基于proe炮弹装配模拟论文毕业设计.doc

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1、 基于proe炮弹装配模拟论文毕业设计目 录1 绪论11.1 课题来源11.2 国外研究的现状21.3 课题的意义31.4 本文主要容42 PRO-ENGINEER软件的工作环境62.1 PRO/ENGINEER 软件简介62.2 PRO/ENGINEER功能模块介绍63 弹体零件参数的计算和强度分析93.1 弹体参数的确定与计算93.1.1 弹体外形结构的确定与计算93.1.2 弹丸腔结构和尺寸的确定153.1.3 弹丸的壁厚的确定163.2 弹体强度的计算164 弹体零件的参数化建模和装配204.1 弹体的参数化建模204.2 引信的三维建模254.3 迫击炮弹尾杆的三维建模274.3 弹

2、体零件的装配295 特种弹组装过程模拟325.1 进入动画模块并新建装配动画325.2 原件的拖动和拍照345.3 关键帧序列和建立和动画制作355.4 其他几种特种弹组装过程的模拟406 结束语44致 谢45参考文献46附录A 英文原文47附录B 韩语翻译61WORD版本. 1 绪论1.1 课题来源随代着现代军事技术的演变，使战争具有更大的复杂性，为了配合军事行动，完成各种战斗任务，在现代武器装备中，除配备用来直接杀伤和摧毁目标的主用弹外，还必须配备依靠自身具备的特有性能来产生特殊效应，从而完成某一特定的战术技术任务的特种弹。例如，烟幕弹、燃烧弹、宣传弹、照明弹、目标指示弹、电子侦察弹、干扰

3、弹等都属于特种弹。与主用弹相比较，特种弹在结构和性能上具有如下特点：一、配备量较小；特种弹特殊效应的发挥，主要靠装填元素的性质和数量。由于小口径弹的装填量少，因而产生的效应能力也低，特种弹一般配备于中口径以上的火炮、迫击炮及火箭炮上，即使在中口径以上各种武器的弹药装备基数，特种弹的配用数量也比较低。二、结构复杂，制造工艺特殊，成本高；除烟幕弹外，特种弹都采用抛药和推板等结构，装填物制备工艺繁琐，要求严格，成本高。三、特种效应受外界条件的影响大；特种弹在完成战斗任务时，往往受气象气象条件和地形条件的限制。密封、防潮要求严。由于特种弹的装填物，大多是烟火混合物，或是自燃物，或是易吸湿的黑火药，很不

4、安定，易受潮变质。因此必须有严格的密封措施。1长期以来，由于国防产品不像民用产品要承受上市速度、质量、价格和服务等巨大的市场竞争力，因此在采用先进研制技术方面往往不及领先的民用企业。更加值得注意的是，重大武器系统的典型研制周期一般在10年以上，有的甚至更长，这些导致武器系统研制周期过长、成本居高不下。现代电子技术每3年更新一次，新材料工艺也不断问世，这种不同的步伐造成最新的武器系统几乎不可避免的存在采用过时技术的问题。美国国防部国防科学办公室指出，武器系统成本70%是在概念设计阶段确定的，而成本减少的最大可能性也在该阶段。另外，武器系统的质量问题约有50%是在设计阶段潜伏下来的。为此，近年来美

5、国在武器系统的研制方面特别强调两方面：武器系统的研制周期和经济的可承受性。这就意味着过去那种只注重性能优良，不计成本和周期的做法将一去不复返。美国国防系统上下齐动员，在保证武器系统性能的同时，围绕这两方面大力推进先进的研制技术。随着以信息技术为代表的现代科学技术的飞速发展，产品的研制技术发生了革命性变化，随着新技术不断涌现，计算机辅助设计/辅助工程/辅助制造（CAX）、产品数据管理（PDM）、虚拟产品开发（VPD）、并行工程（CE）、敏捷制造（AM）等很快成为产品研制中的重要技术。参数化建模技术是虚拟制造技术研究的基础和前提，也是现代制造技术研究热点之一。随着计算机仿真技术、网络等技术的发展，

