[发明专利]一种超材料结构单元加工装置、设备及方法

说明书

本公开提供一种超材料结构单元加工装置、设备及方法，涉及负泊松比材料工装，包括相对设置的压板和底板，压板上布置有至少两个导向孔，每个导向孔内均对应滑动连接凸模，底板对应凸模沿导向孔滑动的移动路径上设有凹模，压板与底板之间形成送料通道，每个凸模配合对应凹模形成用于加工送料通道内物料的一组模具，依据三维超材料细胞单元结构思路，将超材料结构分为多个结构单元，通过设计模具对原材料进行挤压、剪切成形，得到满足超材料结构的结构单元的目的，解决了传统加工方式存在的精度低、效率低的问题。

技术领域

本公开涉及负泊松比材料工装，特别涉及一种超材料结构单元加工装置、设备及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

超材料是指材料或者结构具有负泊松比，即当超材料进行拉伸时横向上膨胀或压缩时横向上收缩。超材料的负泊松比效应，能够增加材料的剪切模量、断裂韧性、吸收能量、抗压阻力等性能。这些优异的性能使得超材料被应用到许多领域，如航空航天、防护、生物医学、传感器等方面。

发明人发现，目前针对存在负泊松比效应的超材料进行加工时，多采用3D打印、线切割等方式实现，通过3D打印增材制造打印，得到具有负泊松比效应的超材料元件；通过线切割方式对板材进行切割加工得到结构单元然后进行组合得到具有负泊松比效应的元件；但是以上加工方式生产效率低下，且对物料存在限制，比如3D打印需要处于液态的物料，而线切割需要采用导体板件，对于一般的板件材料并不能实现有效的加工，并且受限于3D打印的精度和线切割精度，所制作的超材料元件存在结构缺陷的问题。

发明内容

本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种超材料结构单元加工装置、设备及方法，依据三维超材料细胞单元结构思路，将超材料结构分为多个结构单元，通过设计模具对原材料进行挤压、剪切成形，得到满足超材料结构的结构单元的目的，解决了传统加工方式存在的精度低、效率低的问题。

本公开的第一目的是提供一种超材料结构单元加工装置，采用以下技术方案：

包括相对设置的压板和底板，压板上布置有至少两个导向孔，每个导向孔内均对应滑动连接凸模，底板对应凸模沿导向孔滑动的移动路径上设有凹模，压板与底板之间形成送料通道，每个凸模配合对应凹模形成用于加工送料通道内物料的一组模具。

进一步地，所述导向孔沿物料进给方向依次间隔分布，对应的多个凸模一一配合导向孔，且沿物料进给方向依次间隔分布。

进一步地，所述凸模一端朝向凹模，另一端均连接在安装板上，安装板接受外力作用同步驱动所有凸模沿对应导向孔往复滑动。

进一步地，所述凹模配合凸模形成至少两组模具，所有模具沿物料进给方向依次间隔布置，用于对物料进行冲压成形。

进一步地，不同组模具的结构不同，对物料进行不同的特征加工并排料。

进一步地，所述压板与底板之间安装有回位弹性件，压板在外力作用下挤压回位弹性件改变与底板的间距。

本公开的第二目的是提供一种超材料结构单元加工设备，利用如上所述的超材料结构单元加工装置，不同的超材料结构单元加工装置对应加工输出不同特征的单元。

本公开的第三目的是提供一种超材料结构单元加工方法，利用如上所述的超材料结构单元加工装置，包括以下步骤：

送料通道接收物料并沿送料通道移动；

物料到达第一组模具后，凸模沿导向孔朝向凹模移动，对物料第一加工位置进行第一特征加工；

待加工完成后，进给物料，使第二组模具对第一加工位置进行第二特征加工；重复模具对物料的加工和物料进给过程，直至最后一个特征完成；

经过加工的单元从最后一个凹模处排出。