CN108748971A - 一种基于3d打印的一体化喷水推进器加工方法 - Google Patents

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郭春雨
赵大刚
宋科委
吴铁成
赵庆新
林健峰
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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明的目的在于提供一种基于3D打印的一体化喷水推进器加工方法，在建模软件完成喷水推进器尺寸调整，完成结构设计并划分独立模块，预先在软件中实现各模块的虚拟装配，采用3D打印方式制作一体化流道+船底板模块、整流片+喷口模块、旋转叶轮等关键构件，将各个打印构件装配成一体化喷水推进器模型，最后整体安装于船体尾部。本发明制作成本低、周期短，复杂曲面加工精度高，水密性能好，结构强度满足实验要求，实现了试验船模与实船的完全几何相似，有助于提高喷水推进船模自航试验航速预报精度，该设计与制作方法具有创新性。

Description

一种基于3D打印的一体化喷水推进器加工方法
技术领域
本发明涉及的是一种加工方法，具体地说是喷水推进器加工方法。
背景技术
喷水推进器在高航速工况下具有更高的推进效率，可以很好的满足三体船、滑行艇等高性能船舶的快速性和操纵性需求，近年来在多型高速军舰、高速渡轮等船型中得到广泛应用。
喷水推进器主要由桨轴、流道、叶轮、整流片、喷口等构件组成。喷水推进船模自航试验是预报采用喷水推进方式船舶的航行性能预报的重要步骤，喷水推进船模的制作加工是其中一个很重要的方面。在现行的喷水推进船模自航试验中，试验中采用的替代推进泵模型往往是购置厂商制造的成型喷水推进器设备，船体上需新开进流口并制作进口流道与替代泵流道光顺连接，该替代泵的喷口尺寸、流道外形等并不能做到与实船完全的几何相似，且上述模型加工方法复杂，喷水推进器安装精度要求高，几何相似差异不可避免的对模型试验结果预报产生一定影响。
发明内容
本发明的目的在于提供有助于提高喷水推进船模自航试验航速预报精度的一种基于3D打印的一体化喷水推进器加工方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种基于3D打印的一体化喷水推进器加工方法，其特征是：
(1)将喷水推进器几何模型及参数导入至建模软件；
(2)通过船模缩尺比确认喷水推进器进口、喷口、叶轮直径的几何参数；
(3)将几何模型建立实体，并划分为流道+船底板模块、整流片+喷口模块、叶轮模块；
(4)通过虚拟装配确认各构件中法兰盘、轴承、顶丝孔、定位钉配件位置，建立修正后装配模块；
(5)确认打印参数，打印各修正后装配模块；
(6)修正装配模块剔除支撑结构，进行表面细化处理；
(7)确认各修正装配模块是否可以正常装配，若不可以正常装配则返回步骤(4)，若装配无问题则进入步骤(8)；
(8)连接电机调试装配完成后的一体化喷水推进器模型；
(9)将可以正常工作的喷水推进器模型安装于船体模型尾部，修缮喷水推进船模表面连接段过渡区，至此完成加工。
本发明的优势在于：本发明制作成本低、周期短，复杂曲面加工精度高，水密性能好，结构强度满足实验要求，实现了试验船模与实船的完全几何相似，有助于提高喷水推进船模自航试验航速预报精度，该设计与制作方法具有创新性。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为一体化喷水推进器模型主要构件模块划分示意图；
图3为3D打印一体化喷水推进器安装示意图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1-3，本发明是一种基于3D打印的一体化喷水推进器设计与加工方法，首先，基于建模软件完成满足完全几何相似的喷水推进器设计并划分模块，预先在软件中实现各模块的虚拟装配；然后，采用3D打印方式制作一体化流道+船底板模块、整流片+喷口模块、旋转叶轮等关键构件；最后，将各个打印构件装配成型，整体安装于船体尾部。采用3D打印方式制作的一体化喷水推进器模型制作成本低、周期短，复杂曲面加工精度高，水密性能好，结构强度满足实验要求，实现了试验船模与实船的完全几何相似，有助于提高喷水推进船模自航试验航速预报精度。
本发明具体实施步骤如下：
(1)将喷水推进器几何模型及参数导入至建模软件；
(2)通过船模缩尺比确认喷水推进器进口、喷口、叶轮直径等几何参数；
(3)将几何模型建立实体，并划分为流道+船底板模块、整流片+喷口模块、叶轮模块；
(4)通过虚拟装配确认各构件中法兰盘、轴承、顶丝孔、定位钉等配件位置，建立修正后装配模块；
(5)确认打印参数，打印各修正后装配模块；
(6)修正装配模块剔除支撑结构，进行表面细化处理；
(7)确认各修正装配模块是否可以正常装配，若装配过程中出现问题则返回步骤(4)，若装配无问题则进入步骤(8)；
(8)连接电机调试装配完成后的一体化喷水推进器模型；
(9)将可以正常工作的喷水推进器模型安装于船体模型尾部，修缮喷水推进船模表面连接段过渡区，至此完成一种基于3D打印的一体化喷水推进器设计与加工方法的全部流程。
本发明是一种基于3D打印的一体化喷水推进器设计与加工方法，需要建模软件和3D打印机配合完成。建模软件内曲面修复合并距离小于0.01mm，角阈值小于0.5度；模块划分可实现实体模块的平移、旋转、拉伸及布尔运算等操作。
3D打印机三向可移动最大范围不小于为360mm×350mm×560mm,喷口直径小于0.4mm，移动速度不低于200mm/s，打印层厚小于0.2mm，层高最低定位精度为0.4mm，XY轴定位最低精度为0.01mm，Z轴最低定位精度为0.0025mm。
一体化流道+船底板模块表面厚度不小于2mm，填充度不低于20％；整流片+喷口模块和叶轮模块填充度大于80％。
本发明一种基于3D打印的一体化喷水推进器设计与加工方法制作成本低、周期短，对船底板、推进器流道等复杂曲面加工精度高，进口处一体化打印结构强度满足实验要求且水密性好，能实现试验船模与实船的完全几何相似。

Claims (1)

1.一种基于3D打印的一体化喷水推进器加工方法，其特征是：
(1)将喷水推进器几何模型及参数导入至建模软件；
(2)通过船模缩尺比确认喷水推进器进口、喷口、叶轮直径的几何参数；
(3)将几何模型建立实体，并划分为流道+船底板模块、整流片+喷口模块、叶轮模块；
(4)通过虚拟装配确认各构件中法兰盘、轴承、顶丝孔、定位钉配件位置，建立修正后装配模块；
(5)确认打印参数，打印各修正后装配模块；
(6)修正装配模块剔除支撑结构，进行表面细化处理；
(7)确认各修正装配模块是否可以正常装配，若不可以正常装配则返回步骤(4)，若装配无问题则进入步骤(8)；
(8)连接电机调试装配完成后的一体化喷水推进器模型；
(9)将可以正常工作的喷水推进器模型安装于船体模型尾部，修缮喷水推进船模表面连接段过渡区，至此完成加工。
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