6、参数化技术的应用越来越广泛，参数化设计，有利于设计者通过设计参数来驱动产品零件的几何模型。大大简化了用户生成和修改零件模型的操作，提高了设计效率。但我国在这一方面还很薄弱，因此有必要对参数化建模和仿真技术进行深入的研究。1.2 国外研究的现状兵器行业是CAD/CAE/CAM技术应用最早、水平最高的行业，现如今随着CAD软件技术在制造业的普及、其应用水平越来越高。为了适用于各种产品的设计需求，多数CAD软件功能都有很高的通用性，但是也因此针对性不强，导致效率不高的问题。而目前国很少使用三维立体建模来设计组装弹体零件，所以三维立体建模和PRO-ENGINEER二次开发在目前并不普遍。CAD、CAE

7、、CAPP、CAM技术应用落后、绝大多数企业应用CAD系统完成弹箭设计工作，信产品设计、制造周期长，效率低下。这导致我国弹箭生产制造条件落后，设计、加工、装配等主要靠人工完成。而PRO-ENGINEER软件是一个功能强大的三维CAD软件，能够对各种零件进行建模。并加以分析其装配过程，以便于我们研究各种不同弹药的性能和弹体结构以及装配的难易程度成本等。通过应用三维立体建模技术能够更好的改进现有的组装设计技术更加高效快速的进行武器弹药的研发工作。美国的弹药研发非常快速，这正是适应现代话战争的需要来根据不同的战场环境更为快速高效的进行武器研发。而三维立体建模技术我国和欧洲先进国家还有很大的差距，这就

8、使CAD的二次开发更加的重要。三维CAD系统使人们能够直接由思维中的三维模型开始设计，有了表达全部集合参数和设计构想的可能，使整体设计过程能够在三维模型中分析与研究，并能使用统一的数据，因而能够更好地完善其设计思想，从而使设计方案理想化。在三维的CAD产品设计中，可以建立充分而完整的统一数据库，并以此为基础，对整体设计或部件进行各类分析。从长远的观点看，三维CAD技术必然会替代二维CAD设计技术。随着计算机性能的提高，网络通讯的普及化、信息处理的智能化、多媒体技术的实用化CAD三维技术，正向着开放、集成、智能和标准化的方向发展。正确把握CAD技术的发展趋势，对我国CAD软件行业的开发及企业正确

9、规划自身的CAD应用系统，都有深远的意义。2而三维软件中Pro/ENGINEER是美国PTC公司的数字化产品设计制造系统。于1986年由原CV公司的技术人员开发创建，不仅最先将“参数化”技术融入CAD系统，并且借助PC(个人计算机)的快速崛起，率先将高端CAD系统从航空、航天、国防尖端领域推介到民用制造行业，为现代CAD的技术发展与应用普及做出了贡献。经过近20年的快速发展，目前Pro/ENGINEER系统的功能得到很大提升和完善，已成为一个集CAD/CAM/CAE于一体的中高端CAX系统，并以最新Pro/ENGINEER Wildfire为核心构件(产品数据产生)，与Windchill PD

10、Mlink(产品数据管理)及Windchill Projectlink(产品过程协同)一起，共同构成PTC-PLM解决方案。31.3 课题的意义现代战争中，炮弹依然是战争中应用最为广泛的弹药。但是随着现代战争的日新月异和科技的进步，对于武器的要求也越来越高。而现今弹药的设计正在由二维向三维实体造型方向转变，而PRO-ENGINEER软件采用基于参数一体化、特征设计的三位实体造型系统，已经为很多企业应用。该系统极大程度的改善了设计人员的设计环境，提高了组装设计速度和可视化程度。但是要使该系统能够满足我们设计弹丸的特殊需要，则需要我们在系统原有的功能上借组PRO-ENGINEER二次开发工具进行二

11、次开发。弹药装配与检测系统是基于Pro/ENGINEER软件的二次开发，专门针对弹药组装的试装配和干涉检测，以达到整个过程都在电脑中完成，减少了工作人员的劳动量，缩短了弹药的设计与制造周期，降低了生产成本，提高了产品竞争力，而且促进了设计和生产的标准化、数据库化。PRO-ENGINEER为我们提供了强大三维几何造型功能，是我们能够创建出更加复杂的各种几何零件模型模型来实现装配自动化一更加精密和高效的设计和装配工作。目前我国弹药制造设计主要还是采用绘制二维工程图的方式来进行设计和指导生产。由于二维工程设计技术的局限性使得很多结构复杂的零部件不能很好的通过二维工程图来表示或要需要很多二维工程图来表

