一种连接稳固且便于插拔的立体积木拼图

摘要

本发明涉及一种连接稳固且便于插拔的立体积木拼图，包括基板(6)和若干拼接颗粒，所述的拼接颗粒包括棱柱形的颗粒主体(1)，该颗粒主体(1)侧面设有固定槽(2)和固定柱(3)中的一种或两种，所述的固定槽(2)的形状和固定柱(3)的形状相匹配，所述的拼接颗粒通过固定槽(2)和固定柱(3)的配合与基板(6)或其它拼接颗粒连接，所述的固定柱(3)的横截面尺寸小于固定槽(2)的横截面尺寸，所述的固定槽(2)侧壁上沿固定槽(2)的中心轴方向对称设有若干个过盈端面，所述的固定柱(3)插入固定槽(2)时，所述的过盈端面与固定柱(3)过盈接触。与现有技术相比，本发明具有可容纳误差、便于拆装、使用寿命长和结构稳定等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及玩具积木领域，尤其是涉及一种连接稳固且便于插拔的立体积木拼图。

背景技术

积木作为一种益智玩具，能够充分发挥消费者的创造能力和动手能力，同时完成后的拼图可作为艺术品挂在墙面上，但目前的拼图多为平面拼图，通过拼图碎片之间的拼接形成二维图像。

如图17和图18，现有技术给出了一种立体积木拼图，包括基板6以及基板6上的若干块拼接颗粒，该拼接颗粒包括棱柱形的颗粒主体1，颗粒主体1的侧面设有固定柱3和固定槽2，颗粒主体之间通过固定柱3和固定槽2的配合连接拼接在一起，固定槽2在颗粒主体1侧面上的缺口的宽度小于固定柱3沿垂直于棱柱体轴线方向上的最大宽度，防脱落能力强，同时可沿固定槽方向将固定柱插入，固定柱3可在固定槽内滑动，便于操作，避免多次沿垂直于固定槽方向的插拔固定柱，使用寿命长。

但该方案存在以下两个问题：

一是由于固定柱3和固定槽2的形状相匹配，两个拼接颗粒进行拼接时，将一个拼接颗粒的固定柱3插入另一个拼接颗粒的固定槽2内，两个拼接颗粒依靠固定柱3的侧面和固定槽2的侧壁之间的摩擦力相对固定，固定柱3截面尺寸大于固定槽2时，插拔阻力大，不易拼接，同时随着拼接颗粒使用次数的增加，该摩擦力会因拼接颗粒的磨损而逐渐减小，导致拼接颗粒之间连接不稳固，稳定性差，使用寿命短；相反，固定柱3截面尺寸大于固定槽2时等于或小于固定槽2的截面尺寸时，固定柱3和固定槽2之间会产生松动，拼接后的稳定性差；

二是当拼接颗粒沿基板6所在平面上的一个方向延伸时，随着拼接颗粒数量的增加，各个拼接颗粒均存在尺寸加工误差，拼接颗粒在拼接时存在弹性形变，多个拼接颗粒的尺寸加工误差和弹性形变在延伸方向上累积，当累积误差过大时会导致拼接颗粒的固定柱3跟基板6上的插孔或另一个拼接颗粒的固定槽2产生较大的错位，无法完成拼接。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种连接稳固且便于插拔的立体积木拼图，可容纳误差，便于拆装，使用寿命长，结构稳定。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种连接稳固且便于插拔的立体积木拼图，包括基板和若干拼接颗粒，所述的拼接颗粒采用塑性材料，包括棱柱形的颗粒主体，该颗粒主体侧面设有固定槽和固定柱中的一种或两种，所述的固定槽的形状和固定柱的形状相匹配，所述的拼接颗粒通过固定槽和固定柱的配合与基板或其它拼接颗粒连接，所述的固定柱的横截面尺寸小于固定槽的横截面尺寸，所述的固定槽侧壁上沿固定槽的中心轴方向对称设有若干个过盈端面，所述的固定柱插入固定槽时，所述的过盈端面与固定柱侧面过盈接触或相切；

所述的固定柱插入固定槽时，由于受到过盈端面的挤压，而产生塑性变形，该塑性变形会产生安装误差，同时拼接颗粒本身存在加工误差，所述的固定柱的横截面尺寸小于固定槽的横截面尺寸，因此固定柱插入固定槽后，和固定槽之间存在缝隙，而该缝隙可容纳安装误差和加工误差；

