建筑物节点制备方法 【技术领域】
本发明涉及建筑物节点制备方法，特别是用来生产钢铁、铝合金之类金属框架结构建筑物中的节点或者该节点模具的制备方法。
背景技术
钢架结构的建筑物是一种较为新颖的建筑形式。它具有节能和环境友好的特点，不但能满足单体建筑物造型新颖独特、大跨度、重量轻、抗震性能好的要求，而且其构件可以在工厂批量化生产，有利于减少现场施工的工作量，同时，其尺寸精度高，现场安装施工十分方便，并且，建造所用钢材在服务期满后或在中途拆卸时具有污染少和可回收的特点，因此当前以至今后都具有十分广阔的发展空间。钢架结构建筑物节点则是钢架结构建筑物中的一个重要组成构件，简称钢构节点。它起着连接交叉杆件、传递杆件内力的作用，同时也是钢架与天棚、管道、悬挂设备等部件或设施的连接桥梁，担负着传递和托挂荷载的作用。因此，节点的结构对整个钢架的受力性能、制作安装、用钢量指标以及工程造价都有直接影响。
钢构节点的生产是一门综合技术，除铸造过程之外，还涉及计算机辅助设计、计算机辅助加工、计算机辅助测量、质量控制、生产加工装置和设备等相关技术，整个生产过程十分复杂，难度颇大。因此，形状复杂、重量较大的钢构节点还十分鲜见，一些重要的建筑物由于不能采购到符合要求的钢构节点，不得不采用传统的连接方式。例如，对于如图1a、b、c所示的钢构节点B及其组成部件，其制备方法首先是把钢构节点B拆分成两个构成部件，即桥接中心体B01和桥接臂B02两部分，再以焊接方式配合手工定位完成两个组成部件的组配。在把桥接中心体B01和桥接臂B02焊接至使其成为一体之前，两者作为独立部件分别设置有用于相互啮合的榫槽，该榫槽在焊接之后成为连接桥接中心体B01和桥接臂B02的界面。此类钢构节点B的结构特点，是由其桥接中心体B01承担连接中心的任务，在桥接中心体B01外周壁的预定区域固定有同其它构件例如梁、柱连接的桥接臂B02，多个桥接臂B02分别分布在桥接中心体B01外周壁的不同区域，并且各个桥接臂B02与桥接中心体B01之间的空间位置关系因使用要求不同而存在差异。上述作业方式，对于精度要求较低，形状构造较为规整的节点产品来说可以满足其基本要求。但是，对于外观形状十分复杂，并且其各个组成部件之间的连接关系存在不同变化，市场需求较大的节点产品来说，用机械加工工艺几乎无法完成，亦难于达到批量化生产的要求，只有采用熔模铸造工艺或者适宜的加工方式，才能满足此类产品的需要。
【发明内容】
本发明目的在于提供一种用来制备建筑物节点或者节点模具的制备方法。该制备方法可直接生产建筑物节点，也可以先用该制备方法制备相应的节点模具后再采用熔模技术制造建筑物节点。该制备方法在建筑物节点或其模具的生产过程中操控灵活，能够提高节点的生产效率，节约生产成本。
按照上述目的，本发明的建筑物节点制备方法，其所涉建筑物节点至少由桥接中心体和桥接臂构成。该制备方法采用专用设备实施。该专用设备包括底座和夹持装置。在底座上设置有连续并且闭合的圆形轨槽。在底座对应于圆形轨槽的中央位置设置有支架。夹持装置包括可沿圆形轨槽移动的第一支撑块、沿垂直于圆形轨槽的方向可移动地支撑于第一支撑块上的第二支撑块、设置在第一支撑块和第二支撑块之间使第二支撑块锁定在第一支撑块上的锁定装置和以其两臂可以张开或者闭合的方式固定在第二支撑块的支点上的夹具。夹具可以张开或者闭合的两臂朝向支架。夹具可以围绕经过支点并平行于夹具延伸方向的枢轴转动。该制备方法包括下列顺序工艺步骤：
①把桥接中心体放置于支架上，调节支架沿圆形轨槽所在环面之垂直方向上的高度至预定位置，
②把桥接臂固定于夹具上，以桥接中心体为参照物，通过第一支撑块调节夹持装置在圆形轨槽内的位置，
③调节第二支撑块在第一支撑块上的位置至预定区域后由锁定装置予以固定，
④围绕枢轴转动夹具至预定相位角，
⑤通过焊接或者粘接方式把桥接臂固定到桥接中心体上。
优选地，前述建筑物节点制备方法，其第一支撑块和第二支撑块分别是取自圆柱管壁的一部分。第一支撑块和第二支撑块对应于圆柱管的轴向均平行于圆形轨槽所在的圆环面。第二支撑块通过设置于自身外壁上的齿条同设置于第一支撑块上的齿轮组配合实现在第一支撑块上的移动。