12、达同一个零部件。而通过PRO-ENGINEER软件的三维立体建模就可以简便快捷的将设计者思维中所要表达的零部件很好的表现出来。PRO-ENGINEER软件的参数化建模能够更加的适用于弹药的设计工作，通过参数化建模技术我们可以将外形相近的弹体零部件通过特征量的修改来完成新的弹体三维图。而且通过PRO-ENGINEER软件的强大的功能模块工程技术人员可以实现弹体零部件的动态装配并通过装配模块检验各个零部件之间的装配关系和进行装配干涉检验。通过这些可以大大缩短在进行弹药设计和装配设计的时间和劳动量以及开发成本。PRO-ENGINEER软件的三维立体建模技术在武器系统设计中的优势，从根本上改变了武器弹

13、药设计的进程和质量，摆脱了传统设计模式的束缚，引进了现代设计概念，克服了传统设计带来的种种弊端，使弹药产品的设计发生了深刻的变化。依靠PRO-ENGINEER软件的三维立体建模技术使设计在方案设计阶段，充分利用专家系统及现代科技新理论，建立多种机构进行构型对比，实施创新，同时由于设计立体感强、效果逼真的特点，更能激发设计人员的新颖构思，得到具有高科技含量的新产品。为进一步实现制造过程全面信息化，打下坚实的基础。由于先进的信息处理技术不仅使设计过程全部计算机化，而且设计的产品在正式加工制造之前，即可利用三维设计技术实现虚拟组装及动态仿真，在产品正式加工前发现设计缺陷并进行改进，缩短了设计时间及过

14、程，极大地提高了设计效率和设计质量。另外，随着信息高速公路的开通，信息传输技术已达到了一个新阶段，设计图纸甚至跨国传输、设计方案的实时异地讨论、异地现场修改都已成为现实。促进工程设计人员建立现代化设计观念PRO-ENGINEER软件的三维立体建模技术彻底更新设计手段和设计方法，是建立在高科技平台下的先进设计技术，通过建立设计对象的数学模型和设计过程的模型，将使方案决策、设计计算、图纸绘制等阶段全部实现自动化，这就要求从事机械设计工作的设计人员不仅要具备扎实的理论知识、丰富的实践经验、和最新信息等基本工程设计素质，还应具备熟练的计算机知识和技能及科学的设计思想和方法，及时了解掌握新理论、新技术、

15、新方法，建立现代化的观念。41.4 本文主要容本文的工作是基于Pro/E的特种弹药组装过程模拟的研究。模拟是指应用PRO-ENGINEER软件绘制特种弹的三维图并且应用PRO-ENGINEER软件的装配运用不同的装配关系可以把各个弹体零件装配起来。在装配过程中，资源查找器中的装配路径查找器记录了零件之间的装配关系，若装配不正确或发生干涉，查找器即予以显示，同时可对零件的装配进行静干涉的检查，如果发现干涉就可及时对零件等进行修改，以保证装配模拟的正确性。另外，零件还可以隐藏，在隐藏了外部零件后，可清楚地看到部的装配结构。在整个弹体装配模型完成后还能进行运动演示，对于有一定运动行程要求的，可检验装

16、配是否达到要求，从而及时对设计进行更改，保证设计的正确性，避免了弹药产品生产后才发现问题需要修改甚至报废。同时还可以进行装配仿真，能清楚地看到装配的全过程。特种弹的组装过程模拟过程主要分为以下几个部分：（1） 特种弹的建模熟练掌握PRO-ENGINEER软件，熟练PRO-ENGINEER的三维实体参数化建模的基本方法，完成炮弹具体参数的计算过程。在PRO-ENGINEER下画出弹箭标准弹体结构图和弹体零件的立体模型。（2） 弹体的装配通过PRO-ENGINEER软件的装配功能做出特种弹的弹体三维立体模型，并能熟练转换和通过不同的弹体结构模型图做出弹体的组装图和分解爆炸图并加以分析。（3） 组装