同时由于若干个过盈端面沿固定槽的中心轴方向对称设置，所述的固定槽不会发生垂直于固定槽中心轴方向的偏移，同时过盈端面与固定柱过盈接触，之间存在过盈量，该过盈量能够对固定槽和固定柱的磨损进行补偿，使得固定槽和固定柱之间的摩擦力保持稳定，使用寿命长。

进一步地，所述的过盈端面包括若干个第二过盈端面，所述的若干个第二过盈端面对称设置，且所朝方向偏向固定槽的底侧，所述的两个第二过盈端面对固定柱施加的作用力的合力朝向固定槽的底侧，结构稳定；

进一步地，所述的过盈端面还包括若干个第一过盈端面，所述的若干个第一过盈端面对称设置，且所朝方向偏向固定槽的开口侧，第一过盈端面和第二过盈端面共同夹持固定柱，避免固定柱在固定槽内晃动，稳定性好；

可通过调整第一过盈端面的数量以及第一过盈端面和第二过盈端面的过盈量控制固定柱的松紧度；

所述的第一过盈端面和第二过盈端面的过盈量越大，所述的固定柱所受摩擦力越大，所述的颗粒主体上的固定柱和固定槽的数量越多，其承受的摩擦力越大，通过调整第一过盈端面和第二过盈端面的过盈量控制拆装颗粒主体时所需克服的摩擦力，便于拆装。

进一步地，所述的颗粒主体为横截面为矩形的柱体，可在基板上沿着颗粒主体的长度、宽度和高度方向拼接颗粒主体，所述的颗粒主体的长L、宽W和高H分别为：

L＝k

W＝k

H＝k

其中，s为设定尺寸，δ为预留误差尺寸，为0.01～0.5mm，k

所述的颗粒主体的长度、宽度和高度均和设定尺寸为倍数关系，保证拼接整齐，由于颗粒主体存在加工误差，同时会由于被挤压而产生安装误差，在沿着基板的平面方向拼接颗粒主体时加工误差和安装误差会沿着拼接方向累积，将颗粒主体长度和宽度减去一个预留误差尺寸，可减小由于累积误差而导致的颗粒主体的偏移量。

进一步地，所述的拼接颗粒包括基础拼接颗粒、主体拼接颗粒和边框拼接颗粒；

拼接时基础拼接颗粒通过定位件固定在基板上，所述的主体拼接颗粒通过固定柱和固定槽的配合与基础拼接颗粒或其它主体拼接颗粒连接；

所述的基板的数量为一块或多块，所述的基板的数量为多块时，基板通过插入第一插孔的拼接颗粒与其它基板连接；

所述的基板侧面设有第二插孔，所述的边框拼接颗粒的颗粒主体上设有第五插孔，所述的边框拼接颗粒通过两端分别插入第二插孔和第五插孔的转接件与基板侧面连接，所有基板连接好后构成一个安装板，若干个边框拼接颗粒沿安装板边缘设置，相邻两个边框拼接颗粒连接，结构稳定且美观。

进一步地，所述的基板为矩形，其正面沿基板的边长方向间隔设有若干排插孔阵列，每排插孔阵列包括若干个间隔设置插孔阵列，相邻两排插孔阵列交错设置，每个插孔阵列包括若干排沿基板边长方向间隔设置的第一插孔，所述的基础拼接颗粒通过定位件插入第一插孔，相邻两排插孔阵列能够消除其之间的基础拼接颗粒的安装误差，避免沿基础拼接颗粒的拼接方向的累积误差过大，各个插孔阵列包括若干排第一插孔，可根据偏移量灵活选择插孔阵列中的第一插孔，避免无法安装基础拼接颗粒。

