基于FDM智能网关外壳三维设计与快速成型

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1、西南科技大学城市学院City College of Southwest University Of Science and Technology 项目实践说明书项目题目：基于FDM智能网关三维设计与快速制造 指导教师： 系 别： 机电工程系 专业班级： 机械设计制造及其自动化0902 姓 名： 学 号： 日 期： 2012年11月 西南科技大学城市学院本科生课程设计 基于FDM智能网关外壳三维设计与快速成型摘要：智能家居具有节省费用、使用方便 、安全性高 、改变生活方式等特点。智能家居的发展应是对安防、家电、IT和系统集成的整体发展而言，而基于物联网的智能家居在实用、易用、人性化方面是智能家居

2、发展的方向；但随着Internet的发展和应用，基于Internet的网络和控制结构仍然是目前和未来智能家居的主要结构方式。越来越被年轻人所接受。而年轻人需要的是个性化，为了以最快的速度满足年轻人个性化的最求。因此便有了我们研究的项目，基于FDM智能网关外壳三维设计与快速成型。本项目从年轻人喜欢的数字生活智能家居外壳为设计载体，以快速成型为技术依托来满足年轻人最求的高速度。因此以三维软件对智能网关外壳进行外观设计造型从而研究当代的先进制造技术快速原型制造加工，在产品的设计开发到传统批量加工过程中起到的作用。本项目主要研究的方向分为三部分即产品外观设计、基于FDM快速制造加工工艺、产品优化设计三

3、大部分。关键词：智能家居；产品外观设计；FDM快速制造；产品优化设计西南科技大学城市学院本科生课程设计 Based on FDM intelligent gateway shell three dimensional design and rapid prototypingAbstract: intelligent household has cost saving, easy to use, high safety, change the way of life etc. The development of smart home should be to security, home ap

4、pliance, IT and system integration in terms of overall development, and based on the content of the intelligent home network in practical and easy to use, human nature is intelligence household in the direction of development; But along with the development and application of Internet, based on the

5、Internet network and control structure is still the current and future intelligent household main structure and mode. More and more be accepted by young people. And young people need is personalized, in order to meet the young man with the fastest speed of individuation for most. Therefore will have

6、 our research projects, based on FDM intelligent gateway shell three dimensional design and rapid prototyping.This project from young people like digital life intelligent household shell for design the carrier, with rapid prototyping for technical support to meet the most young people for high speed

7、. So 3 d software of intelligent gateway shell for appearance design modelling and study of contemporary advanced manufacturing technology - rapid prototyping manufacturing processing, in product design and development to traditional batch processing play a role in the process.The project is the mai

8、n research direction is divided into three parts namely product appearance design, based on FDM rapid manufacturing processing technology, product optimization design three most.Keywords: intelligent household; Product appearance design; FDM rapid manufacturing; Product optimization design西南科技大学城市学院

9、本科生课程设计 目录第1章 智能网关产品概述11.1智能家居环境简介11.2智能家居环境的发展趋势61.3智能网关的简介71.4智能网关设计71.4.1智能网关的外观设计81.4.2智能网关的三维设计8第2章 项目主要内容及成果92.1基于FDM智能网关外壳三维设计与快速制造的总体设计方案92.1.1产品设计方案92.1.2技术开发的创新点92.2基于FDM智能网关外壳三维设计与快速制造的商业模式的创新点102.3基于FDM智能网关外壳三维设计与快速制造的可行性分析102.4智能网关外壳外详细实施方案102.4.1产品外观设计阶段102.4.2快速成型产品制作阶段102.4.3产品优化设计阶段

10、112.5基于FDM智能网关外壳三维设计与快速制造的成果效果图11第3章 项目特点及优势分析123.1基于FDM智能网关外壳三维设计与快速制造的特点123.1.1智能网关外壳设计123.1.2基于FDM快速原型技术133.1.3可视化优化设计153.2智能网关外壳外三维设计与快速制造的优势分析16第4章 项目总结与瞻望184.1项目总结184.2瞻望18致谢19参考文献20西南科技大学城市学院本科生课程设计 第1章 项目建设意义1.1国内外同类项目发展现状分析及对比1.1.1国外同类项目研究现状BMW集团在德国Regensburg的工厂，是德国最成功的汽车工厂之一，于2002年2月导入FDM

