用于制造接头构件的系统和方法技术方案

提供了一种用于制造被设计用于连接管以获得空间框架的接头的方法，其中空间框架可以是交通工具骨架。该方法可以生成具有可变几何形状和精细特征的接头，这可以减少生产成本、减少生产时间并且生成被配置成用于高度特定的应用的接头。所述接头可以包括定心特征，该定心特征可以在所述管的表面与所述接头的表面之间创造粘合剂可通过其流动的空间。

System and method for manufacturing joint components

A method is provided for manufacturing a joint designed to connect a pipe to a space frame, wherein the space frame can be a vehicle frame. The method can produce a connector with variable geometry and fine features, which can reduce production costs, reduce production time, and generate joints configured to be used for highly specific applications. The joint may include a centering feature that creates a space in which the adhesive can flow between the surface of the tube and the surface of the joint.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造接头构件的系统和方法交叉引用本申请要求于2014年7月2日提交的美国临时专利申请序列号62/020,084的优先权，该申请通过引用全文并入本文。背景空间框架构造用于汽车应用、结构应用、海上应用以及许多其他应用中。空间框架构造的一个示例可以是焊接的管框架骨架构造(tubeframechassisconstruction)，其由于低工装成本、设计灵活性以及生产高效结构的能力的优点而常用于低体积和高性能交通工具设计。这些结构要求骨架的管以多种角度相连接，并且可能要求同一连接点适应多种管几何形状。制造用于连接这样的管框架骨架的接头构件的传统方法可能产生较高的设备和制作成本。
技术实现思路
存在对一种可以能够生成用以连接具有多种几何形状参数的管的接头的制造方法的需要。本文提供了一种3-D打印用于诸如碳纤维管的连接管的接头的方法。所述接头可以根据每个管交点处的几何形状要求和物理要求的规范而进行打印。3-D打印接头的方法可以减少制作成本并且可以很容易地扩展。本公开内容中描述的3-D打印方法可以允许在所述接头上打印不可以通过其他制造方法可实现的精细特征。本公开内容中描述的精细特征的示例可以是用以迫使连接管的中心与邻近的接头突出部的中心同轴的定心特征。定心特征可以在接头的内区域的外表面与连接管的内表面之间提供可在其中应用粘合剂的间隙。另一示例可以是，接套可以打印在接头上，所述接头可以连接至用以引入粘合剂以粘合接头和管组件的设备。本专利技术的方面涉及一种制造用于连接多个连接管从而形成空间框架的接头构件的方法，所述方法包括：确定要由所述接头构件连接的所述多个连接管中的每一个的相对管角度、管尺寸和管形状；确定要由所述多个连接管施加在所述接头构件处的应力方向和量级；以及3-D打印具有某种配置的接头构件，所述配置(1)适应每个接头构件处的相对管角度、管尺寸和管形状，并且(2)支撑由所述多个连接管施加的应力方向和量级。在一些实施方式中，所述空间框架被配置成用于至少部分地包围三维体积。所述多个连接管中的每个连接管可以具有沿不同平面的纵轴。所述空间框架可以是交通工具骨架框架。所述方法还包括在所述接头构件的至少一部分上3-D打印定心特征。所述定心特征可以打印在被配置成插入到连接管中的接头构件的接头突出部上。可以基于要由所述多个连接管施加在所述接头构件处的应力方向和量级来确定所述定心特征的特性。可以根据经验(empirically)或根据计算来确定要由所述多个连接管施加在所述接头构件处的应力方向和量级。本专利技术的附加方面可以涉及一种交通工具骨架，其包括：多个连接管；以及多个接头构件，每个接头构件的尺寸和形状被设计成与所述多个连接管中的多个连接管的至少一个子集相配合，以形成三维框架结构，其中所述多个接头构件由3-D打印机形成。在一些实施方式中，所述多个接头构件中的每个接头构件的尺寸和形状被设计成使得当连接管与所述接头构件相配合时，所述接头构件接触所述连接管的内表面和外表面。可选地，所述多个接头构件中的至少一个接头构件包括在该接头构件的3-D打印期间形成的内部路由特征(internalroutingfeature)。所述内部路由特征可以提供用于在所述三维框架结构形成时将流体传送通过所述交通工具骨架的通路网络。所述内部路由特征可以提供用于在所述三维框架结构形成时将电力传送通过整个交通工具骨架中的电气部件的通路网络。所述多个接头构件可以包括在所述接头构件的3-D打印期间形成的安装特征。所述安装特征可以提供用于将板安装在所述三维框架结构上的板安装件。可以根据本专利技术的附加方面而提供一种用于形成结构的系统。该系统可以包括：计算机系统，其接收描述了要由多个接头构件连接以形成所述结构的框架的多个连接管中的每一个的相对管角度、管尺寸和管形状的输入数据，其中所述计算机系统被编程用于确定要由所述多个连接管施加在所述多个接头构件处的应力方向和量级；以及与所述计算机系统通信的3-D打印机，其被配置成用于生成具有某种尺寸和形状的多个接头构件，所述尺寸和形状(1)适应每个接头构件处的相对管角度、管尺寸和管形状，并且(2)支撑由所述多个连接管施加的应力方向和量级。