进一步地，基板背面设有凹槽，可减少基板的用料，节约成本，减轻重量，所述的凹槽上设有若干个与各个第一插孔一一对应的插筒，用于固定定位件。

进一步地，所述的凹槽内设有加强肋，用于提高基板的结构刚度。

与现有技术相比，本发明具有以如下有益效果：

(1)本发明拼接颗粒通过固定槽和固定柱的配合与基板或其它拼接颗粒连接，固定柱的横截面尺寸小于固定槽的横截面尺寸，固定槽侧壁上沿固定槽的中心轴方向对称设有若干个过盈端面，固定柱插入固定槽时，过盈端面与固定柱过盈接触，固定柱插入固定槽时，由于受到过盈端面的挤压，而产生塑性变形，该塑性变形会产生安装误差，同时拼接颗粒本身存在加工误差，固定柱的横截面尺寸小于固定槽的横截面尺寸，因此固定柱插入固定槽后，和固定槽之间存在缝隙，而该缝隙可容纳安装误差和加工误差，便于拼接颗粒的安装，同时由于若干个过盈端面沿固定槽的中心轴方向对称设置，颗粒主体不会发生垂直于固定槽中心轴方向的偏移，同时过盈端面与固定柱过盈接触，之间存在过盈量，该过盈量能够对固定槽和固定柱的磨损进行补偿，使得固定槽和固定柱之间的摩擦力保持稳定，使用寿命长；

(2)本发明固定槽通过过盈端面与固定柱过盈接触，相比于固定槽侧面和固定柱内壁的面接触，摩擦力减小，减小了插拔固定柱时的阻力，同时过盈端面能够夹紧固定柱，保证固定柱和固定槽拼接稳定，避免松动，结构稳定；

(3)本发明过盈端面包括两个第二过盈端面，两个第二过盈端面对称设置，且所朝方向偏向固定槽的底侧两个第二过盈端面对固定柱施加的作用力的合力朝向固定槽的底侧，结构稳定；

(4)本发明过盈端面包括若干个第一过盈端面，若干个第一过盈端面对称设置，且所朝方向偏向固定槽的开口侧，第一过盈端面和第二过盈端面共同夹持固定柱，避免固定柱在固定槽内晃动，稳定性好；

(5)本发明可通过调整第一过盈端面的数量以及第一过盈端面和第二过盈端面的过盈量控制固定柱的松紧度，第一过盈端面和第二过盈端面的过盈量越大，固定柱所受摩擦力越大，颗粒主体上的固定柱和固定槽的数量越多，其承受的摩擦力越大，通过调整第一过盈端面和第二过盈端面的过盈量控制拆装颗粒主体时所需克服的摩擦力，便于拆装；

(6)本发明颗粒主体为横截面为矩形的柱体，颗粒主体的长度、宽度以及高度均和设定尺寸为倍数关系，保证拼接整齐，由于颗粒主体存在加工误差，同时会由于被挤压而产生安装误差，在沿着基板的平面方向拼接颗粒主体时加工误差和安装误差会沿着拼接方向累积，将颗粒主体长度和宽度减去一个预留误差尺寸，可减小由于累积误差而导致的颗粒主体的偏移量；

(7)本发明基板的数量为多块，基板通过插入第一插孔的拼接颗粒与其它基板连接，基板侧面设有第二插孔，边框拼接颗粒的颗粒主体上设有第五插孔，所述的边框拼接颗粒通过两端分别插入第二插孔和第五插孔的转接件与基板侧面连接，所有基板连接好后构成一个安装板，若干个边框拼接颗粒沿安装板边缘设置，相邻两个边框拼接颗粒连接，结构稳定且美观，可根据所需拼接颗粒的数量灵活控制安装板的大小，适用范围广，组装简便；

(8)本发明基板为矩形，其正面沿基板的边长方向间隔设有若干排插孔阵列，每排插孔阵列包括若干个间隔设置插孔阵列，每个插孔阵列包括若干排沿该边长方向间隔设置的第一插孔，基础拼接颗粒通过定位件插入第一插孔，相邻两排插孔阵列能够消除其之间的基础拼接颗粒的安装误差，实现累计误差的分段消除，避免沿基础拼接颗粒的拼接方向的累积误差过大而导致无法完成安装，同时各个插孔阵列包括若干排第一插孔，可根据偏移量灵活选择插孔阵列中的第一插孔，避免无法安装基础拼接颗粒；

(9)本发明在基板上间隔设置插孔阵列若干排插孔阵列，相邻两排插孔阵列交错设置，每个插孔阵列包括若干第一插孔，相比于蜂窝状的基板，本发明基板表面大部分为光面状态，只需在第一插孔设置的位置插入基础拼接颗粒，第一插孔的数量少，利用率高，基板结构简单，有利于减小基板的生产变形量，将基板的加工误差控制在设定范围内；

(10)本发明基板背面设有凹槽，可减少基板的用料，节约成本，减轻重量，凹槽上设有若干个与各个第一插孔一一对应的插筒，用于固定定位件，保证基础拼接颗粒的位置固定，结构稳定；