11、3000 ABS快速原型系统，这是前一代的FDM主力系统。Regensburg的工厂主要生产BMW 3系列的车款，为了满足工作上的需求，他们须要一台精度良好、容易操作的办公室型工程材料快速原型系统。在Munich FIZ 工厂的研究发展中心，他们已经使用雷射烧结粉末与雷射烧结粉末的快速原型系统，但是仍然在积极寻找更方便的解决方案，他们也曾经评估过紫外光照射树脂的系统以及胶水黏结粉末的系统，经过试用之后，但是都无法满足他们的需求，直到FDM的销售团队再度提到新一代的办公室型工程材料快速原型系统Vantage的TRADE-IN计画。依据双方会议讨论，得出需求目标条件与考量基础，表示如果可以达到需求

12、目标与考量基础，就可以计划全面导入。需求目标如下：1、针对人体工学应用方面的改善。2、整体结构的创造性。3、快速原型的材料特性需要接近工程材料。4、能够降低制作草模的成本。5、能够降低库存成本费用。6、能够降低生产成本费用。使用FDM技术的考量基础如下：1、设备是否符合环保问题以及工作温度情形?2、操作过程是否接触并使用挥发性化学物质进行化学变化?3、模型是否长期精准不变形，不受环境温湿度影响?4、模型是否能够承受硬力?客户承蹃说，如果能满足所有需求，他们将全面导入FDM技术。于是FDM的销售团队与客户的评估小组开始针对数个项目开始实作评估。实作评估案例1 - Emblem 图1-1 FDM

13、PC材质制作的汽车零件原型 图1-2 FDM原型组装相关配件 图1-3 FDM原型进行实车测试 图1-4 FDM原型进行实车测试实作评估案例2 -Cubing Device 图1-5 FDM车灯原型 图1-6 FDM车灯原型进行M3系列组车测试 图1-7 FDM车灯原型进行M3系列组车测试 图1-8 FDM车灯原型进行M3系列组车测试实作评估案例3 - Head Lamp Test Equipment图1-9 FDM原型制作M3系列的头灯测试设备图1-10 头灯测试设备进行M3系列实车检测图1-11 头灯测试设备进行M3系列实车检测实作评估案例4 - Gauge Checker图1-12 FD

14、M原型制作M3系列的钣金缝隙检查规图1-13 FDM原型的钣金缝隙检查规进行实车检测图1-14 FDM原型的钣金缝隙检查规进行实车检测经过一连串的实际测试，评估团队对于办公室型工程材料快速原型系统Vantage的效能感到非常满意。BMW集团在德国Regensburg厂的研发单位已经决定将FDM 3000升级成为最新采用伺服马达控制的Vantage系统，以达到对于高环保、高精准度与多样性工程材料的使用需求。同时，位于德国Garching的Racing Group也十分有兴趣采购壹台Vantage系统，目前已经进入报价阶段。进阶的规划则是在Munich FIZ厂的研发中心也将导入办公室型工程材料快

15、速原型系统Vantage。总结FDM办公室型工程材料快速原型系统采用类似射出成型的原理与立体打印机的概念来制作原型，采用物理变化，原理简单，系统稳定，机台价格便宜。工程材料的原型强度好，尺寸稳定不受环境温湿度影响。因为物理变化，所以没有环境污染与健康问题，广受客户喜爱。整个操作方式如同家电一般，彷佛打印机一样，毫无难度可言，所以是目前全球出货量冠军的超人气快速原型系统。对于BMW集团来说，在汽车开发与汽车生产的过程中，FDM技术是一项非常重要的技术，可以大幅缩短开发时间与检测时间，特别是应用于生产过程，效率奇高。1.1.2同类项目的对比和分析随着科技进步和全球市场一体化的形成，现在工业正面临产

16、品的生命周期越来越短的问题，作为一种新产品开发的重要手段，快速成型能够迅速将设计思想转化为产品的现代先进制造技术。它为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段，提高产品研发的效率。新产品开发的设计阶段，虽然可借助设计图纸和计算机模拟，但并不能展现原型，往往难以做出正确和迅速的评价，设计师可以通过制作样机模型达列检验的目的。传统的模型制作中主要采用的是手工制作的方法，制作工序复杂，手工制作的样机模型不仅工期长，而且很难达到外观和结构设计要求的精确尺寸，因而其检查外观及人机设计合理性的功能大打折扣。快速成型设备制作的高精度、高品质样机与传统的手工模璎榻比较可以更直观地以支

