基于AutoCAD软件三维建模与3D打印应用

李海林

（贵州省电子信息技师学院, 贵州都匀, 558000）

基于AutoCAD软件三维建模与3D打印应用

李海林

（贵州省电子信息技师学院, 贵州都匀, 558000）

结合实例对AutoCAD三维建模中的“样条曲线、UCS变换、放样、抽壳、剖切”等功能加以运用，同时对STL格式的输出及3D打印进行了介绍, 为三维造型感兴趣的同行提供了借鉴与参考。

三维建模、STL导出、格式转化、3D打印

1 引言

3 D打印的前提是需要三维软件的建模，目前常用的三维软件有UG、Pro/e、Solidowors、3DS MAX等工程软件，也有一些例如ZBrush、Rhino、Silo、Alias等创意性3D建模软件，无论哪种软件只要能满足三维造型及STL格式输出，都能实现3D打印目标，文中主要以AutoCAD 2012为例进行鼠标三维的建模、输出、3D打印。

2 鼠标结构分析

图1 产品效果图

主要由底座、左右键、上盖和滚轮等部分组成，长度为100mm，宽度为50mm，高度为35mm，要求整体表面光滑，线条优美，如图1所示。

3 鼠标三维造型

（1）绘制四条参考线：视图设置为前视，点击“直线（L）”命令画鼠标外轮廓尺寸参考线，高度为35mm垂直线，再使用“偏移（O）”命令向右偏移100mm；绘制鼠标内轮廓线参考线，两侧向内偏移15mm，得到四条参考线,如图2所示。

（2）绘制样条曲线：点击“样条曲线(SPL)”命令，连接外轮廓参考线端点，再次使用“样条曲线(SPL)”命令，连接内轮廓参考线端点；双击第一条样条曲线，单击鼠标右键/编辑顶点/移动（M）,调整顶点位置达最佳状态，调整完毕后按“退出（X）”命令，同理编辑第二条样条曲线，如图3所示。

图2

图3

（3）绘制椭圆：切换视图为西南等轴测，点击“世界坐标系（WCS）”，运用“椭圆（EL）”命令绘制鼠标头部曲线部分，椭圆长轴R=26mm，短轴R=15mm，“剪切（TR）”得到左半椭圆弧，移动复制（CO）第二条样条曲线到椭圆弧两端点各一条；用“镜像（MI）”命令复制得到右半椭圆弧，移动至鼠标尾部；删除四条参考线，如图4所示。

（4）绘制鼠标表面：复制鼠标头部和尾部半椭圆弧备用（目的用于鼠标底座轮廓线）；点击“放样（LOFT）”命令，单击第一条、第二条椭圆弧线，按“导向（G）”命令顺次选择构建鼠标表面的三条样条曲线，得到鼠标上表面，如图5所示。

图4

图5

（5）绘制鼠标厚度：点击“加厚”命令，选择鼠标上表面，指定厚度为-1 m m；构建鼠标左右两侧表面，分别连接侧面两端点，使用“放样（LOFT）”命令，选择同侧的第二条样条曲线和直线，选择“仅横截面（C）”，构建出曲面；再次使用“加厚”命令，指定厚度为-1mm，完成鼠标上表面的雏形，如图6所示。

（6）绘制鼠标底座：连接鼠标底座椭圆线，对其使用“面域（REG）指令”向上拉伸4mm，然后使用“倒圆角”命令对底座倒半径为R=4mm圆角，形成底座实体；点击“抽壳”命令对其抽壳，距离为1mm，移动鼠标使底座与上表面契合，如图7所示。

图6

图7

（7）绘制中键表面：从鼠标上表面切割出中键表面，绘制椭圆短轴R=3.5mm，长轴R=10.5mm，拉伸50mmm并对其抽壳，抽壳偏移距离为0.1mmm，然后将其移至合适位置与上表面相交，如图8所示。最后点击“差集（S U）”命令，选择上表面减去抽壳后的实体，得出中键表面；点击鼠标上表面选择“分割”命令对其进行分割，如图9所示。

图8

图9

（8）绘制装饰轮廓面：点击“椭圆（EL）”命令，绘制短轴R=7mm，长轴R=22mm的椭圆，利用“剪切（TR）”命令剪切一半为头部轮廓并将其移至合适位置，通过“镜像（M I）”命令得到尾部轮廓，点击“拉伸（EXT）”命令将两轮廓线拉伸50mm，如图10所示。点击“剖切（SL）”命令，选择拉伸曲面端点连线进行剖切，得到两侧轮廓表面。同样使用“剖切（SL）”命令，选择“曲面剖切（S）”，绘制鼠标前、后端轮廓表面。使用“并集（UNI）”命令，将前后左右四个轮廓表面成为一体，形成装饰轮廓面，如图11所示。

图10

图11

（9）分割左右键表面：点击“椭圆(EL)”命令，绘制椭圆短轴R=15mm，长轴R=44mm，使用“剪切（TR）”命令得到右半弧并对其偏移0.3mm，再用“直线(L)”命令将两根半弧连接封闭并作“面域（REG）”拉伸50mm，移至合适位置，使用“差集(SU)”命令将其剪切掉后进行左右键分割，如图12所示。

（1 0）绘制滚轮：点击“直线（L）”、“圆弧（ARC）”命令绘制滚轮截面作“面域（REG）”，使用“旋转（REV）”命令得到滚轮实体，并将其移至合适位置，如图13所示。

图12

图13

4 输出STL格式

图14

在命令行输入“FACETRES ” 命令，值为4；再输入命令“STLOUT” -> 选择鼠标实体 -> 选择“Y”，输出二进制文件 -> 录入文件名为mouse. stl，如图14所示。

5 Maker Ware软件转化及打印

（1）打开Maker Ware软件，点击窗口add按钮，查找mouse.stl文件选择并打开，如图15所示。

图15

图16

（2）调整缩放比例大小，修改所需求的尺寸值，如图16所示。

（3）调整鼠标放置位置，设置Material（材料）、Quality（质量）、Supports（支撑）、Resolution（打印精度）、Raft（底板）、Infill（填充率）、Number of shells（层数）、Layer Height（层厚精度）等基本参数，如图17所示。

图17

（4）输出X3G文件，点击Export按钮，程序导出，如图18所示。

图18

（5）导入SD卡：将SD卡从计算机的SD卡读卡器中取出，然后插入LCD界面后面的SD卡端口中。

（6）产品打印：启动键盘操作界面，点击键盘上的箭头按钮导航到“Build from SD”，从SD卡中进行查找mouse. x 3g（如图1 9所示）文件名称，然后按M按钮以构建选定文件打印。

图19

（7）打印过程及产品（图20所示）

图20

6 结束语

综上所述，AutoCAD三维造型可以实现3D打印目标，建模功能虽不及UG、ZBrush、Rhino等强大，但通过简单的实体进行并集、差集等布尔运算和各种编辑操作，最终完成实体建模。相信该软件未来与3D打印技术的对接也会越来越来完善。

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