金屬板材的成型方法和成型系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種金屬板材的成型方法和成型系統，該方法利用計算機軟件設計所述金屬板材的三維立體模型；得到所述金屬板材的倒模形狀數據；加工制作所述金屬板材的模具；所述模具的材料為石膏或砂；澆鑄金屬液，待金屬液凝固成型后脫模即可得到金屬板材。本發明的金屬板材的成型方法制作模具采用的材料為石膏或砂，石膏或砂為環保型的、可重復利用的造型材料，這樣模具制造成本低，模具材料可以重復利用；再者，本發明全程采用計算機控制，誤差小，自動化程度高，能夠提高生產效率，尤其適用于制造復雜形狀的模具。
【專利說明】金屬板材的成型方法和成型系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及建筑材料領域，特別是涉及一種金屬板材的成型方法和成型系統。
【背景技術】
[0002]金屬板材，如鋁板，是常用的建筑材料。
[0003]金屬板材，具有高強度、抗腐蝕、良好的防火、防水性能，同時符合環保要求，可應用于建筑幕墻、柱梁、陽臺、隔板包飾、室內裝飾、車輛、家具、展臺、儀器外殼、地鐵、海運工具等。
[0004]金屬板材常用的成型方法包括激光切割、沖壓、折彎、剪板、焊接。簡單的造型，可以直接用金屬模具沖壓、折彎等成型；復雜的造型則要單獨制作金屬模具，再將金屬板材沖壓、折彎、焊接等成型。
[0005]金屬鑄造是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進鑄型里，經冷卻凝固、清整處理后得到有預定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過程。
[0006]以上兩種成型方法，金屬板材制造復雜造型時，要單獨制作金屬模具，當每塊所需金屬板材的形狀都不相同時，制造的金屬模具無法重復使用，同時模具制作的成本極高；金屬澆注雖然常用于制造復雜造型，也同樣受限于批量鑄造相同的復雜造型，當所需的每塊部件形狀都不相同時，加工制造澆鑄所需模具的成本和時間就會極大增加。
【發明內容】
[0007]為了解決上述技術問題，本發明提供一種新的金屬板材的成型方法和成型系統。
[0008]本發明的技術方案如下:
[0009]一種金屬板材的成型方法，包括如下步驟:
[0010]SlOO:利用計算機軟件設計所述金屬板材的三維立體模型；
[0011]S200:根據步驟SlOO中的三維立體模型得到所述金屬板材的倒模形狀數據，包括正面形狀數據和反面形狀數據；
[0012]S300:根據步驟S200得到的倒模形狀數據加工制作所述金屬板材的模具；所述模具的材料為石膏或砂；
[0013]S400:向步驟S300得到的模具中澆鑄金屬液，待金屬液凝固成型后脫模即可得到金屬板材。
[0014]在其中一個實施例中，步驟S300中得到的金屬板材的模具包括正面模具和反面模具，將正面模具和反面模具組合得到所述金屬板材的模具。
[0015]在其中一個實施例中，所述步驟S300中加工制作所述金屬板材的模具采用的是計算機輔助加工的三維立體雕刻方法。
[0016]在其中一個實施例中，所述金屬板材的倒模形狀數據包括X軸、Y軸和Z軸的三維數據。
[0017]在其中一個實施例中，所述三維立體雕刻方法采用的四軸聯動的立體雕刻機。[0018]在其中一個實施例中，所述石膏的成分為:25%_30%的石膏粉，69%_74%的石英粉和1%的添加劑。
[0019]在其中 Iv實施例中，所述砂包括樹脂鑄造砂、覆I吳鑄造砂或翻砂鑄造砂；其中，所述樹脂鑄造砂或覆膜鑄造砂成分為:原砂、樹脂和固化劑，樹脂占原砂的比重為
0.9%-1.0%，固化劑占樹脂的比重為40% ；
[0020]所述翻砂鑄造砂成分為:85%_87%的原砂，8%_9%的粘土和5%_6%的水。