17、过程的模拟通过PRO-ENGINEER软件的动画模块完成弹体零件的装配模拟动画，通过动画模块中的拍照功能和关键帧序列来合成一部装配模拟动画，并且通过加入定时视角和定时透明使模拟更加清晰的表达弹体各个部件装配前后的状态和装配顺序以达到特种弹的装配过程模拟和分析的目的。 2 PRO-ENGINEER软件的工作环境2.1 PRO/ENGINEER 软件简介Pro/E(全称Pro/ENGINEER)是美国PTC公司的数字化产品设计制造系统。于1986年由原CV公司的技术人员开发创建，不仅最先将“参数化”技术融入CAD系统，并且借助PC(个人计算机)的快速崛起，率先将高端CAD系统从航空、航天、国防尖端

18、领域推介到民用制造行业，为现代CAD的技术发展与应用普及做出了贡献。经过近20年的快速发展，目前Pro/E系统的功能得到很大提升和完善，已成为一个集CAD/CAM/CAE于一体的中高端CAX系统，并以最新Pro/ENGINEER Wildfire为核心构件(产品数据产生)，与Windchill PDMlink(产品数据管理)及Windchill Projectlink(产品过程协同)一起，共同构成PTC-PLM解决方案。52.2 PRO/ENGINEER功能模块介绍1. PRO/ENGINEER的基本模块基本模块（Foundation）包括下列功能：基于参数化特征零件的设计、基本装配功能、钣金

19、设计、工程图设计及二维绘制、自动生成相关图纸明细表、照相及效果图生成、焊接模型建立及文本生成、web超及VRML/HTML格式输出、标准件库。2. PRO/ENGINEER复杂零件的曲面设计模块复杂零件的曲面设计工具包括下列功能：参数化曲面建立、逆向工程工具、直接的曲面建立工具、强大的曲线曲面分析功能。3. PRO/ENGINEER复杂产品的装配设计模块复杂产品的装配设计工具包括以下功能：将设计数据及任务传递给不同功能模块设计队伍的强大工具、大装配的操作及可视化能力、装配流程的生成、定义及文本生成。4. 运动仿真模块PRO/MECHANICA机构运动性能的仿真、运动学及动力学分析、凸轮等冲击分

20、析与模拟、干涉及冲突检查、载荷与反作用力、参数化优化结果研究、全相关H单元FEA结算器序。5. 结构强度分析模块PRO/MECHANICA对设计产品的结构强度进行分析仿真、静态模态及动态响应、线性及非线性分析、自动控制分析结果的质量、精确模型再现、参数化优化结果研究、全相关H 单位FEA结算器、为其他CAD系统提供接口、可将运动分析结果传送到结构分析。6. 疲劳分析模块 疲劳分析工具包下列功能:利用结构分析结果、包括载荷及材料库、预估破坏及循环次数、可靠性分析、参数化优化结果研究、与专业产品提供接口。 7. 塑料流动分析模块塑料流动分析工具包括以下功能:注射模过程仿真、与Pro/Enginee

21、r集成、直接对实体模型进行操作、注射时间、熔接痕、填充强度分析、质量及浇口预估、对设计提供改进意见。8. 热分析模块热分析工具包括下列功能:PRO-MECHANICA产品设计的热性能分析、稳态及瞬态性能分析、结构强度分析、自动控制分析结果的质量、精确模型再现、参数化优化结果研究、全相关H单位FEA结算器、为CAD系统提供接口。9. 公差分析及优化模块公差分析及优化工具包括下列功能:考虑所有装配中的零件及装配过程，经统计确定装配质量。确定临界质量区。确定每个变量对装配质量的影响程度、优化零件及装配的工艺性，精确到特征层的变量。利用真实的Cp、Cpk数据进行分析，加速装配的实施。 10. 数控编辑

22、模块基本数控编程模块包括下列功能：2轴半的数控编程、多曲面3轴数控编程、4轴数控车及4轴电加工编程、提供机床低级控制指令、支持告诉机床精确材料切削仿真、智能化生成工艺卡片、所有机床后处理。 11. 通用数控后处理模块通用数控后处理包括下列功能：Pro/Engineer数控编辑的通用后处理，在Web上提供丰富的机床类型，支持所有数控加工中心机床。12. 数控钣金加工编辑模块数控钣金加工编辑模块包括下列功能：NC编辑支持冲床、激光切割等各种钣金加工类型机床。使用标准的冲头和冲压成行、自动展开并计算展开系数、自动选择冲头。13. 数控仿真及优化模块数控仿真及优化模块包括下列功能：NC仿真功能与Pro

