阿帕奇直升機(jī)快速成型畢業(yè)論文

1、. . . . 西南科技大學(xué)城市學(xué)院CityCollege of SouthwestUniversity Of Science and Technology快速成型技術(shù)與應(yīng)用項(xiàng)目設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目： 阿帕奇直升機(jī)的零件成型 題目類別： 快速成型 指導(dǎo)教師：專業(yè)班級(jí)：姓 名：學(xué) 號(hào)：日 期：項(xiàng)目 報(bào) 告實(shí)驗(yàn)名稱阿帕奇直升機(jī)的零件成型指導(dǎo)老師實(shí)驗(yàn)時(shí)間實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)C-618同組人機(jī)制1103班第四組試驗(yàn)?zāi)康恼莆誴re三維建模成型基本流程，掌握ModelWizard軟件的主要功能。實(shí)驗(yàn)原理該實(shí)驗(yàn)是采用PROE三維軟件進(jìn)行建模，而PROE的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的多項(xiàng)功能，還包括對(duì)大型裝配

2、體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。Pro/ENGINEER還提供了全面、集成緊密的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)境。是一套由設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的機(jī)械自動(dòng)化軟件，是新一代的產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個(gè)參數(shù)化、基于特征的實(shí)體造型系統(tǒng)，并且具有單一數(shù)據(jù)庫(kù)功能的綜合性MCAD軟件。該實(shí)驗(yàn)還采用3D打印技術(shù)快速成型技術(shù)(Rapid Prototyping)，快速成型技術(shù)是對(duì)零件的三維 CAD 實(shí)體模型 ,按照一定的厚度進(jìn)行分層切片處理,生成二維的截面信息,然后根據(jù)每一層的截面信息 ,利用不同的方法生成截面的形狀。這一過(guò)程反復(fù)進(jìn)行,各截面層層疊加,最終形成三維實(shí)體。分層的厚度可以相等,也可以不等。分層越薄,生成的零件精度越高 ,采

3、用不等厚度分層的目的在于加快成型速度。FDM 熔融沉積制造工藝原理如圖所示。成形時(shí)，絲狀的成形材料和支撐材料由送絲機(jī)構(gòu)送至各自對(duì)應(yīng)的 微細(xì)噴頭，在噴頭的擠出部位被加熱至熔融或半熔融狀態(tài)。噴頭在計(jì)算機(jī)控制 下，按照模型的CAD分層數(shù)據(jù)控制的零件截面輪廓和填充軌跡作 X-Y 平面運(yùn)動(dòng)；同時(shí)在恒定壓力下，將融化的材料以較低的速度連續(xù)的擠 出并控制其流量。材料被選擇性的沉積在層面指定位置后迅速凝固，形成截面輪廓，并與周圍的材料凝結(jié)。一層截面完成后 ，工作臺(tái)下降一層的高度（0.25-0.75mm） ，再繼續(xù)進(jìn)行下一層的沉積。如此重復(fù) ，直至完成整個(gè)實(shí)體的造型。該實(shí)驗(yàn)是采用熔融沉積制造，它是對(duì)零件的三維

4、CAD 實(shí)體模型 ,按照一定的厚度進(jìn)行分層切片處理,生成二維的截面信息,然后根據(jù)每一層的截面信息 ,利用不同的方法生成截面的形狀。這一過(guò)程反復(fù)進(jìn)行,各截面層層疊加,最終形成三維實(shí)體。分層的厚度可以相等,也可以不等。分層越薄,生成的零件精度越高 ,采用不等厚度分層的目的在于加快成型速度。并且不依靠激光制作成型能源，而將各種絲材加熱熔化進(jìn)而堆積成噴頭在計(jì)算機(jī)的控制下，根據(jù)產(chǎn)品零 件的截面輪廓信息，作X-Y平面運(yùn)動(dòng)；熱塑性絲材由供絲機(jī)構(gòu)送至噴頭，并在噴頭被加熱熔化成半液態(tài)，然后被擠壓出 來(lái)，有選擇性地涂覆在工作臺(tái)上，快速冷卻后形成一層薄片輪廓。一層截面成型完成后工作臺(tái)下降一定高度，再進(jìn)行下一層的涂覆

5、，好像一層層的“畫出”截面輪廓，如此循壞，最終形成三維零件在得到零件三維實(shí)體后，要完成最終造型，必須得到每一層的二維截面信息，所以必須對(duì)三維模型進(jìn)行分層處理。目前最普遍的方法是采用美 國(guó) 3D System 公 司 開(kāi) 發(fā) 的 STL(Sterolithgraphy)文件格式。這種文件格式是將CAD表面離散化為三角形面片，如圖8所示。根據(jù)實(shí)體的表面曲率，實(shí)體的表面由眾多的三角形面片組成，不同的精度時(shí)有不同的三角形網(wǎng)格劃分。如圖為對(duì)同一直徑的球體在不同精度條件下的表面三角形面片表示STL格式文件三角面片表示 不同精度條件下球體表面三角片面表示實(shí)驗(yàn)方法與步驟1、阿帕奇直升機(jī)零件快速成型1.1任務(wù)模

