CN107243597B - 一种建筑物节点蜡坯的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种建筑物节点蜡坯的制备方法，建筑物节点包括中心体和接头，所采用的专用设备包括底座、夹持组件和切割组件；夹持组件包括可沿弧形轨槽移动的第一支撑块、可沿垂直于弧形轨槽的方向移动的第二支撑块、可围绕支点转动的第三支撑块和固定在第三支撑块上的夹具；切割组件包括转动机构、固定在转动机构上且设置有刀槽的刀座和可沿刀槽移动的刀具；制备方法包括：制备中心体蜡坯和接头蜡坯；把接头蜡坯固定于夹具上，调节第一支撑块和第二支撑块，转动第三支撑块；扭转转动机构，移动刀具切割接头蜡坯；将接头蜡坯接合到中心体蜡坯上。本发明的制备方法能够快速获得不同角度的建筑物节点，有效减少模具成本。

Description

一种建筑物节点蜡坯的制备方法

技术领域

本发明涉及建筑物节点制备方法技术领域，尤其是涉及一种能够快速获得不同角度的建筑物节点且有效减少模具成本的建筑物节点蜡坯的制备方法。

背景技术

钢结构是由钢制材料组成的结构，是一种较为新颖的建筑形式，其具有跨度大、重量轻、抗震性能好等优点。随着建筑行业的发展，将玻璃和钢材相结合的建筑设计越来越广泛。玻璃具有良好的透光性，色泽艳丽耐久，将玻璃和钢材结合，既能增加建筑物的通透感和美观性，又能保证建筑物的稳定性。在钢结构建设工程中，特别是在由钢网壳结构和玻璃板块构成建筑的工程中，经常需要使用节点将多根处于空间不同角度的钢梁连接起来，以支撑起结构复杂多样的玻璃外形。

传统的钢结构节点组件通常需要现场焊接，再加上其本身的结构缺陷，因此具有以下缺点：外观质量差，防腐及表面外观处理困难；现场焊接困难，效率低下；焊缝处于空间狭小的区域内，导致不能满足焊缝连接强度要求。为了解决上述技术问题，公开号为CN203347023U的中国实用新型专利公开了一种钢结构铸钢节点，该钢结构铸钢节点包括中心体，中心体的四个侧面分别延伸出一个接头，每个接头包括一对连接臂，一对连接臂从侧面向外延伸，在一对连接臂之间形成安装槽，在一对连接臂的侧壁设置有安装孔。该钢结构节点在现场安装之前就已成型，外观美观且结构牢固，通过安装孔可以在现场用螺栓或螺钉与钢梁连接起来，安装方便。

为了制造该钢结构节点，传统的工艺流程为：先对节点的形状、接头角度等进行设计，并根据节点制作铝模；在铝模内注入液态蜡，冷却后形成节点蜡坯；将节点蜡坯反复沾液、敷沙形成沙壳，然后烘焙沙壳并排蜡，得到壳模；在壳模内浇铸液态金属，冷却后脱模得到铸件，再经过整形、喷砂、抛光等工序，得到建筑物节点。

然而，对于包含曲面的钢结构建筑物，同一建筑物的不同曲面上建筑物节点，接头与中心体角度不同，导致建筑物节点的规格完全不同。如果按照传统的工艺，为了制备不同规格的建筑物节点，一个工程项目可能需要用到数千个精铸模具，而普通精铸模具每一组的价格约为3.5万人民币，制备钢结构铸钢节点的模具费就需要上亿元人民币，制备成本极高，而且耗时巨大。

发明内容

为了解决上述的问题，本发明的主要目的是提供一种能够快速获得不同角度的建筑物节点且有效减少模具成本的建筑物节点蜡坯的制备方法。

为实现上述的主要目的，本发明提供了一种建筑物节点蜡坯的制备方法，建筑物节点至少由中心体和接头构成，其中，制备方法采用专用设备实施，专用设备包括底座、夹持组件和切割组件；在底座上设置有弧形轨槽，在底座对应于弧形轨槽圆心的中央位置上设置有支架，夹持组件包括可沿弧形轨槽移动的第一支撑块、沿垂直于弧形轨槽的方向可移动地设置于第一支撑块上的第二支撑块、围绕第二支撑块的支点可转动地设置于第二支撑块上的第三支撑块和固定在第三支撑块上的夹具，夹具在朝向支架的方向上设有开口；在底座上还设置有开口朝向中央位置的孔，切割组件包括可在孔内转动的转动机构、固定在转动机构上且设置有刀槽的刀座和可沿刀槽移动的刀具；制备方法包括下列顺序的步骤：