17、物的形式把设计师的创意反映出来，方便产品的外观造型和人机特性评价。现在的快速成刊加工得到的成型件都足单一颜色，颜色主受由材料决定，为了对产品色彩外观进行评价，有时需费手工涂色，随着彩色成型技术的发展，这方面的问题可以解决。人机评价主要包括成型件尺寸及操作宜人性，快速成型可以很好地满足这方面的要求。通过快速成型制成的样机和实际产品一样是可装配的，所以它能直脱地反映出结构设计合理与否，安装的难易程度，使结构工程师可以及早发现和解决网题。由于模具制造的费用一般很高。比较大的模具往往价值数十万乃至几百万，如果在模具开出后发现结构不合理或其他问题，其损失可想而知。而应用快速成型技术的样机制作可以把问题解

18、决在开出模局之前，大大提高了产品开发的效率。反求工程(Reverse Engineering，RE)也称逆向工程，就是用一定的测量手段对实物或模型进行测量，然后根据测量数据通过三维几何建模方法重建实物的CAD数字模型，从而实现产品设计制造过程。对于大多数产品来说，可以在通用的二维CAD软件上设计出它们的三维模犁，但是由于对某些阴素，如对功能、工艺、外观等的考虑，一些零件的形状十分复杂，很难在CAD软件上设计出它们的文体模型，在这种情况下，可以通过对模型测屋和数据处理，获得三维实体模型。作为一种新产品开发以及消化、吸收先进技术的蕈要手段，反求工程和快速成型技术可以胜任消化外来技术成果的要求。对于

19、已存在的实体模趔，可以先通过反求工程，获取模型的三维实体，经过对三维模型处理后，使用快速成型技术，实现产品的快速复制，缩短了产品开发周期，大大提高产品的开发效率。1.2基于FDM智能网关外壳三维设计与快速制造的市场应用前景分析国家“十二五”规划出台，以物联网为代表的战略型新兴产业，将成为我国大力扶持和发展的七大战略性行业之一。据权威机构预测，国家将在未来十年投入四万亿大力发展物联网。作为物联网产业中不可或缺的一部分，智能家居因与实际生活贴近，成为物联网浪潮中最汹涌的一波。目前智能家居从多点开花向星火燎原势头迈进随着人们生活水平的不断提高，人们对居住环境不断的提出更高的要求，越来越注重家庭生活的

20、舒适、安全与便利。截至2010年，中国富裕家庭数量为260万户，且未来五到七年将以每年20%的速度递增，到2015年，这个数字将达到640万户(富裕家庭是指家庭年收入超过25万人民币的城市家庭)。同时，更多的80、90后成为家庭的主心骨，对居住环境有着更高的要求。科技、时尚、智能的生活将是未来的趋势，智能家居亦将成为必需品。诸如装饰、装潢、灯饰、建材、工程项目、安防、电脑耗材等传统行业由于日渐成熟，竞争越来越激烈，随之带来的是市场份额的日渐稀少与利润的降低，行业整体经营惨淡！作为与这些行业高度相关的智能家居市场则形成了鲜明的对比，行业发展如日中天，情景广阔，市场巨大，属于尚未开发的处女地。先进

21、入者，将占据“天时”的巨大优势，在未来的智能家居发展中摘得头筹！因此利用FDM快速成型机制造智能家居的附带产品，是人们个性化最求，以及缩短产品上市时间的必然结果，所以基于FDM智能网关外壳三维设计与快速制造的市场价值前景非常的可观。1.3基于FDM智能网关外壳三维设计与快速制造的经济效益及带动行业和社会发展生产力的效益分析1.3.1基于FDM智能网关外壳三维设计与快速制造的经济效益目前对于智能家居行业影响比较大的政策主要有两个，首先就是国家最近两年来实施的房地产调控政策，另一个就是国家关于大力发展物联网、三网合一的政策。最近两年来国家关于房地产发展的调控政策比较严历，从短期的角度来说，影响了智

