一种于空心材料上制备卯榫结构的方法与流程

本发明涉及建筑结构领域，尤其是指一种于空心材料上制备卯榫结构的方法。

背景技术：

空心结构材料，主要用于建材、家具、物流包装等行业，如金属管材、木塑材料等，以木塑材料为例，木塑材料是近年来国内外蓬勃兴起的一种新型复合材料，其利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的树脂胶粘剂，与超过50%以上的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺，生产出的板材或型材。空心结构材料由于其内部为空心结构，空心塑料型材是薄壁结构，两个空心结构材料之前难以钉制连接，在空心材料的薄壁外表面钉制时，所有的连接受力都集中于钉制点上，导致应力集中，容易导致薄壁撕裂或破裂，因此，目前空心结构材料尚未成为建筑的主要材料。

针对上述情况，申请人希望能够针对空心材料开发新的连接结构，将空心材料作为建筑主材应用，这样空心材料就能够迎来更为广阔的市场，如风景区建筑、小型建筑，甚至应用于农村家庭建筑等，因此，申请人提出了一种解决方案。

技术实现要素：

本发明的目的是在于克服现有技术的不足，提供了一种于空心材料上制备卯榫结构的方法，其能够快速、方便地实现在空心材料上卯榫结构的构建，且在卯榫结构安装后，避免空心材料薄壁的撕裂或破裂，安全、稳固。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种于空心材料上制备卯榫结构的方法，包括以下步骤：

step1：取空心型材件作为空心材料；

step2：选取空心型材件某一段作为卯榫结构的制备段；

step3：在空心型材件的制备段的任意一面的表面上通过3d打印设备打印出基底面，之后旋转空心型材件，在制备段的另外一面的表面上通过3d打印设备打印出基底面，以此类推，通过3d打印设备在制备段各个面的表面上打印出基底面，最后在制备段的表面上形成围绕制备段的环形基底面层；

step4：在制备段的环形基底面层中选取其中一个面作为卯榫结构构建面，并通过铣平设备将卯榫结构构建面铣平；

step5：在已经铣平的卯榫结构构建面上选取一个端部，并且通过3d打印设备在该端部上打印出一个凸起过渡端；

step6：在环形基底面层上放置一打印垫面，且打印垫面的厚度及宽度与凸起过渡端齐平，将打印垫面抵接、平贴于凸起过渡端；

step7：通过3d打印设备在凸起过渡端、打印垫面的表面上打印出片状面层；step8：移出片状面层下方的打印垫面，在原有打印垫面的位置形成卯榫卡接间隙，这样就通过环形基底面层、凸起过渡端和片状面层在空心型材件的制备段上构建出了卯榫结构；

step9：检验后备用。

进一步的改进方案中，在step2和step3之间还包括有step2a，step2a：加热制备段至一定温度，该温度满足3d打印设备喷出的可粘合材料与制备段的表面更易粘合。

进一步的改进方案中，在step2和step3之间还包括有step2a，step2a：加热空心型材件至一定温度，该温度满足3d打印设备喷出的可粘合材料与制备段的表面更易粘合。

进一步的改进方案中，在step2和step3之间还包括有step2b，step2b：在空心型材件的制备段的任意一面的表面上通过钻孔设备钻出若干个孔，之后旋转空心型材件，在制备段的另外一面的表面上通过钻孔设备钻出若干个孔，以此类推，通过钻孔设备在制备段各个面上均钻出若干个孔。

进一步的改进方案中，所述凸起过渡端与打印垫面的抵接面为平行齐整贴面。

进一步的改进方案中，所述凸起过渡端与打印垫面的抵接面为倾斜贴面。

进一步的改进方案中，所述打印垫面在其朝上的打印面上设有卡接纹。

进一步的改进方案中，所述空心型材件为空心金属件。

进一步的改进方案中，所述空心型材件为木塑结构件。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明选取空心型材件作为空心材料，然后根据实际使用需求，选取空心型材件某一段作为卯榫结构的制备段，然后通过3d打印设备在制备段的表面上打印出围绕制备段的环形基底面层，然后通过铣平设备将环形基底面层的其中一个面铣平，在铣平的面上打印出凸起过渡端，再通过放置打印垫面的方法，在环形基底面层的上方打印出连接凸起过渡端的片状面层，这样就通过环形基底面层、凸起过渡端和片状面层实现了在空心型材件上卯榫结构的构建，环形基底面层的设置一方面提高了空心型材件的应力承受强度，从而在卯榫结构安装后，避免了空心型材件薄壁撕裂或破裂，安全、稳固，另一方面也为卯榫结构的构建提供了基础。

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细描述：

【附图说明】

图1为本发明实施例中环形基底面层、凸起过渡端和片状面层与空心型材件的结构示意图；

图2为本发明实施例中环形基底面层、凸起过渡端和片状面层的立体示意图一；

图3为本发明实施例中环形基底面层、凸起过渡端和片状面层的立体示意图二；

图4为本发明实施例中环形基底面层、凸起过渡端和片状面层的立体示意图三；

图5为本发明实施例中环形基底面层、凸起过渡端、片状面层和打印垫面的结构示意图。

【具体实施方式】

下面详细描述本发明的实施例，所述的实施例示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

附图所显示的方位不能理解为限制本发明的具体保护范围，仅供较佳实施例的参考理解，可以图中所示的产品部件进行位置的变化或数量增加或结构简化。

说明书中所述的“连接”及附图中所示出的部件相互“连接”关系，可以理解为固定地连接或可拆卸连接或形成一体的连接；可以是直接直接相连或通过中间媒介相连，本领域普通技术人员可以根据具体情况理解连接关系而可以得出螺接或铆接或焊接或卡接或嵌接等方式以适宜的方式进行不同实施方式替用。

