具有弯折控制结构的材料板和方法

专利名称：具有弯折控制结构的材料板和方法
技术领域：
本发明总地涉及制备用于沿弯折线弯折成三维结构的材料板。相关技术的描述本发明涉及用于制备材料板以沿期望的弯折线进行弯折或折叠的技术。在Dumey 等人的美国专利 7, 152，449,7, 032，426,6, 877，349,6, 481，259 和 7，263，869 中以及 2007 年10月29日提交的美国专利申请11/927，666(现在为美国专利申请2008-0193714A1)和 2005年11月29日提交的美国专利申请11/290，968(美国专利申请公开2006-0075798A1) 中深入公开了这样的技术，这些专利和申请下面被共同称为“相关专利和申请”，为了所有的目的而将它们的全部内容都以参见的方式纳入本文。在这些申请中，公开了用于形成将精确控制板材的弯折的狭槽、位移和/或凹槽的若干种技术和制造过程。这些创新的开槽和位移技术允许制备用于沿精确定位的弯折线折叠的二维材料板。但因此，这些技术主要聚焦于制备用于沿弯折线仅在一个方向上进行弯折的板。相关专利和申请还公开了几种制备通过向用户提供可见的迹线或物理指示件来弯折的板的技术， 根据迹线或指示件的方向来弯折板。相关专利和申请公开了示例性的位移。因此，这种位移意在转动，以在弯折过程中使材料配合到弯折线的相对侧上。通常来说，在制备材料板之前确定弯折的方向。随后，位移在一个厚度方向上被冲压，因而，每个位移都便于沿预定的弯折方向精确弯折二维板。换言之，制备好的二维板具有关于弯折过程的信息。上述技术的限制在于板制备成沿预定的方向进行弯折。因此，在一些情况下，为了左边部分和右边部分必须制备单独的材料板。这需要用户知道沿哪个方向折叠制备好的材料板。附加地，如果用户沿错误的或不期望的方向弯折板，则板制备的获益将受损失。需要制备用于沿精确定位的弯折线在多个方向上进行精确折叠以形成三维物品的二维材料板的技术。还有沿这种三维物品的弯折线改进密封和/或承载条件的持续需求。现存的折叠技术还受限于特定材料的使用。上述技术与一般易延展的材料良好工作，但对于脆性高的材料和低延展性和/或高抗张强度的材料就不那么有效。例如，当使用诸如2. 0毫米厚的T-6铝的材料时，这种技术会在弯折后导致较高的应力。因而，现有技术对于高抗张强度的材料的应用受到限制。此外，材料工作位置附近的应力产生和应力集中一般导致弯折线和待成形物品的较低的疲劳强度以及增大的失效风险。鉴于上述，具有克服已知板材的上述和其它缺点的方法和装置是有益的。
发明内容
本发明的各个方面涉及用于沿弯折线弯折来形成具有承载弯折线的三维物品的二维材料板，该板包括至少一个弯折控制位移。至少一个弯折控制位移包括沿由剪切面形成的厚度方向从材料板移位的位移部，该位移部还包括沿弯折线延伸的中心部分和在中心部分的相对端部处的相对端部；以及使位移部互连到材料板的剩余部的杆部，其中，该杆部位于端部之内并由剪切面的相对的终点来形成。在各种实施例中，中心部分的最大位移距离至少约等于材料板的厚度。在示例性的实施例中，中心部分包括基本上平行于材料板的平坦区。中心部分还可包括从平坦区伸出的相对倾斜部。相对的端部可形成对应的倾斜部。在各种实施例中，端部以相对于材料板的表面约5°到约10°之间的角度延伸。 在各种实施例中，端部的最外边缘位移小于材料板的厚度的距离。在各种实施例中，杆部使位移部沿部分由一个或多个肋状物形成的互连区域互连到板。互连区域可由靠近对应终点的相对半球形肋状物形成。在各种实施例中，材料板包括多个位移，其中，连续的位移定位在弯折线的交替侧上。在各种实施例中，板包括多个位移，其中，相邻的位移形成两者之间的弯折带。端部可包括大体直线段，该直线段定位和构造成弯折线的相对侧上的相邻位移的对应端部形成基本上四边形的弯折带。本发明的各个方面涉及制备用于沿弯折线弯折来形成三维物品的二维材料板的方法，该方法包括形成至少一个弯折控制位移，该弯折控制位移形成弯折线，包括沿由剪切面形成的厚度方向从材料板移位的位移部，该位移部还包括沿弯折线延伸的中心部分和在中心部分的相对端部处的相对端部；以及使位移部互连到材料板的剩余部的杆部，其中，该杆部位于端部之内并由剪切面的相对的终点来形成。在各种实施例中，该方法包括使材料板沿弯折线弯折，由此在弯折期间力的平衡使在弯折线的与至少一个位移相对的一侧上的板表面与剪切面配合。在成形期间，中心部分的最大位移距离可以至少约等于材料板的厚度。成形可包括形成具有大体平行于材料板的平坦区的中心部分。成形还包括形成具有从平坦区伸出的相对倾斜部的中心部分。相对的端部可形成对应的倾斜部。端部的最外边缘可移位小于材料板的厚度的距离。杆部可以使位移部沿部分由一个或多个肋状物形成的互连区域互连到板。互连区域可由靠近对应的终点定位的相对半球形肋状物形成。成形可包括形成具有多个位移的材料板，其中，连续的位移在弯折线的交替侧面上定位。成形可包括形成具有多个位移的板，其中，相邻的位移形成两者间的弯折带。每个端部可包括大体平坦段，该平坦段定位和构造成弯折线的相对侧上的相邻位移的对应端部形成基本上四边形的弯折带。本发明的各个方面涉及由二维材料板形成3D物品的方法，该方法包括形成多个弯折控制位移，以在二维材料板中形成弯折线，每个位移的周界的至少一部分形成剪切面， 成形包括使至少一个弯折控制位移沿板的一个厚度方向位移，并使另一弯折控制位移沿板的相对的厚度方向位移；以及使材料板的一部分沿弯折线精确弯折。多个弯折控制位移可以定位成和构造成促进沿弯折线在多个方向上精确弯折。在各种实施例中，弯折产生力的平衡以使剪切面与在弯折线与至少一个位移相对的那侧上的板表面配合。在各种实施例中，方法还包括制备基本上与第一材料板相同的二维第二材料板， 以沿对应于第一材料板弯折线的弯折线弯折；并且沿对应的第二材料板的弯折线在与第一材料板的弯折相对的方向上使第二材料板的一部分精确弯折。弯折的第一材料板可定位在弯折的第二材料板的顶部上，因而，沿第一材料板的弯折线的弯折部靠近沿第二材料板的弯折线的相对的弯折部。第一材料板可紧固到第二材料板以形成刚硬的三维物品。可以通过过盈配合来实现这种紧固。第一材料板和第二材料板上的弯折线可以定位和构造成第一 板上的至少一个弯折部在定位过程中与第二板上对应的弯折部配合。在各种实施例中，板的材料是不可压缩的。在各种实施例中，板的材料是易延展的 ^^ I^l ο在各种实施例中，在形成过程中，位移的最大位移距离约等于材料板的厚度。最大位移可以在位移的中心部分上，且位移的端部移位小于材料板厚度的距离。成形可以包括形成具有大体平行于材料板的平坦区的位移的中心部分。成形可包括形成具有相对倾斜部的中心部分，该倾斜部从平坦区延伸到材料板的剩余部分。在各种实施例中，连续的位移位于弯折线的相同侧上。相邻的位移可形成两者间的弯折带。相邻位移的对应端部可形成弯折半带。本发明的各个方面涉及用于沿弯折线精确弯折以形成三维物品的二维材料板，该板包括沿厚度方向从材料板移位的多个弯折控制位移，每个位移的周界的至少一部分形成剪切面，其中，多个弯折控制位移中的至少一个沿一个厚度方向位移，而多个弯折控制位移中的至少另一个沿相对的厚度方向位移。