[发明专利]一种新型螺栓球节点及其制备方法

权利要求书

1.一种新型螺栓球节点，其特征在于，包括内部为空腔结构的钢球和设置在所述钢球上、用于连接和承载钢杆的分管，所述钢球与分管一体成型，所述钢球为部分被切除的球冠状，且球冠的高大于钢球的半径，分管沿钢球的法线方向向外设置，且分管沿钢球的周向均匀分布，所述分管为实心结构，分管上具有沿着法线方向设置的沉孔，所述钢球的表面上设置有使相邻分管间平滑连贯过渡的曲面倒圆角，所述钢球表面具有以分管数量、分管位置、分管直径、沉孔直径为参数的经拓扑优化计算得出的与所承载钢杆受力相匹配的曲面形状。

2.根据权利要求1所述的一种新型螺栓球节点，其特征在于，所述分管包括多组分管，所述钢球上被切除的面为钢球的底面，所述多组分管从钢球顶面到底面依次分布，且每组分管均分别沿钢球的周向均匀分布。

3.根据权利要求1或2所述的一种新型螺栓球节点，其特征在于，所述分管的底部与空腔结构不连通。

4.根据权利要求3所述的一种新型螺栓球节点，其特征在于，所述沉孔为螺栓孔。

5.根据权利要求4所述的一种新型螺栓球节点，其特征在于，所述钢球的直径大于300mm。

6.根据权利要求5所述的一种新型螺栓球节点，其特征在于，所述钢球的直径为350~500mm。

7.一种制备权利要求1所述的新型螺栓球节点的方法，其特征在于，采用消失模—砂型复合铸造工艺进行铸造，包括以下步骤：

（1）以分管数量、分管位置、分管直径、沉孔直径为参数，利用拓扑优化方法设计出螺栓球节点的三维结构；

（2）根据拓扑优化设计的结果设计螺栓球节点三维模型，根据所述三维模型分别做出泡沫三维模型和砂芯三维模型；

（3）根据泡沫三维模型制作出没有空腔的泡沫模样，根据砂芯三维模型进行木模造芯；

（4）将没有空腔的泡沫模样涂刷厚度大于2mm的醇基涂料；

（5）将涂刷过醇基涂料的泡沫模样填入一定配比的有机酯水玻璃砂开始造型，并将砂型硬化处理；

（6）将砂型中的泡沫以破坏方式取出，形成所述空腔和所述螺栓孔；

（7）将木模制作的砂芯下入所述空腔和所述螺栓孔，并在木模表面涂刷醇基涂料；

（8）合箱浇铸；

（9）落砂清理、热处理、质量检验；

（10）在车床上精加工螺栓沉孔。