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蜂窝镂空环形装饰指环结构设计

项目分类:通用五金配件 发布时间:2022-03-28 ID:597704
  • 蜂窝镂空环形装饰指环结构设计
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  这款蜂窝镂空环形构件的设计,最初是从穿戴类装饰配件的实际使用需求出发推导的,日常佩戴场景下,首先要解决的就是实心指环长期佩戴的闷汗问题,所以整体采用了正六边形蜂窝排布的镂空结构,这种结构本身在材料力学范畴里属于各向受力均匀的拓扑构型,同等壁厚条件下比普通圆孔镂空的抗挤压、抗形变能力高出近四成,哪怕日常佩戴过程中发生磕碰、挤压,外力也能顺着六边形的筋条均匀分散到整个环体,不会出现局部应力集中导致的断裂、变形问题。

  从结构设计的细节来看,整个环体的内圈采用了符合人体工学的圆弧过渡处理,没有尖锐的棱角,和指部接触的位置做了0.2mm的圆角抛光余量预留,实际加工后不会出现硌手、磨皮的问题,适配日常长时间佩戴的需求。环体的壁厚控制在1.2mm,既保证了结构强度,又不会因为壁厚过大显得笨重,镂空的六边形孔边长统一为1.5mm,孔与孔之间的连接筋宽度保持0.8mm,这个尺寸是经过反复校核的:如果筋条过窄,不仅铸造或者3D打印过程中容易出现缺料、断筋的缺陷,日常佩戴也容易被尖锐物勾扯变形;如果筋条过宽,又会失去蜂窝结构的通透质感,也会增加整体重量影响佩戴舒适度。

  在安装和适配边界上,这款环形构件的内圈直径可以根据不同的佩戴尺寸需求调整参数,建模过程中采用了全参数化的驱动方式,只需要修改内圈直径、环体宽度两个核心参数,整个蜂窝排布就能自动重新生成,不需要逐个调整六边形的位置,大幅提升了衍生尺寸的设计效率。环体的外圈和内圈保持同轴度公差在0.02mm以内,保证佩戴时不会出现局部卡滞、晃动的问题。

  从应用场景延伸来看,这种蜂窝环形结构不止可以作为穿戴装饰配件使用,调整尺寸参数后,还可以作为小型设备的缓冲垫圈、流体管路的导流整流环使用,镂空的蜂窝孔可以让流体均匀通过,同时环体本身的弹性结构还能吸收管路的振动,降低管路共振带来的噪音和连接件松动风险。建模过程中特意对所有的棱边做了等半径圆角处理,不管是采用失蜡铸造、金属3D打印还是光敏树脂打印的加工方式,都不需要额外做太多的后处理就能直接使用,避免了尖锐棱边导致的加工应力集中问题,也减少了后处理打磨的工作量。

  在结构受力校核阶段,针对日常佩戴可能遇到的径向挤压力、轴向拉扯力都做了模拟验证,1.2mm壁厚的钛合金材质版本可以承受500N的径向压力不发生塑性变形,完全满足日常使用的强度需求,同时镂空结构让整体重量比同尺寸实心指环降低了60%以上,长时间佩戴也不会有明显的负重感。

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