[发明专利]一种超材料结构单元、三维结构、组装模具、装置及方法

说明书

本发明涉及一种超材料结构单元、三维结构、组装模具、装置及方法，包括多个交替设置的凹形结构和凸起结构，凹形结构和凸起结构均设有卡槽，卡槽的宽度不小于超材料结构单元的厚度，凸起结构的卡槽内设有插柱，凹形结构的卡槽内设有插孔，插柱的直径不大于插孔的直径，采用本发明的超材料结构单元及组装方法，提高了三维结构的结构稳定性，装配效率高。

技术领域

本发明涉及超材料技术领域，具体涉及一种超材料结构单元、三维结构、组装模具、装置及方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

力学超材料是一种人工结构体，它们拥有与常规力学性质相悖的属性，这源于微结构单元的几何结构而不是它们的各个组份，专利CN112355142B公开了一种超材料结构单元加工装置、设备及方法，并公开了采用该装置加工出来的超材料结构单元，该超材料单元具有交替设置的凹形结构和凸起结构，凹形结构和凸起结构均设置有卡槽，卡槽的宽度略小于超材料单元的厚度，将多个超材料单元组装时，相邻上下两层的超材料单元相互垂直，且相邻层的超材料单元的凹形结构和凸起结构相配合，人工操作通过卡槽相互过盈配合进行卡紧，最后得到三维结构，发明人发现，采用此种方式存在很多缺陷，由于超材料结构单元较小，实现过盈配合需要超材料二维结构单元具有很高的加工精度，加工难度大；同时，通过过盈配合装配出的三维力学超材料的连接不够牢固，装配处受摩擦力磨损等各种因素的影响易松脱，导致装配出的三维力学超材料不够稳定、性能受损，特别是，受拉能力较差，而且装配后的力学超材料在受压过程很容易出现水平面方向出现结构失稳，影响性能。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种超材料结构单元，装配成三维结构时，无需相邻层结构单元无需使用过盈配合连接，进而装配的三维超材料结构稳固，不易被破坏。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案

第一方面，本发明的实施例提供了一种超材料结构单元，包括多个交替设置的凹形结构和凸起结构，凹形结构和凸起结构均设有卡槽，卡槽的宽度不小于超材料结构单元的厚度，凸起结构的卡槽内设有插柱，凹形结构的卡槽内设有插孔，插柱的直径不大于插孔的直径。

第二方面，本发明的实施例提供了一种超材料三维结构，包括多层第一方面所述的超材料结构单元，每层具有多个超材料结构单元，且同一侧相邻两个超材料结构单元的凹形结构和凸起结构错开设置，相邻两层超材料结构单元中，其中一层超材料结构单元的凸起结构和相邻层超材料结构单元的凹形结构通过卡槽卡接，且一层超材料结构单元凸起结构的插柱穿过相邻层超材料结构单元凹形接构的插孔，插柱伸出插孔的部分被压至形成直径大于插孔的部分。

第三方面，本发明的实施例提供了一种超材料结构单元的组装方法，将其中一层的超材料结构单元的凸起结构和相邻层的超材料结构单元凹形结构通过卡槽配合，且将插柱穿过插孔，将插柱穿过插孔的部分进行挤压，使得插柱伸出插孔的部分形成铆接部，铆接部的直径大于插孔的直径。

第四方面，本发明的实施例提供了一种超材料结构单元组装模具，包括：

下层模具，用于固定最底层的多个超材料结构单元；

中层模具，具有多个传力部，相邻传利部之间形成用于超材料结构单元穿过的空隙，传力部能够与多个下层超材料结构单元的插柱伸出至上层超材料结构单元插孔的部分接触；

上层模具，具有多个挤压部，挤压部能够与中层模具接触，用于通过中层模具向插柱施加挤压力。

可选的，中层模具的底面设置有多个定位槽，定位槽的直径大于插柱的直径，定位槽能够与插柱配合，实现对中层模具的定位。

可选的，底层模具设置有多个固定孔，固定孔与最底层的超材料结构单元凸起结构底面设置的柱体相匹配。

可选的，相邻两个所述的挤压部之间的距离不小于超材料结构单元的厚度。