一种3d打印的机械制图教学模型的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种3D打印的机械制图教学模型，具体是应用3D打印技术的熔融沉积工艺制作的机械制图专业课程的教学模型。教学模型主要包括29个单体零件模型，在零件配合端面合理位置开若干容纳孔，然后在容纳孔里面采用AB胶安装小磁铁，通过磁铁实现不同零件之间的装配。29个单体零件模型可以组装成30种机械零件教学模型，主要包括齿轮类、轴套类、支座类、支架类和阀体类等机械零件教学模型，教学模型可以用于机械制图、机械零件测绘和计算机绘图等专业课程的理论与实践教学。
【专利说明】-种3D打印的机械制图教学模型
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种3D打印的机械制图教学模型，具体为应用3D打印技术的熔 融沉积工艺制作的机械制图专业课程的教学模型。
【背景技术】
[0002] 机械制图教学模型主要用于机械制图、机械零件测绘和计算机绘图等理论与实践 课程的教学，市场上主要有立体示教模型和零件测绘模型，一般采用工程塑料、木材、钢材 制作，主要特点是种类繁多、结构单体、价格昂贵。
[0003] 传统的机械制图教学模型尽管有众多轴套类、支架类、盘类、箱体类等单体零件， 结构单体，一般都是为了满足机械制图课程组合体、机件表达的方法、零件图等某一知识点 的教学需要。整套机械制图模型一般是单体模型的组合，不仅成本高，而且往往难于涵盖各 种机械零件类型的教学模型。在传统教学中由于对机件表达方法的理解不够透彻，导致学 生不能灵活选择合适的表达方法，难于完整、正确且清晰地表达机械产品，由于工程图形表 达能力的不足，导致学生机械零件图样的绘制能力也不强。
【发明内容】
[0004] 为克服上述现有技术的缺点和不足，本实用新型旨在提供一种3D打印的机械制 图教学模型，该教学模型可以组装成30种机械零件教学模型，主要包括齿轮类、轴套类、支 座类、支架类和阀体类等机械零件教学模型，教学模型用于机械制图、机械零件测绘和计算 机绘图等专业课程的理论与实践教学，不仅能有效地激发学生探究学习的兴趣，而且可以 提高机件表达方法的学习效果，即根据机件的结构和形状特点，灵活选择合适的表达方法， 将机件正确、完整、清晰地表达出来，从而有效地培养学生的工程图形表达能力和三维数 字化建模能力。
[0005] 为实现上述目的，本实用新型的3D打印的机械制图教学模型应用TOP-DOWN设计 方法，基于三维数字化技术软件设计三维数字化模型。首先创建顶层骨架模型，然后对顶 层骨架模型进行拆分，拆分出单体零件模型，再使用所创建的单体零件模型组装成机械零 件模型，考虑不同零件之间的装配，在零件配合端面合理位置开若干φ3.5ΧΖ5孔，然后在 φ3·5Χ2.5孔里面采用AB胶安装φ3Χ2小磁铁。通过磁铁实现不同零件之间的装配。
[0006] 本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007] -种3D打印的机械制图教学模型，包括多个单体零件模型，其特征在于，各所述 单体零件模型的配合端面设有容纳孔，所述容纳孔中安装有磁铁，不同单体零件模型之间 通过所述磁铁相互装配成多种不同的机械制图教学模型；各所述单体零件模型通过3D打 印机制作而成。
[0008] 本实用新型的3D打印的机械制图教学模型中，所述单体零件模型为基本机械结 构体。
[0009] 本实用新型的3D打印的机械制图教学模型中，所述容纳孔的尺寸为φ3.5Χ 2.5mm，磁铁的尺寸为φ3X2mm。
[0010] 本实用新型的3D打印的机械制图教学模型中，所述机械制图教学模型包括29个 单体零件模型，所述多种不同的机械制图教学模型包括齿轮类、轴套类、支座类、支架类和 阀体类机械制图教学模型。