23、/NC是一个整体。在Pro/C和VERICUT之间自动传输零件毛坯和刀具信息，它包括三个应用包：NC仿真、NC优化、NC机床仿真。14. 模具设计模块模具设计模块包括下列功能：由设计模型直接拆分模具型腔，标准模架导柱导套，与注射分析集成，BOM及图形自动生成。15. 二次开发工具包该模块包块下列功能：开发与PRO/ENGINEER集成使用的应用模块，用C语言编写的功能程序库，客户化菜单结构，建立实体，基准及加工特征，获取装配的信息。63 弹体零件参数的计算和强度分析 由于本论文中选取三维建模的弹体模型来源于炮弹火箭弹手册，因为弹体具体尺寸为国家容，手册中没有标明弹体各个零部件的具体参数。所以需

24、要查阅相关资料来研究弹体部结构和通过计算来确定弹体具体参数。基于Pro/E的特种弹组装过程模拟，为了更好的分析特种弹的组装过程共选取了共6种弹型分别是1954年式122毫米榴弹炮发烟弹、1954年式122毫米榴弹炮宣传弹、1954年式122毫米榴弹炮照明弹、1953年式82毫米迫击炮钢性铸铁发烟弹、1953年式82毫米迫击炮照明弹、1953年式82毫米迫击炮宣传弹。下面以1954年式122毫米榴弹炮发烟弹为例进行弹体参数的确定。73.1 弹体参数的确定与计算 通过炮弹火箭弹手册可以确定1954年式122毫米榴弹炮发烟弹的参数如下:直径D=121.92mm弹丸重量 m=22.55 kg平均初速

25、v=515 m/s计算膛压 p=2580 mpa图3.1 弹丸的组成部分3.1.1 弹体外形结构的确定与计算图3.2 弹丸的基本尺寸 弹丸的基本尺寸如图3.2所示在这些尺寸中，口径，全长，弹头部长，圆柱部长及弹尾部长为决定整个弹丸结构布局的基本尺寸，其余尺寸则用来表征弹丸的外形特点。因此，在确定上述诸尺寸时，应首先着眼于基本尺寸，在此基础上就容易确定其他尺寸。83.1.1.1 弹丸全长的确定 弹丸全长是在弹丸质量已定后确定的。它主要影响弹丸的飞行稳定性、威力和弹壳强度。由炮弹火箭弹手册中可得弹丸全长的围是533.86到547.15。在这里我们取。3.1.1.2 弹头部尺寸的确定与计算 目前大部

26、分榴弹都采用圆弧形母线。当弹丸飞行速度小于500（m/s）时，母线与圆柱部界面的联接角（图3.2）可取。这时，圆弧母线的曲率中心即在弹头部与圆柱部界面上。对于速度更高的弹丸，为了减少空气阻力，使弹丸头部形状更加尖锐，这时可取。一般来说，不应该超过，否则会造成圆柱部与弹头部的不平滑联接，以致引起涡流或激波产生，从而使空气阻力增大。9 从火炮火箭弹手册中查阅到平均初速。因为弹丸的飞行速度，所以取弹头部母线与圆柱部界面的联接角。图3.3弹头部圆弧母线的中心坐标及半径 圆弧母线的中心坐标a、b可根据以下关系计算。由原方程: （3.1）式中，皆为弹丸的已知尺寸（图3.3）当确定出后，可以解出母线的中心坐

27、标，及半径: （3.2）当时，母线中心位于弹头部与圆柱部的联接面上。此时 （3.3）若已知、和的情况下，可以由图3.4求出圆弧中心坐标，。图中A、B两点的半径分别为及，AB弦长为2L，由几何关系可知 （3.4）由此可得 （3.5）由资料可知 假设 ，由公式3.3可得图3.4 圆弧母线的中心坐标3.1.1.3 圆柱部尺寸的确定与计算圆柱部尺寸是指上定心部至弹带之间的距离(如图3.0所示)。一般情况下，它也是弹丸引导部的长度。因此，他对弹丸在膛的运动有着决定性的影响，另外他对弹丸的威力也有密切关系。从弹丸运动状态考虑，若圆柱部尺寸大，则膛引导性能好，出炮口后章动小，具有较好的飞行稳定性，从而提高了

