CATIA产品建模及3D打印制造 课件 第4章 电器产品造型及 3D 打印

第4章

电器产品造型及3D打印目录PART014.1电源插头PART024.2话筒插头PART034.3电话机座PART044.4吹风3D打印机可以高效生产为客户量身定制的产品和部件，因此在全球范围内迅速普及。不过，与使用模具量产树脂等产品的传统方法相比，3D打印机的生产效率比较低，所以一直以来被认为不适用于家电和汽车等产品的生产。由于3D打印机可以生产出一种可缩短树脂冷却时间的特殊结构的模具，因此可以提高部件生产效率、降低生产成本，未来将应用于家电产品。本章主要介绍常见的几款电器产品，如电源插头、话筒插头、电话机座、吹风机模型的创建及3D打印过程。通过本章的学习，读者应当掌握如何在CATIA软件中创建模型并将其导入到Cura软件中以打印出模型。本章导读4.1电源插头4.1.1创建模型点击“开始”→“机械设计”→“零件设计”，输入名称“dianyuanchatou”，确认后进入零件设计环境。新建文件1234点击“草图”按钮，选择“yz平面”绘制草图，参照图完成绘制，然后退出工作台。绘制“草图.2”点击“凸台”按钮，选择“尺寸”选项，输入“8mm”，以“草图.1”为轮廓，创建“凸台.1”。创建“凸台.1”点击"草图"按钮，选择"xy平面"绘制草图，用"圆"工具绘制直径为50的圆，完成后退出工作台。绘制“草图.1”“定义凸台”对话框（1）

创建“凸台.1”绘制“草图.2”

4.1.1创建模型点击“旋转体”按钮，选择草图和轴线，设置角度为360deg和0deg，完成旋转体创建。5．创建旋转体点击"草图"按钮，选择旋转体上表面绘制草图，用"圆"工具绘制直径为15的圆，完成后点击"退出工作台"。6．绘制“草图.3”“定义旋转体”对话框创建旋转体4.1.1创建模型7．创建“凸台.2”点击“凸台”按钮，选择“尺寸”选项，输入“17.5mm”，以“草图.3”为轮廓创建“凸台.2”。8．拔模操作点击“修饰特征”中“拔模斜度”按钮，设置3deg角度，选择圆柱面和上表面为中性面，完成拔模操作，得到如图所示实体。

展开的“定义凸台”对话框

创建“凸台.2”“定义拔模”对话框与实体拔模后的实体4.1.1创建模型点击“倒圆角”按钮，设置半径为10mm，选择中间边线，完成倒圆角操作，结果如图所示。9．倒圆角（1）点击"草图"按钮，选择平面1开始绘制，使用直线工具在草图绘制平台上画出图形，完成后退出工作台。10．绘制“草图.4”点击“凹槽”按钮，选择“直到最后”选项，以“草图.4”为轮廓，创建“凹槽.1”。11．创建“凹槽.1”点击“圆形阵列”按钮，设置实例个数为3，角度间距为120度，选择“凹槽.1”并参考Z轴阵列，完成阵列操作。12．圆形阵列“凹槽.1”“倒圆角定义”对话框与实体（1）倒圆角后的实体（1）

绘制“草图.4”

“定义凹槽”对话框

创建“凹槽.1”“定义圆形阵列”对话框

阵列“凹槽.1”4.1.1创建模型点击“倒圆角”按钮，设置半径为5mm，选择边线，依次进行倒圆角处理，完成多个边角的圆滑处理。13．倒圆角（2）14．绘制“草图.5”点击"草图"按钮，选择"zx平面"绘制草图，用矩形工具在草图绘制平台画出"草图.5"，完成后退出工作台。“倒圆角定义”对话框与实体（2）

倒圆角后的实体（2）倒圆角后的实体（3）

倒圆角后的实体（4）

绘制“草图.5”4.1.1创建模型15．创建“凹槽.2”点击“凹槽”按钮，选择“尺寸”选项，设定深度为20mm，以“草图.5”为轮廓，确认创建“凹槽.2”。16．矩形阵列“凹槽.2”点击“矩形阵列”按钮，选择“凹槽.2”，设置“实例和间距”为2个，间距6mm，参考元素为Z轴，完成阵列。展开的“定义凹槽”对话框（1）

创建“凹槽.2”

