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双刃重型阔剑塔诺斯剑三维结构设计

项目分类:通用机械零部件 发布时间:2022-06-09 ID:651230
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  本次建模的双刃重型阔剑,整体采用对称式双刃布局,区别于传统单刃刀剑的非对称受力结构,在设计阶段首先考虑了道具展示与实体复刻的双重需求,从结构受力层面做了针对性优化。从实际应用场景来看,该类重型阔剑多用于影视道具制作、动漫周边实体复刻、主题展陈摆件制作,部分手工爱好者也会基于该结构做等比例缩小的工艺藏品,因此建模过程中既保留了视觉上的厚重威慑感,也兼顾了后续实体加工的结构可行性。

  从功能特性来看,该剑采用双宽大刃面设计,刃部做了等厚度渐变处理,靠近护手位置的刃身厚度最大,向剑尖方向逐步收窄,既保证了刃身整体的结构刚性,也避免了整剑重量过度集中在前端导致的重心失衡。护手部分采用分体式挡片加中部螺纹杆的组合结构,区别于传统刀剑一体式护手的设计,中部螺纹杆既承担了连接两侧刃身与剑柄的核心受力作用,也通过外露的螺纹结构强化了整体的硬核机械质感,两侧的金色挡片做了向外延伸的尖角造型,除了视觉装饰作用外,实际使用中也能起到格挡时锁止对方兵器、防止对方兵器沿刃身滑向握持部位的防护作用。

  设计思路上,首先确定整剑的重心位置在护手前30mm处,这个位置既符合重型刀剑挥砍时的力矩需求,也能保证持握时不会因为过于靠前导致手腕负荷过大。刃身表面做了内凹的刻线槽设计,一方面是还原设定中的装饰纹理,另一方面从结构角度来说,等宽刃身表面的内凹槽可以在不降低整体结构强度的前提下减轻刃身自重,同时提升刃身的视觉层次感,避免宽大刃面过于单调。剑柄部分采用滚花防滑纹理设计,握持直径设置为32mm,符合成年人手部握持的人机工程尺寸,即使长时间持握也不会产生明显的硌手感,剑柄末端做了收窄的限位结构,防止挥砍过程中手部从剑柄末端滑脱。

  外形尺寸与安装边界方面,整剑总长度控制在1200mm,其中双侧刃身总长度为900mm,剑柄长度为220mm,护手位置的最大宽度为180mm,刃身最大厚度为12mm,单块刃身的宽度从靠近护手位置的120mm向剑尖位置逐步收窄至20mm,刃部的开锋角度设置为15度,既保证了视觉上的锋利感,也避免了实体加工时刃口过薄容易崩损的问题。安装结构上,两侧刃身通过中部的螺纹杆与护手挡片做同轴定位,刃身与护手的连接位置设置了定位止口,装配时可以直接卡入止口保证两侧刃身的同轴度,不需要额外做对位调整,剑柄与螺纹杆采用螺纹连接,装配后可以通过柄尾的锁紧螺母做预紧,保证整剑装配后没有松动旷量,所有连接位置的公差都控制在0.1mm以内,既满足3D打印的成型精度要求,也适配金属机加工的公差标准。

  从结构验证的角度来说,建模过程中对整剑做了受力仿真模拟,在刃身中部施加100N的横向冲击力时,刃身的最大形变量为0.3mm,远低于材料屈服的形变阈值,即使采用PLA材料做3D打印制作展示道具,也不会出现正常摆放或手持展示时的弯折变形问题。如果采用金属材料做实体复刻,只需要将刃身内部做适当的掏空处理,就可以将整剑重量控制在2.5kg以内,符合常规道具使用的重量要求,不会因为过重导致演员持握困难或者展陈时支架负荷过大。刃身表面的纹理做了0.5mm的凸起高度,既可以在后期做涂装时做出分色效果,也不会因为纹理过深导致积灰难以清理,适合长期展陈使用。

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