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2017-08-02 发布于天津
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方圆之间—方体内的正多面体造形设计与加工.pdf

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方圆之间—方体内的正多面体造形设计与加工

中華民國第四十六屆中小學科學展覽會作品說明書高職組機械科第三名最佳創意獎 090904 方圓之間—方體內的正多面體造形設計與加工學校名稱：高雄市立高雄高級工業職業學校作者：指導老師：職二林承汶陳永昌職二劉泰源吳寬瀛職二胡峰碩職二陳峰醇關鍵詞：正多面體、電腦輔助設計、數值控制機械壹、摘要 “方體內的正多面體造形設計＂就是在方體內加入多面體，在許多大樓門口都可看到類似這樣的多面體造景藝術。正多面體基本造型有四面體、六面體、八面體、十二面體、二十面體，若加以變化可製作出更多的多面體，我們運用多面體和多面體的幾個變化，來製作出更多的多面體，如複合、截角、星狀化等關係。我們使用電腦輔助設計(CAD)軟體將正多面體圖設計出來，並以空間數學、幾何投影學計算正多面體圖的造型，再由電腦輔助製造(CAM)軟體模擬與產生加工程式，最後以 CNC 數值控制機械加工出來。而加工時有造型的多面體不易夾持，必須使用特殊夾具來固定於虎鉗上，且預防夾持變形也很重要，如此才能製造出我們設計的方體內正多面體造型。 1 貳、研究動機在很多建築物的屋頂或是大門口，常見到擺著多面體造景藝術，甚至於多面體裡還會有其他面體。在某些電玩遊戲中，曾看過正方體裡內接球體，球體還會閃閃發光，看起來非常有藝術感，讓我們產生好奇，於是想研究多面體裡，可以存在有哪些東西。不過，在平時看到的多面體都是紙板貼合、連桿焊接，或是積木組合等方式完成，我們將結合電腦輔助設計與數值控制工具機，加工方體鋁塊成一多面體造型的作品。在學校實習 CNC 機械課程，加工零件常是堅硬單調的形狀，今利用 CNC 加工製作具有美感的藝術品，讓 CNC 不只是加工零件的機器，也可以運用在藝術品加工上，達到產品創新之目的。參、研究目的 1. 以數學分析及幾何投影知能，瞭解各種正多面體結構。 2. 以 CAD 軟體設計各種正多面體模型，並製作夾具、校準器，及應力分析來解決夾持變形問題，以便於加工模型。 3. 結合 CAM 軟體及 CNC 工具機來加工各種正多面體造形，製作出具有藝術的作品 4. 創造方體內正多面體的實用性與藝術性，提高作品的商業價值。 2 肆、實驗器材與設備 1. CNC 綜合切削加工機 1 台。 2. 面銑刀 1 把。 φ φ φ 3. 16 、 6 端銑刀、 8 球銑刀。 4. 3D 尋邊器 5. 鋁