[发明专利]3D打印隧道模型制作辅助装置和模型制作方法

权利要求书

1.一种3D打印隧道模型制作辅助装置，其特征在于：包括能够伸入作为3D打印的模型基体（6）的物理模型的隧洞口(61)中的主杆(2)和插锚机构(3)；

插锚机构(3)包括安装于主杆(2)上的进给组件和动力组件，进给组件包括固定于主杆(2)的固定件(36)和转动设置的转动件(35)；

动力组件包括安装于主杆一端的微型电机和设置于主杆上的传动结构，传动结构包括主动轮、从动轮和连接于主动轮与从动轮的传送带，主动轮与微型电机的输出轴同轴固定，从动轮转动连接于主杆远离微型电机的一端；

动力组件用于带动转动件(35)转动；锚杆(5)表面沿轴向设有贯通的开槽(51)，转动件(35)用于与锚杆(5)螺纹连接，固定件(36)上设有用于锚杆(5)穿过的穿孔，穿孔与转动件(35)上的螺孔同轴设置，固定件(36)设有用于与锚杆(5)上的开槽(51)配合以限制锚杆(5)周向转动的限位棱(361)；当转动件（35）转动时，锚杆（5）沿着固定件（36）的穿孔轴线移动；

物理模型制作辅助装置还包括支撑机构(1)，支撑机构(1)包括底座(11)和支架(12)，支架(12)能够相对底座(11)上下滑动并固定位置，主杆(2)支撑于支架(12)并与支架(12)沿主杆(2)长度方向相对滑移；

支架(12)包括与物理模型的隧洞口(61)轮廓适配的弧形部，弧形部上设有沿弧形部的弧面相对滑移并固定的安装座(4)，主杆(2)卡接于安装座(4)；弧形部上设有角刻度，安装座(4)上设有指针(42)，指针(42)的指向平行于固定件(36)上穿孔的轴线；指针（42）的端部指向与转动件（35）的轴线平行，以了解锚杆（5）的轴线方向；

弧形部的截面呈矩形，弧形部位于外弧面开设有滑槽(122)，弧形部的端面沿周向开设有与滑槽(122)连通的条孔(123)；安装座(4)与滑槽(122)相对滑移，安装座(4)固定有伸出条孔(123)的螺纹柱，螺纹柱上螺纹连接有螺母；

底座(11)的一端敞口且内部设有空腔，支架(12)的端部伸入至底座(11)的空腔中并相对滑移，底座(11)的空腔内设有弹性件(111)；

锚杆(5)表面设有螺旋线形的沟槽，转动件（35）上开设有与锚杆(5)外径相同的通孔，转动件（35）位于通孔内壁固设有能够伸入沟槽的凸起，沟槽的深度大于开槽（51）的深度，以防止凸起转动至沟槽与开槽交汇点处时凸起与开槽滑脱；

当转动件（35）转动时，凸起转动，由于凸起位于沟槽内，则凸起带动具有螺旋线形沟槽的锚杆(5)沿着通孔轴线移动；

在模型基体（6）中，对裂隙结构岩体进行3D建模与输出； 利用3D砂型打印设备一体打印出模型基体（6）；

在安装固定锚杆（5）时，将锚杆安装到转动件上，然后把辅助装置伸入到隧洞口中，支架与隧洞口端部平齐；调整锚杆位置：移动主杆，首先根据3D模型设计的锚孔位置确定主杆的插入深度；然后根据锚孔的轴线夹角，移动调整安装座，使得指针与支架上的角刻度对应的位置符合需求，然后固定安装座位置；此时锚杆的轴线与锚孔对齐；启动微型电机，锚杆向锚孔插入，当锚杆与转动件脱离时不再移动；下压支架使得辅助装置的高度降低，同时固定件下移与锚杆分离，从隧洞口中抽出辅助装置；使用其他杆体将锚杆露出的部位压入到锚孔内。

2.根据权利要求1所述的3D打印隧道模型制作辅助装置，其特征在于：主杆(2)表面沿主杆(2)长度方向设有刻度。

3.根据权利要求2所述的3D打印隧道模型制作辅助装置，其特征在于：主杆(2)表面沿主杆(2)长度方向设有导向槽(21)，安装座(4)固设有与导向槽(21)配合的导向块(41)。