[0011] 本实用新型的3D打印的机械制图教学模型中，所述29个单体零件模型分别为上 底座零件a、上底座零件b、上底座零件c、上底座零件d、上底座零件e、上底座零件f、上底 座零件g、斜齿轮零件、上底座零件h、上底座零件i、上底座零件j、上底座零件k、下底座零 件a、下底座零件b、下底座零件c、三通管零件a、三通管零件b、三通管零件c、三通管零件 d、左法兰零件a、左法兰零件b、右法兰零件a、右法兰零件b、连接轴套零件a、连接轴套零件 b、连接轴套零件c、连接轴套零件d、三通管塞零件、直齿轮零件。
[0012] 本实用新型的3D打印的机械制图教学模型中，所述的29个单体零件模型采用ABS 工程塑料，通过3D打印机的熔融沉积制成。
[0013] 本实用新型的3D打印的机械制图教学模型中，所述的29个单体零件模型全部组 装在一起，形成一单体阀体零件。
[0014] 本实用新型效果是：
[0015] 在机械制图"机件表达方法" 一章中，通过本教学模型，老师可以组合出不同的零 件模型，结合实际模型向学生分别介绍全剖视图、半剖视图、局部剖视图、阶梯剖视图、旋转 剖视图、断面图等常见的机件表达方法。使得学生根据机件的结构和形状特点，能够灵活 选择合适的表达方法，将机件正确、完整、清晰地表达出来。同时也可以培养学生掌握典型 机械零件图样的画法，正确分析零件的结构，合理、灵活地运用各种表达方法来表达零件结 构。
[0016] 在机械零件测绘教学中，本教学模型不仅可以大大降低教学模型的购置成本，为 学生提供多样化的教学模型进行测绘。学生通过自己动手组装不同类型的零件模型，可以 激发学生的学习兴趣，加深对零件模型的感性认知，从而更有效地培养学生的机械零件测 绘能力和工程意识。
[0017] 在计算机绘图教学中，教学模型可以辅助AutoCAD机械制图、PRO/ENGINEER、UG NX、Solidworks等三维数字化技术软件的教学，传统计算机绘图课程仅注重根据二维零件 图纸进行三维数字化建模和二维工程图绘制，而本教学模型可以直观地提供给学生进行实 物测绘，并根据测绘数据进行三维数字化建模，然后再应用三维模型来实现二维工程图的 绘制。本教学模型实现了三维数字化技术与机械制图理论知识教与学的有机融合，这样不 仅可以加深学生对机件表达方法、零件图、组合体等机械制图理论知识的理解和掌握，而 且可以培养学生的三维数字化建模能力和二维工程图的表达能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为本实用新型的3D打印的机械制图教学模型；
[0019] 图中：1-上底座零件a;2_上底座零件b;3_上底座零件c;4_上底座零件d;5_斜 齿轮零件；6-上底座零件e;7_上底座零件f;8_上底座零件g;9_上底座零件h;10_连 接轴套零件a; 11-三通管零件a; 12-三通管零件b; 13-右法兰零件a; 14-右法兰零件b; 15-连接轴套零件b; 16-下底座零件a; 17-下底座零件b; 18-下底座零件c; 19-连接轴套 零件C;20-三通管零件C;21-左法兰零件a;22-左法兰零件b;23-三通管零件d;24-三 通管塞零件；25-连接轴套零件d;26_直齿轮零件；27-上底座零件i;28_上底座零件j; 29-上底座零件k。
[0020] 图2 (a)、（b)、（c)、（d)、（g)为本实用新型教学模型单体零件模型组装的支座类零 件。
[0021] 图2(e)、（f)为本实用新型教学模型单体零件模型组装的三通管类零件。
[0022] 图2 (h)为本实用新型教学模型单体零件模型组装的板类零件。
[0023] 图2 (i)、（j)为本实用新型教学模型单体零件模型组装的轴套类零件。
[0024]图2 (k)、（1)为本实用新型教学模型单体零件模型中的直齿轮、斜齿轮零件。
[0025]图3(a)、（b)、（c)、（d)、（e)、（f)与（g)为本实用新型教学模型单体零件模型组装 的阀体类零件。
[0026]图3(h)为本实用新型教学模型单体零件模型组装的四通管类零件。