在各种实施例中，在弯折之前，所述一个和另一位移沿基本上与由材料板形成的平面正交的方向位移。所述一个和另一个位移的最大位移距离可以约等于材料板的厚度。 连续的位移位于弯折线的相同侧上。连续的位移可在材料板的交替侧上移位。连续的位移可在材料板的交替侧上移位。本发明的各个方面涉及由二维材料板形成三维物品的方法，该方法包括制备二维材料板，并沿弯折线将材料板精确弯折成三维物品。本发明的各个方面涉及由二维材料板构成的刚硬的三维物品，该物品包括沿由多个弯折控制位移性的至少一个弯折线弯折的第一材料板，每个位移的周界的至少一部分形成剪切面，在弯折之前，至少一个弯折控制位移沿板的一个厚度方向形成，而至少一个另一弯折控制位移沿板的相对厚度方向形成；以及附连于第一材料板的第二材料板，其中，第二材料板沿对应于至少一个第一板弯折线的弯折线在相对的厚度方向上弯折，因而，由第一材料板的弯折线形成的弯折部与由第二材料板的对应弯折线形成的弯折部相对。在各种实施例中，第一材料板和第二材料板被紧固到一起。本发明的各个方面涉及形成刚硬的三维物品的方法，该方法包括制备用于沿由多个位移形成的弯折线沿板的厚度方向弯折的第一材料板，制备用于沿弯折线弯折的第二材料板，第二板的弯折线由沿板的厚度方向形成的多个位移形成，该板定位和构造成大体与第一材料板相同，因而，第二材料板内的弯折线对应于第一材料板内的弯折线；使第一材料板沿第一板弯折线精确弯折；以及使第二材料板沿第二板弯折线在与第一板相对的方向上精确弯折。在各种实施例中，该方法还包括将第一板定位在第二板附近，因而，沿第一材料板的弯折线的弯折部与沿第二材料板的对应弯折线的弯折部相对。本 发明的板材以及形成和使用该板材的方法具有其它特征和优点，这些特征和优点将从附图中以及下面本发明的详细说明中可见或在其中更为详细阐释，附图包含在该说明书中并构成说明书的一部分，而本发明的详细说明将一起用于解释本发明的原理。


图1是根据本发明制备好的材料板的立体图，其示出在折叠成三维物品之前的板。图2是图1材料板的底面的立体图。图3是图1材料板的俯视图；图4A是图1材料板的俯视图。图4B是图4A的板沿线A-A剖取的剖视图。图5A是图1的材料板的俯视图。图5B1是图5A的板沿线Bl-Bl剖取的剖视图。 图5B2是图5A的板沿线B2-B2剖取的剖视图。图6是在材料板折叠成三维物品之后图1的材料板的立体图。图7是图6经弯折的材料板的底面的立体图。图8是图6经弯折的材料板的侧面剖视图。图9A是采用有限元分析表现类似于图1的材料板的等轴立体图，其示出在形成多个位移后板内的应力。图9B到9C是继续表现弯折过程中图9A的材料板的等轴立体图，其示出应力在位移和弯折线内和附近的积聚。图9D到9E是分别对应于图9B到9C的连续前视图。图10是在板已弯折成三维物品之后类似于图1的材料板的立体图，其示出在弯折线的相对两侧上不同的位移构造。图11是图11的材料板的背面的立体图，其采用有限元分析示出应力集中的一种表现。图12A是在弯折成三维物品之前类似于图1的材料板的俯视图，其示出零缓进距离。图12B1是沿图12A中线B-B剖取的板的剖视图。图12B2是图12B1的位移的放大前视图，其示出位移的最大ζ深度。图12B3是沿线C-C剖取的图12B2的位移的剖视图，其示出具有大体平行于材料板的平坦表面的中心部分。图12B4是沿线D-D剖取的图12B2的位移的剖视图，其示出从平坦部向下延伸的倾斜部。图13-15是类似于图1、具有更改的缓进距离的材料板的俯视图。图13A是沿线 A-A剖取的图13的材料板的剖视图。图14A是沿A-A线剖取的图14的材料板的剖视图。图16是类似于图1的材料板的立体图，其示出具有倾斜部的弯折控制位移，各倾斜部构造成在弯折后密封到弯折带和相对的板表面。图17是类似于图1的材料板的俯视示意图，其示出根据本发明的双向弯折线。图 17A1是图17的板的一部分的放大视图。图17A2是沿线B-B剖取的图17的板的剖视图。 图17B1是图17的板的一部分的放大视图。图17C1是图17的板的一部分的放大视图，其示出沿形成凸缘部的外弯折线的位移。图17C2是沿图17的弯折线的弯折控制位移的放大视图。图17D1是图17的板的一部分的放大视图，其示出板的角落处的位移。图17D2是沿图17的弯折线的另一弯折控制位移的放大视图。图18A到18D是类似于图17的两个相同材料板的连续视图，其示出两个板沿不同方向弯折以形成示例性的用于炉灶的三维挡热板。图18D1是在弯折和固定到一起以形成三维产品之后图18A的材料板的仰视立体图。图18D2是图18D1的产品的俯视立体图。图 18D3是沿线D-D剖取的图18D2的产品剖视图。图18E是图18D的示例性的三维物品的通风槽的放大视图。图18F是图18D的三维物品的角落的放大视图。图18G是类似于图18A 的多个已折叠板的放大视图，其示出根据本发明彼此叠置的板堆。
具体实施例方式现将详细参照本发明的各种实施例，在附图中示出并在下面描述它们的实例。尽管结合示例性的实施例对本发明进行描述，但应当理解这并不意味着本发明仅限于那些示例性的实施例。相反，本发明意在不仅涵盖示例性的实施例，还涵盖可包括在由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的替代、改变、等同物和其它实施例。本发明的各个方面涉及制备用于弯折的材料板，这些材料板类似于由美国专利6，481，259、美国专利6，877，349、美国专利7，152，449、美国专利7，152，450、美国专禾Ij 7，350，390、美国专利申请公开2005/0005670(现在是美国专利7，440，874)、 美国专禾IJ 7，032，426、美国专利7，263，869、美国专利7，222，511、美国专利申请公开 2006/0261139 (现在是美国专利7，640，775)、美国专利7，374，810、美国专利7，412，865、 美国专禾IJ 7, 350，390、美国专利申请公开2006/0213245 (现在是美国专利7，412，865)、美国专利申请公开2006/0021413、美国专利申请公开2006/0075798、美国专利7，464，574、 美国专利公开2009/0100894、美国专利公开2009/0100895、美国专利公开2006/0277965、 美国专利申请公开2006/0277965、美国专利申请公开2008/0098787以及美国专利公开 2008/0098787中公开的那些材料板，为了所有目的而将这些专利和专利申请的全部内容以参见的方式纳入本文。前述专利和申请通常涉及制备通过在板内形成弯折控制结构来弯折成三维(3D) 物品的材料板。“弯折控制结构”是指包括但不限于狭槽、凹槽和位移的结构和特征，这些结构和特征用于形成弯折线、控制沿弯折线的弯折和/或诱导沿弯折线的弯折。“弯折线”可与“折叠线”互换使用。“三维物品”可与“三维结构”和“三维产品”互换使用，并通常涉及至少部分地通过沿弯折线弯折二维板来成形的物品。“狭槽”和“凹槽”是指在板内的切割或从板中去除材料。