步骤一：分别制备中心体蜡坯和接头蜡坯；

步骤二：把接头蜡坯固定于夹具上，调节第一支撑块在弧形轨槽内的位置以及第二支撑块在第一支撑块上的位置，直至将夹具移动到预定位置；围绕支点转动第三支撑块，直至将夹具转动到预定接合角度；

步骤三：转动该转动机构至预定切割角度，沿刀槽移动刀具，切割接头蜡坯朝向支架的一端；

步骤四：把中心体蜡坯放置在支架上，将接头蜡坯接合到中心体蜡坯上，形成节点蜡坯。

进一步的技术方案是，专用设备中的刀具为电热刀具；在步骤三中，在沿刀槽移动刀具前，连通刀具的发热电路。

进一步的技术方案是，在步骤四中，通过粘合剂将接头蜡坯接合到中心体蜡坯上。

进一步的技术方案是，第一支撑块包括呈球面弯曲的支撑板，第二支撑块包括呈球面弯曲的移动板；球面的球心是中心体蜡坯放置在支架上时中心体蜡坯的中心点对应的位置。

进一步的技术方案是，第二支撑块通过设置于移动板上的齿条和设置于支撑板上的齿轮配合实现在第一支撑块上的移动。

进一步的技术方案是，弧形轨槽的数量为两个，分别位于支架的两侧；夹持组件的数量为两套，分别设置在两个弧形槽轨上。

进一步的技术方案是，夹具包括与接头蜡坯外端形状相同的夹槽，夹槽两侧设有固定件；在步骤四中，将接头蜡坯放置在夹槽内，通过夹槽两侧的固定件将接头蜡坯固定。

进一步的技术方案是，根据建筑物节点的中心体与接头的位置和角度关系确定步骤二中的预定位置和预定接合角度。

进一步的技术方案是，根据中心体蜡坯的与接头蜡坯接合的侧面确定步骤三中的预定切割角度。

本发明能够取得以下有益效果：

本发明的制备方法，先制备中心体蜡坯和接头蜡坯，其中，中心体蜡坯具有固定规格，其角度、尺寸等不变；接头蜡坯的角度、与中心体蜡坯接触处的尺寸可以调整。具体地，可根据实际建筑物节点的需要，将接头蜡坯的轴线相对于中心体蜡坯的角度进行调整。再根据中心体蜡坯的与接头蜡坯连接的侧面的角度确定预定切割角度，使用刀具对接头蜡坯进行切割，保证切割后的接头蜡坯能够与中心体蜡坯的侧面接合，而无需对中心体蜡坯进行切割。本发明通过夹持组件对接头蜡坯的多维度多角度的调节，再将接头蜡坯与中心体蜡坯接合，得到节点蜡坯。然后经过浇铸工艺等，即可得到所需的能与空间任意夹角的钢梁连接的建筑物节点。本发明的制备方法使原来需要数千个模具来制作完成的曲面建筑物的节点零件，仅采用分别制备中心体蜡坯和接头蜡坯的两套铝模具即可完成，解决了传统铸造方法需要投入高价模具费才能制作完成的难题，提高了制备效率，为更精致、更复杂的钢结构建筑工程提供了条件。

本发明通过带有夹持组件和切割组件的专用设备来实施，专用设备可以与计算机连接，通过计算机提供三维角度等数据，自动控制第一支撑块、第二支撑块的移动和第三支撑块的转动，使夹具达到预定位置和预定接合角度，提高精确度和效率。

本发明制备得到建筑物节点，中心体与接头在现场安装前就已经一体铸造成型，外观美观，安装精度高，结构牢固，突破了传统单层壳体网架结构钢结构节点需要现场拼接、焊接的问题，实现了更高的效率，更易施工。

附图说明

图1是本发明实施例中建筑物节点的结构图。

图2是本发明实施例中专用设备的结构图。

图3是本发明实施例中专用设备的局部分解图。

图4是本发明实施例中专用设备另一视角下的局部分解图。

图5是本发明实施例中制备过程的结构示意图。

以下结合及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

如图1所示，本实施例要制备的建筑物节点包括倒锥体形的中心体11，中心体11包括上端面和下端面，上端面和下端面之间的四个侧面分别延伸出一个接头12，接头12的截面为倒梯形。每个接头12包括一对连接臂13，一对连接臂13从侧面向外延伸，在一对连接臂13之间形成安装槽14，在一对连接臂的侧壁设置有安装孔15。在钢结构建筑工程中，安装槽14、安装孔15用于与钢梁连接、固定。

如图2至图4所示，本实施例所采用的专用设备包括底座20、夹持组件30和切割组件40，夹持组件30和切割组件40均设置在底座20上。

在底座20上设置有两个圆心相同、位置相对的弧形轨槽21。在底座20对应于弧形轨槽21圆心的中央位置上设置有支架22，支架22用于放置中心体蜡坯51（如图5所示）。支架22放置在支架座23上，支架22包括设有四个对称分布的叉指24，叉指24沿中心体蜡坯51放置在支架22上时中心体蜡坯51的四条侧棱的方向延伸。