[0021]本發明還提供一種金屬板材的成型系統，包括計算機控制器、原料擠出機和立體雕刻機；
[0022]所述計算機控制器包括板材設計單元、數據分析單元、模具成型單元和澆鑄控制單元；
[0023]所述板材設計單元，用于利用計算機軟件設計所述金屬板材的三維立體模型；
[0024]所述數據分析單元，用于根據三維立體模型得到所述金屬板材的倒模形狀數據；
[0025]所述模具成型單元，用于根據倒模形狀數據加工制作所述金屬板材的模具；
[0026]所述澆鑄控制單元，用于控制向模具中澆鑄金屬液和脫模；
[0027]所述原料擠出機根據數據分析單元的數據擠出預設厚度的原始模具；
[0028]所述模具成型單元和所述立體雕刻機連接，所述模具成型單元控制立體雕刻機根據所述倒模形狀數據在所述原始模具上雕刻出所述金屬板材的模具。
[0029]在其中一個實施例中，所述立體雕刻機為四軸聯動的立體雕刻機，包括X軸、Y軸、Z軸和回轉臺，所述原始模具安裝在所述回轉臺上，在所述立體雕刻機上設置有雕刻頭，所述雕刻頭能夠在三維空間內進行任意軌跡和任意姿態的運動。
[0030]本發明的有益效果是:
[0031]本發明的金屬板材的成型方法制作模具采用的材料為石膏或砂，石膏或砂為環保型的、可重復利用的造型材料，這樣模具制造成本低，模具材料可以重復利用；再者，本發明全程采用計算機控制，誤差小，自動化程度高，能夠提高生產效率，尤其適用于制造復雜形狀的模具。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]以下結合具體附圖及具體實施例，對本發明進行進一步詳細說明。
[0033]圖1為本發明的金屬板材的成型方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0034]實施例一
[0035]參見圖1，本實施例提供一種金屬板材的成型方法，包括如下步驟:
[0036]SlOO:利用計算機軟件設計所述金屬板材的三維立體模型；所述的計算機軟件可以是Pro-Engineer、Rhino、3dmax等軟件；本步驟中首先利用計算機軟件設計或繪制出金屬板材的三維立體模型，這是制作模具的必要步驟；Pro-Engineer、Rhino、3dmax等軟件屬于現有技術，本實施例不在贅述。
[0037]S200:根據步驟SlOO中的三維立體模型得到所述金屬板材的倒模形狀數據；本步驟中根據計算機設計的三維立體模型能夠分析得到金屬板材的倒模形狀數據，具體過程是首先對三維立體模型進行建模和拆模，再采用MasterCam進行編程得到倒模形狀數據。本實施例中，金屬板材的倒模形狀數據包括正面形狀數據和反面形狀數據。也就是說，本實施例中的金屬板材的模具包括正面模具和反面模具，正面模具和反面模具中間形成空腔，采用澆鑄成型的方式得到金屬板材。
[0038]S300:根據步驟S200得到的倒模形狀數據加工制作所述金屬板材的模具；所述模具的材料為石膏或砂。同樣的，本步驟中的金屬板材的模具包括正面模具和反面模具，具體過程是將正面形狀數據輸入計算機的模具成型部分，然后將石膏或砂原始模具先制作成合適的厚度(厚度根據倒模形狀數據確定)，然后在計算機的模具成型部分的控制下將原始模具加工成正面模具；將另一原始模具根據反面形狀數據制作成反面模具。本實施例中的石膏為高溫鑄造石膏，其中高溫鑄造石膏的組分為石膏和滑石粉，石膏和滑石粉的比例為100:20。本實施例中的砂為樹脂鑄造砂或覆I吳鑄造砂或翻砂鑄造砂。
[0039]S400:向步驟S300得到的模具中澆鑄金屬液，待金屬液凝固成型后脫模即可得到金屬板材。本步驟中首先將正面模具與反面模具組合，得到所需金屬板材模具的空腔；向得到的金屬板材模具的空腔中進行澆鑄，待金屬液凝固成型后脫模即得到所需的金屬板材。
