3D打印多通接头的制作方法

本发明涉及卫星结构技术领域，具体地，涉及一种高强度轻量化的3d打印多通接头。

背景技术：

卫星上实现探测、通信、控制等特定工作任务的设备称为有效载荷(简称载荷)，载荷通过一定形式安装在卫星本体上。桁架结构是卫星结构中常用的载荷安装、支撑结构。在卫星的试验、运输、发射、在轨运行期间，桁架结构既要具有足够的强度保证卫星结构安全，又要具有足够的刚度，保证载荷的安装精度和安全。

对于大型反射面等载荷，通常需要大型桁架结构提供机械接口。受卫星结构重量的限制，桁架结构在刚度、强度满足指标要求的情况下，重量要尽可能轻。提高桁架接头强度是保证桁架结构强度的重要措施。提高接头强度，减轻接头重量，在桁架结构设计中具有重要意义。应用拓扑优化技术和3d打印技术，可以设计构型复杂、应力均匀、强度高、重量轻的接头。

申请号为cn201810471822.6的中国发明专利公开了一种3d打印的塑料管接头及管接头毛坯密度增加的方法，包括加压杆、模具、塑料管接头毛坯、耐高温弹性球体和耐高温柔性内胎；所述耐高温弹性球体填充在耐高温柔性内胎内，耐高温柔性内胎贴合在塑料管接头毛坯的空腔内；所述塑料管接头毛坯密封装夹在模具内，且塑料管接头毛坯上开设有管状进料口；所述加压杆贯穿模具插接在塑料管接头毛坯的管状进料口内。但该管接头结构设计不合理，后期维护不方便。

因此，有必要设计一种能够应用在遥感卫星天线高精度反射面支撑桁架、在提高桁架结构强度的基础上能够有效减重、消除多通接头的应力集中问题，提高多通接头强度的3d打印多通接头。

技术实现要素：

本发明针对传统多通接头制造工艺复杂、结构重、存在应力集中等不足，提供了一种3d打印多通接头。通过复杂拓扑结构的优化和设计，消除了多通接头的应力集中问题，提高了多通接头强度；通过点阵填充设计，减轻了多通接头的重量；通过3d打印制造技术，提高了定制化多通接头的生产效率。

根据本发明提供的一种3d打印多通接头，包括接头本体、第一榫头和第二榫头，

所述接头本体的内部填充有点阵结构，所述第一榫头和所述第二榫头均设置在所述接头本体的边缘处并与所述接头本体连接，

所述接头本体内部为空腔结构，所述接头本体的形状为拓扑形状，所述接头本体、所述第一榫头和所述第二榫头的整体形状为手形。

进一步地，所述接头本体为空间连续曲面围设形成的具有一定壁厚的壳结构，将所述第一榫头和所述第二榫头相连接成为一个多通接头。

进一步地，所述接头本体、所述第一榫头和所述第二榫头相互连通，所述第一榫头与所述第二榫头的结构不同。

进一步地，所述第一榫头为方形榫头，所述第一榫头与方形管件相适配，所述第一榫头能够与方形管件相连接。

进一步地，所述第二榫头为圆形榫头，所述第二榫头与圆形管件相适配，所述第二榫头能够与圆形管件相连接。

进一步地，所述点阵结构的点阵胞元的尺寸、点阵杆径随着所述接头本体内部截面尺寸的变化而变化。

进一步地，所述第一榫头为多个，多个所述第一榫头对称分布在所述接头本体上。

进一步地，所述第二榫头为多个，多个所述第二榫头对称分布在所述接头本体上。

进一步地，所述接头本体、所述第一榫头、所述第二榫头和所述点阵结构通过3d打印技术一体成型。

进一步地，所述接头本体的外壁的厚度为3mm。

本发明工作时，桁架结构的方管、圆管杆件分别与方形、圆形榫头连接，构成卫星桁架结构的一部分。多通接头作为桁架结构的一个节点，各杆件传递的力在接头处平衡，多通接头具有一定的强度，能够承受一定的力，保证桁架结构的完整性和安全性。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明的3d打印多通接头，采用传力路径优化后的主体拓扑结构可以消除多通接头受力时的应力集中，降低应力水平，提高多通接头强度，提高桁架结构的安全性和可靠性；主体拓扑结构为薄壁壳结构，减重效果明显；

