专业综合性和创新性实验报告

1、专业综合性与创新性实验报告1fa姓名：刘喜文专业班级：交设1402学号：1109140206指导老师：周咏翎风扇叶三维数字化建模与 3D打印1. 实验目的“专业综合性与创新性实验”是本专业教学计划中设定的一个重要教 学培养环节，目的是在学习有关专业基础课程和专业课程上，开展一个具体的大、中型实验项目，通过实验项目激发每位学生的学习热情 和潜能的自我挖掘，培养学生独立运用专业理论、知识、技能，进行 设计、实践和解决实际问题的综合能力，使学生具备良好的综合实践 能力和创新能力，使学生毕业后成为有创新能力和工程实践能力的专 业人才。本实验熟悉三维数字化的基础上，结合本专业相关知识，不用广泛运 用的减

2、材制造技术，采用3D打印增材制造技术进行风扇叶建模及打 印。2. 选题背景“3D打印”是通俗的叫法，学术名称为“快速成型技术”，也称为“增材制造技术”。这种技术是依据物体的三维模型数据，通过成型 设备以材料累加的方式，制成实物模型，甚至直接制造零件或模具， 从而缩短产品研发周期、并缩减生产成本。3D打印是一片一片地打印，然后叠加到一起，成为一个立体物体。说得简单点，就是由点堆 积成面，再由面堆积成实体。3D打印的概念早在几十年前就已提出。上世纪 70年代，随着3D辅 助设计的兴起，设计师能在电脑软件中看到虚拟的三维物体， 但要将这些物体用粘土、木头或是金属做成模型却非常不易， 可以用费时费 力

3、费钱来形容。3D打印的出现，使平面变成立体的过程一下简单了 很多，设计师的任何改动都可在几个小时后或一夜之间重新打印出 来，而不用花上几周时间等着工厂把新模型制造出来，这样一来可以大大降低制作成本，节省产品开发成本。日常生活中使用的普通打印 机可以打印电脑设计的平面物品，而所谓的 3D打印机与普通打印机 工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，打印机内装有液体或粉 末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一 层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说，3D打印机是可以“打印”出真实的 3D物体的一种设备，比如打印一个机 器人、打印玩具车，打印各种模型等等。之所以通俗

4、地称其为“打印 机”是参照了普通打印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打 印十分相似。这种打印技术称为3D立体打印技术。3D打印是一种通 过材料逐层添加制造三维物体的变革性、数字化增材制造技术，它将 信息、材料、生物、控制等技术融合渗透，将对未来制造业生产模式 与人类生活方式产生重要影响。这次选用3D打印课题，以前一直学习的都是减材技术，从没接触过 这种增材制造技术，因而3D打印技术对于我们来说是一个相对新鲜 的技术方法，这符合本次创新实验的要求。而为了同本专业交通设备 信息工程有一定的联系相关性，采用 3D打印技术来增材制造一个高 速列车车头模型的课题。目前，世界铁路趋于高速化，这必将引

5、起一系列的空气动力学问题，如空气阻力、列车风、两车交会压力波、隧道气压波、气动噪声及车 辆震动等，这些问题与列车外形紧密相联，尤其是车头的流线外形设 计。此次采用3D打印技术来制造一个高速列车车头模型，能帮助我 更好了解流线型车头形状构造及性能要求。而学院拥有的硬件设备也 给我们本次创新实践提供了技术支持。3. 实验设备（1）3D打印机 MakerBot Replicator 2学院实验室所使用的3D打印机型号是 makerbot replicator 2。 MakerBot Replicator 2是MakerBot 3D打印机的第四代产品， 由MakerBot公司于2012年9月推出， 并

6、在2012年11月引进中国。 该产品的打印精度提升至三倍（为100微米），拥有410立方英寸的 打印体积，和上一代比体积增大 37%可以打印大物体，或者同时打 印多个部件。Replicator2采用的是MakerBot PLA耗材（多种颜色可选），这种新型生物塑料可以更牢靠的粘在打印平台上，减少脱 落，卷曲，滑动和收缩情况的发生。（2）ProE、SolidWorks、UG等软件（3）PC计算机4. 实验原理及方案选择一种三维绘图软件（如UG）,根据前面相关参数进行风扇叶建模。（1）创建直径30高度40的圆柱（2） 利用偏置曲面功能，偏置圆柱面，距离为80。（3）在YC-ZC平面上绘制草图（两段

7、圆弧）。（4）利用投影曲线功能，将曲线以XC轴为投影方向，投影到体的面 上，（小圆弧投影到圆柱面上，大圆弧投影到偏置圆弧面上 ）。（5） 使用直纹曲面命令，创建片体。使用加厚，两侧加厚1mm（6）倒圆角，大的36mm小的22mm（7）偏置面，向里面偏置2mm（8）使用变换功能，绕Z轴旋转120度复制两个特征。（9）倒圆角，半径12。创建直径20，深度28的孔。5. 总结经过这次课程实践，我增强了自己的 UG软件使用能力，提高了自身 的自学能力。除此之外还了解了 3D打印这一项融合了计算机软件、 材料、机械、控制、网络信息等多学科知识的综合性系统性的技术。3D打印将对未来制造业生产模式与人类生活

8、方式产生重要影响。越 来越多的迹象表明，3D打印技术已经从实验室和工厂逐渐走出来了， 并且走进学校和家庭，与我们每个普通人的生活息息相关。 这样会极 大地冲击我们的工作方式，或者增强很多行业的生命力，也或者导致 某些行业走向消亡。我们必须认识到 3D打印技术也会催生大量前所 未有的行业和巨大机遇，我们必须牢牢的抓住机遇。在本次实验中也是有不足的，打印的时候由于时间太长所以把风扇叶 缩放了。在以后的学习中会更加注意细节方面。 这次综合性和创新性 的实验，充分调动了创新积极性，取得了很多的收获。在以后的学习 生活中我们更应该不断学习和摸索，不断的提高自己的专业性和创新 性，不断加强自己理论联系实际的能力和动手能力。还要特别感谢周咏翎老师，实验期间找我们谈话了好几次，对我们有 很大的帮助。在选题上也给了很大的帮助。没有周老师，实验要艰难 很多。