[0040]使用過的石膏模具或者砂型模具粉碎可以回收再利用。
[0041]較佳的，作為一種可實施方式，所述步驟S300中加工制作所述金屬板材的模具采用的是計算機輔助加工的三維立體雕刻方法。加工模具首先制作合適厚度的原始模具，然后對其進行立體雕刻，這樣能夠對原始模具進行逐點、逐層的雕刻成型，采用計算機輔助加工能夠使模具更加精確，精度高，誤差小。
[0042]較佳的，作為一種可實施方式，所述金屬板材的倒模形狀數據包括X軸、Y軸和Z軸的三維數據。
[0043]較佳的，作為一種可實施方式，所述三維立體雕刻方法采用的四軸聯動的立體雕刻機。采用四軸聯動的立體雕刻機能夠更好的對原始模具進行加工。
[0044]較佳的，作為一種可實施方式，，所述石膏的成分為:25%_30%的石膏粉，69%_74%的石英粉和1%的添加劑；所述石膏的數據指標為:水和粉的重量份數比為40:100，操作時間為9-12分鐘，初凝時間為11-15分鐘，線膨脹率為0.52%-0.71%，定型膨脹率為0.45%，熱態抗壓強度為1.30MPa，常溫抗壓強度為2.0-2.5MPa，升溫最高溫度為900°C -1080°C。
[0045]較佳的，作為一種可實施方式，所述砂包括樹脂鑄造砂、覆膜鑄造砂或翻砂鑄造砂；其中，所述樹脂鑄造砂或覆膜鑄造砂成分為:原砂、樹脂和固化劑，樹脂占原砂的比重為0.9%-1.0%，固化劑占樹脂的比重為40% ；
[0046]所述翻砂鑄造砂成分為:85%_87%的原砂，8%_9%的粘土和5%_6%的水。
[0047]基于同一發明構思，本發明還提供一種金屬板材的成型系統，包括計算機控制部分、原料擠出機和立體雕刻機；
[0048]所述計算機控制部分包括板材設計部分、數據分析部分、模具成型部分和澆鑄控制部分；
[0049]所述板材設計單元，用于利用計算機軟件設計所述金屬板材的三維立體模型；
[0050]所述數據分析單元，用于根據三維立體模型得到所述金屬板材的倒模形狀數據；
[0051]所述模具成型單元，用于根據倒模形狀數據加工制作所述金屬板材的模具；
[0052]所述澆鑄控制單元，用于控制向模具中澆鑄金屬液和脫模；所述原料擠出機根據數據分析部分的數據擠出適當厚度的原始模具；
[0053]所述模具成型部分和所述立體雕刻機連接，所述模具成型部分控制立體雕刻機根據所述倒模形狀數據在所述原始模具上雕刻出所述金屬板材的模具。
[0054]本實施例中，板材設計部分用于設計所述金屬板材的三維立體模型；數據分析部分用于根據板材設計部分的三維立體模型得到所述金屬板材的倒模形狀數據；模具成型部分用于根據數據分析部分得到的倒模形狀數據加工制作所述金屬板材的模具；澆鑄控制部分用于控制金屬液澆鑄和脫模。
[0055]較佳的，作為一種可實施方式，所述的立體雕刻機為四軸聯動，即X軸、Y軸、Z軸和回轉臺，所述原始模具安裝在所述回轉臺上，在所述立體雕刻機上設置有雕刻頭，所述雕刻頭能夠在三維空間內進行任意軌跡和任意姿態的運動。本實施例的模具加工采用的是四軸聯動的立體雕刻機，其中將原始模具安裝在回轉臺上，雕刻頭在X軸、Y軸和Z軸電機的帶動下能夠在三維空間內進行任意軌跡的運動，這樣能夠實現精確加工金屬板材模具的目的。回轉臺方便對原始模具的各個面進行雕刻。
[0056]本發明利用石膏或鑄造砂制作模具材料制備金屬板材，尤其是預鑄式鋁板材以及預鑄式合金板材；石膏模具耐高溫精度高，石膏粉加水攪拌易于加工，固化后烘干具有較高的強度；砂型模具耐高溫易于加工取材方便，石膏、鑄造砂和金屬都可以分別回收利用，不會對環境產生不利影響。應用計算機輔助設計軟件(CAD)和計算機輔助制造軟件(CAM)加工模具，速度快，可提高生產效率。還可以制作各種復雜形狀曲面，以及各種定制產品，精度高，誤差小，產品質量可靠，適用于多種復雜造型。
