[发明专利]一种柔性声学超材料基材打孔治具及方法

说明书

本发明公开了一种柔性声学超材料基材打孔治具及方法，该柔性声学超材料基材打孔治具包括透明底座和裁切刀具，透明底座的中心区域开设有安装孔，且透明底座的下表面标注两条相互垂直的定位线，两条定位线的交点与安装孔的中心同轴设置，裁切刀具包括刀杆和刀头，刀杆的端部固定于安装孔内。上述柔性声学超材料基材打孔治具不仅结构简单，便于加工，操作便捷；而且与现有的采样机配合使用即可快速实现打孔工作，不会破坏基材的材料属性，打孔精度高。

技术领域

本发明属于柔性声学超材料加工技术，尤其是涉及一种柔性声学超材料基材打孔治具及方法。

背景技术

近年来声学超材料的研究发展较快，已从理论研究迈向应用研究阶段。尤其是具备低频、轻薄、柔性与耐候性等使用属性的柔性薄板型低频声学超材料的发展最为迅速，归因于该类型的声学超材料能够满足诸多环境的实际使用需求。在柔性薄板型声学材料制备中，通常需要在薄板基材的表面加工高精度周期性的小孔，用以设计超材料的局域共振特性。超材料的结构参数又对其性能的影响度较大，所以基材表面小孔的分布和其尺寸的精度控制尤为重要。在超材料性能实验研究阶段，其样件通常是试制而成。一般的打孔方法是使用攻牙机制作，该打孔方式仅能制作圆形孔，另外用于加工橡胶类基材时，旋转的刀头容易导致圆孔的边缘发生融化与飞边现象。激光切割工艺的精度与效率都较高，但在加工橡胶类基材时，容易导致其材料属性发生变化，比如会引起基材的杨氏模量、阻尼损耗因子与泊松比等参数发生变化，进而会影响超材料的设计性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性声学超材料基材打孔治具及方法，以解决现有技术中柔性声学超材料基材打孔存在精度差和容易影响柔性声学超材料自身属性的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种柔性声学超材料基材打孔治具，其包括透明底座和裁切刀具，其中，所述透明底座的中心区域开设有安装孔，且所述透明底座的下表面标注两条相互垂直的定位线，两条定位线的交点与安装孔的中心同轴设置，所述裁切刀具包括刀杆和刀头，所述刀杆的端部固定于所述安装孔内。

特别地，所述安装孔为圆孔，所述刀杆的横截面为配合所述安装孔设置的圆形结构。

特别地，所述安装孔为多边形结构，所述刀杆为配合所述安装孔设置的多边形结构。

特别地，所述刀头的下端为刀口的切割边缘，所述刀口的切割斜面在所述刀头的内侧，可避免冲切的孔周边产生毛边。

特别地，所述透明底座采用亚克力板或玻璃板制成。

一种柔性声学超材料基材打孔治具的打孔方法，其包括以下步骤：

1)根据孔的大小和分布设计需求，在柔性超材料基材的表面绘制限位线，通过限位线将柔性超材料基材的表面分割为若干个间隔设置的方形区域，方型区域作为打圆孔所在位置；

2)将带有限位线的柔性超材料基材铺设在采样机的托盘表面，然后透过透明底座将打孔治具的刀头置于方形区域内，所述刀头的横截面为圆形，且所述刀头与所述方形区域的四边均构成相切关系；

3)使用采样机冲压透明底座即可精确地完成打孔制作，重复操作，即可完成柔性超材料基材的打孔工作。

特别地，所述步骤1)中相邻两个方形区域的间距相等，所有方形区域的大小相同。

一种柔性声学超材料基材打孔治具的打孔方法，其包括以下步骤：

1)根据孔的大小和分布设计需求，在柔性超材料基材的表面绘制相互垂直交叉的限位线，所述限位线的交叉点作为孔位的中心；

2)将带有限位线的柔性超材料基材铺设在采样机的托盘表面，然后透过透明底座使所述透明底座下表面相互垂直的定位线与柔性超材料基材表面交叉的限位线相重合；