22、能家居产品在高端住宅精装修项目的应用。然而，事情往往有双面性，由于以前房产供不应求，所以开发商重复建设了太多没有特点的大众化商品房，而所谓的高档楼盘，也只是停留在卖地段、卖装修、卖环境的阶段，对于真正人性化住宅智能化系统，考虑的非常少，相对于小区其他配套设备的投入比例是比较低的。而现在由于国家房地产严控政策的出台，逼使整个房地产业重新思考自己的定位，因为只有真正具有创意与创新的房地产项目才有可能在比较疲软的市场上仍然取得较好销售业绩。所以，一些具有更多创新精神的房地产企业开始关心智能家居，关注如何打造真正高端的人性化科技住宅，从而成就新卖点。另一个政策就是去年初国家开始给力物联网及三网合一产业

23、政策。科技产业作为未来国家发展最重要的支柱产业之一，物联网与三网合一首当其冲。物联网犹如国家级、城市级的大型智能家居系统，实现的是“物与物”之间信息互联。从广义角来说主要实现交通、物流、运输的信息物联;智能家居系统，从另一个角度也是物联网，只是侧重于家庭内部的“物物相联”，实现家庭内部的灯光、电器、窗帘、音乐、安防、监控、可视对讲、门禁指纹等的一体化管理与控制。物联网的兴起，推动了智能家居概念的平民化推广，同时也有利于智能家居技术的大量应用与实践，可以大大降低智能家居系统技术与研发成本，有利于智能家居行业规模化与产业化发展。而三网合一，将加快互联网产业的更快发展，建立更高速与畅通的互联网高速公

24、路，这对于智能家居系统来说，将创造更好的通信环境，有利于智能家居远程控制的广泛应用。利用快速原型使得个性化的智能网关尽快上市，满足社会上的人们对智能网关的个性化追求使得该项目在国家政策的支持下和市场人们个性化需求激增的情况下使得基于FDM智能网关设计制造有了可观的经济效益1.3.2基于FDM智能网关外壳三维设计与快速制造的带动行业基于FDM智能网关三维设计与快速成型项目的开发，使得智能家居行业不再受产品上市时间的制约，推动着着智能家居行业的发展，在带动了服务行业的发展，更带动了现代先进的制造技术，快速制造行业的发展，众说周知，服务行业需要的人员的非常庞大的和快速制造行业、智能家居行业，增加了人

25、民的就业机会，改善了一部分民生问题。1.3.3基于FDM智能网关外壳三维设计与快速制造的社会发展生产力的效益分析“三个代表”首要的一条就是代表中国先进生产力的发展要求。始终代表中国先进生产力的发展要求，是中国共产党不断发展壮大的一条基本经验。在我国进入全面建设小康社会、加快推进社会主义现代化建设的新的发展阶段，中国共产党要永葆先进性，始终走在时代前列，必须继续代表中国先进生产力的发展要求。许多企业都会外购标准流水线用做生产，现在却逐步被自己拼装的简易柔性生产线取代。比较而言，柔性生产线首先可节约7090以上的设备投资；其次，设备安装不需要专业人员，一般员工即可快速地在一个周末完成安装；第三，不

26、需要时可以随时拆除，提高场地利用效率。台车生产方式：我们经常看到一个产品在制造过程中，从一条线上转移到另一条线上，移载工具就是台车。着眼于搬动及移载过程中的损耗，有人发明了台车生产线，即在台车上完成所有的装配任务。这样做，不仅省去了生产线，而且搬运和移载效率大大提高。固定生产线和变动生产线方式：根据某产品产量的变动情况，设置两类生产线，一类是满足最小批量的固定生产线，另一类用来满足变动部分的变动生产线。通常，传统生产设备被用于固定生产线，而柔性设备或细胞生产方式被用于变动生产线。基于FDM智能网关的三维设计与快速制造项目的发展趋势是：生产线越来越短，越来越简，设备投资越来越少；场地利用效率越高