“位移”是指板的从未折叠板的初始平面移位的一部分。在各种实施例中，“位移”是指沿板的厚度方向移动或推动材料。“厚度方向”是指大体垂直于板的初始平面的方向。在各种实施例中，“位移”是指沿板的厚度方向推动或移动材料，因而，产生材料的至少局部剪切。 弯折控制结构控制并精确地定位二维材料板到三维结构的弯折。这种弯折控制结构降低成本和制造过程的复杂度，并使制造的灵活度更大且节省了时间。弯折控制结构可选择地允许材料板简单地以处于平坦的方式来制备，而后折叠成复杂的三维结构。意味着在折叠前呈二维板的“处于平坦的”板的制备通常降低制造的复杂度并减少时间。应当理解，本发明的方法和板适合于形成各种产品，包括但不限于电子元件底架、汽车部件、运输部件、构造部件、器具零件、卡车部件、RF挡板、HVAC部件、航空部件、玩具、 户外设备、船、娱乐设备、烹饪用具及部件等等。尤其是，本发明的教导适用于通过折叠2D 板材形成的各种3D产品和物品，这些产品需要以一定程度的压紧力和/或强度来弯折。应当理解，本发明的材料板可以同样适于弯折成多种三维物品并适于各种应用场合。还应当理解，本发明的折叠板可用于单独或与非折叠部件结合而形成3D产品和物品。折叠产品可以是精加工产品或加工产品的前体。

弯折控制结构经常用于如下应用场合中，S卩，期望产生能够不仅沿板的表面还沿弯折控制结构的区域中的弯折线来支承负载的刚硬的三维物品。然而，用于形成弯折控制结构的现有工艺，诸如冲切、冲压、机加工、光刻、压花等，会在弯折后在材料板内形成间隙或间隔。虽然这些工艺会在弯折过程中导致板的特征的一定配合，但沿弯折线的配合不足以承受较大的负载。例如，接触的表面一般是较小的和/或接触会以限制力的施加的角度发生。附加地，现有的弯折控制结构无法允许缺乏延展性的高抗张强度材料(例如，T-6 铝)的弯折。因此，本发明的各个方面示出诸如弯折控制位移的弯折控制结构如何能形成在可以被弯折成三维结构的材料板内，该结构具有沿弯折线的降低应力和增大的承载力。 本发明的各个方面涉及形成具有降低的应力集中和增大的疲劳强度的经弯折的三维物品。 在一些方面，本发明允许使用具有相对高抗张强度的材料来制备用于弯折的材料板。例如， 在此所述的方法可用于借助于现有技术通常不适于弯折的较高强度的脆性材料。在一些方面，本发明涉及以较大的灵活度制备用于弯折的材料板。例如，所述的方法和板可应用于能沿不止一个方向或以不止一种方式弯折的材料板，诸如提供双向精确折叠的弯折线。“双向”是指板可沿折叠线在多个方向上进行转动和精确折叠。现返回到附图，在整个附图中，相同的部件用相同的标号表示，图6-7示出具有多根弯折线32的三维物品30。示例性的三维物品是由图1-5中所示的二维材料板33形成的，板具有沿弯折线定位的、一般标记为35的多个弯折控制位移。用于根据本发明的材料板的合适材料包括但不限于诸如钢、碳钢、合金钢、不锈钢、镀锌钢、铝、钛、金属复合物及其组合物的金属和刚性塑料。在各种实施例中，材料板是层叠结构。在各种实施例中，材料板是具有相对高抗张强度的材料或具有相对高抗张强度的层叠材料。在各种实施例中，材料板是不可压缩材料。“不可压缩”应如本领域中，特别是在机械和材料科学领域通常理解地那样进行理解，且通常涉及抗压缩力的材料。例如，“不可压缩材料”一般排除像卡板纸和波纹纸的材料。在各种实施例中，材料板由相对易延展的材料构成。在各种实施例中，材料板是具有高抗张强度的不可压缩材料。“高抗张强度”和 “延展性”以本领域的技术人员所理解的那样进行理解。“高抗张强度”一般是指退火和回火的变化状态下的强度。在一些情况下，高抗张强度材料可指具有较高最终强度的相对较脆的材料。“延展性”和“易延展”可互换地使用，并一般是指在抗张强度下提供一定可测量变形的材料。“延展性材料”是相对于高度脆性材料和不允许有显著永久变形的材料。本领域的技术人员应当理解，在弯折过程中板的宏观的物理属性将部分受到板的厚度和其它属性的影响。因此，“不可压缩”、“易延展”和“高抗张强度”还可在这些因素的基础上进行理解。在各种实施例中，材料板由T-6铝构成并具有2. 5毫米的厚度。在各种实施例中，材料板是T-6铝，且板厚在约0. 6毫米到4毫米的范围内。在各种实施例中，材料板是钢， 且厚度可以是14规格(gauge)、15规格、16规格、17规格、18规格、19规格和20规格中的一个。 参见图1-7，示例性的弯折控制位移35具有在一些方面类似于具有盖和杆的蘑菇形状。每个位移35包括位移部37和杆部39。由沿板的厚度方向(例如，进入图3的页面方向)移位的材料形成位移部。如下面将更为完整地描述，位移部的周界的一部分经历剪切，因而，位移部与板的剩余部分离，以形成剪切面53。而位移部37包括对应于剪切面的周界40。周界是指位移部的周向边缘和形成周向边缘的外表面。位移部37包括沿弯折线32延伸的中心部分42和在中心部分沿侧向的相对两端处的相对端部44。中心部分和端部的周界形成位移部37的周界40。在示例性的实施例中，周界46具有x-y平面内沿长度方向的不均勻曲线(参见， 例如图2)。“不均勻”是指变化的曲率半径和/或周界的非线性。如图1-2中所示，例如， 周界沿其长度具有至少7个不同的曲率半径。在各种实施例中，沿中心部分42的周界具有较缓和的弯曲轮廓和沿端部44的相对较小的半径及两者间的过渡部分。在各种实施例中， 中心部分周界是材料厚度的至少约5倍。在示例性的实施例中，沿中心部分42的周界40 大体笔直并平行于弯折线32。在示例性的实施例中，端部具有形成较小半径弧的周界。在示例性的实施例中，周界沿中心部分的一部分大体平行于弯折线并且沿端部逐步过渡到较小半径弧。在各种实施例中，周界沿中心部分42和端部44之间过渡部分的一部分大体笔直并与弯折线呈钝角。在各种实施例中，弯折线32的相对两侧上相邻的弯折控制结构35的端部定位和构造成形成各端部之间的四边形弯折带。如图3中所示，对应端部的周界形成弯折带，其中，根据端部44的笔直周界，各侧面大体笔直。如果所有都相等，材料的特征通常决定剪切的开始。在T-6铝的情况下，例如，当材料移位约0. 45T或板厚的45%时开始剪切。与之相比，在剪切开始前，低碳钢可移位到大几个量级的深度，除非采用切削边。因此，每种材料类型可具有相关联的临界剪切深度。在各种实施例中，位移部37沿弯折线和端部的周界40位移超过材料的临界剪切深度，由此剪切材料。对比于激光切割槽，由材料位移引起的剪切一般不具有清楚形成的起始点和终止点。因此，在材料位移了大约足以形成剪切的深度(临界剪切深度)的区域中， 会发生局部剪切。在各种实施例中，位移部和板的剩余部分之间的过渡是逐步的，因此，形成位移部37的边缘和杆部39的边缘之间的局部剪切区域。示例性的位移部37的剪切终止于杆部39的区域内。因此，在终止于端部和杆部之间的过渡区域中之前，剪切边缘49沿弯折线并围绕位移部的侧向端部延伸。剪切边缘是指板的完全剪切部分且并不包括局部剪切的过渡部分。在板的弯折过程中，应力线一般沿完全剪切边缘49传播并沿剪切边缘的端部方向继续。局部剪切的边缘会影响应力传播，但将比完全剪切边缘的影响程度小。