说明书中所述的上、下、左、右、顶、底等方位词及附图中所示出方位，各部件可直接接触或通过它们之间的另外特征接触；如在上方可以为正上方和斜上方，或它仅表示高于其他物；其他方位也可作类推理解。

说明书及附图中所表示出的具有实体形状部件的制作材料，可以采用金属材料或非金属材料或其他合成材料；凡涉及具有实体形状的部件所采用的机械加工工艺可以是冲压、锻压、铸造、线切割、激光切割、铸造、注塑、数铣、三维打印、机加工等等；本领域普通技术人员可以根据不同的加工条件、成本、精度进行适应性地选用或组合选用，但不限于上述材料和制作工艺。

一种于空心材料上制备卯榫结构的方法，包括以下步骤：

step1：取空心型材件10作为空心材料；

step2：选取空心型材件10某一段作为卯榫结构的制备段；

step3：在空心型材件10的制备段的任意一面的表面上通过3d打印设备打印出基底面，之后旋转空心型材件10，在制备段的另外一面的表面上通过3d打印设备打印出基底面，以此类推，通过3d打印设备在制备段各个面的表面上打印出基底面，最后在制备段的表面上形成围绕制备段的环形基底面层20；

step4：在制备段的环形基底面层20中选取其中一个面作为卯榫结构构建面，并通过铣平设备将卯榫结构构建面铣平；

step5：在已经铣平的卯榫结构构建面上选取一个端部，并且通过3d打印设备在该端部上打印出一个凸起过渡端30；

step6：在环形基底面层20上放置一打印垫面40，且打印垫面40的厚度及宽度与凸起过渡端30齐平，将打印垫面40抵接、平贴于凸起过渡端；

step7：通过3d打印设备在凸起过渡端30、打印垫面40的表面上打印出片状面层50；

step8：移出片状面层50下方的打印垫面40，在原有打印垫面40的位置形成卯榫卡接间隙60，这样就通过环形基底面层20、凸起过渡端30和片状面层50在空心型材件10的制备段上构建出了卯榫结构；

step9：检验后备用。

如图1至5所示，本发明选取空心型材件10作为空心材料，然后根据实际使用需求，选取空心型材件10某一段作为卯榫结构的制备段，然后通过3d打印设备在制备段的表面上打印出围绕制备段的环形基底面层20，然后通过铣平设备将环形基底面层20的其中一个面铣平，在铣平的面上打印出凸起过渡端30，再通过放置打印垫面40的方法，在环形基底面层20的上方打印出连接凸起过渡端30的片状面层50，这样就通过环形基底面层20、凸起过渡端30和片状面层50实现了在空心型材件10上卯榫结构的构建，环形基底面层20的设置一方面提高了空心型材件10的应力承受强度，从而在卯榫结构安装后，避免了空心型材件10薄壁撕裂或破裂，另一方面也为卯榫结构的构建提供了基础。

为了使得3d打印设备喷出的可粘合材料与其底部的空心型材件10连接更快速、稳固，在step2和step3之间还包括有step2a，step2a：加热制备段至一定温度，该温度满足3d打印设备喷出的可粘合材料与制备段的表面更易粘合；又或者不仅仅选择加热制备段，可选择将空心型材件10进行整体预加热，在step2和step3之间还包括有step2a，step2a：加热空心型材件至一定温度，该温度满足3d打印设备喷出的可粘合材料与制备段的表面更易粘合。

为了使得环形基底面层20与其底部的空心型材件10的表面连接更为紧密，在step2和step3之间还包括有step2b，step2b：在空心型材件10的制备段的任意一面的表面上通过钻孔设备钻出若干个孔，之后旋转空心型材件，在制备段的另外一面的表面上通过钻孔设备钻出若干个孔，以此类推，通过钻孔设备在制备段各个面上均钻出若干个孔，这样3d打印设备喷出的可粘合材料可通过制备段上的孔进入到空心型材件10的内部空心处，这样环形基底面层20与空心型材件10的表面之间就不仅仅是表层的粘合连接，而是能够有一部分径向连接于空心型材件10上。

此外，卯榫结构的连接可以是横向与竖向的垂直连接，这样片状面层50的设置方向应是与其下方的空心型材件10之间平行，那么凸起过渡端30与打印垫面40的抵接面应为平行齐整贴面；卯榫结构的连接也可以是倾斜卯榫连接的，这样片状面层50的设置方向与其下方的空心型材件10之间倾斜，那么所述凸起过渡端30与打印垫面40的抵接面为倾斜贴面。

在使用时，应当是至少两个空心型材件10之间的卯榫连接，那么两个空心型材件10上构建的卯榫结构一个作为卯件，一个作为榫件，两个卯榫结构之间卯榫卡接配合，为了使得两个卯榫结构之间卯榫卡接配合更为顺畅、紧密，在片状面层50的内侧设有卡接纹70（如图3、4所示），那么在制备时，应当使得打印垫面40在其朝上的打印面上设有卡接纹70（如图5所示），这样在3d打印完成后，片状面层50的内侧就形成卡接纹70。

在本发明中，空心型材件10可以是空心金属件，也可以是空心木塑结构件。空心型材件10的截面可以是为四方形、正五边型或是正六边型等，对应的，所述环形基底面层20的内环截面为四方形、正五边型或是正六边型。

尽管参照上面实施例详细说明了本发明，但是通过本公开对于本领域技术人员显而易见的是，而在不脱离所述的权利要求限定的本发明的原理及精神范围的情况下，可对本发明做出各种变化或修改。因此，本公开实施例的详细描述仅用来解释，而不是用来限制本发明，而是由权利要求的内容限定保护的范围。