专利名称：形体造型工艺的制作方法
本方法属形体(或型体)的成形工艺，由形体材料制的小组元(形料微元体)组合成形体的造形方法，形体(或称型体)-任何一种有任何形状的物体，如铸型、艺术形体、建筑物、机械另件、…等等…物体。
国内专利88105593.X公开了一种基于几何学微积分原理应用于形体造形工艺的方法，将形体材料和填空材料分别制成一个个很小的形体材料微元体和填空材料微元体，将二类材料的微元体一个个以各自的指定方向布置在某空间(形箱)内各自的指定位置，布置使形体材料微元体正好组合成所需形体，而填空材料微元体填补在形体内外的空腔。
但以此原理的成形工艺中，就目前已知的和可想而知的具体实施方案，都须用机械设备制取大量的简单的微元体立方体、长方体、球体等等，布置都须从微元体-细条-层片-形体。微元体的制作量极大，常常数以亿计，布置量也极大，精度不易控制。而相应的设备反而结构复杂，如专利89108335所示的有大量小芯片的机构，造形速度较慢。
本方法的一个目的在于利用了场(电场或磁场)对于场量子(电荷或磁荷)的非接触式的场作用力，来制取(切割)薄片状的微元体(以下简称薄片)的方法，大大加快制取薄片(微元体)的速度。
本方法的这一目的是这样实现的，先制得其上分布有场量子的薄片，用特定分布的场对整片分布有场量子的薄片中的所需几何图形状的区域，作用了指向薄片侧向(剪切式)的场力，该场力从该整片薄片中切割出有所需形状的薄片。
本造形方法的目的在于利用上的场力切割薄片的方式，用特定分布场，分别将分布有场量子的形体材料薄片切割成有所需形状的形体材料薄片，分布有场量子的填空材料薄片切割出有所需形状的填空材料薄片，将这二类薄片，放在某空间内组合，该组合将形体材料组合成所需形体，可实现最简单、最快速的造形工艺。
本造形方法的目的是这样实现的，先分别制得其上分布有场量子的形体材料薄片，和分布有场量子的填空材料薄片，用特定分布的场，对整片薄片有场量子的形体材料薄片中所需形状区域，作用了指向薄片某侧(剪切的)场力，场力从该薄片中切割出有所需形状的形体材料薄片，一次次改变场的分布区域的形状，用场力切割出一片片有所需形状的填空材料薄片，同样方式，可用场力切割出一片片有所需形状的填空材料薄片，将一片片有所需形状的形体材料薄片和一片片有所需形状的填空材料薄片，放在某空间内进行组合该组合使一片片形体材料薄片正好组合成所需的形体，一片片填空材料薄片填补在形体内外的空腔。此时，形体已成形。
若还能再使组合成形体的形体材料相互粘连、固结成整体就又可从形体的内外去除填空材料，可得一个独立的所需形体。
优点和积极效果本方法主要优点是利用电场力切割出所需几何图形的薄片，省略了已有方法的须从微元体-细条-薄片，这几个中间过程，大大减少了制取和布置微元体的量，且制作分布电荷的薄片，仅需极简单的方法和机构，点阵状分布成几何图形的电场，正如液晶显示的、或静电复印中的图形电场，极易实现。而由电子计算机控制的图形变化速度极快，电场力切割薄片因是非接触的作用力，切割速度几乎不受限制。
因而，本方法的相应设备，机构简单、速度可成倍提高。
实施例1.是用绝缘的粘结剂和不导电的砂类材料(如铸造用的型砂等)拌合成的形体材料中，再拌入同种电性的电荷的细颗粒体，均匀拌合成分布有电荷的形体材料。同样，作为填空材料-粉粒料的石蜡-中拌入含同种电性的电荷细颗粒，均匀拌合成分布有电荷的填空材料。
