面向FDM无支撑打印的优化型船尾连接支架

该支架属于运载火箭箭体尾部的连接承力构件，主要用于箭体尾段相关管路、小型附属组件与主承力舱段的连接固定，服役过程中需要承受发射阶段的振动过载、发动机传递的交变载荷，同时要严格控制自身重量，避免给箭体带来多余的质量负担。设计阶段优先围绕传统FDM熔融沉积3D打印的工艺约束展开结构迭代，全程规避需要添加打印支撑的悬空结构，所有加强筋、连接凸台的倾斜角度均控制在FDM工艺自支撑角度阈值以上，打印过程无需额外生成支撑结构，既减少了打印后处理的工作量，也避免了去除支撑过程中对构件表面、安装孔位精度造成的损伤。整体结构采用对称式布局，四个带通孔的安装凸台分别对应箭体尾段的预设安装点位，凸台厚度根据螺栓预紧力的压溃要求做了加厚处理，避免安装锁紧时出现凸台开裂的问题；中间连接段采用镂空桁架式加强筋布局，在不增加整体壁厚的前提下，通过三角形筋格的传力路径设计，将安装点承受的载荷均匀分散到整个支架主体，避免局部应力集中。安装边界上，四个安装孔的孔位公差按照3D打印工艺的经济精度做了预留，孔位周边做了小尺寸沉台设计，既可以容纳螺栓头部避免突出干涉，也能增大安装接触面的压强，提升连接的可靠性。结构力学性能层面，通过传力路径的优化，在给定的载荷工况下，构件最大应力远低于所选打印材料的许用应力值，同时一阶固有频率远高于箭体发射过程中的主要振动频率区间，不会在发射过程中与箭体产生共振，保证服役过程的结构稳定性。材料适配层面，结构设计同时兼容ABS与Ultem两类常用FDM打印材料，针对两种材料的密度差异做了结构尺寸的匹配调整，保证不同材料打印出的成品均能满足重量控制要求，同时构件整体外形无尖锐棱角，所有转角处均做了圆角过渡，既减少了打印过程中的应力翘曲风险，也避免了装配过程中划伤操作人员或相邻线缆、管路。