在一些情况下，所述结构的框架至少部分地包围三维体积。所述多个接头构件还可以包括位于由所述3-D打印机形成的所述接头构件的至少一部分上的定心特征。所述定心特征可以打印在被配置成插入到连接管中的接头构件的接头突出部上。可以基于要由所述多个连接管施加在每个接头构件处的应力方向和量级来确定所述定心特征的特性。根据以下详细描述，本公开内容的附加方面和优点将会变得对本领域技术人员显而易见，其中仅示出和描述了本公开内容的说明性实施方式。如将会意识到的，本公开内容能够具有其他实施方式和不同实施方式，并且其若干细节能够在都不偏离本公开内容的情况下具有在各个明显方面的修改。因此，附图和描述在本质上被认为是说明性的，而不是限制性的。引用并入本说明书中所提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用而并入于此，程度犹如具体地和个别地指出要通过引用而并入每一单个出版物、专利或专利申请。附图简要说明本专利技术的新颖特征特别地体现在所附权利要求中。通过参考对其中利用到本专利技术原理的说明性实施方式加以阐述的以下详细描述和附图，将会获得对本专利技术的特征和优点的更好的理解，在附图(在本文中亦为“图”)中：图1示出了由3-D打印节点所连接的碳纤维管构造而成的空间框架的骨架的示例。图2示出了用于设计和构建接头的过程的流程图。图3示出了与3-D打印机通信的计算机。图4示出了描述可以如何使用设计模型生成用于给定设计模型的组件的打印节点的详细流程图。图5示出了使用本文描述的方法打印的节点的示例。图6示出了连接至管的接头，其中管相对于彼此成不相等的角度。图7示出了具有5个突出部的接头。图8示出了被打印成与具有不相等的截面尺寸的管相连接的接头。图9a-图9d示出了打印在接头上的定心特征的示例。图10示出了描述一种用以基于接头上的预期负荷或应力来选择定心特征的方法的流程图。图11示出了具有接套的接头突出部的截面，所述接套连接至接头突出部的侧壁中的内部通路。图12a-图12c示出了被打印成具有集成的结构特征的接头以及用于电气路由和流体路由的通路。具体描述虽然本文已经示出和描述了本专利技术的各种实施方式，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施方式仅以示例的方式提供。本领域技术人员可以在不偏离本专利技术的情况下想到许多更改、改变和替代。应当理解，可以采用对本文所描述的本专利技术的实施方式的各种替代方案。本公开内容提供了一种通过增量制作和/或减量制作(诸如3-D打印)来制造接头构件的方法。接头构件可被配置成用于提供多个连接管的连接，所述多个连接管可用于构造轻质空间框架。空间框架可以是具有三维体积的框架。空间框架可以是这样的一个框架，其可以接受一个或多个板件以至少部分地包围该框架。空间框架的示例可以是交通工具骨架(vehiclechassis)。除了包括接头/管框架构造的任何其他结构之外，所描述的公开内容的各个方面还可适用于此处标识的任何应用。应当理解，本专利技术的不同方面可以被单独地、共同地或彼此结合地理解。图1示出了根据本专利技术实施方式的交通工具骨架100，包括由一个或多个节点(亦称本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造接头构件的方法，所述接头构件用于连接多个连接管从而形成空间框架，所述方法包括：确定待由所述接头构件连接的所述多个连接管中的每一个的相对管角度、管尺寸和管形状；确定待由所述多个连接管施加在所述接头构件处的应力方向和量级；以及3‑D打印具有某种配置的接头构件，所述配置(1)适应每个接头构件处的相对管角度、管尺寸和管形状，并且(2)支撑由所述多个连接管施加的应力方向和量级。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.02 US 62/020,0841.一种制造接头构件的方法，所述接头构件用于连接多个连接管从而形成空间框架，所述方法包括：确定待由所述接头构件连接的所述多个连接管中的每一个的相对管角度、管尺寸和管形状；确定待由所述多个连接管施加在所述接头构件处的应力方向和量级；以及3-D打印具有某种配置的接头构件，所述配置(1)适应每个接头构件处的相对管角度、管尺寸和管形状，并且(2)支撑由所述多个连接管施加的应力方向和量级。2.如权利要求1所述的方法，其中所述空间框架被配置成至少部分地包围三维体积。3.如权利要求1所述的方法，其中所述多个连接管中的每个连接管具有沿不同平面的纵轴。4.如权利要求1所述的方法，其中所述空间框架是交通工具骨架框架。5.如权利要求1所述的方法，还包括在所述接头构件的至少一部分上3-D打印定心特征。6.如权利要求5所述的方法，其中将所述定心特征打印在所述接头构件的接头突出部上，所述接头突出部被配置成插入到连接管中。7.如权利要求5所述的方法，其中基于待由所述多个连接管施加在所述接头构件处的应力方向和量级来确定所述定心特征的特性。8.如权利要求1所述的方法，其中根据经验或根据计算来确定待由所述多个连接管施加在所述接头构件处的应力方向和量级。9.一种交通工具骨架，包括：多个连接管；以及多个接头构件，每个接头构件的尺寸和形状被设计成与所述多个连接管中的至少一个子组的多个连接管相配合，以形成三维框架结构，其中所述多个接头构件由3-D打印机形成。10.如权利要求9所述的交通工具，其中所述多个接头构件中的每个接头构件的尺寸和形状被设计成使得当连接管与所述接头构件相配合时，所述接头构件接触所述连接管的内表面和外表面。11.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯文·R·青格，威廉·布拉德利·巴尔策，普拉文·瓦尔玛·彭米特萨，扎迦利·迈尔·奥莫亨德罗，马修·M·奥布莱恩，
申请(专利权)人：迪根特技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US