第一方向设置（1）

阵列“凹槽.2”展开的“定义矩形阵列”对话框4.1.1创建模型17．点击“镜像”按钮，选择“yz平面”为镜像元素，将“矩形阵列.1”镜像，保留原对象，完成对称复制。18点击“草图”按钮，选择“yz平面”绘制草图，使用矩形工具绘制草图并退出工作台，实现CATIA的3D设计。镜像特征（1）绘制“草图.6”4.1.1创建模型点击“凹槽”按钮，选择“尺寸”选项，设定深度为20mm，以“草图.6”为轮廓，创建“凹槽.3”。19．创建“凹槽.3”点击“矩形阵列”按钮，选择“凹槽.3”，设置“实例和间距”为2个，间距6mm，参考元素为Z轴，完成阵列。20．矩形阵列“凹槽.3”展开的“定义凹槽”对话框（2）

创建“凹槽.3”

第一方向设置（2）阵列“凹槽.3”4.1.1创建模型点击“镜像”按钮，选择“zx平面”和“矩形阵列.2”，完成镜像操作，如图所示。21．镜像特征（2）点击"草图"按钮，选择上端表面绘制草图，再点击"圆"按钮，以原点画直径9的圆，完成后退出工作台。22．绘制“草图.7”4.1.1创建模型点击“凸台”按钮，选择“尺寸”并输入“20mm”，以“草图.7”为轮廓，反向拉伸创建“凸台.3”。23．创建“凸台.3”点击“草图”按钮，选择凸台底部绘制草图，使用“矩形”工具绘制图所示的“草图.8”，完成后退出工作台。24．绘制“草图.8”4.1.1创建模型25．创建“凸台.4”点击“凸台”按钮，选择“尺寸”并输入“25mm”，以“草图.8”为轮廓创建“凸台.4”。26．倒圆角（3）点击“倒圆角”按钮，设置半径为2mm，选择对象，完成倒圆角修饰，实体效果如图所示。27．倒圆角（4）点击“倒圆角”按钮，设置半径为2mm，选择6条边线，完成倒圆角修饰，实体效果如图所示。28．保存文件选择“文件”→“保存”命令，弹出对话框，默认设置保存，实现CATIA产品造型及3D打印。4.1.2打印模型01点击“旋转”，选择轴心高亮显示，模型旋转180°，确保“dianyuanchatou”插头向上。模型旋转操作02参照3.1.2节步骤3的（1）～（3）进行详细参数调整。参数设置步骤03按照相应步骤（4）～（8）依次进行，确保每个步骤准确无误。执行打印操作4.1.3处理模型打印完成后，将平台降至零位，用刀片撬开模型底部，即可取出模型。1．取出模型1原文讲述了如何去除电源插头模型底部的支撑结构，可使用刀片等工具进行清理。2．去除支撑2针对模型粗糙处，先用粗锉刀和砂纸粗磨，再逐渐转用细砂纸精细打磨，直至电源插头模型光滑。3．打磨模型34.2