27、；生产周期越来越短，交货速度越来越快；各类损耗越来越少，效率越来越高，可见该项目可以大大的降低生产成本，强化企业的竞争力。20第2章 项目主要内容及成果2.1基于FDM智能网关外壳三维设计与快速制造的总体设计方案本次项目的内容是制造出能够安装在墙上，具有实用性并且对居家生活起到装饰作用，让家变得更加的美观的智能网关外壳。在智能网关外壳上能够显示各个房间的实时温、湿度、年月日、整点报时、闹钟提醒、以及能够显示主人喜欢的风格画面。让它成为一件艺术品放在墙上。本项目分为三个阶段，即产品外观设计阶段、快速原型产品制作阶段、产品优化设计阶段。2.1.1产品设计方案小巧大方比例融洽以房子简图的设计外形，更

28、能够体现出smart home的核心部件外壳体现出的功能和作用，在家里面有一种温馨的感觉，并在室内墙上起到装饰的效果。设计三维外观如图2-1。图2-1 智能网关的组装三维图2.1.2技术开发的创新点本项目用到的技术，柔性技术FDM快速制造技术、三维产品快速实体转化技术、可视化优化设计技术、后处理技术、在制造技术，本项目的技术开发创新点在于，利用智能网关外壳依托，将快速制造技术、分成技术、可视化优化设计技术、后处理技术和在制造技术有机的融合在一起，目前在国内处于前沿。2.2基于FDM智能网关外壳三维设计与快速制造的商业模式的创新点第一，基于FDM智能网关外壳三维设计与快速制造更注重从客户的角度，

29、从根本上 “客户价值最大化”是商业模式主观追求目标思考设计企业的行为，视角更为外向和开放，更多注重和涉及企业经济方面的因素。直接利用快速原型机制造面对不同的客户制造与之相对应的个性化的产品投放市场，减少的产品投放市场的时间，赚钱更多的价值。第二，服务商业模式的创新，我们会在设计之前联系客户，根据客户的信息提供相应的设计产品，来达到客户对个性化、品味、唯一化的最求。从而达到一对一的服务。创造更多的价值。第三，降低产品的开发成本，由于快速原型制造是柔性制造技术，因此不需要多台设备的加工，从而降低了加工的成本，减少了加工的时间。常给企业带来战略性的竞争优势，而且优势常可以持续数年。2.3基于FDM智

30、能网关外壳三维设计与快速制造的可行性分析基于FDM智能网关外壳三维设计与快速原型制造项目实施可行性分析，学校快速原型实验室拥有一台INSPIRE S250快速原型机一台、ABS材料若干，后处理工具齐全，分成软件安装到位，三维设计软件熟练使用，为本项目提供了资源和部分技术支持。使得该项目在我们学校开展提供了可行性。2.4智能网关外壳外详细实施方案本项目分为三个阶段，即产品外观设计阶段、快速原型产品制作阶段、产品优化设计阶段。2.4.1产品外观设计阶段任务：学习智能家居在居家生活中的作用，掌握智能网关在智能家居中的运用方式；构造出智能网关外壳设计理念；学习产品外观设计；利用Pro/E、UG、Sol

31、idWorks或CAD等三维设计软件画出三维实体智能网关外壳；学习分成软件Model Wizard的操作界面；着手学习基于FDM快速原型INSPIRE S250型号机器的使用。目标：画出高水准的并且用于居家装饰的三维实体智能网关外壳。2.4.2快速成型产品制作阶段任务：熟练掌握分成软件Model Wizard的使用；掌握基于FDM快速原型INSPIRE S250型号机器的使用以及简单的维护；学习快速原型在现代设计中的运用；学习基于FDM快速原型INSPIRE S250型号机器基本的工作过程；利用快速原型设备制造出智能网关外壳；着手学习产品的优化设计。目标：制造出智能网关外壳实体，并对制造出的产

32、品进行作色。2.4.3产品优化设计阶段任务：熟练掌握产品的可视化优化设计；对智能网关外壳进行可视化优化设计。制造出具有装饰作用的智能网关外壳。目标：制造出具有装饰作用的智能网关外壳。2.5基于FDM智能网关外壳三维设计与快速制造的成果效果图第3章 项目特点及优势分析3.1基于FDM智能网关外壳三维设计与快速制造的特点本项目的特点体现在一下三个方面即产品设计、快速制造、优化设计者三个方向。3.1.1智能网关外壳设计智能网关的外观设计。以第一代智能网关为样品，着手进行设计，第一代智能网关的组成主要有两部分，一部分是智能网关底座，另一部分是智能网关上盖，而我们所设计的智能网关就是在第一代产品上进行改