(11)本发明凹槽内设有加强肋，提高了基板的刚度。

附图说明

图1为本发明的拼接颗粒的立体结构示意图；

图2为本发明的拼接颗粒的俯视图；

图3为本发明的拼接颗粒的侧视图；

图4为第一过盈端面和第二过盈端面过盈量相同时的拼接颗粒匹配图；

图5为图4中A处的放大示意图；

图6为第一过盈端面和第二过盈端面过盈量不同时的拼接颗粒匹配图；

图7为拼接颗粒之间的拼接缝的结构示意图；

图8为基板的立体结构示意图；

图9为基板的正面示意图；

图10为基板的背面示意图；

图11为基板的侧面示意图；

图12为转接件的安装位置示意图；

图13为两块基板拼接的正面示意图；

图14为两块基板拼接的背面示意图；

图15为边框拼接颗粒的装配图；

图16为基础拼接颗粒的结构示意图；

图17为现有的拼接颗粒结构示意图；

图18为现有的基板结构示意图；

结构示意图；

图中编号说明：

1.颗粒主体，2.固定槽，3.固定柱，4.第一过盈端面，5.过盈区域，6.基板，7.转接件，8.第二过盈端面，11.第五插孔，61.第一插孔，62.加强肋，63.第二插孔，64.第四插孔，65.插筒，66.凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

一种连接稳固且便于插拔的立体积木拼图，如图1、图2和图3，包括基板6和若干拼接颗粒，拼接颗粒采用塑性材料，包括颗粒主体1，该颗粒主体1侧面设有固定槽2和圆柱形的固定柱3中的一种或两种，固定槽2的形状和固定柱3的形状相匹配，

拼接颗粒包括基础拼接颗粒、主体拼接颗粒和边框拼接颗粒；拼接时基础拼接颗粒通过定位件固定在基板6上，主体拼接颗粒通过固定柱3和固定槽2的配合与基础拼接颗粒或其它主体拼接颗粒连接；

固定柱3的横截面直径为4mm，固定槽2的横截面直径为4.1mm，固定柱3的横截面尺寸小于固定槽2的横截面尺寸，固定槽2侧壁上沿固定槽2的中心轴方向对称设有若干个过盈端面，固定柱3插入固定槽2时，过盈端面与固定柱3过盈接触或相切；

固定柱3插入固定槽2时，由于受到过盈端面的挤压，而产生塑性变形，该塑性变形会产生安装误差，同时拼接颗粒本身存在加工误差，固定柱3的横截面尺寸小于固定槽2的横截面尺寸，因此固定柱3插入固定槽2后，和固定槽2之间存在缝隙，而该缝隙可容纳安装误差和加工误差；

固定槽2通过过盈端面与固定柱3过盈接触，相比于固定槽2侧面和固定柱3内壁的面接触，摩擦力减小，减小了插拔固定柱3时的阻力，同时过盈端面能够夹紧固定柱3，保证固定柱3和固定槽2拼接稳定，避免松动，结构稳定；

同时由于若干个过盈端面沿固定槽2的中心轴方向对称设置，颗粒主体1不会发生垂直于固定槽2中心轴方向的偏移，同时过盈端面与固定柱3过盈接触，之间存在过盈量，该过盈量能够对固定槽2和固定柱3的磨损进行补偿，使得固定槽2和固定柱3之间的摩擦力保持稳定，使用寿命长。

过盈端面包括两个第二过盈端面8和两个第一过盈端面4，两个第二过盈端面8对称设置，且所朝方向偏向固定槽2的底侧，两个第二过盈端面8对固定柱3施加的作用力的合力朝向固定槽2的底侧，结构稳定；

如图4和图5，两个第一过盈端面4对称设置，且所朝方向偏向固定槽2的开口侧，第一过盈端面4和第二过盈端面8共同夹持固定柱3，避免固定柱3在固定槽2内晃动，稳定性好，

