书名：玩转3D打印：奇妙的古代发明pdf/doc/txt格式电子书下载

推荐语：现代技术与古代发明的碰撞，用3D打印复原中国古代发明，了解发明结构与原理

作者：索士辉、

出版社：化学工业出版社

出版时间：2020-03-01

书籍编号：30617905

ISBN：9787122355782

正文语种：中文

字数：106641

版次：

所属分类：科学新知-工业技术

内容提要

本书以古代发明为主题，介绍了利用3D打印技术还原其外观和功能的方法和步骤，并在此基础上进行创新。本书遴选的10个古代科技发明包括鲁班凳、诸葛连弩、孔明锁、古代铜锁、双作用活塞式风箱、耧车、旋转式扬谷扇车、龙骨车、水碓、走马灯。

通过阅读本书，读者既能了解古代发明的制作过程，深刻理解其内部结构及工作原理，又能熟练掌握3D打印技巧。本书配套相应的讲解视频，读者扫描书上二维码即可观看。

版权页

书名：玩转3D打印：奇妙的古代发明

作者：索士辉等编著

CIP号：第252487号

ISBN：978-7-122-35578-2

责任编辑：曾　越

出版发行：化学工业出版社（北京市东城区青年湖南街13号 100011）

购书咨询：010-64518888

售后服务：010-64518899

网址：http://www.cip.com.cn

版权所有　违者必究

编写人员

索士辉　北京市大兴区枣园小学

连洪波　北京市大兴区枣园小学

索骁驿　北京亦庄实验中学

何　影　北京小学翡翠城分校

索春艳　北京市大兴区长子营学校

何艳萍　北京市大兴区教师进修学校

田万振　北京市育才学校大兴分校

焦桂杰　北京市大兴区第二小学

王继永　北京市大兴区礼贤镇第一中心小学

王海涛　国家教育行政学院附属实验学校

刘　征　北京市大兴区第一中学

前言

中华民族有着灿烂的古代文明，其众多杰出的科技发明创造在人类文明长河中熠熠生辉。然而，随着科技的高速发展，很多古代发明创造与现代生活渐行渐远，古人的智慧渐渐被遗忘。了解古代劳动人民的智慧结晶，取其精华，不断创新，能让古代文明在现代生产生活中继续发挥价值。

3D打印作为物体模型制作的良好媒介，它能准确直观地还原我国古代发明创造的外形与功能。编著者从众多的古代发明中遴选出10个：鲁班凳、诸葛连弩、孔明锁、古代铜锁、双作用活塞式风箱、耧车、旋转式扬谷扇车、龙骨车、水碓、走马灯。这10个发明由浅入深，由易到难，所有模型均参照实物按比例缩小制作。每个发明尽可能按照古代制作方法的顺序进行3D打印复原，古代常见的制作工艺（如划线、锯口、凿空、磨平）也在制作过程中充分体现，这使读者既能了解古代发明的制作过程，深刻理解其内部结构及工作原理，又能提升3D造型能力，掌握3D打印技巧。

传承古代文明智慧，旨在创新。最后一课“走马灯”中，编著者就在沿用古代榫卯结构的基础上，利用3D打印进行了创新。榫卯是极为精巧的发明，在我国古代的发明创造中有广泛应用，其连接方式在当今社会也有重要的参考价值（本书附榫卯常见结构及分类，供读者了解）。

古代发明与3D打印的奇妙结合，碰撞出创新思维的火花，展示了古代文明的魅力和3D打印的乐趣。希望广大读者通过阅读本书能够获得启发。

本书所用软件为3D One教育版，读者可登录网址http∶//www.i3done.com/online/download.html下载。同时为了方便读者理解和掌握3D One软件的使用方法及3D打印设计思路，本书还录制了详细的视频讲解课程，读者只要扫描相关章节前的二维码即可观看。

由于编者水平和时间有限，书中难免存在不足之处，还望读者批评指正。

编著者

第1课　鲁班凳

一、 追溯鲁班凳的渊源

鲁班凳也叫“瞎掰”，传说是2600年前鲁班发明的，如右图所示。鲁班凳是用一整块硬木板做成的，之所以叫“瞎掰”，是因为用手掰开就变成一个板凳，折叠上就是一块木板，携带方便。

鲁班凳制作精湛、结构精巧。在制作上，需要锯、抠、钻、凿、磨、刨光、上漆、打蜡等工序，在结构上，主要采用了“以缺补缺”的榫卯结构，两个面相互吻合，既是卯又是榫，结构间彼此关联，连接紧固，十分巧妙。

鲁班凳打开后既可以当小板凳用，也可以在睡觉时当枕头用，一物多用，携带方便，具有很强的实用性。有的鲁班凳上还刻有图案，甚至刻有“福禄寿”。这也彰显了中华民族的聪明才智和中华文化的博大精深。

