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本书主要内容分为四篇，即理论知识篇、正向设计与3D打印篇、逆向设计与3D打印篇、

综合训练篇。项目1为理论知识篇，分为3个任务，主要介绍数字化设计与制作、逆向设计、

3D打印相关的理论知识。项目2及项目3为正向设计与3D打印篇，以骰子、中国象棋作为项目

载体，介绍正向设计与3D打印的一般流程，包括在UG软件中进行三维建模、参数化建模、

3D打印等内容。项目4为逆向设计与3D打印篇，以国际象棋作为项目载体，介绍逆向设计与

3D打印的一般流程，包括三维扫描、逆向设计、3D打印等内容。项目5为综合训练篇，以电

吹风手柄作为项目载体，综合应用逆向设计、正向设计、3D打印等内容，解决实际应用中的

问题。本书在内容安排上将正向设计、逆向设计、3D打印、创新创意等融会贯通，*终转化

为工作中各种所需技能。

本书可作为高等职业院校机械大类的教学用书，也可作为相关从业人员的业务参考用书

及“1 x”增材制造模型设计培训用书，还可作为各类学校创客类课程的培训教材。

前言

二维码索引

理论知识篇

项目1 走近数字化设计与3D 打印 001

任务1 认识数字化设计与制作 001

活动1 了解数字化设计与制作的内容 001

活动2 了解数字化设计与制作的流程 003

任务2 认识逆向设计 004

活动1 了解逆向设计 005

活动2 了解三维扫描 005

活动3 了解逆向设计软件 006

任务3 认识3D 打印 007

活动1 了解3D 打印的分类 007

活动2 了解3D 打印的特点 010

活动3 了解3D 打印的应用 011

项目测评 013

正向设计与3D 打印篇

项目2 骰子的数字化设计与3D 打印 014

任务1 骰子的数字化设计 014

活动 骰子的建模 015

任务2 骰子的3D 打印 019

活动1 骰子模型的转换 020

活动2 骰子模型的3D 打印 021

项目测评 023

项目3 中国象棋的数字化设计与3D 打印 024

任务1 中国象棋的数字化设计 024

活动1 中国象棋棋子的数字化设计 025

活动2 中国象棋棋盘的数字化设计 029

活动3 棋子棋盘的装配 033

任务2 中国象棋的参数化设计 033

活动1 中国象棋棋子的参数化设计 034

活动2 中国象棋棋盘的参数化设计 039

任务3 中国象棋的3D 打印 046

活动1 单个棋子模型的转换 047

活动2 装配象棋模型的转换 047

活动3 单个棋子的3D 打印 048

活动4 装配象棋的3D 打印 050

项目测评 053

逆向设计与3D 打印篇

项目4 国际象棋的数字化设计与3D 打印 054

任务1 棋子的三维数据采集 054

活动1 扫描仪的安装 058

活动2 扫描仪的标定 059

活动3 棋子的三维扫描 063

任务2 棋子国王的逆向建模 067

活动1 点云的处理 068

活动2 多边形的处理 069

活动3 领域的处理 070

活动4 对齐坐标系 070

活动5 模型重构 071

任务3 棋子马的逆向建模 074

活动1 点云的处理 075

活动2 多边形的处理 076

活动3 领域的处理 077

活动4 对齐坐标系 077

活动5 模型重构 077

任务4 棋子的3D 打印 083

活动1 棋子的格式转换 084

活动2 棋子国王和马的3D 打印 085

项目测评 090

综合训练篇

项目5 电吹风手柄的数字化设计与3D 打印 091

任务1 手柄2 的逆向设计 091

活动1 手柄2 的数据采集 093

活动2 手柄2 的数据处理 095

活动3 手柄2 的逆向建模 098

任务2 手柄1 的正向设计 122

活动1 手柄1 的正向建模 123

活动2 手柄1 和手柄2 的装配 137

任务3 手柄的3D 打印 137

活动1 手柄的格式转换 139

活动2 手柄1 和手柄2 的3D 打印 139

项目测评 144

参考文献

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前言

前 言

P r e f a c e

本书根据人才培养的目标及课程标准的要求，采用项目化的编写方式（项目下分任务，

任务下分活动），每个任务主要包括学习目标、任务描述、任务分析、知识链接、任务实施、

项目测评等内容。项目载体选择了生活中的常见物品：骰子、中国象棋、国际象棋，这样可

以极大地调动学生的学习兴趣。后一个综合训练的载体为电吹风，根据2019 年中国技能

大赛（第十七届全国机械行业职业技能竞赛）工具钳工大项中原型创新设计与制造赛项的题

目进行设计，整体设计符合职业院校学生的学习特点，可引导学生进行探究式学习。

本书分为5 个项目，15 个任务。其中，项目1 为理论知识篇，分为3 个任务，主要介

绍数字化设计与制作、逆向设计、3D 打印相关的理论知识。项目2 及项目3 为正向设计与

3D 打印篇，以骰子、中国象棋作为项目载体，介绍正向设计与3D 打印的一般流程，包括在

UG 软件中进行三维建模、参数化建模、3D 打印等内容。项目4 为逆向设计与3D 打印篇，

以国际象棋作为项目载体，介绍逆向设计与3D 打印的一般流程，包括三维扫描、逆向设计、

3D 打印等内容。项目5 为综合训练篇，以电吹风手柄作为项目载体，综合应用逆向设计、

正向设计、3D 打印等内容，解决实际应用中的问题。5 个项目共采用了3 种常见品牌的3D

打印机，通过项目实践，介绍了FDM 及SLA 两种常见的3D 打印成型技术。

在教学方式上建议采用理实一体化教学模式，根据需要配备扫描仪、3D 打印机及计算机，

建议课程安排在第二学年下学期，48 课时。

参加本书编写的有湖南机电职业技术学院的卢香利、龚小寒、李宏策、李学、贺柳操、

王弦及李文卫。其中全书的主体内容及框架由卢香利负责，同时卢香利负责项目2、3、5 的

编写，龚小寒负责项目4 的编写，李宏策负责项目1 的编写，李学、贺柳操、王弦、李文卫

对项目载体的选取、内容的编排等提供了大量的帮助。同时，对在编写过程中给予帮助的唐萌、

刘笑笑、刘彤、陈斌等老师表示感谢。

由于编者水平有限，书中难免存在不足之处，恳请广大读者批评指正。

编 者