33、进，使功能更加强大，外形更加美观，用途更加广泛。1、根据自己的设计思路，首先得确定智能网关的外形尺寸，以便于适合快速原型机的加工，长宽高都不能超出加工区域，否则无法加工，其次是外观设计的美观，第一代产品在美观上是一大缺陷，所以我们在外形的设计上必须得突破，设计出吸引眼球的具有审美观的外形，最后在考虑设计的同时，加入一些其他功能，让智能网关多用化，我的思路是在网关形状进行改造，使得智能网关外壳的视觉效果上充分考虑到smart home的特点一个小房子来体现智能家居的智能性，使得设计出的智能网关外壳方便又灵巧，而且美观大方。2、智能网关的三维设计。由于快速原型实验室的INSPIRE S250快速原

34、型机的加工空间尺寸为150200250的尺寸限制，所以在进行设计时一定得确定好总体设计尺寸，长、宽、高必须在可以加工的范围内。首先考虑智能网关在居家中放置的位置，我考虑到智能网关是智能家居核心控制，一个房子为外壳不但能体现现代居家生活的数字化。更能让小孩子更好发挥他们的想想，为智能家居的行业起到推进作用。我设计出的智能网关外壳如图3-1、3-2。3-1智能网关底座图3-2智能网关上盖3.1.2基于FDM快速原型技术1、FDM快速原型工作原理如图3-3 所示。快速成型机的加热喷头受计算机控制，根据水平分层数据作x - y 平面运动。丝材由送丝机构送至喷头，经过加热、熔化，从喷头挤出粘结到工作台面

35、，然后快速冷却并凝固。每一层截面完成后，工作台下降一层的高度，再继续进行下一层的造型。如此重复，直至完成整个实体的造型。每层的厚度根据喷头挤丝的直径大小确定。图3-3 FDM 工艺原理图FDM工艺关键是保持熔融的成型材料刚好在凝固点之上，通常控制在比凝固点高1 左右。目前，最常用的熔丝线材主要是ABS、人造橡胶、铸蜡和聚酯热塑性塑料等。1998 年澳大利亚开发出了一种新型的金属材料用于FDM 工艺塑料复合材料丝。2、FDM快速成型机工艺的过；FDM 快速成型的过程包括:设计三维CAD 模型、CAD 模型的近似处理、对STL 文件进行分层处理、造型、后处理。如图3-4 所示。图3-4 快速成型的

36、过程3、设计三维CAD 模型要求设计人员根据产品的要求，利用计算机辅助设计软件设计出三维CAD 模型。常用的设计软件有: Pro/ E，Solidworks， AutoCAD，UG等。4、三维CAD 模型的近似处理产品上有许多不规则的曲面，在加工前必须对模型的这些曲面进行近似处理。目前最普遍的方法是采用美国3D System 公司开发的STL(Sterolithgraphy) 文件格式。用一系列相连的小三角平面来逼近曲面，得到STL 格式的三维近似模型文件。许多常用的CAD设计软件都具有这项功能，如 Pro/ E，Solidworks，MDT，AutoCAD，UG等。5、对STL 文件进行分层

37、处理由于快速成型是将模型按照一层层截面加工，累加而成的。所以必须将STL 格式的三维CAD模型转化为快速成型制造系统可接受的层片模型。片层的厚度范围通常在0102501762mm 之间。各种快速成型系统都带有分层处理软件，能自动获取模型的截面信息。6、后处理，快速成型的后处理主要是对原型进行表面处理。去除实体的支撑部分，对部分实体表面进行处理，使原型精度、表面粗糙度等达到要求。但是，原型的部分复杂和细微结构的支撑很难去除，在处理过程中会出现损坏原型表面的情况，从而影响原型的表面品质。于是，1999 年St ratasys公司开发出水溶性支撑材料，有效的解决了这个难题。目前，我国自行研发FDM

38、工艺还无法做到这一点，原型的后处理仍然是一个较为复杂的过程。3.1.3可视化优化设计1、STL数据格式的处理：由于我们在设计的是在三维软件里，但三维数据模型不能够直接导入Modelwizard软件，在Modelwizard软件无法打开，所以必须得进行格式的转换，将三维图形格式转化为STL文件，这样的话我们就可以在Modelwizard软件打开，从而进行下一步操作。2、成形空间参数设置：首先将智能网关STL文件导入Modelwizard软件，选择最佳放置位置，设置最佳切片厚度，快速原型制作工艺切片厚度的取值大小将直接影响到快速原型制作工艺成型中原型制件的精度和成形效率，切片厚度越小，在零件表面倾