[0057]最后，需要說明的是，在本專利文件中，諸如第一、第二等之類的關系術語僅僅用于將一個實體或者操作與另一個實體或者操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何關系或者順序。而且，在本專利文件中，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體，其意在涵蓋而非排他性包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備，不僅包括這些要素，而且還包括沒有明確列出而本領域技術人員能夠知曉的其他要素，或者還包括為這些過程、方法、物品或者設備所公知的必不可少的要素。
[0058]以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種金屬板材的成型方法，其特征在于:包括如下步驟: SlOO:利用計算機軟件設計所述金屬板材的三維立體模型； S200:根據步驟SlOO中的三維立體模型得到所述金屬板材的倒模形狀數據，包括正面形狀數據和反面形狀數據； S300:根據步驟S200得到的倒模形狀數據加工制作所述金屬板材的模具；所述模具的材料為石膏或砂； S400:向步驟S300得到的模具中澆鑄金屬液，待金屬液凝固成型后脫模即可得到金屬板材。
2.根據權利要求1所述的金屬板材的成型方法，其特征在于:步驟S300中得到的金屬板材的模具包括正面模具和反面模具，將正面模具和反面模具組合得到所述金屬板材的模具。
3.根據權利要求2所述的金屬板材的成型方法，其特征在于:所述步驟S300中加工制作所述金屬板材的模具采用的是計算機輔助加工的三維立體雕刻方法。
4.根據權利要求3所述的金屬板材的成型方法，其特征在于:所述金屬板材的倒模形狀數據包括X軸、Y軸和Z軸的三維數據。
5.根據權利要求4所述的金屬板材的成型方法，其特征在于:所述三維立體雕刻方法采用的四軸聯動的立體雕刻機。
6.根據權利要求1至5任一項所述的金屬板材的成型方法，其特征在于: 所述石骨的成分為:25%_30%的石骨粉，69%_74%的石英粉和1%的添加劑。
7.根據權利要求1至5任一項所述的金屬板材的成型方法，其特征在于: 所述砂包括樹脂鑄造砂、覆I吳鑄造砂或翻砂鑄造砂；其中， 所述樹脂鑄造砂或覆膜鑄造砂成分為:原砂、樹脂和固化劑，樹脂占原砂的比重為0.9%-1.0%，固化劑占樹脂的比重為40% ； 所述翻砂鑄造砂成分為:85%-87%的原砂，8%-9%的粘土和5%-6%的水。
8.—種金屬板材的成型系統，其特征在于: 包括計算機控制器、原料擠出機和立體雕刻機； 所述計算機控制器包括板材設計單元、數據分析單元、模具成型單元和澆鑄控制單元; 所述板材設計單元，用于利用計算機軟件設計所述金屬板材的三維立體模型； 所述數據分析單元，用于根據三維立體模型得到所述金屬板材的倒模形狀數據； 所述模具成型單元，用于根據倒模形狀數據加工制作所述金屬板材的模具； 所述澆鑄控制單元，用于控制向模具中澆鑄金屬液和脫模； 所述原料擠出機根據數據分析單元的數據擠出預設厚度的原始模具； 所述模具成型單元和所述立體雕刻機連接，所述模具成型單元控制立體雕刻機根據所述倒模形狀數據在所述原始模具上雕刻出所述金屬板材的模具。
9.根據權利要求8所述的金屬板材的成型系統，其特征在于: 所述立體雕刻機為四軸聯動的立體雕刻機，包括X軸、Y軸、Z軸和回轉臺，所述原始模具安裝在所述回轉臺上，在所述立體雕刻機上設置有雕刻頭，所述雕刻頭能夠在三維空間內進行任意軌跡和任意姿態的運動。
【文檔編號】B22C19/04GK103464679SQ201310346434
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月9日 優先權日:2013年8月9日
【發明者】王文棟 申請人:王文棟