在滚筒对(或压板付)1之间，将分布有电荷的形体材料滚压制成与形体相比很薄的分布有电荷的形体材料薄片2。将薄片2移至电场板3上，电场板3上有点阵状分布成几何形状的区域电场，电场板3上在所需的几何形状区域4内是点阵状分布成、对薄片2上的与区域4相同的区域5，作用有从外指向电场板3的电场力的电场，将薄片的区域5吸附在电场板的区域4上，(即电场板3的区域4内含有的电荷与薄片2含有的电荷电性相反异性电荷相吸)。电场板3上除区域4之外的其余区域6内，也是由点阵状分布成的，对薄片2上除区域5外的其余区域7，则作用了从电场板3内指向外的电场力的电场，区域6内含电荷与薄片2的电荷相同电性，同性电荷相斥。区域6与区域7之间的电场排斥力，将薄片2中的区域7从薄片中推出。就是说，电场力从薄片2中切割出了所需几何形状的形体材料薄片5。
一次次改变区域电场的分布图形，可用电场力切割出一片片所需几何形状的形体材料薄片8。
同理，可用电场力切割出一片片所需几何图形状填空材料薄片9。
图1、图2、图3、图4、图5、图6。
将二类材料的一片片有所需几何形状的形体材料薄片8和填空材料薄片9，(每片以各自的指定方向)布置在形箱(某空间)10内的各自的指定位置，该布置使一片片形体材料薄片9正好组合成所需的形体11，一片片的填空材料薄片9填补在形体11内外的空腔中。此时，形体材料已被布置成型体。图7。
本例中，形体材料中已拌有粘结剂，有的组合成形体，可自行粘连后固结成整体。这是因为，有的粘结剂有流动性，如胶水等，加适量后，会自行渗透遍整个形体。
但有的还需再用外力压实形体，如该布置空间四周的压板、形箱上的压板的压力、或置于离心、或振动机构，利用该机构所产生的离心、或振动压力，压紧实形体，使形体材料足以相互粘连成整体状的形体，最后可固结成一体。
形体固结后，可再从形体内外去除填空材料，这可用铲除、剥离、刮除等等的机械方法，或是以加热等物理方法、熔化、气化、汽化填空材料，或用其他物质与填空材料发生化学反应的方法都是使填空材料转化成流体从形体内外去除。
实施例2.先将形体材料经滚筒对(或压板付)1压制成形体材料薄片12，在薄片12的两侧表面上，分布遍外包绝缘层的内封存有电荷的很小的小含电体13，并固定在薄片12上。如粘附、或嵌入在薄片12的AB两个面上，以防止小含电体13移动。小含电体(或称为小戴电体)的外形，可以是小片状、块状、或带针的小片。将分布有电荷的薄片12，移入特定的电场区内，薄片12的A侧面，面向电场基板14。基板14上有较均匀的分布电势，吸附薄片12的12B侧的小含电体13，而将薄片12压贴在基板14上。基板上含的电荷与小含电体13的电荷(异性电荷相吸)。薄片12的另一侧B侧，则有吸离电场板15，电场板15上点阵状分布成所需几何图形的电场区域16，区域16内的电场对薄片12上与之相同区域17内的小含电体13，特别是12的A面，作用着指向电场板15的电场力，而且此电吸力大于基板14的吸力，(区域16内的电荷与薄片12的电荷也异性相吸)，夹着区域17内的所需几何图形的薄片从整片薄片12中吸离出来。电场力切割出所需几何图形的形体材料薄片。以此过程，再制一片片所需几何图形的形体材料薄片18。
同理，可制得一片片有所需几何图形的填空材料薄片19。
此时，薄片上的小含电体已可有可无，应尽力回收。
此例中，若形体材料薄片上无粘结剂，可在薄片表面涂粘结剂;也可在布置成形后，再都浸入粘结剂液体中，使粘结剂渗透到形体内。图8、图9、图10、图11、图12。
将二类材料的一片片有所需几何图形的形体材料薄片18和填空材料薄片19，(每片以各自的指定方向)布置在形箱(某空间)20内的各自的指定位置，该布置使一片片形体材料薄片19正好组合成所需的形体21，一片片的填空材料薄片19填补在形体11内外的空腔中。此时，形体材料已被布置成形体。图13。