在两个弧形轨槽21上分别各设有一套夹持组件30，夹持组件30包括可沿弧形轨槽21移动的第一支撑块31，第一支撑块31包括呈球面弯曲的支撑板32。在第一支撑块31上设置有第二支撑块33，第二支撑块33包括呈球面弯曲的移动板34。支撑板32和移动板34的球心所在位置是中心体蜡坯51放置在支架上时中心体蜡坯51的中心点对应的位置，该中心点是中心体蜡坯51上端面中心和下端面中心的连线的中点。第二支撑块33通过设置于移动板34上的齿条和设置于支撑板32上的齿轮配合（未在图中示出），实现在第一支撑块31上垂直于弧形轨槽21的方向移动。

第二支撑块33在移动板34上设有圆盘35，以圆盘35的中心为支点，在圆盘35上设有可以围绕支点转动的第三支撑块36。第三支撑块36上固定有夹具37，夹具37在朝向支架22的方向上设有开口。夹具37包括与接头蜡坯52外端形状相同的夹槽38，具体地，在本实施例中，夹槽38底部设有与接头蜡坯52的安装槽对应的凸条，夹槽38两侧设有与接头蜡坯52的安装孔对应的固定件39。

弧形轨槽21上可以设有刻度，用于测量并确定第一支撑块31的移动距离。第一支撑块31上可以设有刻度，用于测量并确定第二支撑块33的移动距离。第二支撑块33或第三支撑块36上也可以设有刻度，用于测量并确定第三支撑块36转动的角度。

切割组件40包括转动机构41、刀座42和刀具44。在底座20上还设置有开口朝向中央位置的孔25，孔25内安装有可转动的转动机构41，转动机构41上固定有刀座42，刀座42上设有刀槽43，刀槽43内设有刀具44。刀具44是电热刀具，其刀刃朝下，可沿刀槽43上下移动。

如图5所示，使用本实施例中的专用设备制备建筑物节点的步骤包括：

步骤一：分别制备中心体蜡坯51以及接头蜡坯52。

在步骤一中，根据建筑物节点的中心体11和接头12的形状尺寸，制备中心体蜡坯51以及接头蜡坯52。其中，中心体蜡坯51呈倒棱锥体形，接头蜡坯52的截面为倒梯形。中心体蜡坯51和接头蜡坯52可以分别通过两套铝模具制备。

步骤二：把接头蜡坯52固定于夹具37上，调节第一支撑块31在弧形轨槽21内的位置以及第二支撑块33在第一支撑块31上的位置，直至将夹具37移动到预定位置。围绕支点转动第三支撑块36，直至将夹具37转动到预定接合角度。

在步骤二中，根据实际建筑物节点的需要，通过夹持组件30对接头蜡坯52的位置以及接头蜡坯52的轴线相对于中心体蜡坯52的角度进行调整。接头蜡坯52的轴线可以是接头蜡坯52的倒梯形截面中位线的中点连线。由于第二支撑块33在球面上运动，使得接头蜡坯52的轴线能够始终对准中心体蜡坯51的中心，便于调整角度并接合。可以通过计算机提供三维角度等数据，自动控制第一支撑块31、第二支撑块33的移动和第三支撑块36的转动，提高精确度和效率。

步骤三：扭转转动机构41至预定切割角度，沿刀槽43移动刀具44，切割接头蜡坯52朝向支架22的一端。

在步骤三中，根据中心体蜡坯51的与接头蜡坯52连接的侧面的角度，确定预定切割角度，再将刀具44通电加热，然后对接头蜡坯52进行切割，保证切割后的接头蜡坯52能够与中心体蜡坯51的侧面接合，而无需对中心体蜡坯51进行切割。转动机构41可以向两侧转动至预定切割角度，使用同一刀具44分别对两个夹持组件30上的接头蜡坯52进行切割。

步骤四：把中心体蜡坯51放置在支架22上，将接头蜡坯52接合到中心体蜡坯51上，形成节点蜡坯。

在步骤四中，通过粘合剂将切割后的接头蜡坯52接合到中心体蜡坯51上。在本实施例中，由于夹持组件30的个数是2个，可以完成一组相对的接头蜡坯52与中心体蜡坯51的接合后，再调整、切割另一组相对的接头蜡坯52，将另一组接头蜡坯52接合在中心体蜡坯51的另外两个侧面上，形成节点蜡坯。

