參考案例3、工作方案實施（4）產品說明說撰寫環(huán)節(jié)2）編輯組完成編輯任務后交由團隊隊長審核，直至審核通過。如下圖為基礎說明書。（后續(xù)還將進行改進）。圖1-24說明書初步設計

機械與機構設計學習活動7：參考案例4、進行驗收與交付（1）向甲方提供產品說明書，對玩具進行使用教學。（2）如有必要可向甲方提供設計資料。（3）做好安全技術交底工作。（4）甲方無異議后交付剩余50%尾款。

機械與機構設計學習活動7：參考案例5、盈利分析盈利項目盈利金額/元總計/元外觀設計70640結構設計1203D打印250說明書編輯120耗材使用30其他50

機械與機構設計學習活動8：任務評價針對上述任務，對照COMET能力評價表，評價計分如下表。測試任務玩具貓手眼部聯(lián)動機構設計能力模塊編碼001姓名***日期****一級能力二級能力序號評分項說明完全不符0分基本不符1分基本符合3分完全符合5分功能性能力（1）直觀性/展示1用機構運動簡圖、草圖等表達機構設計方案。

?

2用二維、三維模型、零件圖、裝配圖等表達零件結構。

?3用爆炸動畫圖表達各個零件的相互位置關系及裝配順序。

?

4用機構運動仿真動畫表達機構的正確性和驗證結構是否干涉。

?5解決方案是否與專業(yè)規(guī)范或技術標準相符合？解決方案是否條例清晰？并撰寫說明書。

?

（2）功能性6根據機構自由度、機構具有確定運動的條件、機構的運動特性（軌跡、速度、急回特性等）分析機構設計是否滿足功能性要求。

?

7分析各零件的結構是否滿足3D打印造型的工藝。

?8從零件的尺寸、形狀、配合關系及零件的定位固緊等分析零件結構設計的合理性。

?過程性能力（3）使用價值導向9解釋和草圖應讓外行人也能看得懂（操作說明書）。

?

10是否提出了超出用戶需求之外的建議？對于委托方來說，方案是否具有價值？

?11同一個功能要求要盡量設計多個機構方案并進行分析比較，同樣，一個機構