话筒插头4.2.1创建模型点击“草图”按钮，选择“xy平面”，绘制垂直轴和直线，如图所示，完成后点击“退出工作台”。点击“开始”→“机械设计”→“零件设计”，输入名称“huatongchatou”，确认后进入零件设计环境。点击“旋转体”按钮，选择草图和轴线，输入角度为360deg和0deg，创建旋转体。1．新建文件2．绘制“草图.1”点击"草图"按钮，选择旋转体下表面绘制草图，用"圆"工具画出直径为6的圆，然后退出工作台。3．创建旋转体4．绘制“草图.2”4.2.1创建模型5．创建“凸台.1”8．绘制“草图.4”7．创建“凸台.2”6．绘制“草图.3”点击“凸台”按钮，选择“尺寸”为1mm，以“草图.2”为轮廓，完成“凸台.1”创建。点击"草图"按钮，选择"凸台.1"上表面绘制草图，用"圆"工具画出直径为8的圆，然后退出工作台。点击“凸台”按钮，选择“尺寸”选项，输入“20mm”，以“草图.3”为轮廓创建“凸台.2”。点击"草图"按钮，选择"凸台.2"上表面绘制草图，用"圆"工具画出直径为5的圆，然后退出工作台。4.2.1创建模型10．拔模操作点击“修饰特征”中“拔模斜度”按钮，设置3deg角度，选择圆柱面和上表面为中性面，完成拔模操作，得到实体，如图所示。9．创建“凸台.3”点击“凸台”按钮，选择“尺寸”选项，输入“11mm”，以“草图.4”为轮廓，创建“凸台.3”。11．倒圆角点击“倒圆角”按钮，设置半径为1mm，选择边线，确认操作可完成倒圆角效果。4.2.1创建模型点击"草图"按钮，选择"xy平面"绘制草图，使用"矩形"工具绘制草图.5，完成后退出工作台。绘制“草图.5”12．创建“凹槽.1”13．在CATIA中，通过草图、凹槽、矩形阵列和镜像操作，创建并阵列了多个凹槽特征，最终形成复杂结构。14选择“矩形阵列”中的“凹槽.1”，确认选择。在“第一方向”选项卡输入“3”为实例，“3mm”为间距，参照“Y轴”，可调整方向。保持默认设置，点击“确定”完成阵列，实现所需效果。15点击“镜像”按钮，进入“定义镜像”对话框。选择“yz平面”作为镜像元素，选取“矩形阵列.1”为镜像对象。点击“确定”，完成“矩形阵列.1”镜像。16点击“草图编辑器”按钮，选择“yz平面”绘制草图，使用“轮廓”工具的“矩形”绘制草图.6，完成后点击“工作台”工具栏的“退出”按钮。矩形阵列“凹槽.1”镜像特征（1）绘制“草图.6”4.2.1创建模型19．镜像特征（2）17．创建“凹槽.2”点击“镜像”按钮，进入“定义镜像”对话框，选择“xy平面”，设定“矩形阵列”为镜像对象，然后点击“确定”完成操作。18．矩形阵列“凹槽.2”点击“凹槽”按钮打开对话框，选择“尺寸”作为限制类型，在“深度”框输入10mm，并选择“草图.6”作为轮廓。点击“确定”创建“凹槽.2”。点击“矩形阵列”，选“凹槽.2”，设置对话框为“实例”3，“间距”3mm，“参考”Y轴，点击“反向”，默认后点击“确定”。20．绘制“草图.7”点击草图编辑器，选择模型上表面，进入草图模式，绘制直径3的圆，然后退出。4.2.1创建模型点击“凸台”按钮，进入“定义凸台”对话框。在“第一限制”选“尺寸”，设为“12mm”，并以“草图.7”为轮廓。接着反转拉伸方向，最后点击“确定”创建“凸台.4”。创建“凸台.4”21．点击“草图编辑器”中的“草图”按钮，于“xy平面”绘制草图。接着选择“轮廓”的“矩形”，绘制“草图.8”。最后，点击“退出工作台”完成绘制。绘制“草图.8”22．点击“凸台”按钮，打开“定义凸台”对话框。选择“尺寸”为两种限制类型，输入“长度”4.1mm，选择“草图.8”为轮廓。点击“确定”创建“凸台.5”。保存文件23．4.2.1创建模型24．创建“凸台.5”选择“文件”→“保存”命令，弹出对话框，使用默认设置，点击“保存”即可。4.2.2打印模型点击旋转按钮，选中竖直轴旋转90°，呈现理想角度。3D模型旋转确保旋转和缩放后模型位置符合打印需求，细节清晰可见。视图调整确认选择缩放功能，输入xyz轴缩放比例4，模型放大至原尺寸4倍。模型缩放操作按照3.1.2节剩余步骤调整，确保模型适应打印参数，准备就绪。执行打印设置010203044.2.3处理模型打磨模型取出模型0103先用锉刀、粗砂纸粗磨，再用细砂纸精细打磨，处理后如图所示。降至零位，用刀片等工具撬开模型底部，取出后如图所示。02使用刀片、钢丝钳等去除模型底部支撑，参照图。去除支撑4.3