择优地，前述建筑物节点制备方法，其夹持装置的数量为三套。三套夹持装置沿着圆形轨槽地延伸方向依次分布在圆形轨槽上。
本发明的建筑物节点制备方法，由于采用具备以下特点之专用设备的原因，即通过在底座上设置圆形轨槽，在圆形轨槽上设置可沿圆形轨槽移动的夹持装置，同时在底座对应于圆形轨槽的中央位置设置支架，以及保持夹持装置的支撑块在垂直于圆形轨槽的方向上可移动，并且保持其夹具可绕经过支点并平行于夹具延伸方向的枢轴转动的方式，使得利用本发明制备方法生产建筑物节点或者其模具时，实现了对节点或者节点模具各个组成部件在三维方向上或者说多个自由度下的精确控制。利用本发明建筑物节点制备方法制备建筑物节点或者其模具时，根据预先设计的参数，操作者可以十分方便地把节点或者节点模具的各个组成部件组配在一起，再完成焊接等固定工序，达到精确控制节点构造关系的目的，与此同时还能够有效地提高生产效率。
图面说明
图1a现有建筑物节点构成部件一透视图。
图1b现有建筑物节点构成部件二透视图。
图1c现有建筑物节点透视图。
图2本发明建筑物节点制备方法所用专用生产设备透视图。
图3本发明建筑物节点制备方法所用专用生产设备局部透视图一。
图4本发明建筑物节点制备方法所用专用生产设备局部透视图二。
图5本发明建筑物节点制备方法所用专用生产设备局部透视图三。
图6本发明建筑物节点制备方法所用专用生产设备局部透视图四。
图7用图2所示专用生产设备制备建筑物节点的制备过程示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图2～6，详细描述本发明建筑物节点制备方法优选的具体实施方式。在所有附图中，相同的附图标记被用来指代相同的零部件、特征或者结构。实施例介绍过程中针对的具体结构或者零部件，仅做为本领域技术人员理解本发明建筑物节点制备方法的参考性例证，本领域技术人员在该技术方案的启示下，还可以设计出不超出本发明建筑物节点制备方法技术范围和实质的各种等同或者类似技术构造。由此，如果用这种优选的示例性说明来限制本发明建筑物节点制备方法权利要求所囊括的保护范围是不适宜的。等同或类似于本发明建筑物节点制备方法的技术方案仍然属于本发明建筑物节点制备方法权利要求的保护范围。另外，出于简明的需要，申请人在这里省略了或者简化了对公知功能和结构的描述。
参见图2，示出了本发明建筑物节点制备方法所使用的专用生产设备A在工作状态下的放置姿态。在图2所示姿态下，以直角坐标系作为建筑物节点专用生产设备A的参照系。其中建筑物节点制备方法专用生产设备A的z方向平行于铅垂向，其x、y方向分别代表水平面内互为垂直的两个方向。建筑物节点专用生产设备A的x、y、z三个方向互相之间保持垂直。
建筑物节点专用生产设备A的组成部件主要包括底座1和三套夹持装置2。三套夹持装置2各自都具有相同的构造关系，并且它们同底座1之间亦采用相同的连接形式，同时三套夹持装置2沿着下文描述的圆环形轨槽102的延伸方向依次分布在圆环形轨槽102上。下面以其中一套夹持装置2，以及夹持装置2同底座1之间的构造关系为例详细描述建筑物节点专用生产设备A。
参见图2、3、4、5、6，底座1呈现为圆环形的盘座101。在盘座101沿z方向的上表面设置有一圈连续并且闭合的平行于水平面的圆环形轨槽102。盘座101固定连接于底架104上并通过底架104支撑于三个支座103上。
在底座1对应于圆环形轨槽102的中央位置，亦即在底架104对应于圆环形轨槽102的中央位置，设置有支架105。支架105由六个对称分布且沿z方向朝上延伸的叉指106构成。叉指106沿z方向的下端部固定于立柱107上。在立柱107上设置有外螺纹(图中未示出)。立柱107通过其外螺纹啮合于固定在底架104上的螺母108中的方式被支撑于底架104上。在这种构造形式下，支架105可以在底架104上沿着z方向通过旋钮螺母108的方式上下移动，进而调节支架105在z方向上的位置。
夹持装置2由第一支撑块201、第二支撑块202、锁定装置203和夹具204构成。