而后，可按例1所述的方法，或由形体材料自行粘连、或经压力压紧实后，粘连及固结成整体状的形体。
还可按例1所述的方法去除填空材料。
实施例3.先用粘结剂和细铁粉(磁荷)与形体材料均匀拌和，得分布有铁粉的形体材料。用滚筒对1将含铁粉的形体材料压制成很薄的分布有铁粉(磁荷)的形体材料薄片21，将薄片21移至磁场组件26上，组件26的表面分布有均匀的磁场势能q，吸附薄片21。另有一切割(吸离)磁场组件27，组件27的表面可以点(矩)阵状分布成所需形状的区域磁场25，磁场25的势能f＞q。因而，组件27可区域25内，从薄片21中切割出与区域25相同的区域23部分的薄片23。而薄片21中其余区域22的部分，仍附在件26上。以此，一次次改变磁场区域25的形状，可制得一片片的有所需形状的形体材料薄片23。
同理，可用磁场力切割出一片片有所需形状的填空材料薄片。
再按上二例的方式，在一空间内将形体材料薄片组合成所需形体。图14、图15、图16。
例4.将例2中的电场板改成磁场组件一电场改磁场，电荷改磁荷一小含电改小铁片。将会又是一种具体的切割薄片方法，及相应的造形方法。
有的形体组合中，既有以上述的场力切割薄片，制得的薄片状微元体;又有以其它方式制得的微元体。这时，就将由各种方式制得的微元体，都一一放在某空间内进行组合，该组合也是将形体材料微元体组合成所需的形体，填空材料微元体填补在形体内外的空腔。
本设备是上述的组合造形方法的相应设备，属造形机电一体化设备。
本设备的目的在于设计，可将几种所用材料压成分布有场量子的薄片，并有场切割器场力切割一片片所需形状的薄片，有机构将所有薄片一一布置就位，实现造形设备自动化。
本设备的目的是这样实现的，由滚筒对压制薄片，再将分布有场量子的薄片由场力吸附在移送件上，移送件将薄片通过场切割器，场切割器上可形成一个特定分布的场，以场力从薄片中切割出有所需形状的薄片，再由移送件吸附及一一移至布置台上指定位置，直至组合出一个形体。
例5.料斗31内盛形体材料32，料斗34内的粉粒35被摩擦辊33摩擦生电，成带电荷粉粒。粉粒放入料斗31内，经拌器40与形体材料均匀拌和。再放落到滚筒对41与94之间，被滚压成分布有电荷的形体材料薄片2，再将薄片2由电场力吸附移送件42上，再将薄片2移到移送件54上，被电场板59吸附在件54上。再将薄片2移经过电场切割器44，薄片2不需要的部份形状，被切割器44上的分布成相同形状的、更高的同性电场排斥，并被推回到移送件42，被带回料斗47。其余的所需形状的薄片仍附在件54上。同理，料斗38盛填空材料39，料斗36内的粉粒被摩擦辊37摩擦生电，含电粉粒放入料斗39内，经拌器40与填空材料均匀拌和，再放落移送件50上，经滚筒对45与95滚压成分布有电荷填空材料薄片。并被电场板100吸附在移送件50上，经电场切割器44，薄片中的不需要的形状部份，被切割器44上的相同形状的电场吸附到滚筒51，被刮板48等回收料斗49。所需形状部份的薄片由件50移至件54上，并与件54上的薄片2相嵌。最后，将薄片都移至台58上的指定位置，电场板57的电场转向，又可以电场力压在台58上，层层叠放53，直至可形成一个形体11，图17。
电场切割器44，如图19所示。由相交排列的二组电位线60和61，所有的交点62构成方阵。当某点的二条电位线都取电位k时，交点处的电位2k，这样的交点组成一个图形状，其余的交点的电位只有k或O。v为电场板59和100的电位2k＞v＞k，可从薄片中吸出相同形状的薄片。