[0027] 图4 (a)、（b)、（c)、（d)、（e)、（f)、（g)、（h)为本实用新型教学模型单体零件模型 组装的支座类零件。
[0028] 图5(a)、（b)为本实用新型教学模型单体零件模型组装的支架类零件。
【具体实施方式】
[0029] 本实用新型的具体实施过程是：基于三维数字化技术软件的TOP-DOWN设计工具， 在装配模式下设计机件的顶层骨架模型，根据学生学习制图时要有不同表达方法需要，由 骨架模型拆分出多个机械零件模型，再将机械零件模型进行剖切得到29个单体零件模型， 不同的单体零件模型可以组合成齿轮类、轴套类、支座类、支架类和阀体类30个机械零件 模型。然后将各个模型的3D模型数据导入至3D打印机，分别制作各个机械零件的3D打印 模型。再将小磁铁装配在3D打印模型里，根据教学需要组合成机械制图教学模型，来满足 机械制图课程中机件表达方法的教学需求。同时，也可以作为机械识图、组合体教学、零件 图教学、机械零件测绘、计算机绘图课程的教学模型。所述的29个单体零件模型如图1所 示依次为1-上底座零件a;2_上底座零件b;3_上底座零件c;4_上底座零件d;5_斜齿轮 零件；6-上底座零件e;7_上底座零件f;8_上底座零件g;9_上底座零件h;10_连接轴套 零件a; 11-三通管零件a; 12-三通管零件b; 13-右法兰零件a; 14-右法兰零件b; 15-连 接轴套零件b; 16-下底座零件a; 17-下底座零件b; 18-下底座零件c; 19-连接轴套零件 c;20_三通管零件c;21_左法兰零件a;22_左法兰零件b;23_三通管零件d;24_三通管 塞零件；25-连接轴套零件d;26_直齿轮零件；27-上底座零件i;28_上底座零件j;29_上 底座零件k。
[0030] 本实用新型所述的3D打印的机械制图教学模型，主要由29个单体零件模型组成， 各个模型分别使用ABS工程塑料，通过3D打印机熔融沉积工艺制作。
[0031] 图2(a)由图1中的上底座零件al、上底座零件b2、上底座零件c3、上底座零件d4、 斜齿轮零件5、上底座零件e6、上底座零件f7、上底座零件g8、上底座零件h9、直齿轮零件 26、上底座零件i27、上底座零件j28、上底座零件k29组装而成。
[0032] 图2(b)由图1中的下底座零件al6、下底座零件bl7、下底座零件cl8组装而成。
[0033] 图2(c)由图1中的右法兰零件al3、右法兰零件bl4组装而成。
[0034] 图2(d)由图1中的连接轴套零件alO与连接轴套零件d25组装而成。
[0035] 图2(e)由图1中三通管零件bl2与三通管零件c20的组装而成。
[0036] 图2 (f)由图1中的三通管零件al1与三通管零件d23组装而成。
[0037] 图2(g)由图1中的左法兰零件a21与左法兰零件b22组装而成。
[0038] 图2(h)由图1中的上底座零件al、上底座零件f7、上底座零件h9与上底座零件 i27组装而成。
[0039] 图2 (i)由图1中的连接轴套零件alO与连接轴套零件d25组装而成。
[0040]图2 (j)由图1中的连接轴套零件bl5与连接轴套零件cl9组装而成。
[0041] 图3(a)由支座零件图2(a)与支座零件图2(d)组装而成。
[0042] 图3(b)由支座零件图2(b)与支座零件图2(c)组装而成。
[0043] 图3(c)由支座零件图2(b)与支座零件图2(d)组装而成。
[0044] 图3(d)由支座零件图2(a)与支座零件图2(c)组装而成。
[0045] 图3(e)由支座零件图2(a)与支座零件图2(g)组装而成。
[0046] 图3(f)由支座零件图2(a)与支座零件图2(b)组装而成。
[0047] 图3(g)由支座零件图2(b)与支座零件图2(g)组装而成。
[0048] 图3(h)由图1中的三通管零件all、三通管零件bl2、三通管零件c20与三通管零 件d23组装而成。