过去的鲁班凳因采用纯手工艺制作，其制作难度大、工艺复杂，并且没有规范的图纸和文字资料借鉴，制作时只能依靠师傅口传心授。随着老艺人的逐渐减少，这项手工技艺正面临失传的危险，迫切需要采取措施进行传承和保护。

利用3D打印技术可以对鲁班凳进行复现。本课用3D One制作的鲁班凳如右图所示。

二、 鲁班凳的制作构思

我们制作鲁班凳时按照古代木工制作的方法和步骤完成，其目的是体验鲁班凳的制作过程。首先在一块长方体板上划线、作图，然后进行剔槽、锯口，最后进行抛光打磨。“定位矩形”是制作鲁班凳的基本定位方法，“剔槽工具”是完成剔槽比较快捷的方式。最后进行锯口，使板块间留有空间，不互相粘连。

制作尺寸为360×126×54（如未再提及，本书长度单位均采用mm）， 制作比例为1∶1。

三、 鲁班凳的制作步骤

1. 制作鲁班凳板材基体。

2. 对鲁班凳基体三个面（六个面中有三个面不需要划线）进行划线。

3. 利用凿子对划线部位进行剔槽。

4. 利用锯对划线部位进行锯口。

5. 对鲁班凳毛坯体进行打磨、抛光。

四、 鲁班凳的制作过程

第一步 制作鲁班凳板材基体

打开3D One软件，把视图角度调成“上”。鼠标选取“矩形” 命令，以屏幕窗口的中心点为起点绘制一个360×126的矩形，如左图所示。然后对矩形进行一边拉伸，拉伸距离为54，形成鲁班凳板材基体，如右图所示。

第二步 对鲁班凳基体三个面进行划线（古代工具：笔和直角尺）

1. 上面：把视图角度调成“上”，在鲁班凳基体的上面以左上角为起点绘制144×（－126）的定位矩形，如左图所示。以刚绘制的定位矩形右上角为起点绘制36×（－18）的矩形，如右图所示。

然后删除定位矩形。单击完成 按钮，鼠标选择“阵列” 命令，出现对话框，“基体”选择刚绘制的36×（－18）矩形,“方向”选择长方体左边棱下方向,“数量”为7，“距离”输入108，如左图所示。鼠标选取“阵列” 命令，出现对话框，“基体”选择刚阵列出的七个长方形，“方向”选择长方体上边棱右方向，“数量”为2，阵列距离为36，如右图所示。单击“完成” 按钮，完成绘制。

2. 侧面：把视图角度调成“前”，在鲁班凳基体的侧面以左上角为起点绘制360×（－18）的三个长方形，把侧面分成三份，如左图所示，单击“完成” 按钮，完成绘制。以刚绘制的矩形的左下角为起点绘制144×18的定位矩形，如右图所示。

以刚绘制的定位矩形右上角为起点绘制72×（－18）的矩形，如左图所示。删除定位矩形，鼠标选取“拉伸” 命令，出现对话框，选择“减运算”，“轮廓”选择刚绘制的矩形，“拉伸”类型选择一边，“方向”选择如右图所示的下方向，“距离”为－126，确定完成，删除如右图所示部分（这步骤是对鲁班凳板材进行剔槽）。

3. 下面：把视图角度调成“下”，以左上角为起点绘制36×（－126）的定位矩形，如左图所示。按照上面绘制草图的方法绘制如右图所示草图（尺寸为36×18）。

鼠标选择“阵列” 命令，出现对话框，“基体”选择刚阵列出的14个长方形，“方向”选择右方向，“数量”选择2，“距离”为108，如左图所示，确定完成。采用同样方法并把刚阵列出的草图向右再阵列一次，阵列距离为108，如右图所示。

第三步 对鲁班凳基体各面进行剔槽（古代工具：锤子、凿子）

1. 把视图角度调成“上、前”，对鲁班凳基体上面如左图所示位置的长方形进行向上拉伸，拉伸距离为18.5（多拉伸0.5是为了使槽口不会产生粘连）。把视图角度调成“前”，鼠标选取“直线” 命令，在刚拉伸的长方体侧面绘制一条对角直线，如右图所示。

2. 鼠标选取“实体分割” 命令，把这个长方体分割成两个直三棱柱，如左图所示。删除下面多余的直三棱柱。把视图角度调成“上”，鼠标选取“阵列” 命令，出现对话框,“基体”选择上面的直三棱柱，“方向”选择向下，“距离”输入108，“数量”输入4，确定完成，如右图所示。

3. 把视图角度调成“上、前”，把右边第二个格子的矩形拉伸18.5，如左图所示。把视图角度调成“前”，对这个矩形绘制对角线，并进行实体分割，如右图所示。然后删除下面的直三棱柱。