39、斜引起台阶效应就越小，则原型制件的精度就越高，但相应的原型制件的成形时间久越长，导致原型制件的制作效率就越低，因此，在保证成形精度和成形效率的前提下，可采用自适应切层方法，即成形制件的高度是由零件的结构特点进行选择，从而决定切层的厚度。3、支撑的合理选择：快速制造原型技术工艺能加工任意复杂形状的零件，但其层层堆积的特点决定了原形在成型过程中必须有支撑，它是起到固定原型制件的作用，支撑可分为手动支撑和自动设置支撑，可以手工设置支撑材料或者通过软件自动加工出支撑结构。支撑按其作用不同分为对零件原形的支撑和基底支撑。基底支撑直接添加在工作台上，对所制作的原形制件起到支撑作用，它的作用主要以便于原形制

40、件从工作台上取出，有利于减少或者消除翘曲变形。其次在添加手工支撑的时候还必须考虑：支撑的可去除性、支撑强度与稳定性、支撑的加工时间等等。4、分层处理：快速原型制作工艺由于采用离散后在堆积的分层制造技术，因此就不可避免的导致在原形制件的表面出现阶梯效应，这是影响原形制件表面的一个重要因数。对于同一个原形制件，分层厚度越大，所需加工的层数就越少，其加工的效率也就越高，反之，加工效率越低，但原形制件的表面质量却会大大的提高。分层台阶效应对成型制件各种性能的影响主要体现在以下几个方面：台阶效应会带来原形制件局部体积的变形；对表面精度的影响；对零件结构强度的影响。5、成型方向的合理选择：不同的成形方向会

41、对产品的尺寸成型精度、表面粗糙度、产品的制作时间甚至是强度等方面的因数产生较大的影响，合理的选择模型的成形方向才能有效的改善模型表面精度与成型质量。在选择成型方向上应该注意：一般情况下把最重要的成型表面置为上面；表面要求高的成型面摆放原则，上表面成型质量优于下表面，水平面优于垂直面等；若有强度方向要求的模型，应选择强度要求高的方向为水平方向；若有小直径的内孔、立柱等模型特征，则尽量选择垂直方向成型。6、可视化后处理，FDM技术所用的材料主要为ABS工程塑料丝，因此，所制作的原形虽然强度较高，但阶梯效应较明显，表面粗糙度较大，。智能网关表面处理主要步骤如下：1）、增强预处理。去除支撑材料后，智能

42、网关表面丝材的凝固较为松散，有些小结构部件可能会脱离机体，因此，在进行智能网关表面后处理前可以涂覆一层增强剂，以预先提高原形制件的表面强度。2）、表面涂覆。对增强处理后的智能网关进行表面涂覆，以填充原形表面的台阶间隙以及细丝材之间的缝隙。3）、表面抛光。表面抛光工序可手工操作，采用水磨砂纸，对智能网关表面进行打磨。4）、表面喷涂。将经过抛光的智能网关放在干燥箱内除去水分后，在用硝基底漆喷涂智能网关的表面，若需不同颜色的，则选择不同颜色对智能网关的不同地方进行喷涂。3.2智能网关外壳外三维设计与快速制造的优势分析“全球工业正在经历第三次工业革命，与以往不同，本次革命对制造业的发展也会带来巨大影响

43、，其中一类最重要的新技术就是快速成型技术”。罗百辉表示，3D打印并不等同于“3D快速成型技术”，它只是众多快速成型技术之一。快速成型技术大致可分为7大类，包括立体印刷、叠层实体制造、选择性激光烧结、熔融沉积成型、三维焊接、三维打印、数码累积成型等。 “快速成型技术”的革命性在于：(1)具有极强的制造灵活性，理论上可根据电脑中任意的设计图纸快速生产出三维结构产品，不需要生产模具；(2)大幅节省原材料，将原来传统切削式的“减法”制造变为材料堆积式的“加法”制造。因此，“快速成型技术”在多品种、小批量、结构复杂、原材料价值量高的结构制造领域中拥有很强的优势，具有彻底颠覆传统工艺巨大潜力。第4章 项目

