基于AutoCAD軟件三維建模與3D打印應(yīng)用

李海林

（貴州省電子信息技師學(xué)院, 貴州都勻, 558000）

基于AutoCAD軟件三維建模與3D打印應(yīng)用

李海林

（貴州省電子信息技師學(xué)院, 貴州都勻, 558000）

結(jié)合實(shí)例對(duì)AutoCAD三維建模中的“樣條曲線、UCS變換、放樣、抽殼、剖切”等功能加以運(yùn)用，同時(shí)對(duì)STL格式的輸出及3D打印進(jìn)行了介紹, 為三維造型感興趣的同行提供了借鑒與參考。

三維建模、STL導(dǎo)出、格式轉(zhuǎn)化、3D打印

1 引言

3 D打印的前提是需要三維軟件的建模，目前常用的三維軟件有UG、Pro/e、Solidowors、3DS MAX等工程軟件，也有一些例如ZBrush、Rhino、Silo、Alias等創(chuàng)意性3D建模軟件，無論哪種軟件只要能滿足三維造型及STL格式輸出，都能實(shí)現(xiàn)3D打印目標(biāo)，文中主要以AutoCAD 2012為例進(jìn)行鼠標(biāo)三維的建模、輸出、3D打印。

2 鼠標(biāo)結(jié)構(gòu)分析

圖1 產(chǎn)品效果圖

主要由底座、左右鍵、上蓋和滾輪等部分組成，長度為100mm，寬度為50mm，高度為35mm，要求整體表面光滑，線條優(yōu)美，如圖1所示。

3 鼠標(biāo)三維造型

（1）繪制四條參考線：視圖設(shè)置為前視，點(diǎn)擊“直線（L）”命令畫鼠標(biāo)外輪廓尺寸參考線，高度為35mm垂直線，再使用“偏移（O）”命令向右偏移100mm；繪制鼠標(biāo)內(nèi)輪廓線參考線，兩側(cè)向內(nèi)偏移15mm，得到四條參考線,如圖2所示。

（2）繪制樣條曲線：點(diǎn)擊“樣條曲線(SPL)”命令，連接外輪廓參考線端點(diǎn)，再次使用“樣條曲線(SPL)”命令，連接內(nèi)輪廓參考線端點(diǎn)；雙擊第一條樣條曲線，單擊鼠標(biāo)右鍵/編輯頂點(diǎn)/移動(dòng)（M）,調(diào)整頂點(diǎn)位置達(dá)最佳狀態(tài)，調(diào)整完畢后按“退出（X）”命令，同理編輯第二條樣條曲線，如圖3所示。

圖2

圖3

（3）繪制橢圓：切換視圖為西南等軸測，點(diǎn)擊“世界坐標(biāo)系（WCS）”，運(yùn)用“橢圓（EL）”命令繪制鼠標(biāo)頭部曲線部分，橢圓長軸R=26mm，短軸R=15mm，“剪切（TR）”得到左半橢圓弧，移動(dòng)復(fù)制（CO）第二條樣條曲線到橢圓弧兩端點(diǎn)各一條；用“鏡像（MI）”命令復(fù)制得到右半橢圓弧，移動(dòng)至鼠標(biāo)尾部；刪除四條參考線，如圖4所示。

（4）繪制鼠標(biāo)表面：復(fù)制鼠標(biāo)頭部和尾部半橢圓弧備用（目的用于鼠標(biāo)底座輪廓線）；點(diǎn)擊“放樣（LOFT）”命令，單擊第一條、第二條橢圓弧線，按“導(dǎo)向（G）”命令順次選擇構(gòu)建鼠標(biāo)表面的三條樣條曲線，得到鼠標(biāo)上表面，如圖5所示。

圖4

圖5

（5）繪制鼠標(biāo)厚度：點(diǎn)擊“加厚”命令，選擇鼠標(biāo)上表面，指定厚度為-1 m m；構(gòu)建鼠標(biāo)左右兩側(cè)表面，分別連接側(cè)面兩端點(diǎn)，使用“放樣（LOFT）”命令，選擇同側(cè)的第二條樣條曲線和直線，選擇“僅橫截面（C）”，構(gòu)建出曲面；再次使用“加厚”命令，指定厚度為-1mm，完成鼠標(biāo)上表面的雛形，如圖6所示。

（6）繪制鼠標(biāo)底座：連接鼠標(biāo)底座橢圓線，對(duì)其使用“面域（REG）指令”向上拉伸4mm，然后使用“倒圓角”命令對(duì)底座倒半徑為R=4mm圓角，形成底座實(shí)體；點(diǎn)擊“抽殼”命令對(duì)其抽殼，距離為1mm，移動(dòng)鼠標(biāo)使底座與上表面契合，如圖7所示。