第一支撑块201和第二支撑块202都是取自相同直径圆柱管壁(图中未示出)的一部分，确切地说，它们的横截面呈现为直径相同的圆弧形。第一支撑块201通过两个滑块205扣接在圆环形轨槽102上，这样第一支撑块201就可以沿着圆环形轨槽102滑动。在第二支撑块202沿前述圆柱管(该圆柱管就是获得第一支撑块201和第二支撑块202的母管)直径方向的外壁上固定地设置有沿该母管圆周方向排列的齿条206。在组装状态下，第一支撑块201可滑动地扣接在圆环形轨槽102上，并且第一支撑块201沿前述母管直径方向的内壁和第二支撑块202沿前述母管直径方向的外壁之间通过榫槽配合的形式相互扣接在一起，第二支撑块202上的齿条206则同设置于第一支撑块201上的锁定装置203配合以控制第二支撑块202在第一支撑块201上的位置。并且，在组装状态下，第一支撑块201和第二支撑块202对应于前述母管的轴向平行于圆环形轨槽102所在的水平面。因此，第二支撑块202在第一支撑块201上移动的方向垂直于圆环形轨槽102支撑着第一支撑块201的部分。
锁定装置203承担着调节第二支撑块202在第一支撑块201上的位置的任务，它可以是设置于第一支撑块201上的一组齿轮(图中未示出)。该组齿轮中传动轮与齿条206保持啮合状态，以便把旋钮形式的锁定装置203产生的旋转扭矩传递给齿条206，促使第二支撑块202在第一支撑块201上形成沿前述母管圆周方向的移动，并在适当位置由锁定装置203予以定位。
夹具204由两块可以开合的夹板207、208构成。夹板207的一端固定于第二支撑块202沿前述母管直径方向的内壁预定位置，简称支点209上，其另一端沿平行于前述母管直径的方向延伸。夹板208以其一端枢接于夹板207中段的形式固定于夹板207上，其另一端在同夹板207贴合的状态下沿平行于前述母管直径的方向延伸，或者说在夹板207与夹板208相互贴合靠紧的状态下，夹板207和夹板208保持并行延伸的状态。夹板207和夹板208的延伸自由端指向或者朝着支架105。如此，夹板208绕其枢接端转动时就可形成与夹板207之间的张开或者闭合状态。并且，为了在夹板207和夹板208处于张开的状态下保持两者之间能够稳定地处于特定的张开位置，可以在夹板207和夹板208之间设置锁扣210。这样，当夹板207和夹板208之间夹持有待处理的工件，例如钢架结构建筑物的节点，或者节点模具时，锁扣210就能够把夹板207和夹板208扣紧，避免待处理工件从夹板207和夹板208之间滑脱。另一方面，在夹板207固定于第二支撑块202之支点209上的同时，夹板207可以围绕经过支点209并平行于夹板208之延伸方向的枢轴转动。该枢轴可以视作是平行于前述母管直径方向的虚拟支撑杆，如图4虚线α所示。
参见图7，并结合图1～6，示出了利用上述专用生产设备A制备图1c所示建筑物节点的过程。生产图1所示钢构节点B时，其工艺流程如下：
首先，把桥接中心体B01放置于支架105的叉指106上，旋动螺母108以调节支架105沿z方向上的高度至预定位置；
接着，把桥接臂B02通过夹板207、夹板208和锁扣210固定于夹具204上。以桥接中心体B01为参照物，通过第一支撑块201调节夹持装置2在圆环形轨槽102内的位置至预定区域后，由滑块205本身携带的螺母予以固定；
然后，调整第二支撑块202相对于第一支撑块201的位置至预定区域后，旋动锁定装置203使第二支撑块202固定于第一支撑块201上；
之后，围绕枢轴，即虚拟支撑杆α，转动夹具204至所需相位角后固定。至此，桥接臂B02相对于桥接中心体B01获得定位；
最后，通过焊接或者粘接方式把桥接臂B02固定到桥接中心体B01上，即可得到用于钢架结构建筑物的钢构节点B。
为了达到大批量地生产钢构节点B的目的，在上述制备方法基础上，可以考虑采用熔模铸造方式。也就说，以石蜡或塑料之类的易熔材料作为原料，先用上述方法制备出钢构节点B的可熔性模型，并在该可熔性模型外表面上涂覆耐火涂料层。在涂覆耐火涂料层干燥并得到整体型壳之后熔掉可熔性模型，获得内腔形状对应于钢构节点B的型壳。之后，把型壳置于砂箱中，在其四周填充干砂造型后获得浇铸型腔。最后将浇铸型腔放入焙烧炉中高温焙烧后就可以得到形状对应于钢构节点B的节点模具。于该节点模具中浇注熔融金属，成形后即可得到钢构节点B。