[0049] 图4(a)、图4(b)与图4(c)均为图1中的所有29个零件模型组装而成，如图4(a) 所示的阀体零件中的图2(c)法兰零件绕三通管零件bl2大圆筒的轴线逆时针旋转45°而 得到如图4(b)所示的阀体零件。
[0050] 如图4(c)所示的阀体零件是如图4(b)所示的阀体零件去除掉三通管塞零件24 而得到。
[0051] 图4(d)所示的阀体零件是由图4(a)所示的阀体零件去除掉如图2(a)所示的支 座零件而得到。
[0052] 图4(e)所示的阀体零件是由图4(b)所示的阀体零件去除掉如图2(a)所示的支 座零件而得到。
[0053] 图4(f)所示的阀体零件是由图4(a)所示的阀体零件去除掉如图2(b)所示的支 座零件而得到。
[0054] 图4(h)所示的阀体零件是由图4(d)所示的阀体零件去除掉三通管塞零件24而 得到。
[0055] 图5(a)所示的支架零件是由图2(h)所示的座板零件、上底座零件b2、上底座零 件c3、斜齿轮零件5、上底座零件e6、上底座零件g8、直齿轮零件26、上底座零件j28、上底 座零件k29、图2(d)所示的支座零件与图2(c)所示的支座零件组装而成。
[0056]图5(a)所示的支架零件中图2(c)所示的支座零件绕图2(d)所示的支座零件的 轴线顺时针旋转45°，得到图5(b)所示的支架零件。
[0057]此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名 称等可以不同。凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化， 均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属【技术领域】的技术人员可以对所描 述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型 的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1. 一种3D打印的机械制图教学模型，包括多个单体零件模型，其特征在于，各所述单 体零件模型的配合端面设有容纳孔，所述容纳孔中安装有磁铁，不同单体零件模型之间通 过所述磁铁相互装配成多种不同的机械制图教学模型；各所述单体零件模型通过3D打印 机制作而成；所述机械制图教学模型包括29个单体零件模型，所述多种不同的机械制图教 学模型包括齿轮类、轴套类、支座类、支架类和阀体类机械制图教学模型。
2. 如权利要求1所述的3D打印的机械制图教学模型，其特征在于，所述容纳孔的尺寸 为tp3.5X2.5mm，磁铁的尺寸为φ3Χ2 mm。
3. 如权利要求1所述的3D打印的机械制图教学模型，其特征在于，所述29个单体零件 模型分别为上底座零件a、上底座零件b、上底座零件c、上底座零件d、上底座零件e、上底座 零件f、上底座零件g、斜齿轮零件、上底座零件h、上底座零件i、上底座零件j、上底座零件 k、下底座零件a、下底座零件b、下底座零件c、三通管零件a、三通管零件b、三通管零件c、 三通管零件d、左法兰零件a、左法兰零件b、右法兰零件a、右法兰零件b、连接轴套零件a、 连接轴套零件b、连接轴套零件c、连接轴套零件d、三通管塞零件、直齿轮零件。
4. 如权利要求1所述的3D打印的机械制图教学模型，其特征在于，所述的29个单体零 件模型采用ABS工程塑料，通过3D打印机的熔融沉积制成。
5. 如权利要求1所述的3D打印的机械制图教学模型，其特征在于，所述的29个单体零 件模型全部组装在一起，形成一单体阀体零件。
【文档编号】G09B11/10GK204178586SQ201420253877
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年5月19日 优先权日:2014年5月19日
【发明者】陈鹏, 李云兰 申请人:宜春学院