此外，剪切边缘形成应力并不经过的剪切间隙。从这个角度看，剪切边缘使位移部37与板的剩余部分中的应力隔离。杆部使位移部与板的剩余部分33互连。可以用足够大的材料段来形成互连材料以防止开裂或折断。在各种实施例中，周界边缘围绕对应端部翻转，然后朝向过渡部分中的弯折线延伸返回杆部。这种构造提供从剪切边缘到杆部的光滑过渡，同时减小弯折控制位移的有效高度(即，图2中的y轴线)在示例性实施例中，杆部由剪切面的终点形成。剪切面的“终点”是指剪切边缘或局部剪切的边缘终止于不剪切的材料的位置。换言之，“剪切面的终点”是指剪切开始或结束的位置。在各种实施例中，杆部位于中心部分42的内部。换言之，杆部比中心部分窄并位于由中心部分的宽度形成的边界内。在示例性的实施例中，剪切的终点一完全剪切终止的区域一超过位移部的端部(例如，参见图4A中的T)。在各种实施例中，剪切的终点在位移部的端部向内约10°到约20°。在示例性的实施例中，剪切的终点在位移部的最外端(例如，参见图4A中的Ti)。这样，板内引起的应力远离弯折带61，而板的其它工作部分在所得物品的弯折和加载过程中经受应力。从在此的描述中应理解到，剪切的终点可位于各种位置以调节材料的性能。杆部39使位移部37互连到板沿互连区域47的剩余部分。在各种实施例中，互连区域大体平坦并相对于板的平面呈一角度。在示例性实施例中，互连区域从板的平面以约 15°到约20°之间的角度延伸。如上所述，至少部分地通过使材料沿板材的厚度方向移位来形成位移部35的剪切面53。在所示实施例中，位移部形成于弯折线的交替侧上。但应当理解，弯折控制的位移还可形成在弯折线的一侧上，这在某些情况下会通过隐藏这些位移来提供更为吸引人的视觉外观。如果已知加载方向，弯折控制位移可以定位在弯折线与加载方向相对的一侧上。一般而言，通过冲击材料板的冲枪(lance)和使对应于位移部37的至少一部分材料移位来形成示例性的位移部35。材料可以相对传统的方式移位或冲压成相对的空腔。因此形成的弯折控制位移包括位移部37，该位移部至少部分位于由材料板的剩余部分的相邻表面(例如，相对的板表面54)形成的平面下方。位移部的靠近弯折线的一端完全剪切，因而，剪切边缘49在由初始的材料板形成的平面下方至少部分地移位，以形成剪切面53 (参见图2)。位移的剪切形成沿材料板的厚度方向的垂直位移。弯折控制位移形成与每个剪切面53相对的相对面51 (例如，参见图4B)。位移距离被称为“ζ深度”。如所述，例如，在图1-8中，每个位移部都可具有多个相关联的ζ深度。如本领域的技术人员所理解的，可以用不平的冲枪或冲压表面来形成ζ深度的变化。在示例性的实施例中，最大ζ深度在位移部42沿弯折线的一端处。换言之，最大ζ深度是沿中心部分42 的剪切面。在各种实施例中，位移部的最小ζ深度(并不是沿互连区域)比临界剪切深度大，因而，整个位移部与板的剩余部剪切开。在一个实施例中，最小ζ深度是材料厚度的约 65% 到约 100%。弯折控制位移靠近弯折线的一部分周界40形成剪切面53，该剪切面朝向弯折线的相对侧上的材料板内的相对的板表面(一般称为54)。在此，相对的板表面是指弯折线的与弯折控制位移的剪切面相对的一侧上的材料板的剩余部分或板面。相对面在此是指相对的板表面的端部处的面表面。多个弯折控制位移35形成在具有沿对应的剪切面53延伸的剪切边缘49的材料板内。“周界”可指沿位移部延伸的剪切边缘或剪切面。—般而言，垂直的位移将不是均勻的，这是因为至少一部分的位移连接到板的剩余部分。但ζ深度是指位移部37的对应点的位移深度。在各种实施例中，最大ζ深度至少是材料的厚度，且端部的最外边缘位移了比材料厚度小的距离。因此，倾斜部形成从位移部到板的光滑过渡。 在示例性的实施例中，位移部37包括大体平行于材料板并位移到ζ深度的平坦区 56。在各种实施例中，平坦区是中心部分42的一部分。在各种实施例中，相对的端部44形成从较大ζ深度的位置伸出的倾斜部58。在各种实施例中，端部44具有相对于板材的表面约5°到约10°之间的倾斜角。在示例性的实施例中，端部并不直接连接到板，而是通过中心部分和杆部进行连接。在示例性的实施例中，位移部形成“平顶(rooftop) ”，由此位移部的各部分在不同的Z深度处进行位移。在示例性的实施例中，位移部包括最大Z深度处的平坦区和从平坦区朝相对的端部向下倾斜的倾斜部。“顶部拉平(roof topping)”是指形成具有不平顶部的冲枪，其构造成形成具有最大ζ深度处的区域和处于较小ζ深度的其它部分的位移。应当理解，位移部可以一种ζ深度形成或者形成有变化的ζ深度的区域和/或倾斜角以及其它构造。在一个实施例中，倾斜部都位移到足以引起至少局部剪切的ζ深度，但处于小于最大Z深度的Z深度。在一个实施例中，倾斜部完全位移到足以引起围绕整个边缘(即，端部44)的完全剪切的深度。位移部还可形成有弓形面或弯曲面。但一般而言，造出带有这种弯曲面的工具比带有成角度的平面更贵。顶部拉平一般减小用于形成位移的设备的吨位。对比于需要所有或大多数材料位移到最大ζ深度的位移，顶部拉平限制最大剪切的区域。例如，对于示例性的位移，沿端部周界所需的剪切量小于沿中心部分的端部所需的量。换言之，材料仅沿位移的一部分(沿示例性实施例中的弯折线)冲压到最大ζ深度。位移的具体形状对于在弯折过程中控制板的性能起到显著作用。例如，平行于板的平面内的中心部分周界的曲线对使相对的板面54与剪切面53配合起到一定作用。已发现，例如，具有相对较大曲率半径的中心部分周界促进相对面的弹性变形，并因此看来可促进拉动相对面抵靠剪切面。端部44的半径还对控制剪切面相对于相对的板表面的定位起到一定作用。端部是小半径弧，这意味着，端部具有较小的曲率。在各种实施例中，端部的曲率半径在板材厚度的大小量级内。在示例性的实施例中，端部的曲率半径等于1.6T(材料厚度的1.6倍)。 端部和/或剪切边缘的曲率半径也在弯折过程中对控制和引导板内的应力提升起到一定作用。在示例性的实施例中，周界40基本上沿它的长度弯折。周界的弓形轮廓(在x-y 平面内)通常提高板内沿弯折线的张力，该张力拉动剪切边缘49与相对的面51配合。这种张力或预载荷减小沿弯折线的间隙并通常用于增大弯折线的强度。但如果张力太高，间隙会形成于剪切边缘和相对面之间。在示例性的实施例中，端部具有类似于沿中心部分的曲线的弓形轮廓，除了端部的曲率半径基本上较小以外。实际上，曲率半径可充分变化，并且可单独更改沿周界的曲率半径和形状。剪切的终点还在弯折过程中控制板的性能。如上所述，弯折控制位移35包括剪切边缘和未剪切边缘之间的过渡区60。尤其是，剪切的终点沿互连区域47设置。在各种实施例中，剪切的终点位于端部之内。已发现，端部44和杆部39之间的光滑过渡在弯折过程中引起板内的应力跟随围绕端部的周界路径。参见下面例1，这允许引导应力集中远离弯折带 61。还已发现，当板被弯折时，光滑的过渡对应于剪切面53与相对表面54改进的接触。在示例性的实施例中，剪切的终点在位移的纵向轴线沿端部约5°到约15°之内。但应当理解，过渡区60的实际尺寸和位置可根据应用情况作极大的变化。