6、型：1.1.1阿帕直升機(jī)制作簡(jiǎn)介 波音AH-64“阿帕奇”武裝直升機(jī)（英語(yǔ)：Boeing AH-64 Apache helicopter gunships）是現(xiàn)美國(guó)陸軍主力武裝直升機(jī)，發(fā)展自美國(guó)陸軍上個(gè)世紀(jì)七十年代初的先進(jìn)武裝直升機(jī)（Advanced Attack Helicopter，AAH）計(jì)劃，以作為AH-1眼鏡蛇攻擊直升機(jī)后繼機(jī)種。AH-64武裝直升機(jī)現(xiàn)已被世界上13個(gè)國(guó)家和地區(qū)使用，包括日本、中國(guó)和以色列。AH-64以其卓越的性能、優(yōu)異的實(shí)戰(zhàn)表現(xiàn)，自誕生之日起，一直是世界上武裝直升機(jī)綜合排行榜第一名。為AH-64的基本型雙座攻擊直升機(jī)，引擎為兩具通用電氣T700渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)，安裝在旋

7、轉(zhuǎn)軸的兩旁，排氣口位于機(jī)身較高處。座位是一前一后，正駕駛員在后上方，副駕駛員兼火炮瞄準(zhǔn)手在前。固定武裝為一門 30mm M-203鏈炮。兩側(cè)的短翼上有四處武器掛載點(diǎn)，可搭載雷射導(dǎo)引的AGM-114地獄火反戰(zhàn)坦克導(dǎo)彈，Hydra 70mm火箭。整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，此模型最重要是先根據(jù)二維圖構(gòu)建三維圖，先繪制機(jī)身部分，在繪制其他零件， 圖1 三維總裝圖1.1.2后輪制作任務(wù) 直升機(jī)的后輪在直升機(jī)的起降過(guò)程中有著重要的作用。圖2 降落后輪緩沖1.1.3 火箭發(fā)射器制作任務(wù)機(jī)身兩側(cè)各有一個(gè)短翼，每個(gè)短翼各有兩個(gè)掛載點(diǎn)，每個(gè)掛載點(diǎn)能掛載一具M(jìn)-261型19聯(lián)裝2.75英寸 （70mm）Hydra-70火

8、箭發(fā)射器（或是M-260型七聯(lián)裝70mm火箭發(fā)射器）、一組掛載AGM-114地獄火(Hellfire)反坦克導(dǎo)彈的四聯(lián)裝M-299型導(dǎo)彈發(fā)射架。圖3 士兵裝填火箭筒圖4 空中發(fā)射火箭筒彈藥1.2 零部件的創(chuàng)建1.2.1 火箭發(fā)射器的創(chuàng)建1.建立坐標(biāo)系平面圖 5坐標(biāo)系2.畫截面用旋轉(zhuǎn)命令得圓柱圖 6 繪制草圖圖 7 旋轉(zhuǎn)得圓柱3.拉伸得到中間的圓形通孔圖 8 中心處圓形通孔圖 9 圓形通孔4.陣列得到環(huán)形通孔圖 10 陣列通孔5.利用上兩步一樣的命令得到最外圈的環(huán)形圓通孔圖 11 圓形通孔圖 12 陣列通孔6.創(chuàng)建截面利用旋轉(zhuǎn)命令得到實(shí)心圓柱圖 13 截面圓圖 14 旋轉(zhuǎn)得實(shí)心圓柱7.利用上步一

9、樣的命令在中外圈創(chuàng)建并陣列圖 15 旋轉(zhuǎn)得實(shí)心圓柱圖 16 陣列實(shí)心圓柱8.撿截面拉伸的兩支柱圖 17 拉伸得支柱1.2.2 后輪的創(chuàng)建1.創(chuàng)建基本的坐標(biāo)系圖 18 空間坐標(biāo)系2.繪制基本的框架，然后拉伸圖 19 繪制草圖圖 20 拉伸得實(shí)體3.繪制輪廓線圖 21 輪廓線4.使用掃描命令得到如圖圓管圖 22 掃描得圓管5.倒圓角得到輪子圖 23 倒角6.繪制輪廓線并拉伸圖 24 繪制輪廓線圖 25 拉伸得實(shí)體7.使用鏡像命令得到對(duì)稱圖形圖 26 鏡像8.倒圓角是輪廓圓滑圖 27 倒圓角1.3 3D打印階段傳統(tǒng)打印，都是成像技術(shù)，而3D打印（3Dprinting）是一種成型的新技術(shù)，即快速成型的