28、射击精度。但从正面空气阻力来看，减短圆柱部是有利的。由于榴弹威力一般随圆柱部的增长而增大，因此必须考虑上诉诸因素，最后确定出圆柱部尺寸。通过各种资料的查阅和计算，我们假设弹丸的圆柱部尺寸为 。图3.5 船尾形弹尾与圆柱形弹尾3.1.1.4 弹尾部尺寸的确定与计算弹尾部最简单的形状是圆柱行，其特点是结构简单，便于生产加工。从空气的阻力观点看来，最有利的形状却是吻合于弹尾部区域空气流线的形状，因为这种形状可使弹后的涡流阻力减至最小。空气流线的形状又取决于弹丸的速度。实验证明，弹尾部空气边界层的流线可近似用一折线来代替（其误差并不是很大）。因此，弹尾部通常也可制成圆柱与截锥的综合形，也称船尾形。圆柱

29、形弹尾与船尾形弹尾如图3.5所示。通过资料表明明，船尾角对阻力系数有一定的影响。船尾角在较好，其阻力系数减小。随着船尾长增加，阻力系数减小。但当速度很大时，因尾波在弹带后产生分离，所以圆柱形弹尾与船尾形弹尾对阻力影响差别不大。取船尾角 。某些特殊要求来看，例如为了使定装炮弹的弹丸和药筒有牢固的结合，尾柱部长度至少应为。通过上述资料，我们取弹尾长，。3.1.1.5 弹带尺寸的确定弹带的直径应大于火炮阴线的直径，其超出部分称为弹带的强制量（图3.6）。强制量的大小对弹丸沿膛运动的正确性有重要意义。弹带的外径为弹丸口径、炮膛线深度及弹带强制量三部分之和。 图3.6 弹带的强制量在口径和一定的条件下弹

30、带的直径取决于强制量。选择强制量的大小应考虑到:a)保证弹丸在膛运动时，塞紧火药气体，避免火药气体对炮膛的烧蚀；b)防止弹带与弹体产生相对旋转，使弹丸出炮口后有一定的转速。强制量也不能太大，否则会影响火炮的寿命，尤其是在坡膛处磨损会增大；根据经验一般取。表3.1为某些榴弹弹带的形状和尺寸，可以为我们提供122mm发烟弹弹带的尺寸和形状参考，图3.7为122mm榴弹弹带和尺寸，通过图中的数据我们可以充分确定弹带的尺寸参数。表3.1 某些榴弹弹带的尺寸弹丸名称弹 带直径宽度100mm高射炮杀伤榴弹103.5106.5168.5122mm杀伤爆破榴弹124.719152mm加农炮杀伤爆破榴弹155.

31、922.985mm高射炮杀伤榴弹8891.2181837mm高射炮曳光弹38.11257mm高射炮曳光榴弹59.360.72626图3.7 122mm榴弹弹带的结构和尺寸3.1.2 弹丸腔结构和尺寸的确定弹丸腔形状及基本尺寸如图3.8所示。腔的形状和尺寸除了决定弹丸质量和装填物质量之外，还影响到弹丸质量合理分布，从而影响弹丸在膛的运动性能和飞行稳定行。腔尺寸也决定了弹壳的壁厚和底厚，影响弹壳在发射时的强度和弹丸威力。一般榴弹的腔形状有圆柱部、截锥圆柱部及弧形部的组合型。腔底部多为平底形，周边有一定圆角。但有些弹丸为了改善底部装填物得应力分布，加强弹底强度和有利于冲压加工，弹丸腔底部常做成双圆弧

32、形，甚至为半球形。图3.8和图3.9示出了非常典型的弹丸的腔尺寸。为了便于机械加工，腔应尽量避免阶梯形突变啊，而在曲线衔接处采用圆弧连接。图3.8 弹丸腔的基本尺寸图 腔深度； 腔头部母线的中心坐标； 腔弧形部的母线半径； 、 腔头部母线中心坐标； 腔锥部长度； 圆柱部腔直径； 弹壁平均厚度（一般按圆柱部计算）； 腔底部直径； 腔底部厚度图3.9带有圆弧的平底腔3.1.3 弹丸的壁厚的确定榴弹的壁厚与弹丸的作用威力有着密切的联系。不同类型的榴弹，其壁厚围往往不同，所以它常用来作为表征弹丸的一个特征数。特种弹的壁厚在满足弹壁强度的条件下，应尽量薄一些，并使腔成圆柱形，以便装填更多的装填物和使其顺