此外，过渡区可具有区域性的或局部特性，但可能相对于端部不具有明显的结构边界或可能具有不同的宏观特性。还已发现，位移部的形状和构造能在弯折过程中和弯折之后控制剪切面和相对板的配合类型和配合量。每个示例性的弯折控制位移形成有在材料板内、弯折控制位移之间成对的弯折带61，这些弯折带与弯折线32相交。弯折控制位移在每端上形成有弯折带，因而，对应的剪切面53在各弯折带之间延伸。这些引导线可以用于使位移构造成在弯折过程中/弯折之后增加剪切面与相对面和弯折带的接触及配合。在各种实施例中，弯折带构造成和定位成材料板的弯折使带61张紧，因而，当材料板被弯折时，剪切面53与相对的表面54紧密邻接。尤其是，当板在弯折线的每侧上的两板面被折叠时，相对的板表面朝剪切面和剪切边缘被拉动并适应抵靠于剪切面和剪切边缘。可以期望使弯折控制位移成使弯折带在弯折过程中在位移的外端上拉动并抵靠外端。 这样，当材料板被弯折时，这些外端被充分密封和/或预加载。如所示，例如，在图1-2中，间隙可存在于位移部的剪切边缘和板之间。但在弯折位置，剪切边缘与弯折带61和相对面接触。剪切边缘的中心部分还与相对表面分布接触。 因此，当材料板被弯折时，板的弯折使相对表面密封到剪切面。当位移的部件和特征在弯折之后紧密邻接时，密封变得较紧密和较强。因为如上所述和在上述申请中，弯折带在弯折线上被拉动，所以沿中心部分和倾斜部分的剪切边缘可构造成在弯折之后与板的相对面51对齐。如上所述，位移部可包括倾斜部以促进沿剪切边缘的这种对齐。在示例性的实施例中，倾斜部58形成从中心部分42 的最大ζ深度向下倾斜的曲线。在示例性的实施例中，倾斜部和中心部分在x-z平面内形成钟形或谷形。倾斜部的曲线和/或倾斜角构造成与弯折带61和相对面51的最终位置匹配或相对应。 在各种实施例中，倾斜部58定位成和构造成或接近剪切边缘49的弓形，因而，位移部37在弯折完成之后与相对的表面54的面51对齐。因此，如所示，例如在图10和16 中，相对的板表面和弯折带与位移的周界配合。参见图16，在一个实施例中，位移部37"‘ 构造成与相对的表面54"‘紧密对齐，以为了流体阻力和/或更大的强度而有效地密封弯折线。在所述实施例中，中心部分内的ζ深度大于沿端部的平均ζ深度。类似地，位移部可以构造成和定位成在弯折之后增强密封和预载荷，以减小振动和天然谐和力。如从上述理解到地，本发明的弯折控制结构具有相对比现有的弯折控制结构增大的接触面积。弯折后增大的接触面积增大弯折线承受负载的能力并用减小的间隙来提供悦目的外观。同样，接触基本上是平的，这增大承受负载的能力。返回到图1-8，在各种实施例中，剪切面还构造成对应于与其配合的剪切面，以在弯折之后更改接触的类型。例如，在所述实施例中，剪切面垂直于板的平面，因而，一旦板被弯折90°，相对的板表面平坦地抵靠该剪切面。因此，沿弯折线的负载被更为直接地传递到位移中以及弯折线的另一侧上的板的剩余部中。相反，一部分力以与现有的弯折控制结构成一角度地被引导到位移中。在示例性的实施例中，材料板是T-6铝，且ζ深度至少为位移部的远点处的材料厚度的1. 0倍。沿端部，Z深度是材料厚度的约0. 6倍。现在可以描述根据本发明形成材料板的方法。可以使用诸如模具(冲枪)和型腔的传统工具。在一些情况下，可以简单地通过如上所述调节型腔区域和冲枪区域之间的冲压深度和间隙来更改传统的冲枪和型腔来形成本发明的制备好的材料板。此外，已发现，减小冲枪的覆盖区提高制造的灵活度。例如，减小冲枪的覆盖区使材料板的层叠更容易。如从上述理解到地，可通过改变用于形成位移的工具的构造来调节剪切终止的位置和其它特征。在例如冲枪和型腔的情况下，冲枪的周向形状很大程度上对应于移位部37 的形状。型腔的周向形状很大程度上对应于剪切边缘和互连区域的形状。因此，冲枪和型腔的边缘形成弯折控制位移的形状。通过调节冲枪和型腔的形状和间隙以及位移距离，可以调节剪切终止的位置。在示例性的实施例中，弯折控制位移35沿弯折线定位并形成弯折控制位移之间的弯折带。示例性的弯折带可以比由上述申请中的弯折控制结构形成的那些弯折带宽。在各种实施例中，弯折线构造有相对更大数目的弯折控制结构，这些结构沿侧向长度，意味着从端部到端部较短。参见图6-8，制备好的二维板33容易弯折成三维物品。可以通过在弯折线的相对两侧上将力施加到板的侧面来弯折根据本发明制备的材料板。用于弯折所需的力与传统板弯折相比较小，因而，在一些情况下，材料板可以不使用工具或较重的设备来进行弯折。在上述申请中更为详细地描述弯折材料板的方法。在本发明的各个实施例中，板33'类似于上述的板33，但包括如图10-11中所示的经更改的位移部35'。相同的附图标记已用于描述相同的部件。在各种实施例中，互连区域47'部分地由一个或多个肋状物63形成(例如，图10 中所示)。在各种实施例中，通过靠近剪切面的对应终点定位的相对的球形肋状物63来形成互连区域。如图10中所示，示例性的肋状物有效地使剪切的终点与杆部39'分隔开。因此，肋状物可构造成根据上述控制应力提升的终点。应当理解，互连区域的形状和构造可根据应用情况作变化。转到图12-15，除了弯折控制位移的各个特征已作更改以外，材料板33〃类似于材料板33。图12示出具有零缓进距离和经更改的最大ζ深度的材料板。如图12B2中所示， 最大ζ深度小于板的材料厚度。参见图12B3和12B4，位移部相对于示例性的板33具有大体平坦的形状。中心部分处于最大ζ深度，而端部朝板的平面向下倾斜。在所述实施例中， 端部具有约0. 5倍材料厚度的ζ深度。图13-15示出在弯折线的相对两侧上具有零缓进距离的各弯折控制位移。“缓进距离”是指靠近弯折线的一个位移部的前端和弯折线的相对侧上的另一位移部的端部之间的侧向距离。在各种实施例中，缓进距离小于零，因而，在弯折线的相对侧面上的位移部之间的重叠(参见，例如，图3中的“J”)。已发现，制备具有负缓进距离的材料板在弯折之后增加边缘到表面的压力，该压力有效地对弯折控制位移进行预加载，由此增加弯折线的强度和稳定性。但应当理解，缓进距离可以变化并可以是负的、零或正的。
尽管缓进距离可以是零(即，位移部的远端都沿如图12和14中所示的弯折线定位)，但已发现，当缓进距离接近零时，材料中的翘曲和波动会在弯折过程中开始在板的主平面内展开。缓进距离还积极地影响拉动带抵住位移部以提供增大的负载力。有限元分析例1返回到图9，示出使材料板模制在板33上的有限元分析(FEA)。相同的附图标记已用于描述相同的板33"‘和板33的部件。板33"‘形成有类似于弯折控制位移35的弯折控制位移35"‘。如图9中所示， 位移部在板内的形成在位移部37"‘和杆部39"‘之间的连接区域内和周围产生应力集中。应力集中在端部朝向杆摺回和剪切终止的区域内尤其剧烈。在弯折过程中，FEA模型示出应力提升沿弯折带61〃 ‘和端部44〃 ‘之间的相交部分发生(参见图9B)。在弯折之后，应力集中积聚于低于剪切终止的端部下方的区域中。 因此，看起来根据本发明的弯折控制位移引导应力集中远离弯折带中心部分。还发现，应力倾向于围绕端部运动，并且不遇到与剪切终点相关联的应力提升。相反，应力会遇到“死区”(参见，例如图9C和11中的“D”)并继续穿过系统。