[发明专利]设计板材内折线的方法

说明书

相关申请

本申请是2004年3月3日提交的题为“SHEET MATERIAL WITH BENDCONTROLLING DISPLACEMENTS AND METHOD FOR FORMING THE SAME”的美国专利申请第10/795,077号的部分延续；第10/795,077号申请是2003年9月26日提交的题为“TECHNIQUES FOR DESIGNING AND MANUFACTURINGPRECISION-FOLDED，HIGH STRENGTH，FATIGUE-RESISTANT STRUCTURESAND SHEET THEREFOR”的美国专利申请第10/672,766号的部分延续；第10/672,766号申请是2002年9月26日提交的题为“METHOD FOR PRECISIONBENDING OF SHEET MATERIALS，SLIT SHEET AND FABRICATIONPROCESS”的美国专利申请第10/256,870号的部分延续；第10/256,870号申请是2000年8月17日提交的题为“METHOD FOR PRECISION BENDING OF A SHEETOF MATERIAL AND SLIT SHEET THEREFOR”的美国专利申请第09/640,267号(现为美国专利第6,481,259号)的部分延续，上述申请的全部内容合并在此作为参考。

技术领域

本发明一般涉及设计板材内折线的技术，尤其涉及用于设计板材内折线的方法、计算机程序产品和方法。

背景技术

关于弯曲板材经常遇到的一个问题是弯曲位置难以控制，这是由于弯曲容限变化和容许误差累积所引起的。例如，在形成电子设备的外壳时，沿着第一弯曲线在一定容限内弯曲金属板。然而，通常第二弯曲是基于第一弯曲来定位的，于是容许误差就会累积。因为制作用于电子组件的机箱和机壳需要三次或更多次的弯曲，所以弯曲时容许误差的累积效应会很明显。此外，可达到的容限会依据弯曲设备及其加工以及操作工人的技术而发生大幅变化。控制弯曲线的定位的问题当然也会在其他三维产品中出现。

为解决该问题已经尝试了一种通过使用切口和凹槽来控制板材内的弯曲位置的方法。例如，通过使用控制诸如激光器、喷水式切割装置、冲床、刀具或其他工具之类的切口或凹槽形成装置的计算机数控(CNC)设备，就能在板材上精确地形成切口和凹槽。在现有系统中这些切口和凹槽用作弯曲板材的基础。例如，Gitlin等人的美国专利第6,640,605号中描述了一种弯曲金属板以形成三维结构的方法。然而，这些现有的基于切口的系统的弯曲成形技术会大幅削弱所得结构。

本发明的受让人Industrial Origami，Inc.(IOI)当前正在开发一种新型且改进的方法来克服现有的板材弯曲系统的缺点。即，通过提供带有新型且改进的切口构造的板材，IOI已经研发出一种允许板材沿着折线弯曲以获得具有沿折线的边对面接合的三维结构的方法。相较于现有技术的切口方法，这一边对面接合显著提高了所得三维产品的强度。另外，IOI的基于切口的新型弯曲设计还得到比传统的非切口弯曲结构更硬的结构。此外，IOI的新型且改进的切口设计有利地降低三维结构内沿折线的应力集中。

虽然可以使用常规计算机辅助设计(CAD)系统的标准草图工具来绘制IOI的新型且改进的切口构造，但是CAD用户可能会发现对构成IOI的切口构造的各个复合形状的切口进行绘制、定位、缩放和成形是具有相当重复性和挑战性的。于是就需要一种方法、计算机程序产品和系统，它能够容易地允许CAD设计者基于IOI的新型且改进的切口构造来确定一改进的折叠几何结构并能将这一折叠几何结构有效地应用于板材设计。

发明内容

总言之，本发明的一个方面涉及一种为板材设计期望折线的方法，该方法包括以下步骤：在制图系统上的母平面内定义期望折线；以及用包括一系列切割区的折叠几何结构来填充该期望折线，这些切割区定义了相对于折线构造并定位的一系列连接区，由此在沿着折线折叠该材料时，就能在切割区的相对侧上产生该材料的边对面接合和支承。