圖6

圖7

（7）繪制中鍵表面：從鼠標(biāo)上表面切割出中鍵表面，繪制橢圓短軸R=3.5mm，長軸R=10.5mm，拉伸50mmm并對(duì)其抽殼，抽殼偏移距離為0.1mmm，然后將其移至合適位置與上表面相交，如圖8所示。最后點(diǎn)擊“差集（S U）”命令，選擇上表面減去抽殼后的實(shí)體，得出中鍵表面；點(diǎn)擊鼠標(biāo)上表面選擇“分割”命令對(duì)其進(jìn)行分割，如圖9所示。

圖8

圖9

（8）繪制裝飾輪廓面：點(diǎn)擊“橢圓（EL）”命令，繪制短軸R=7mm，長軸R=22mm的橢圓，利用“剪切（TR）”命令剪切一半為頭部輪廓并將其移至合適位置，通過“鏡像（M I）”命令得到尾部輪廓，點(diǎn)擊“拉伸（EXT）”命令將兩輪廓線拉伸50mm，如圖10所示。點(diǎn)擊“剖切（SL）”命令，選擇拉伸曲面端點(diǎn)連線進(jìn)行剖切，得到兩側(cè)輪廓表面。同樣使用“剖切（SL）”命令，選擇“曲面剖切（S）”，繪制鼠標(biāo)前、后端輪廓表面。使用“并集（UNI）”命令，將前后左右四個(gè)輪廓表面成為一體，形成裝飾輪廓面，如圖11所示。

圖10

圖11

（9）分割左右鍵表面：點(diǎn)擊“橢圓(EL)”命令，繪制橢圓短軸R=15mm，長軸R=44mm，使用“剪切（TR）”命令得到右半弧并對(duì)其偏移0.3mm，再用“直線(L)”命令將兩根半弧連接封閉并作“面域（REG）”拉伸50mm，移至合適位置，使用“差集(SU)”命令將其剪切掉后進(jìn)行左右鍵分割，如圖12所示。

（1 0）繪制滾輪：點(diǎn)擊“直線（L）”、“圓?。ˋRC）”命令繪制滾輪截面作“面域（REG）”，使用“旋轉(zhuǎn)（REV）”命令得到滾輪實(shí)體，并將其移至合適位置，如圖13所示。

圖12

圖13

4 輸出STL格式

圖14

在命令行輸入“FACETRES ” 命令，值為4；再輸入命令“STLOUT” -> 選擇鼠標(biāo)實(shí)體 -> 選擇“Y”，輸出二進(jìn)制文件 -> 錄入文件名為mouse. stl，如圖14所示。

5 Maker Ware軟件轉(zhuǎn)化及打印

（1）打開Maker Ware軟件，點(diǎn)擊窗口add按鈕，查找mouse.stl文件選擇并打開，如圖15所示。

圖15

圖16

（2）調(diào)整縮放比例大小，修改所需求的尺寸值，如圖16所示。

（3）調(diào)整鼠標(biāo)放置位置，設(shè)置Material（材料）、Quality（質(zhì)量）、Supports（支撐）、Resolution（打印精度）、Raft（底板）、Infill（填充率）、Number of shells（層數(shù)）、Layer Height（層厚精度）等基本參數(shù)，如圖17所示。

圖17

（4）輸出X3G文件，點(diǎn)擊Export按鈕，程序?qū)С?，如圖18所示。

圖18

（5）導(dǎo)入SD卡：將SD卡從計(jì)算機(jī)的SD卡讀卡器中取出，然后插入LCD界面后面的SD卡端口中。

（6）產(chǎn)品打?。簡?dòng)鍵盤操作界面，點(diǎn)擊鍵盤上的箭頭按鈕導(dǎo)航到“Build from SD”，從SD卡中進(jìn)行查找mouse. x 3g（如圖1 9所示）文件名稱，然后按M按鈕以構(gòu)建選定文件打印。

圖19

（7）打印過程及產(chǎn)品（圖20所示）

圖20

6 結(jié)束語

綜上所述，AutoCAD三維造型可以實(shí)現(xiàn)3D打印目標(biāo)，建模功能雖不及UG、ZBrush、Rhino等強(qiáng)大，但通過簡單的實(shí)體進(jìn)行并集、差集等布爾運(yùn)算和各種編輯操作，最終完成實(shí)體建模。相信該軟件未來與3D打印技術(shù)的對(duì)接也會(huì)越來越來完善。

The application of 3D model and 3D printing based on AutoCAD

Li Hailin
（Guizhou Province Electronic Information Technician College, Tuyun Guizhou, 558000）

With examples of AutoCAD 3D modeling of the spline curve, UCS transformation, lofting, smoke shell, cutting "and other functions to be used, of STL format and the output of the 3D printing is also introduced in this paper, for the 3D shapes are interested in peer to provide a reference.

3 D model；STL export； format conversion； 3D printing