因此，应力不太可能在弯折和加载过程中结合并积聚在材料板内。这样，本发明的弯折控制结构引导来自剪切和弯折的应力远离高应力集中区域。因此，由弯折应力产生的破裂不太可能发生在将显著影响所得的三维物品的弯折和性能的区域中。上述分析证实沿侧向的位移长度与材料厚度之比(L/T)、沿纵向的位移高度与材料厚度之比(h/T)、深度与材料厚度之比(h/T)和其它特征与材料厚度之比对于控制应力集中起到一定作用。还发现，这种特征似乎均勻地按比例增大，因而，当厚度和其它特征均勻地按比例增大时，性能在很大程度上保持相同。上述分析还证实了端部的曲率半径、倾斜角度和其它特征对于控制应力提升的作用。现返回图17-18，示出类似于结构30的三维物品30a。相同的附图标记已用于描述板33a和板33b的相同的部件。示例性的物品30a是意在用于示例性的炉灶的挡热板并由两块材料板33a、33b 形成。在各种实施例中，板具有24规格厚度或约.021英寸厚。在各种实施例中，板是铝 5053。制备用于沿由弯折控制位移35a形成的弯折线32a进行弯折的材料板。弯折控制位移35a在各个方面类似于弯折控制位移35，除了弯折控制位移35a是为双向精确折叠而构造的。尽管通过用具有一个平的冲压面的简单的冲枪进行冲压而形成示例性的弯折控制位移35a，但应当理解位移可以例如类似于弯折控制位移35的其它方式来构造。在各种实施例中，板由高抗张强度的金属构成并且至少一个位移包括沿由剪切面形成的厚度方向从材料板移位的位移部，该位移部还包括沿弯折线延伸的中心部分和在中心部分的相对两端处的相对端部，以及使位移部与材料板的剩余部互连的杆部，其中，杆部位于端部之内并由剪切面的相对的终点形成。示例性的板彼此镜像，但应当理解它们不必相似或相同。在各种实施例中，设置基本上或本质上相同的两块板。“基本上相同”是指板彼此之间的不同仅在于不显著影响板或所得结构的弯折性能的方面。在各种实施例中，基本上相同的板是彼此的镜像。具有相同布局和总体尺寸的图18的示例性板基本上相同。“基本上相同的弯折线”是指构造成实现功能上相同的弯折过程的弯折线。应当理解，弯折线和弯折控制结构可以根据上文和在上述专利和专利申请中所述原则进行更改。在示例性的实施例中，物品30a是由两块相同板33a、33b构成的挡热板。这些板具有相同的外部尺寸和弯折线。从上述内容应当理解，限制性的设计因素可以是基于所得弯折物品想要应用的应用场合。在这种情况下，板的尺寸是基于挡热板30a将要定位到其中的空间。示例性板的弯折线形成敲出凸片(knock-out tab)65a、周向凸缘67a、通风槽68a 和其它特征。如上所述，每块板可制备有处于各种位置和构造的弯折线以形成处于平坦的多种特征。根据本发明的双向折叠线32a能够取代不同设计的板而使用相同板33a、33b以形成不同的弯折的三维产品。“双向”折叠是指沿弯折线的任一方向精确弯折。换言之，板的一个板面可以相对于弯折线的另一侧上的相邻的板面沿顺时针或逆时针方向转动。或者， 板可在厚度方向(与板的平面正交)上沿任一方向弯折。双向折叠线32a包括沿板的厚度方向移位的弯折控制位移35a。材料的位移使材料移动并引起沿位移的周界的剪切。所得的位移包括剪切面53a。对比于折叠线32，折叠线32a包括沿一个厚度方向位移的位移部35a和沿相对的厚度方向位移的另一位移部35a。“相对的厚度方向”是指沿板的厚度围绕弯折线的轴线的相对方向，或换言之，沿弯折线垂直于板的平面。“相对的厚度方向”与“弯折线的相对侧” 相对，“弯折线的相对侧”是指板的相同侧，但是在相同平面内的弯折线的另一侧上或横跨弯折线。如所示，例如，在图17A2中，一些示例性的位移部被向上冲压，而一些位移部被向下冲压。示例性的板33a、33b的相同的构造提供几个优点。如下面将描述地，这种构造允许板彼此堆叠来形成产品。还应当理解，通过与两个完全不同的折叠板相比将物品减少到两个相似或相同的部件的组合来实现几个优点。至少，使用相同部件显著降低制造成本和复杂度。与之相反，传统的挡热板例如由三个或更多部件构成，这些部件通过三种独特的制造过程来制造。即便是现有的金属板弯折技术，弯折线被构造成沿一个预定方向弯折。换言之，尽管板33a看起来与板33b相同，但传统的技术需要具有弯折线的两块不同的板，这些板具有带有相反弯折线构造的弯折控制结构。每块板的弯折线将设计成沿不同(相反)方向弯折。由于使用传统技术，因此板33a内的弯折线具有所有向下冲压的位移部，而板33b 内的相同弯折线具有所有向上冲压的位移部。与之相对，根据本发明的弯折线允许沿多于一个方向进行双向精确折叠。通过沿弯折线使用构造成沿多个方向精确弯折的弯折控制位移来启动这种折叠。具体来说，一个或多个弯折控制位移形成和构造成沿一个方向精确弯折。沿相同弯折线的一个或多个弯折控制位移又形成和构造成沿不同方向精确弯折。因此，可沿任一方向实现精确弯折。应当理解，本发明的原理具有更宽泛的应用场合。例如，可为了其它独特的过程而构造一个或多个弯折控制结构，诸如在根据上述相关专利和申请的弯折的不同阶段期间形成对弯折的阻止或提供剪切面的叠置的支承。在图17-17D2中示出板33a、33b的示意图，其示出板的细节。从示例性的板中应当理解，板内的弯折控制位移构造成沿规定的弯折线精确控制弯折。多个示例性的位移部的至少一部分沿厚度方向移位等于或小于约板的一个材料厚度的距离。在各种实施例中，位移距离(ζ深度)是板厚的0.9倍。在各种实施例中，最大位移距离是沿位移的中心部分，而位移的端部朝剩余材料倾斜。在各种实施例中，位移的中心部分包括平坦区。沿形成每个周向凸缘67a的弯折线，弯折控制位移35a在弯折线的中间比靠近角落的地方长。示例性的板内的位移进行变化，以控制板的局部部分中的强度和弯折特征。角落具有相对较短的位移和各位移之间的弯折带以提供较强的所得弯折线。在示例性板33a 中，连续的位移形成于弯折线的相同侧上(在图18E中清楚可见)。在弯折过程中，相同侧的位移形成在弯折线上弯折的半带。在上面提到的美国专利公开20080098787中更为详细地描述了这种半带。在示例性板33a中，连续的位移形成于材料板的交替侧上。换言之，一个位移部在板的一侧上向下位移，而相继的位移在板的相对侧上向上位移。转到图18到18D2，现将组装描述根据本发明的示例性物品30a的方法。板33a、 33b以平坦的方式形成有与待成形物品的所得特征相关的特征。如图18中所示，示例性板 33a基本上与33b相同。示例性板中的所有弯折线是为双向精确折叠而构造的，因而，板并不通过设计具有明显的顶部或底部。图18A1到18A2示出板33a的折叠，而图18B1示出板33b的折叠。如在上述提到的专利和专利申请中详细所述地，板沿折叠线被弯折。尽管示例性板是相同的，但板通常沿双向折叠线在相对的厚度方向上进行折叠。形成板33a的通风槽68a的通风凸缘70a被向上折叠(参见图18A2)，而板33b中的对应凸缘被向下折叠(参见，图18B1)。同样，对应的凸片65a沿不同的厚度方向进行折叠。各板相对于彼此围绕平行于厚度方向的轴线转动 180°。