(2)本发明的3d打印多通接头，主体拓扑结构内腔填充点阵，提高了薄壁壳的稳定性；结构外形复杂和内腔填充点阵的特点，使用先进的3d打印技术快速制造，降低了单件定制化产品的制造成本，且比传统制造工艺简单。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的3d打印多通接头的整体结构示意图；

图2为本发明的3d打印多通接头的侧视图；

图3为本发明的3d打印多通接头的内部结构示意图；

图4为本发明的3d打印多通接头的点阵结构的结构示意图。

其中，图中对应的附图标记为：1-接头本体，2-第一榫头，3-第二榫头，4-点阵结构。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例

本发明实施例提供一种3d打印多通接头，包括接头本体1、第一榫头2和第二榫头3，

所述接头本体1的内部填充有点阵结构4，所述第一榫头2和所述第二榫头3均设置在所述接头本体1的边缘处并与所述接头本体1连接，

所述接头本体1内部为空腔结构，所述接头本体1的形状为拓扑形状，所述接头本体1、所述第一榫头2和所述第二榫头3的整体形状为手形。

所述接头本体1为空间连续曲面围设形成的具有一定壁厚的壳结构，将所述第一榫头2和所述第二榫头3相连接成为一个多通接头。

所述接头本体1、所述第一榫头2和所述第二榫头3相互连通，所述第一榫头2与所述第二榫头3的结构不同。

所述第一榫头2为方形榫头，所述第一榫头2与方形管件相适配，所述第一榫头2能够与方形管件相连接。

所述第二榫头3为圆形榫头，所述第二榫头3与圆形管件相适配，所述第二榫头3能够与圆形管件相连接。

所述点阵结构4的点阵胞元的尺寸、点阵杆径随着所述接头本体1内部截面尺寸的变化而变化。

所述第一榫头2为多个，多个所述第一榫头2对称分布在所述接头本体1上。

所述第二榫头3为多个，多个所述第二榫头3对称分布在所述接头本体1上。

所述接头本体1、所述第一榫头2、所述第二榫头3和所述点阵结构4通过3d打印技术一体成型。

所述接头本体1的外壁的厚度为3mm。

更为具体地，请参阅图1-4。如图1-4所示，本实施例包括：第一榫头2，第二榫头3，接头本体1，点阵结构4。

其中所述第一榫头2截面尺寸为40mm×40mm，壁厚2mm，长度40mm。

所述第二榫头2外径为40mm，壁厚2mm，长度40mm。

所述接头本体1的外壳壁厚为3mm。

所述点阵结构4的基本胞元结构为包络尺寸10mm×10mm×10mm的六面体的4条体对角线圆杆交汇组成，圆杆直径为0.8mm。点阵结构4由胞元在接头本体1的内腔中紧密排列组成。

本实例工作时，桁架结构的方管、圆管杆件分别与方形、圆形榫头连接，构成卫星桁架结构的一部分。多通接头作为桁架结构的一个节点，能够承受和传递桁架杆件的力。多通接头具有一定强度，保证桁架结构的完整性和安全性。

本发明的3d打印多通接头，采用传力路径优化后的主体拓扑结构可以消除多通接头受力时的应力集中，降低应力水平，提高多通接头强度，提高桁架结构的安全性和可靠性；主体拓扑结构为薄壁壳结构，减重效果明显；主体拓扑结构内腔填充点阵，提高了薄壁壳的稳定性；结构外形复杂和内腔填充点阵的特点，使用先进的3d打印技术快速制造，降低了单件定制化产品的制造成本，且比传统制造工艺简单。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。