电话机座PART014.3.1创建模型点击“开始”→“机械设计”→“零件设计”，输入零件名称“dianhuajizuo”，确认后进入零件设计环境。1．新建文件点击“草图”按钮进入xy平面，使用“直线”工具在草图绘制平台上画出指定图形，完成后点击“退出工作台”按钮退出。2．绘制“草图.1”点击“凸台”按钮，选择“尺寸”选项，输入“200mm”，以“草图.1”为轮廓创建“凸台.1”，完成后如图所示。3．"电话机座模型创建"4.3.1创建模型点击“倒圆角”按钮，设置半径为50，选择小侧边线，再设置半径为30，选择大侧边线，完成倒圆角操作。4．倒圆角（1）点击“草图”按钮，选择实体上表面绘制草图，参照图4-93所示，绘制完成后点击“退出工作台”按钮退出。5．绘制“草图.2”点击“凹槽”按钮，选择“尺寸”类型，设定深度为15mm，以“草图.2”为轮廓，完成“凹槽.1”创建。6．创建“凹槽.1”4.3.1创建模型7．点击“修饰特征”中“倒角”按钮，设置参数后对实体边线进行倒角操作，形成如图所示的形状。02点击“平面”按钮，选择“偏移平面”，参照“xy平面”偏移20mm，确定创建。03点击“草图”按钮进入绘制平台，选择步骤8的平面，用直线工具在“草图编辑器”中绘制“草图.3”，完成后退出工作台。7．倒角8．创建平面9．绘制“草图.3”4.3.1创建模型点击“凸台”按钮，选择“尺寸”选项，输入“75mm”，以“草图.3”为轮廓创建“凸台.2”，完成后如图所示。10．"电话机座创建步骤"01点击“倒圆角”按钮，设置半径为3mm，选择两条边线，完成倒圆角操作，结果如图所示。11．倒圆角（2）02点击“草图”按钮进入绘制平台，选择实体上表面绘制椭圆草图，参照图4-105。完成后点击“退出工作台”按钮退出。12．绘制“草图.4”034.3.1创建模型点击“凸台”按钮，选择“尺寸”并输入“2mm”，以草图“草图.4”为轮廓创建“凸台.3”。13．创建“凸台.3”（按键）点击“倒圆角”按钮，设置半径为1mm，选择对象，完成倒圆角处理，实体显示如图所示。14．倒圆角（3）点击“矩形阵列”按钮，选择“凸台.3”和“倒圆角.4”特征，设置第一、二方向的实例和间距为3个30mm，参考元素为“凸台.1”的上表面，完成按键的矩形阵列。15．矩形阵列按键4.3.1创建模型16．绘制“草图.5”点击“草图”按钮进入绘制平台，使用“椭圆”和“矩形”绘制“草图.5”，完成后点击“退出工作台”按钮退出。010217．创建“凸台.4”功能键点击“凸台”按钮，选择“尺寸”选项，输入“2mm”，以“草图.5”为轮廓创建“凸台.4”，完成后如图4-115所示。0318．倒圆角（4）点击“倒圆角”按钮，设置半径为1mm，选择边线，确定后完成倒圆角操作，效果如图所示。4.3.1创建模型在CATIA中，通过“草图”按钮进入绘制平台，使用矩形工具绘制草图.6，完成后退出工作台。19．绘制“草图.6”01点击“凹槽”按钮，选择“尺寸”类型，设定深度为5mm，以“草图.6”为轮廓，完成“凹槽.2”创建。20．"显示屏：凹槽.2创建"02进入草图绘制平台，选择电话机座上表面，绘制圆形草图，然后退出工作台。21．绘制“草图.7”034.3.1创建模型22．矩形阵列散热孔通过“定义矩形阵列”对话框，设置参数实例为10，间距为5mm，参考元素为“凸台.1”的上表面，完成散热孔的矩形阵列。23．"散热孔设计"通过“定义凹槽”对话框，选择“尺寸”选项，设定深度为50mm，以“草图.7”为轮廓，创建“凹槽.3”。24．保存文件选择“文件”→“保存”命令，弹出对话框，使用默认设置，点击“保存”即可。23．4.3.2打印模型点击“缩放”按钮，设置xyz轴缩放比例为0.5，使模型变半径，适应打印机范围。01选择“旋转”功能，按需旋转模型轴，高亮轴并旋转90度，减少打印支撑。02调整后模型更适合打印，减少不必要的支撑结构，提高打印质量和效率。03参照3.1.2节，结合缩放和旋转调整，继续执行步骤5至8，完成打印前准备。043D模型缩放模型旋转操作优化打印设置遵循3D打印步骤4.3.3处理模型打印完成后，将平台降至零位，用刀片撬开模型底部，即可取出模型。取出模型去除电话机座模型底部的支撑，可使用刀片、钢丝钳等工具，便于清理打印残留。去除支撑通过CATIA建模，Cura设置后打印，再对吹风机模型进行去除支撑和精细打磨处理。