33、利抛出。通过上述资料可以假设和确定弹体腔参数为，3.2 弹体强度的计算实际上在弹底强度的计算中并不需要将弹底所有位置的应力有计算出来，只需要考虑其中某些比较危险的位置即可。根据弹底变形的性质，可以分析如图3.10所示四个危险点的位置。需将四个位置的坐标代入（3.6）和（3.7）式中，即可求出径向应力和切向应力，另外还需考虑其轴向应力。图3.10 弹底四个危险点位置弹底与弹体的联系系数为 （3.6） 弹底圆板任一点（E，r）的径向应力和切向应力：（3.7） （3.8）若取，则四个危险点的应力分别为第1点：， 第2点：， 第3点：， 第4点：， 弹底的强度可用第四强度理论校核，计算上述四个危险点的

34、相当应力： （3.9）强度条件为 在平底弹的弹底强度计算中，还可以用简化公式进行计算，即计算弹底金属所能承受的临界相当应力，其强度条件为 通过以上的分析和计算我们已知以下数据弹丸质量 装填物有效药柱质量 弹底半径 弹体尾部壁厚 计算压力 弹底金属屈服极限 弹底厚度 （1） 装填物压力（2） 计算联系系数（3） 计算轴向有效载荷将以上数据代入公式中可得表3.2 弹底4个危险点强度（MPa）（MPa）（MPa）（MPa）第1点228228-65.26289第2点-228-228-25276第3点-65.965.9-65.9152.6第4点65.9-65.9-252274.6 因为弹体的材料为D60

35、 通过资料得屈服极限为 因为四个危险点的强度小于，所以弹底厚度为0.026mm符合弹体强度要求。4 弹体零件的参数化建模和装配弹体零件的参数化建模是指应用PRO-ENGINEER软件三维建模模块进行弹体零件的三维化建模，通过应用PRO-ENGINEER软件三维建模模块中根据弹体零件的结构特征来选择建模工具。弹体装配是指应用PRO-ENGINEER软件装配模块将不同的弹体零件应用约束联接起来，并通过约束检查弹体零件间尺寸结构是否符合装配要求。这里使用的软件版本是PRO-ENGINEER 3.0野火版，下面以建模和装配中比较有代表性的结构和建模工具进行主要介绍。4.1 弹体的参数化建模（1） 首先

36、新建一个实体零件，具体操作如图4.1所示。选择零件实体使用缺省模板去掉确定选择mmns_part_solid确定。(a) (b)图4.1 （a）新建绘图文件对话框和（b）模板选择对话框（2） 接着我们进入了草绘界面，因为我们将要的建模的弹体是一个空心圆柱体且两端的直径不是一般大。所以我们采用旋转工具来进行弹体的三维参数化建模。点击 图标，我们会进入下面的界面点击“位置”选项，点击“定义”选项，单击right平面后点击“草绘”进入草绘界面进行绘图。（3） 因为PRO-ENGINEE软件是三维参数化建模软件，所以我们所绘制的图形的每一点、每条线都有不同的参数与之对应。而不同的点和线、线和线之间都有

37、不同的尺寸关系，所以我们在绘图过程中要注意图形中点线之间的关系。在弹体绘制的过程中我们还需要注意的是由于我们是采用旋转的方式进行立体三维立体建模的，所以我们需要定制一条中心线。下面在中心线的一面进行弹体截面的绘制，图形一定不能超过中心线和弹体截面必须闭合。下面图4.2（a）所示的就是绘制的弹体截面图，左右两图分别是去除标注和未去除标注的对比，因为标注在图像中很繁琐，所以我们要细心的观察并按照前面我们确定的弹体参数来绘制。通过双击标注如图4.2（b）所示，就可以改变标注的参数使图形发生变化从而绘制出需要的图形。 （a） （b）图4.2 弹体图和参数标注下的弹体图弹体截面图绘制完毕后点击 按钮，得