10、新技術(shù)的典。傳統(tǒng)制造業(yè)通過(guò)模具、機(jī)械加工方式對(duì)原材料定型、切削以最終加工生產(chǎn)成品，3D打印室完全不同的工藝與方法，3D打印將三維實(shí)體變?yōu)槿舾蓚€(gè)二維平面，通過(guò)對(duì)材料處理并逐層疊加進(jìn)行生產(chǎn)，大大降低了制造的復(fù)雜程度。這種數(shù)字化制造模式不需要復(fù)雜的工藝、不需要龐大的機(jī)床、不需要眾多的人力，直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中便可生成任何形狀的零件或產(chǎn)品，使生產(chǎn)制造得以更廣延伸。3D打印的價(jià)值體現(xiàn)在想象力馳騁的各個(gè)領(lǐng)域，讓“天馬星空”轉(zhuǎn)變?yōu)椤澳_踏實(shí)地”的可能，人們利用3D打印為自己所在的領(lǐng)域貼上了個(gè)性化的標(biāo)簽。如3D打印馬鈴薯、巧克力、小鎮(zhèn)模型，甚至擴(kuò)展汽車和飛機(jī)。3D打印行業(yè)的發(fā)展猶如其定義本身，始終凸顯著“創(chuàng)新

11、突破”這一關(guān)鍵特質(zhì)。國(guó)家工信部制定了“3D打印”路線圖和中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略，將推動(dòng)“3D打印”產(chǎn)業(yè)化。1.3.1后輪3D打印階段圖28 載入模型圖29進(jìn)行分層處理圖30 分層結(jié)果預(yù)估打印機(jī)器正被占用圖31 預(yù)估打印1.3.2 火箭發(fā)射器3D打印圖32 載入模型圖33 分層處理圖34 分層結(jié)果預(yù)估打印機(jī)器正占用中圖35 預(yù)估打印1.4 工程圖繪制在Proe中打開(kāi)后輪的三維圖圖36 后輪三維圖進(jìn)入工程圖界面創(chuàng)建工程圖圖37 工程圖創(chuàng)建保存副本為DWG格式，在CAD中打開(kāi)并標(biāo)注圖38 CAD標(biāo)注在Proe中打開(kāi)火箭發(fā)射器的三維圖圖39 火箭發(fā)射器三維圖進(jìn)入工程圖界面創(chuàng)建工程圖圖40 工程圖創(chuàng)建保存副本為

12、DWG格式，在CAD中打開(kāi)并標(biāo)注圖41 CAD標(biāo)注1.5打印模型后處理用膠水對(duì)粘合，并對(duì)其表面進(jìn)行打磨處理，最后對(duì)外表面上漆（如圖42）圖42 成型后處理實(shí)驗(yàn)心得、體會(huì)通過(guò)對(duì)阿帕奇機(jī)身快速成型試驗(yàn)，掌握pre三維建模成型基本流程，掌握ModelWizard軟件的主要功能。快速成型技術(shù)(Rapid Prototyping)是 20 世紀(jì)80年代中后期發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新型的造型技術(shù)。RP技術(shù)是將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)、計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)(CNC)、材料學(xué)和激光結(jié)合起來(lái)的綜合性造型技術(shù)。RP經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展 ,已經(jīng)形成了幾種比較成熟的快速成型工藝光固化立體造型(SL-Stere

13、o lithography)、分層物體制造(LOM-Laminated Object Manufacturing)選擇性激光燒結(jié)(SLS-Selected Laser Sintering)和熔融沉積造型(FDM-Fused Deposition Modeling)等。這四種典型的快速成型工藝的基本原理都是一樣的 ,但各種方法各有其特點(diǎn)。FDM（Fused Deposition Modeling）工藝是由美國(guó)學(xué)者Scott Crump于1988年研制成功，其后由Stratasys公司推出商品化的3D Modeler 1000、1100和FDM 1600、1650等系列產(chǎn)品。后來(lái)清華大學(xué)研究開(kāi)發(fā)出

14、了與其工藝原理相近的MEM（Melted Extrusion Modeling）工藝與系列產(chǎn)品。1 目前，F(xiàn)DM工藝已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車領(lǐng)域，如車型設(shè)計(jì)的檢驗(yàn)設(shè)計(jì)、空氣動(dòng)力評(píng)估和功能測(cè)試；也被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、航空航天、家電、通信、電子、建筑、醫(yī)學(xué)、辦公用品、玩具等產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)打過(guò)程，如產(chǎn)品外觀評(píng)估、方案選擇、裝配檢查、功能測(cè)試、用戶看樣訂貨、塑料件開(kāi)模前檢驗(yàn)設(shè)計(jì)以與少量產(chǎn)品制造等。用傳統(tǒng)方法需機(jī)幾個(gè)星期、幾個(gè)月才能制造的復(fù)雜產(chǎn)品原型，用FDM成型法無(wú)需任何道具和模具，可快速完成。而此次試驗(yàn)是采用的是融化沉積法（FDM法）：使用PLA材料打印，融化后的PLA材料通過(guò)擠出頭，按照3D模型數(shù)據(jù)進(jìn)行逐層涂布堆積成型。 其優(yōu)缺點(diǎn)：PLA材料較為環(huán)保，成品強(qiáng)度和剛度高，尺寸穩(wěn)定性好，適于制作組件；但打印材料受限制，打印主體完成后需手工清理。在此次對(duì)阿帕奇直升機(jī)的機(jī)身快速成型的試驗(yàn)中