在完成步骤四后，将节点蜡坯蘸液、敷沙，形成沙壳；烘焙沙壳并排蜡，得到壳模；在壳模中浇铸液态金属，冷却后脱模，得到铸件；对铸件进行整形、喷砂和抛光，即可得到建筑物节点。

由上可见，本发明先制备中心体蜡坯和接头蜡坯，再调整接头蜡坯的位置、角度，然后对接头蜡坯进行切割，使其与中心体蜡坯接合，得到节点蜡坯。然后经过浇铸工艺等，即可得到所需的能与空间任意夹角的钢梁连接的建筑物节点。本发明仅采用两套铝模具配合专用设备即可完成节点蜡坯的制备，解决了传统铸造方法需要投入高价模具费才能制作完成的难题，提高了制备效率。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种建筑物节点蜡坯的制备方法，所述建筑物节点包括中心体和接头，其特征在于：

所述制备方法采用专用设备实施，所述专用设备包括底座、夹持组件和切割组件；在所述底座上设置有弧形轨槽，在所述底座对应于所述弧形轨槽圆心的中央位置上设置有支架，所述夹持组件包括可沿所述弧形轨槽移动的第一支撑块、沿垂直于所述弧形轨槽的方向可移动地设置于所述第一支撑块上的第二支撑块、围绕所述第二支撑块的支点可转动地设置于所述第二支撑块上的第三支撑块和固定在第三支撑块上的夹具，所述夹具在朝向所述支架的方向上设有开口；在所述底座上还设置有开口朝向所述中央位置的孔，所述孔位于连接两个所述弧形轨槽的连接架上，所述切割组件包括可在所述孔内绕所述孔的轴线转动的转动机构、固定在所述转动机构上且设置有刀槽的刀座和可沿所述刀槽移动的刀具，所述刀座的轴线垂直于所述孔的轴线，所述刀槽以所述刀座的轴线为圆心弧形延伸，且所述刀具在所述刀槽上移动时从远离所述支架的方向朝向靠近所述支架的方向运动，通过所述转动机构绕所述孔的轴线转动带动所述刀具朝向所述支架一侧；

所述制备方法包括下列顺序的步骤：

步骤一：分别制备中心体蜡坯和接头蜡坯；

步骤二：把所述接头蜡坯固定于夹具上，调节所述第一支撑块在所述弧形轨槽内的位置以及所述第二支撑块在所述第一支撑块上的位置，直至将夹具移动到预定位置；围绕所述支点转动第三支撑块，直至将夹具转动到预定接合角度；

步骤三：转动所述转动机构至预定切割角度，沿所述刀槽移动所述刀具，切割所述接头蜡坯朝向所述支架的一端；

步骤四：把所述中心体蜡坯放置在所述支架上，将切割后的所述接头蜡坯接合到所述中心体蜡坯的侧面上，形成节点蜡坯。

2.根据权利要求1所述的建筑物节点蜡坯的制备方法，其特征在于：

所述刀具为电热刀具；

在步骤三中，在沿所述刀槽移动所述刀具前，连通所述刀具的发热电路。

3.根据权利要求1所述的建筑物节点蜡坯的制备方法，其特征在于：

在步骤四中，通过粘合剂将所述接头蜡坯接合到所述中心体蜡坯上。

4.根据权利要求1所述的建筑物节点蜡坯的制备方法，其特征在于：

所述第一支撑块包括呈球面弯曲的支撑板，所述第二支撑块包括呈球面弯曲的移动板；所述球面的球心是所述中心体蜡坯放置在所述支架上时所述中心体蜡坯的中心点对应的位置。

5.根据权利要求4所述的建筑物节点蜡坯的制备方法，其特征在于：

所述第二支撑块通过设置于所述移动板上的齿条与设置于所述支撑板上的齿轮配合实现在所述第一支撑块上的移动。

6.根据权利要求1所述的建筑物节点蜡坯的制备方法，其特征在于：

所述弧形轨槽的数量为两个，分别位于所述支架的两侧；所述夹持组件的数量为两套，分别设置在两个所述弧形轨槽上。

7.根据权利要求1所述的建筑物节点蜡坯的制备方法，其特征在于：

所述夹具包括与接头蜡坯外端形状相同的夹槽，所述夹槽两侧设有固定件；

在步骤四中，将所述接头蜡坯放置在所述夹槽内，通过所述夹槽两侧的固定件将接头蜡坯固定。

8.根据权利要求1所述的建筑物节点蜡坯的制备方法，其特征在于：

根据所述建筑物节点中所述中心体与所述接头的位置和角度关系确定步骤二中的预定位置和预定接合角度。

9.根据权利要求1所述的建筑物节点蜡坯的制备方法，其特征在于：

根据与所述接头蜡坯接合的所述中心体蜡坯的侧面确定步骤三中的预定切割角度。