基于数字化加工的粽角榫改良设计

基于数字化加工,设计了一种既保留传统装配优点又便于数控加工的新型粽角榫,并从加工效率和极限抗弯强度2个方面验证了该改良方式的合理性。首先分析了粽角榫加工现状和数控加工的特征,总结出了榫卯数字化改良的4点原则;根据改良原则,设计了一款新型粽角榫;以榉木为原料,利用UG软件和五轴加工设备制作改良型粽角榫,同时采用人工制作传统粽角榫试件;分别记录改良型和传统型粽角榫加工时长并进行对比;通过力学试验,对改良型与传统手工粽角榫进行了极限抗弯强度的比较。结果发现,在端面尺寸均为40 mm×40mm时,由于数控加工的改良型粽角榫尺寸精确且稳定,改良型粽角榫的平均抗弯强度较传统粽角榫提高7.122%;改良榫卯的加工耗时仅为传统手工的4.725%,加工效率显著提升。本研究总结的榫卯优化原则为榫卯结构改良提供了依据,加工时长和力学强度的对比方法也将为判断改良榫卯的优劣提供理论参考。