例6.如图20所示为磁造形机。料斗63内将形体材料与细铁粉拌匀64，再放落移送件85上，被滚筒对87与90压成分布有铁粉(场量子)的形体材料薄片，被磁铁组99吸附在件85上，再移到移送件8上被磁铁组81吸附在件82上，移经磁场切割器74上切割器上的分布成一个所需形状的、更高的磁场，从件82上切割(吸离)出相应形状的薄片，被件85带回料斗98，所需形状的薄片仍留在件82上。
同理，料斗65内填空材料66与铁粉拌匀，再放落件72上，经滚筒对68与91压成分布有磁荷的填空材料薄片，被磁铁96吸附在件72上，移经磁切割器73，从件72上的薄片中切割出不需要形状部份，经刮板70等送回料斗71。件72上其余的所需形状薄片被移至件82上与形体材料薄片相嵌。
最后，将件82上的薄片移至布置台77上，消除磁铁79的磁场，将薄片一一放到台77上的指定位置，薄片层层放置。
磁场切割器73和74，如图21所示。由很多个小电磁铁91的排列而成，每个小磁电铁有一铁芯92，及外接线90和线93，每个小电磁铁91的线路是独立的。切割器73、74上的某些指定位置处的小电磁铁的电路“导通”，一个小磁场。这组小磁场在器73、74上组成所需形状的磁场89，如图22、23所示。
本说明书中所述的薄片-指形体内最相近的二个截面间足够薄的，工业又能实现的薄片状的微元体。
磁荷-指包括磁性材料(如，铁磁体等)在内的，可被磁场施加磁场力的小物体，或称为磁性微粒体。
分布-在薄片中任意一个所需的、足够小的薄片元中含有电荷、磁荷等场量子。
场量子-在场中可被场施加场力的小粒子(量子)，电场-电荷，磁场-磁荷。
微元体-与形体相比很微小的组元、或称小组元、有限元。
权利要求
1.一种(电或磁)场力切割薄片的方法，其特点是先制得其上分布有场量子的薄片，用特定分布的场，对整片分布有场量子的薄片中的所需几何图形状的区域，作用了指向薄片侧向(剪切式)的场力，该场力从该整片薄片中切割出有所需形状的薄片。
2.一种由形体材料微元体组合成形体的造形方法，其特征是将以场力切割制得的薄片状微元体，和以其他方式制得的微元体，都一一放在某空间内进行组合，该组合是将形体材料微元体组合成所需的形体，填空材料微元体填补在形体内外的空腔。
3.一种由形体材料微元体组合成形体的造形方法，其特征是先分别制得其上分布有场量子的形体材料薄片，和分布有场量子的填空材料薄片，用特定分布的场，对整片薄片有场量子的形体材料薄片中所需形状区域，作用了指向薄片某侧(剪切)的场力，场力从该薄片中切割出有所需形状的形体材料薄片，一次次改变场的分布区域的形状，用场力切割出一片片有所需形状的形体材料薄片，同样方式，可用场力切割出一片片有所需形状的填空材料薄片，将一片片有所需形状的形体材料薄片和一片片有所需形状的填空材料薄片，放在某空间内进行组合，该组合使一片片形体材料薄片正好组合成所需的形体，一片片填空材料薄片填补在形体内外的空腔。
4.一种场式形体造形设备，其特点是由料斗、滚压筒对、移送件、场切割器、布置台、机械传动机构等组成，几个料斗中的几种材料可分别经滚压筒对压几种不同材料的可布有场量子薄片，各薄片由移送件送经过场切割器，切割器上分布成所需形状的场，场从分布有场量子的薄片中切割出所需形状的薄片，一片片薄片由移送件移至布置台上的指定位置，一一叠放直止组合成形体。
全文摘要
本方法及设备属形体造型工艺，在先专利已有了用形体材料微元体组合成型的方法，但因其仅是最基本的构想，不够实用。本方法及设备利用了电(或磁)场力切割薄片状的微元体，有切割机构十分简单，切割薄片及组合形体的速度大大提高的优点。
文档编号B26F1/26GK1096239SQ9310699
公开日1994年12月14日 申请日期1993年6月10日 优先权日1993年6月10日
发明者高波 申请人:高波