38、到如图4.3所示图形。点击 预览按键 可以预览生成立体图形是否符合要求如图4.4所示，在旋转角度栏输入数值就可控制截面旋转角度，系统默认旋转角度为360度。左后点击按键生成立体图形。图4.3 草绘完毕生成的图形图4.4 三维建模完成生成的三维立体模型（5） 因为在弹带槽里有一圈压花，目的是我了防止弹带与弹体之间产生相对运动。所以我们要制作一圈凸起。这里我们将用到PRO-ENGINEE软件绘图模块中的“基准平面工具”和“拉伸工具”及“阵列工具”。首先我们先制作一个放置一个平面，并设置其于弹底部平面之间的距离，如图4.5所示。 图4.5 创建新的基准面 图4.6 通过拉伸工具建立一个凸起 在新建的

39、基准面绘制凸起，并调整拉伸长度，建立一个凸起。在左侧菜单界面选择刚刚建立的凸起，点击 图标进入阵列工具界面。图4.7所示选择以轴为阵列方式，并设置阵列数量和角度就可以使凸起模型均匀分布在弹带槽。完成后弹体三维立体模型如图4.8所示。图4.7 轴阵列基本界面图4.8 阵列完成后的弹带槽放大图（6） 在弹体头部有螺纹，在弹体和引信之间起连接作用。弹体螺纹的绘制有以下几个步骤，点击插入螺旋扫描切口，进入图4.9界面。点击完成，进入图4.10（a）对话框，单击要绘制草图的平面right面进入图4.10（b）对话框后单击确定，进入图4.10（c）对话框点击缺省就进入了扫引轨迹草绘界面。图4.9 螺旋扫描

40、对话框 （a） （b） （c）图4.10 建立螺旋扫描基本步骤 在绘制扫描轨迹之前必须要绘制一天中心线，中心线用点划线绘制。这里要进行绘制的是螺旋扫描的运动轨迹，由于有退刀槽的存在在起点和终点各要绘制向的折线并标上方向起点如图4.11所示。扫描轨迹要求过渡平滑，两端折现交点处需要进行倒圆角以便退刀槽能够平滑过渡。扫描轨迹绘制完成后点击确认后进入螺距对话框，输入螺距点击确认进入草绘截面界面。这里绘制扫描截面然后点击确认后进入方向方向选择对话框如图，点击确定完成螺纹的绘制如图4.12所示。图4.11扫描轨迹的绘制（7） 为了使三维立体模型更加符合弹丸的实际外形和今后的组转过程中更加的有利于弹体各个

41、零件的分辨和使组装模拟更加逼真，需要对弹体的材质和外曲面根据实际情况进行材质选择和渲染。点击视图颜色和外观后就会进入外观编辑器，通过对弹体不同曲面进行材质的选择和原件材质的选择最终完成的弹体三维模型如图4.17所示。图4.12 通过螺旋扫描工具绘制的螺纹图4.13 经过渲染后的三维弹体模型4.2 引信的三维建模 引信的外形和炮弹一样是类似圆柱体，所以采用旋转工具进行三维建模。1954年式122毫米榴弹炮照明弹引信结构相对复杂，需要在引信上打孔。而这里就需要采用建立新的基准面和使用拉伸工具的去除材料功能，下面分3个步骤进行引信三维建模。（1） 使用旋转工具进行引信三维建模由于引信旋转建模和上面介

42、绍的弹体建模基本相同，这里不再重复介绍。如图4.14所示分别为引信的草绘图（a）和引信三维弹体模型（b）。 （a） （b）图4.14 引信草绘图和引信三维模型 （a） （b） （c）图4.15 基准平面工具对话框和新基准面DTM2（2） 使用基准平面工具创建新的基准面 一般三维模型中的基准面只有三个，但是有时三个基准平面远远不能满足建立复杂三维模型的需要。这里就需要建立新的基准平面来满足三维建模的需要，首先点击基准平面工具，进入图4.15（a）所示对话框。点选和即将新建立平面有关的平面（平面之间的关系为平行），这里点击right平面进入图4.15（b）所示对话框。在对话框下部的平移窗口输入新建基准平面与参考基准面的距离后点击确定一个新的基准平面就建立完成了，图4.15（c）为在三维坐标系的新建基准平面。图4.16 草绘拉伸截面（3） 使用拉伸工具去除零件材料由于引信上的孔轴和引信轴不在同一直线上，所以这里需要在新建的DTM2平面上进行拉伸。首先点击