打磨模型4.4PART01新建文件点击“开始”→“机械设计”→“零件设计”，输入“chuifengji”，确认后进入零件设计环境。绘制“草图.1”01选择"xy平面"，点击"居中矩形"和"弧"绘制草图，参照图4-132。完成后点击"退出工作台"。启动草图编辑器02点击"草图"按钮开始，使用预定义工具绘制特定形状，确保在"工作台"中完成后再退出。草图绘制步骤创建“凸台.1”点击“凸台”按钮，定义对话框中选择“尺寸”，输入“200mm”，选择“草图.1”为轮廓。01启动凸台创建在“第一限制”选项组中选择“尺寸”，“长度”设为200mm，选择步骤2的草图。02设置凸台参数在“轮廓/曲面”中选定参数后，点击“确定”按钮，生成“凸台.1”。03确认并创建凸台倒圆角（1）点击“倒圆角”按钮，弹出对话框，选择“半径”和“常量”，输入5mm，选定边线，点击“确定”完成倒圆角。倒圆角功能在“倒圆角定义”对话框内，点击“常量”按钮，选定需要圆角化的边线，输入半径5mm后确认。选择圆角化对象在“倒圆角定义”对话框中，点击“半径”按钮，设置为5mm，选择要修改的边线，点击“确定”显示效果。设置倒圆角半径输入半径参数并选择边线后，点击“确定”，实体将显示倒圆角效果，如图4-136所示。查看倒圆角结果绘制“草图.2”使用"圆"工具绘制指定图形，参照图4-137，完成后点击"退出工作台"退出。绘制圆形轮廓选择"zx平面"，点击"草图"按钮，进入绘制界面。启动草图编辑创建平面检查并确认偏移结果，确保得到所需平面布局，如图4-139所示。验证结果首次偏移创建新平面，作为参照，确保沿y轴正负方向均有平面。创建参照平面设置为“偏移平面”，参考zx平面，偏移量100mm，方向正y轴，点击确定。选择平面类型对zx平面执行偏移，一次为负y轴方向，距离为-200mm，完成平面创建。偏移操作绘制“草图.3”点击“草图”按钮，选择视图中的平面1作为绘制平面，进入编辑状态。启动草图编辑01使用“圆”工具在草图编辑器中绘制指定图形，参照图4-140，完成后点击“退出工作台”按钮退出。绘制圆形轮廓02从草图绘制平台退出，单击“工作台”工具栏中的“退出工作台”按钮，完成绘制。退出编辑模式03绘制“草图.4”点击“草图”按钮，选择视图中的平面2作为绘制平面，进入编辑状态。启动草图编辑使用“圆”工具在草图编辑器中绘制指定图形，完成后点击“退出工作台”按钮退出。绘制圆形轮廓参照图4-141，确保绘制的草图与所示一致，完成草图.4的绘制。确认草图绘制创建多截面实体01点击工具栏中的“多截面实体”，选择“草图.2”、“草图.3”和“草图.4”，调整闭合点和旋转方向。02选择的截面轮廓需保证闭合点在同一直线上，确保旋转方向一致，参照图4-142所示。03在完成截面定义后，点击“确定”按钮，完成多截面实体的创建，如图4-143所示。启动多截面实体定义截面轮廓确认创建倒圆角（2）点击“倒圆角”按钮，选择“半径”和“常量”，输入30mm，指定边线，点击“确定”完成倒圆角操作。倒圆角功能在弹出的对话框中，点击“半径”和“常量”选项，设置半径为30mm，选择要修改的边线，点击“确定”进行倒圆角。倒圆角定义对话框在“倒圆角定义”对话框中，半径设为30mm，选择要倒角的边，点击“确定”，查看倒圆角后的效果。设置倒角半径按照对话框设置，选择边线圆角化，半径30mm，点击“确定”后，显示倒圆角的实体效果。倒圆角结果展示抽壳点击“修饰特征”中的“抽壳”，选择实体两侧端面，设置移除厚度为3mm，确认操作，完成抽壳，如图所示。抽壳操作步骤绘制“草图.5”绘制完成后，点击“工作台”工具栏中的“退出工作台”按钮，退出绘制平台。按照图4-148所示，完成草图绘制，确保形状准确无误。选择平面1开始绘制，点击“草图”按钮进入编辑平台，参照图4-147操作。启动草图编辑绘制草图.5退出编辑模式创建凹槽点击工具栏的“凹槽”按钮，弹出“定义凹槽”对话框，选择“尺寸”限制，设定深度为“6mm”，并以“草图.5”为轮廓。在“第一限制”选项中选择“类型”为“尺寸”，在“深度”输入“6mm”，确保选择正确轮廓，点击“确定”完成凹槽创建，效果如图4-150所示。定义凹槽步骤设置凹槽属性绘制“草图.6”选择"yz平面"，点击"草图"按钮进入绘制界面，为后续操作奠定基础。启动草图编辑器01使用"轮廓"工具，绘制水平轴，接着点击"矩形"按钮绘制指定形状的"草图