因为形成通风凸缘的弯折线并不对称地定位在板上，所以，一块板上的弯折的通风凸缘将在转动之后与另一块板偏离(参见图18C3)。接下来，折叠板被定位在一起。弯折板33b定位在弯折板33a的顶部上。板33b被翻转，因此，板33b的折叠部分如上所述与板33a的折叠部分对齐(参见图18C2和18C3)。 板33a的弯折部分与板33b对齐。如图18D1到18E中清楚可见，下板33a的折叠部分与通过折叠33b中对应的折叠部分所形成的孔对齐。因此，板33a中的凸片65a靠近板33b中的对应凸片定位。类似地，形成通风槽68a的折叠部分彼此靠近定位。凸片65a的长度可用于通过使凸片与另一板上的未折叠材料接触而形成板33a和板33b之间的间距或偏移。 在各种实施例中，至少一块板设置有偏移凸片，该偏移凸片的尺寸设计成并构造成控制两块或更多堆叠板之间的间距。在各种实施例中，紧固件设置在一块板上以与另一块板互锁并设定相对于另一块板的相对位置。示例性板包括弹簧夹紧固结构72a以将折叠的周向凸缘固定在位。通风凸缘70a和第二块板中对应的通风凸缘的叠置形成通风槽68a的双层厚度壁 (参见图18D3)。如图18D1和18D2中所示，对应的通风槽形成于所形成的挡热板的每一侧上。在示例性挡热板中，通风槽形成约70平方英寸的开口面积。在各种实施例中，通风槽为至少约30平方英寸。应当理解，可通过选择性地折叠通风凸缘来容易地调整开口面积。 例如，可以通过折叠所有的通风凸缘来获得最大开口。通过折叠少于所有的通风凸缘来获得较少的量。还可通过更改处于平坦的板来容易地调整总开口范围。随后，折叠的堆叠材料板被固定在一起以形成一体式结构30a。在示例性的实施例中，通过过盈配合来固定弯折板33a、33b。尤其是，配合的尺寸和弯折线位置形成两板之间紧密配合的结构，这种结构形成天然的过盈配合。通过叠置对应的凸缘、凸片和其它特征来进一步固定板。应当理解，可使用其它紧固技术来将弯折板永久地或暂时地紧固在一起。
尽管在挡热板的上下文中进行了描述，但应当理解本发明的板和方法可构造成用于多种应用场合。例如，可以提供为了折叠而制备的一个、两个、三个或更多个板以形成所得物品。如所示，例如在图18G中，三块板可以堆叠在彼此之上以形成3D物品或产品。板还可出于货运中间的折叠产品的目的而构造成这种堆叠。如从上述内容理解地，可以根据应用场合来更改板和弯折线。各个部件可以在弯折过程的各个阶段定位在板上或附连至板。 对在此所述的板和方法的其它更改意在本发明的范围之内。为了便于解释并在所附的权利要求书中精确定义，术语“向上”或“上”、“向下”或 “下”、“内部”和“外部”用于参考如附图中所示这种特征的位置来描述本发明的特征。为了说明和描述的目的而提出本发明的各种实施例的上述说明。它们并不表示穷尽性的或将本发明限制于所揭示的具体形式，且受到上述讲授的启发还可有多种改动和变型。选择和描述这些实施例是为了清楚地解释本发明的原理及其实践应用，以由此使本领域的技术人员能够最好地利用本发明，且具有各种更改的各种实施例适合于所考虑的具体应用。本发明的范围想要由所附的权利要求书及其等同物来限定。
权利要求
1.一种用于沿弯折线弯折来形成具有承载弯折线的三维物品的二维材料板，所述板包括至少一个弯折控制位移，包括位移部，所述位移部沿由剪切面形成的厚度方向从所述材料板移位，所述位移部还包括沿所述弯折线延伸的中心部分和在所述中心部分的相对端部处的相对端部；以及杆部，所述杆部使所述位移部互连到所述材料板的剩余部，其中，所述杆部位于所述端部之内并由所述剪切面的相对的终点来形成。
2.如权利要求1所述的材料板，其特征在于，所述中心部分的最大位移距离至少约等于所述材料板的所述厚度。
3.如权利要求1所述的材料板，其特征在于，所述中心部分包括基本上平行于所述材料板的平坦区。
4.如权利要求3所述的材料板，其特征在于，所述中心部分还包括从所述平坦区延伸的相对的倾斜部。
5.如权利要求4所述的材料板，其特征在于，所述相对的端部形成对应的倾斜部。
6.如权利要求1所述的材料板，其特征在于，所述端部以相对于所述材料板的表面约 5°到约10°之间的角度延伸。
7.如权利要求1所述的材料板，其特征在于，所述中心部分的最外边缘移位小于所述材料板的所述厚度的距离。
8.如权利要求1所述的材料板，其特征在于，所述杆部使所述位移部沿部分地由一个或多个肋状物形成的互连区域互连到所述板。
9.如权利要求8所述的材料板，其特征在于，所述互连区域由靠近对应终点定位的相对的半球形肋状物来形成。
10.如权利要求1所述的材料板，其特征在于，所述材料板包括多个位移，连续的位移定位在所述弯折线的交替侧上。
11.如权利要求1所述的材料板，其特征在于，所述板包括多个位移，相邻的位移形成所述位移之间的弯折带。
12.如权利要求11所述的材料板，其特征在于，每个所述端部包括大体直线段，所述直线段定位和构造成所述弯折线的相对侧上的相邻位移的对应端部形成基本上四边形的弯折带。
13.一种制备用于沿弯折线弯折来形成三维物品的二维材料板，所述方法包括至少一个弯折控制位移，所述弯折控制位移形成弯折线，所述位移包括位移部，所述位移部沿由剪切面形成的厚度方向从所述材料板移位，所述位移部还包括沿所述弯折线延伸的中心部分和在所述中心部分的相对端部处的相对端部；以及杆部，所述杆部使所述位移部互连到所述材料板的剩余部，其中，所述杆部位于所述端部之内并由所述剪切面的相对的终点来形成。
14.如权利要求13所述的方法，还包括使所述材料板沿所述弯折线弯折，由此力的平衡在弯折期间使所述弯折线的与所述至少一个位移相对的一侧上的所述板的表面与所述剪切面配合。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，在成形过程中，所述中心部分的最大位移距离至少约等于所述材料板的所述厚度。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述成形包括形成具有大体平行于所述材料板的平坦区的所述中心部分。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述成形包括形成具有从所述平坦区延伸的相对的倾斜部的所述中心部分。
18.如权利要求17所述的材料板，其特征在于，所述相对的端部形成对应的倾斜部。
19.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述端部的最外边缘移位小于所述材料板的所述厚度的距离。
20.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述杆部使所述位移部沿部分地由一个或多个肋状物形成的互连区域互连到所述板。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述互连区域由靠近对应终点定位的相对的半球形肋状物形成。
22.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述成形包括形成具有多个位移的所述材料板，而连续的位移定位在所述弯折线的交替侧上。
