改过降

摘要：三维扫描是指利用三维扫描设备直接获取物品的原始三维数字信息。它与逆向工程软件合作设计曲面重构，通常被称为YouWant工程技术。它广泛应用于雕塑行业。3D打印，也被称为添加剂制造业，诞生于20世纪80年代末。它是一种基于材料堆积法的高科技制造技术。艺术和手工艺，被称为手工艺品，往往是复杂和具体的形状。如果任务图像的设计采用正向设计，则需要一定的绘画基础和较高的艺术技巧。3D的扫描与印刷技术相结合，可以实现工艺美术的数字化，实现手工艺品的快速开发与生产，开发基于3D打印模式的快速磨料制造实验，并说明开发思路、实验内容，实验过程的实施和效果。以3D打印模型为母模，制作硅橡胶模具石膏磨具、砂型等快速模具。深化计算机辅助设计与制造技术、现金制造技术、铸造技术等理论课程的人才培养，为学生提供全面的实验平台，不仅提高了学生的时间动手能力，创新能力和解决工程问题的能力，也进一步提高了他们在创新实验过程中的自主性和积极性。

1．研究背景

3D打印技术，又称增材制造技术和快速成型技术，今年发展迅速，广泛应用于制造业、医药、建筑、艺术等领域。随着3D打印机的普及和设备成本的下降，越来越多的高效3D打印机被用于教学。目前，3D打印技术主要是用于在教学中制作直观的教具，如挂图和图表，与其他二维解释相比，3D打印模型能够更具体地反映细节，激发学生的好奇心和学习热情。对于三款CAD设计软件的教学，教师可以通过3D打印进一步发现设计模型的不足。在采矿工程教学中，教师通过矿山实体模型的3D打印，展示和讲解矿山实体模型的各个部分，有助于学生理解和理解其含义，提高学习效率。在临床医学领域，一些罕见病例可以通过3D打印制作1:1的受影响区域模型，为更多学生提供市政手术的机会。3D打印技术最大的应用领域是制造业。近年来，3D打印技术已成为磨具制造领域的研究热点。结合机械工程专业的特点，为3D打印技术在模具制造中的应用开发了一组创新实验项目。

2.想法和项目组成

在这项创新性实验中，学生可以通过制作母模模具的方法，进一步了解快速模具制造工艺的优势。学生可以在同一库存中操作动物，并进一步掌握CAD设计、3D打印、快速模具等三项技术。根据课程设置和实验室条件，本实验的实验思路为：三CAD设计、3D打印、快速模具制作和成品制作。该创新实验项目由硅橡胶模具、石膏模具和砂型铸造模具组成。

3.实验内容和步骤

3.1石膏型铸造模具

石膏型铸造模具适用于低熔点金属铸件。该术语是精密铸造工艺。制造工艺与硅橡胶模具相同。首先，使其3D打印，使用

字使石膏倒模，然后将金属溶液倒入石膏模中，得到所需的金属铸件。

在这个实验中，3D照片是在PLA制作的。实验步骤如下：

在步骤1中，三位置模型和模架的制造步骤与硅胶模具实验一致，。

第二步：石膏模的浇注和养护。按水：石膏粉=1:8的比例，将水与石膏粉混合。将混合好的石膏倒入模架内，填充模架底部并固化。

步骤3：拆除模架并硬化。石膏浆固化后，从石膏模具中取出3D打印材料。在此过程中，避免工具损坏石膏模，然后将石膏模放入干燥炉中，在80℃下干燥石膏模8小时。

第四步：浇注铸件。对齐、组装并固定干燥石膏模的上下模。在坩埚熔化锡块，将锡溶液倒入石膏模浇口，用红外线测量模具温度，冷却至室温后用锤子打碎石膏模，取出铸件。取出时戴上高温隔热手套。