颗粒主体1为横截面为矩形的柱体，可在基板6上沿着颗粒主体1的长度、宽度和高度方向拼接颗粒主体1，颗粒主体1的长L、宽W和高H的理论尺寸分别为8mm、8mm和4mm，颗粒主体1的长、宽和高的实际尺寸为理论尺寸上减去预留误差尺寸δ，颗粒主体1的长度、宽度以及高度均与设定尺寸为倍数关系，保证拼接整齐，由于颗粒主体1存在加工误差，同时会由于被挤压而产生安装误差，在沿着基板6的平面方向拼接颗粒主体1时加工误差和安装误差会沿着拼接方向累积，将颗粒主体1长度和宽度减去一个预留误差尺寸δ，可减小由于累积误差而导致的颗粒主体1的偏移量，如图7，δ为0.5mm，颗粒主体1的长和宽均为7.9mm，颗粒主体1之间形成了1mm的拼接缝。

过盈端面的最大过盈量即过盈区域5沿固定柱3的横截面直径方向的最大长度D，固定柱3跟第一过盈端面4和第二过盈端面8之间存在过盈区域5，固定柱3的插拔阻力为固定柱3与各个过盈端面之间的摩擦力之和，过盈端面的过盈量越大，在插拔时过盈端面与固定柱3之间的摩擦力越大，各个过盈端面的最大过盈量介于0.005～0.02mm，使得各过盈端面的过盈量总和介于0.02～0.12mm，避免插拔阻力过大或过小，有利于插拔操作，同时保证拼接颗粒之间连接稳固。

以固定柱3横截面圆心O为原心，固定柱3横截面对称轴为Y轴，建立坐标系，两个第一过盈端面4分别位于坐标系的第一象限和第二象限内，两个第二过盈端面8位于固定槽2和颗粒主体1侧面的连接处，位于坐标系的第三象限和第四象限内；

对于不同的拼接颗粒，可通过调整第一过盈端面4的数量以及第一过盈端面4和第二过盈端面8的过盈量控制固定柱3的松紧度；

第一过盈端面4和第二过盈端面8的过盈量越大，固定柱3所受摩擦力越大，所述的颗粒主体1上的固定柱3和固定槽2的数量越多，其承受的摩擦力越大，通过调整第一过盈端面4和第二过盈端面8的过盈量控制拆装颗粒主体1时所需克服的摩擦力，便于拆装，如图4，第一过盈端面4和固定柱3之间存在过盈量，如图6，第一过盈端面4和固定柱3之间没有过盈量，即相切。

如图8和图9，基板6为矩形，其正面沿基板6的边长方向间隔设有若干排插孔阵列，每排插孔阵列包括若干个间隔设置插孔阵列，每个插孔阵列包括若干排沿该边长方向间隔设置的第一插孔61，基础拼接颗粒通过定位件插入第一插孔61，相邻两排插孔阵列能够消除其之间的基础拼接颗粒的安装误差，避免沿基础拼接颗粒的拼接方向的累积误差过大，各个插孔阵列包括若干排第一插孔61，可根据偏移量灵活选择插孔阵列中的第一插孔61，避免无法安装基础拼接颗粒。

如图18，现有技术采用的基板6为蜂窝状，结构复杂，当基板6面积较大时基板6产生的生产变形量大，加工误差大，同时插孔的利用率不高，而本实施例的基板6表面大部分为光面状态，只需在第一插孔61设置的位置插入基础拼接颗粒，第一插孔的数量少，利用率高，基板结构简单，有利于减小基板的生产变形量，将基板的加工误差控制在设定范围内；

基板6的数量为多块，如图13和14，基板6通过插入第一插孔61的拼接颗粒与其它基板6连接，所有基板6连接好后构成一个安装板，基板6侧面设有第二插孔63。

如图11、图12和图15，边框拼接颗粒的颗粒主体1上设有第五插孔11，边框拼接颗粒通过两端分别插入第二插孔63和第五插孔11的转接件7与基板6侧面连接，若干个边框拼接颗粒沿安装板边缘设置，相邻两个边框拼接颗粒连接，结构稳定且美观。

如图10，基板6背面设有凹槽66，可减少基板6的用料，节约成本，减轻重量，凹槽66上设有若干个与各个第一插孔61一一对应的插筒65，用于固定定位件，凹槽66内设有加强肋62，用于提高基板6的结构刚度。

如图16，定位件为固定柱3的延伸，结构简单。

本实施例提出了一种连接稳固且便于插拔的立体积木拼图，固定槽2的横截面尺寸小于固定柱3的横截面尺寸，可容纳加工误差和安装误差，同时通过过盈端面夹紧固定柱3，过盈量能够补偿固定槽和固定柱的磨损，使得固定槽和固定柱之间的摩擦力保持稳定，使用寿命长。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。