4. 把视图角度调成“上”，鼠标选取“阵列” 命令，出现对话框,“基体”选择刚制作的直三棱柱，“方向”选择向下，“距离为72，“数量”为3，确定完成，如左图所示。如右图所示，在刚制作的直三棱柱上面绘制72×（－126）的矩形。

5. 鼠标选取“拉伸” 命令，对刚绘制的草图进行一侧向上拉伸，拉伸距离为1，选择“加运算”，如左图所示。注意：上面的步骤是制作一个“剔槽工具”。这个剔槽工具可以复制出三个，并可以隐藏起来。当制作鲁班凳下面时可以用剔槽工具完成剔槽。鼠标选取“移动”命令中的“动态移动”，选中“剔槽工具”并向下移动－18，如右图所示。

6. 鼠标选取“组合编辑”命令，出现对话框，选择“减运算”，“基体”选择鲁班凳基体，“合并体”选择“剔槽工具”，确定完成，如左图所示。把视图角度调成“下”，按照上面的步骤进行拉伸、绘线、分割、阵列，在左侧制作四个直三棱柱体，如右图所示。

7. 采用同样方法按照左图所示位置在右侧制作三个直三棱柱。按照上面的步骤制作“剔槽工具”，如右图所示。也可以复制上面的剔槽工具，并移动到下面。

8. 对如左图所示位置进行剔槽。采用同样方法对另外两处进行剔槽，如右图所示。注意：槽的方向不要弄错。

第四步 对鲁班凳基体进行锯口（古代工具：锯）

1. 把视图角度调成“前”，鼠标选取“矩形” 命令，在如左图所示位置绘制144×1的草图。然后对矩形进行一边拉伸，拉伸距离为－126，如右图所示。这步制作的是一个“锯口工具”。

2. 把“锯口工具”向下移动－0.5，让横线处于“锯口工具”1/2处，如左图所示。把“锯口工具”阵列到右侧，阵列距离为216，阵列数量为2，如右图所示。

3. 采用同样方法，鼠标选取“矩形” 命令，在如左图所示位置绘制36×1的矩形 。然后对矩形进行一边拉伸，拉伸距离为－126，如右图所示。这步制作另一个“锯口工具”。

4. 把“锯口工具”向下移动－0.5，让横线处于“锯口工具”1/2处，如左图所示。把“锯口工具”阵列到右侧，阵列距离为324，阵列数量为4，如右图所示。

5. 把视图角度调成“前”，选择“线框模式”，鼠标选取“组合编辑”命令，出现对话框，这里选择“减运算”，“基体”选择鲁班凳基体，“合并体”选中所有锯口工具，确定完成，如左图所示完成侧面锯口。把视图角度调成“上”，按照侧面锯口的方法，在右图所示的位置制作第一道锯口工具，锯口工具尺寸为72×1×（－60）。

6. 把“锯口工具”向下移动0.5，如左图所示。把视图角度调成“上”，把“锯口工具”阵列到下侧，阵列距离为90，阵列数量为6，如右图所示。

7. 用“Delete”键删除下面中间位置的矩形，如左图所示。鼠标选取“组合编辑”命令，出现对话框，这里选择“减运算”，“基体”选择鲁班凳基体，“合并体”选中所有“锯口工具”，确定完成，如右图所示。如果一次“减运算”不成功，可以依次减掉。

8. 分割成功的状态如左图所示，基体被分成两部分。旋转左上部分基体270°，如右图所示。

9. 把视图角度调成“下、后”，对左侧草图进行拉伸、绘线、分割、阵列，共制作七个直三棱柱，如左图所示。把视图角度调为“上”，隐藏鲁班凳基体，在七个直三棱柱上面进行绘制草图、拉伸、组合，制成剔槽工具，如右图所示。然后把剔槽工具复制成两个。

10. 把视图角度调成“后”，显示鲁班凳基体，把“剔槽工具”向上“动态移动”36，如左图所示。鼠标选取“组合编辑”命令，出现对话框，选择“减运算”，“基体”选择鲁班凳基体，“合并体”选中剔槽工具，确定完成，如右图所示。另一侧利用复制出的剔槽工具，也减去多余部分。

11. 把视图角度调成“上”，对左侧基体进行“锯口”，绘制草图72×1、拉伸－50、移动0.5、阵列6个，如左图所示。然后选中“组合编辑”命令，依次减去“锯口”，如右图所示。

12. 如左图所示样式说明没有分割成两部分（有粘连），这种情况是由于“组合编辑”命令造成的。重新进行这一步骤，找出问题所在并解决。右侧制作方法与步骤和左侧相同，如右图所示。

第五步 对鲁班凳毛坯体进行打磨、抛光

1. 鼠标选取“圆角” 工具对鲁班凳各面上的棱进行圆角，圆角度数为2，如左右两图所示。

2. 把鲁班凳调成

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