3.2硅橡胶模具

硅橡胶模具技术术语软模，成本低，工艺简单，尺寸精度高，制造速度快。本实验的步骤如下：

3.2.1模型

使用UG软件进行三维建模，STL模型文件随处可见。木星的尺寸为60x60x30mm。对于市政模型，学生需要考虑相关参数的影响，例如模型在工作台上的位置、打印方向、支持设置和填充率对打印质量的影响。打印后，为了避免模具上出现阶梯线或裂缝，3D打印模型需要进行后处理，如进刀、支撑和研磨。

3.2.2模架制作

硅橡胶消耗量应根据3D打印的大小进行计算

模型塑料砌块应组装成成型框架，其长度应比模型的长度和宽度大30-70mm。

将模架放置在警用玻璃板上，在玻璃板、模架内壁和3D打印模型上涂一层脱模剂，以方便脱模。

3.2.3硅橡胶的浇注和固化

根据硅胶：硅油：固化剂=100:5:2.5的比例计算材料量。快速均匀搅拌硅胶、硅油、固化剂等材料，立即倒入模架内。由于固化剂有刺鼻的气味，在实验过程中需要戴口罩和手套。

3.2.4成品生产

硅胶模具固化约8-10小时后，可以取出3D打印模型。硅橡胶模具用于定制肥皂、巧克力和其他成品。待成型物料在水浴锅中熔化，倒入硅胶模具用于农业谷物成型，实现小批量生产。操作过程中应避免逐个烫伤。

3.3砂型铸造模具

采用3D打印快速成型技术制作母模逆向模具，具有精度高、材料消耗少、时间短等优点。上述步骤与上述步骤一致。打印母模并进行打磨，避免台阶效应层层累积而形成粗糙表面，影响模具质量。

根据模型尺寸，将3D打印的母模放置在砂箱中，以形成空腔并防止闸门和立管。取出3D打印模型后，修复空洞，然后浇注。

在铸造过程中，为了使砂型的制造过程更加顺利，型砂通常是湿的。因此，在浇注过程中，砂型中更多的水蒸气无法顺利排出，导致铸件上出现更多的气孔。

4.精密度检测

为了掌握三坐标测量仪的工作原理，本次实验利用三坐标测量仪对3D打印模型以及石膏模具铸件的圆台尺寸进行了测量分析，检验了快速铸造模型的精度。由于该圆台有拨膜斜度，因此测量了距离上表面2mm处的圆台直径。结果尺寸相差0.04mm，圆台到上表面2mm处的3D打印模型尺寸和铸造件模型之间的尺寸差为0.因此，说明石膏型铸造的铸造精度较高和铸造零件表面质量较好。

5. 结束语

本创新实验根据新疆大学机械工程及邹东华专业课程设置及实验情况，针对专业特点开发了基于3D打印的快速模具实验。实验内容包括硅橡胶快速模具制作、石膏快速模具制作、快速砂型铸造模具制作。

本文结合3D扫描和3D打印技术及制作了模型，阐述了运用改技术进行工艺品开发创新的一般流程。3D扫描可以快速采集产品的三维数据，对于创新开发造型复杂而精美的工艺作品，大大降低了正向设计的难度。3D打印不需要模具就可以快速将艺术创意画为显示作品，而且更适合个性化定制产品。二者结合起来，实现了工艺品设计及制造的数字化，从而缩短产品开发了设计的周琦，提高企业产品开发效率，降低生产成本。

通过本创新实验，以3D打印原型“母模”翻制模具的快速模具制造为例，计对计算机辅助制造技术、现代制造方法及铸造工艺技术、机械精度设计等理论课程有了进一步的了解。本创新实验不仅提供了动手操作的平台，并且在提高创新能力、解决工程问题的能力方面也起到了关键的作用，激发了对创新实验成果的兴趣和对实验操作的积极性。学生利用基于3D打印的“母模”，制作快速模具，并且利用快速进行不同产品的小批量制作。教学实践表明，本文所开发的创新实验有利于巩固理论知识，提高理论联系实际和动手解决问题的能力，以及计算机软件和实验设备应用能力。从反馈的意见可以看出，本实验取得了良好的教学效果，有利于提高学习兴趣以及增强解决实际问题的能力。