23.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述成形包括形成具有多个位移的所述板，相邻的位移形成所述位移之间的弯折带。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，每个所述端部包括大体平坦段，所述平坦段定位和构造成所述弯折线的相对侧上的相邻位移的对应端部形成基本上四边形的弯折市ο
25.一种形成3D物品的方法，所述方法包括形成多个弯折控制位移，以在二维材料板中形成弯折线，每个位移的周界的至少一部分形成剪切面，所述成形包括使至少一个弯折控制位移沿所述板的一个厚度方向位移，而使另一弯折控制位移沿所述板的相对的厚度方向位移；以及使所述材料板的一部分沿所述弯折线精确弯折。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述多个弯折控制位移定位成和构造成促进沿所述弯折线在多个方向上精确弯折。
27.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述弯折产生力的平衡，所述力的平衡使所述剪切面与所述弯折线与所述至少一个位移相对的一侧上的所述板的表面配合。
28.如权利要求25所述的方法，还包括制备基本上与所述第一材料板相同的第二二维材料板，以沿对应于所述第一材料板弯折线的弯折线进行弯折；并且使所述第二材料板的一部分沿所述第二材料板的所述对应的弯折线在与所述第一材料板的所述弯折相对的方向上精确弯折。
29.如权利要求观所述的方法，还包括将所述弯折的第一材料板定位在所述弯折的第二材料板的顶部上，因而，沿所述第一材料板的所述弯折线的弯折部靠近沿所述第二材料板的所述弯折线的相对的弯折部。
30.如权利要求四所述的方法，还包括将所述第一材料板紧固到所述第二材料板以形成刚硬的三维物品。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，通过过盈配合来实现所述紧固。
32.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述第一材料板和所述第二材料板上的所述弯折线定位和构造成所述第一板上的至少一个所述弯折部在定位过程中与所述第二板上的对应弯折部配合。
33.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述板的材料是不可压缩的。
34.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述板的材料是易延展的金属。
35.如权利要求25所述的方法，其特征在于，在成形过程中，所述中心部分的最大位移距离约等于所述材料板的所述厚度。
36.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述最大位移在所述位移的中心部分上， 且所述位移的端部移位小于所述材料板的所述厚度的距离。
37.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述成形包括形成具有大体平行于所述材料板的平坦区的所述位移的所述中心部分。
38.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述成形包括形成具有相对倾斜部的中心部分，所述倾斜部从所述平坦区延伸到所述材料板的剩余部分。
39.如权利要求25所述的方法，其特征在于，连续的位移定位在所述弯折线的相同侧上。
40.如权利要求25所述的方法，其特征在于，相邻的位移形成所述位移之间的弯折带。
41.如权利要求40所述的方法，其特征在于，相邻的位移的对应端部形成弯折半带。
42.一种用于沿弯折线精确弯折来形成三维物品的二维材料板，所述板包括沿厚度方向从所述材料板移位的多个弯折控制位移，每个位移的周界的至少一部分形成剪切面， 其中，所述多个弯折控制位移中的至少一个沿一个厚度方向位移，而所述多个弯折控制位移中的至少另一个沿相对的厚度方向位移。
43.如权利要求42所述的材料板，其特征在于，在弯折前，所述一个和所述另一位移沿基本上与由所述材料板形成的平面正交的方向位移。
44.如权利要求42所述的材料板，其特征在于，所述一个和所述另一位移的最大位移距离约等于所述材料板的所述厚度。
45.如权利要求42所述的材料板，其特征在于，连续的位移定位在所述弯折线的相同侧上。
46.如权利要求45所述的材料板，其特征在于，连续的位移在所述弯折线的交替侧上位移。
47.如权利要求42所述的材料板，其特征在于，连续的位移在所述弯折线的交替侧上位移。
48.一种由二维材料板形成三维物品的方法，所述方法包括制备根据权利要求42所述的二维材料板；以及使所述材料板沿所述弯折线精确弯折成三维物品。
49.一种由二维材料板形成刚硬的三维物品的方法，所述物品包括第一材料板，所述第一材料板沿由多个弯折控制位移形成的至少一个弯折线弯折，每个位移的周界的至少一部分形成剪切面，在弯折前，至少一个弯折控制位移沿所述板的一个厚度方向形成，而至少一个另一弯折控制位移沿所述板的相对的厚度方向形成；以及附连于所述第一材料板的第二材料板，其中，所述第二材料板沿对应于所述至少一个第一板弯折线的弯折线在相对的厚度方向上弯折，因而，由所述第一材料板的弯折线形成的弯折部与由所述第二材料板的对应弯折线形成的弯折部相对。
50.如权利要求49所述的方法，其特征在于，所述第一材料板和所述第二材料板被紧固到一起。
51.一种形成刚硬的三维物品的方法，所述方法包括制备用于沿由多个位移形成的弯折线弯折的第一材料板，所述位移沿所述板的厚度方向形成；制备用于沿弯折线弯折的第二材料板，所述第二板弯折线由沿所述板的厚度方向形成的多个位移形成，所述板定位和构造成大体与所述第一材料板相同，因而，所述第二材料板内的弯折线对应于所述第一材料板内的弯折线；使所述第一材料板沿所述第一板弯折线精确弯折；以及使所述第二材料板沿所述第二板弯折线在与所述第一板相对的方向上精确弯折。
52.如权利要求51所述的方法，还包括将所述第一板靠近所述第二板定，因而，沿所述第一材料板的所述弯折线的弯折部与沿所述第二材料板的所述对应弯折线的弯折部相对。
全文摘要
一种用于沿弯折线弯折来形成具有承载弯折线的三维物品的二维材料板，所述板包括至少一个弯折控制位移。该位移包括位移部，位移部沿由剪切面形成的厚度方向从材料板移位，位移部还包括沿弯折线延伸的中心部分和在中心部分的相对端部处的相对端部；以及杆部，该杆部使位移部互连到材料板的剩余部。该杆部位于端部之内并由剪切面的相对的终点形成。在各种实施例中，位移沿相对的厚度方向形成并构造成促进双向精确折叠。还描述了材料板的形成和使用方法。
文档编号B21D28/00GK102365137SQ201080015698
公开日2012年2月29日 申请日期2010年2月10日 优先权日2009年2月10日
发明者M·W·杜尔内, R·汉纳姆 申请人:工业纸折品股份有限公司