44、总结与瞻望4.1项目总结通过此次项目的实践，我们通过智能网关外壳设计制造，充分的掌握产品的设计理念、现代热门的制造技术快速原型技术、对产品的可视化优化设计有了一定了理论知识和实践经验，为以后出生社会起到了关键的作用。4.2瞻望机械制造业作为一个传统的领域已经发展了很多年，积累了不少理论和实践经验，但随着社会的发展，人们的生活水平日益提高，各个方面的个性化需求越加强烈。作为已经深入到各行各业并已成为基础工业的机械制造业面临着严峻的挑战。快速制造技术为机械制造业的发展指明了方向。它实现了优质，高效，低耗、清洁、灵活的生产，并取得理想技术经济效果。它具有以下6个特点：1、从以技术为中心向以人为中心转

45、变，使技术的发展更加符合人类社会的需要。2、从强调专业化分工向模糊分工，一专多能转变，使劳动者的聪明才智能够得到充分发挥。3、从金字塔的多层管理结构向扁平的网络化结构转变，减少层次和中间环节。4、从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变，缩短工作周期，提高工作质量。5、从按照功能划分部门的固定组织形式向动态的自主管理的小组工作方式转变。6、机械制造技术的发展趋势可以概括为(1)机械制造自动化。(2)传统加工方法的改进与非传统加工方法的发展。机械制造业的发展方向是将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术进行有机的结合，在企业产品全生命周期中实现信息化、智能化、集成优化，以

46、达到产品上市快、服务好、质量优、成本低的目的。进而提高企业的柔性，健壮性和敏捷性，使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。 致谢通过此次项目实践，使我学到了许多知识，比如说模具整体的设计过程和设计模具的实用性，你所设计的模具的最终目的是用模具来生产出合格的产品，其中还包括许多课本上学不到的知识。当然，在设计过程中出现的一些难题。比如说怎样提高产品的加工精度，以及小型工件的加紧这些问题，都通过我们去翻阅相关的书籍和经过的悉心指教和帮助最终才得以解决，通过本次项目实践，也使得我们这组成员更加齐心协力、努力创新，自始至终，都抱着一颗坚定的信念,即如何做能使其工件更加美观、精度更高、工作效率最高的心态即

47、将毕业的我们，在以后的工作中难免会遇到一些问题或麻烦。随着科学技术的高度的发达，一些质量优、性能好、效率高、能耗低、价格廉的产品将开发出来并淘汰那些老的生产技术或设备。因此，我们应该树立良好的设计思想，重视对自己进行机械设计能力的培养，树立知识经济意识；善于利用各种信息资源，扩展知识面和能力；培养严谨、科学、创新与创业、艰苦奋斗的企业精神，加强环境保护意识，做到清洁生产和文明生产，以最大限度的获得企业效益和社会效益在此，感谢我们的指导老师高旭芳老师在百忙之中给予我们作品的悉心指点与帮助。感谢她为我们指点迷律、出谋划策。同时，也感谢我们的这组的成员在这次项目实践中给予我的帮助！再次向于高旭芳老师

48、致以诚挚的谢意！ 2012年11月10日参考文献1 高旭芳，快速成型技术讲义.西南科技大学城市学院.2012.072 刘涛，工业产品快题设计与表现.辽宁科学技术出版社20113 诺曼.未来产品设计.电子工业出版社2009.4 Karl T.UIrich,Steven D.Eppinger.产品设计与开发.高等教育出版社2005.5 胡东.产品设计技术基础.合肥工业大学出版社1997.6 邓家褆. 产品概念设计理论、方法与技术.机械工业出版社2002.7 唐林.产品概念设计基本原理及方法. 国防工业出版社20068 颜永年，张伟，卢清萍，等. 基于离散/堆积成形概念的RPM原理和发展.中国机械工程,1994,5(4):64-669 吴良伟，赵志文，颜永年. 快速成型与虚拟现实技术在产品开发中的应用.见：海锦涛,编. 先进制造技术. 北京: 机械工业出版社, 1996. 108-11010闻帮.产品的制造性能及可现优化设计.机械工业出版社2010.11建材导向 2004年第5期