专利名称：设计板材内折线的方法
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。
相关技术描述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。
发明概述总言之，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。
本方法还包括定位、缩放和/或成形切割区以定义沿着折线的连接区，从而在沿着折线折叠耐折板材时能实现边对面接合和支持。本方法还可包括再定位、再缩放和/或再成形至少一个切割区以替换、添加和/或减去至少一个连接区。本方法还包括检测母平面上的薄弱区，并且基于邻近薄弱区的局部折叠几何结构再定位、再缩放和/或再成形至少一个连接区以替换、添加和/或减去至少一个连接区。上述填充步骤可定义切割区和连接区以便在沿着折线折叠材料时抵抗应力集中、疲劳性和裂隙产生。
本方法还包括基于从材料类型、材料厚度、带状区宽度、带状区密度、截口、疲劳强度和材料定向角所组成的组中选取的至少一个参数来定义折叠几何结构。本方法可以被实现为具有折叠和展开功能的CAD/CAM系统的附件。本方法还包括提供CAD/CAM系统的可视化，该可视化显示出沿折线填充的切割区和连接区几何结构。或者，本方法可以被实现与具有折叠和展开功能的CAD/CAM系统相集成。本方法还可包括设计含有折缝部件的折缝板材产品，其中切割区和连接区叠加在折缝部件上。
本发明的另一方面涉及一种为耐折板材设计期望折线的方法，包括以下步骤存储具有不同尺寸和/或形状的多个切割区构造和连接区构造；在制图系统上的母平面内定义期望折线；选择具有期望形状和缩放比例的优选切割区和/或优选连接区；沿着折线定位优选折叠几何结构，该优选折叠几何结构包括选定的切割区和选定的连接区；以及再定位、再缩放和/或再成形该优选折叠几何结构以替换、添加和/或减去至少一个连接区，由此在沿着折线折叠该材料时，就能在切割区的相对侧产生该材料的边对面接合和支承。
本发明还包括提供用于准许材料的第一平面和材料的第二平面相连的固定机构，其中第一平面和第二平面相关于折线彼此重叠。该固定机构可以从由对准孔、接头片、槽及其组合所组成的组中选取。
本发明的另一个方面涉及一种用于数据处理系统的计算机可读介质中的计算机程序产品，用于为板材设计期望折线。该计算机程序产品包括用于在制图系统上的母平面内定义期望折线的指令；以及用于用包括一系列切割区的折叠几何结构填充该折线的指令，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材料时，就能在切割区的相对侧产生该材料的边对面接合和支承。
该计算机程序产品还包括用于定位、缩放和/或成形切割区以定义沿着折线的连接区，以便在沿着折线折叠材料时能实现边对面接合和支承的指令。该计算机程序产品还可包括用于再定位、再缩放和/或再成形至少一个切割区以替换、添加和/或减去至少一个连接区的指令。该计算机程序产品还可包括用于检测母平面上薄弱区的指令，以及用于基于邻近薄弱区的局部折叠几何结构再定位、再缩放和/或再成形至少一个连接区以替换、添加和/或减去至少一个连接区的指令。用于填充的指令可以定义切割区和连接区以便在沿着折线折叠材料时抵抗应力集中、疲劳性或裂隙产生。
该计算机程序产品还可以包括用于基于从由材料类型、材料厚度、带状区宽度、带状区密度、截口、疲劳强度和材料定向角组成的组中选取的至少一个参数来定义折叠几何结构的指令。该计算机程序产品可以被配置为安装到具有折叠和展开功能的CAD/CAM系统。该计算机程序产品还可以包括用于提供CAD/CAM系统的可视化或显示的指令，该可视化或显示示出沿折线填充的切割区和连接区几何结构。该计算机程序产品可以包括具有折叠和展开功能的CAD/CAM应用程序。该计算机程序产品还可以包括用于设计含有折缝部件的折缝板材产品的指令，其中切割区和连接区叠加在折缝部件上。
本发明的又一个方面涉及一种用于数据处理系统的计算机可读介质中的计算机程序产品，用于为耐折板材设计期望折线，该计算机程序产品包括用于存储具有不同尺寸和/或形状的多个切割区构造和连接区构造的指令；用于在制图系统上的母平面内定义期望折线的指令；用于选择具有期望形状和缩放比例的优选切割区和/或优选连接区的指令；用于沿着折线定位优选折叠几何结构的指令，该优选折叠几何结构包括选定的切割区和选定的连接区；以及用于再定位、再缩放和/或再成形优选折叠几何结构，以替换、添加和/或减去至少一个连接区，由此在沿着折线折叠该材料时就能在切割区的相对侧产生该材料的边对面接合的指令。
该计算机程序产品还可以包括用于提供准许材料的第一平面和第二平面相连的固定机构的指令，其中第一平面和第二平面相关于折线彼此重叠。该固定机构可以从由对准孔、接头片、槽及其组合所组成的组中选取。
本发明的再一方面涉及一种为耐折板材设计期望折线的数据处理系统，该系统包括用于在制图系统上的母平面内定义期望折线的输入装置，以及用于用包括一系列切割区的折叠几何结构填充该折线的计算装置，这些切割区定义了相对于折线构造和定位的一系列连接区，由此在沿着折线折叠材料时就能在切割区的相对侧产生该材料的边对面接合。
该计算装置可以定位、缩放和/或成形切割区以定义沿着折线的连接区，以便在沿着折线折叠材料时能实现边对面接合。该计算装置还可以再定位、再缩放和/或再成形至少一个切割区以替换、添加和/或减去至少一个连接区。该计算装置可以检测母平面中薄弱区，并且基于邻近该薄弱区的局部折叠几何结构再定位、再缩放和/或再成形至少一个连接区，以替换、添加和/或减去至少一个连接区。该计算装置可以定义切割区和连接区以便在沿着折线折叠材料时抵抗应力集中、疲劳性或裂隙产生。该计算装置可以基于从由材料类型、材料厚度、带状区宽度、带状区密度、截口、疲劳强度和材料定向角组成的组中选取的至少一个参数来定义折叠几何结构。
该系统还可以包括用于基于从由材料类型、材料厚度、带状区宽度、带状区密度、截口、疲劳强度和材料定向角组成的组中选取的至少一个参数来存储多个预定折叠几何结构的存储器装置，其中该计算装置选择该预定折叠几何结构中的一个。该系统还可以包括具有折叠和展开功能的CAD/CAM系统。该系统还可以包括用于提供CAD/CAM的可视化的显示装置，该可视化显示出沿折线填充的切割区和连接区几何结构。该系统还能与具有折叠和展开功能的CAD/CAM系统结合使用。该系统还能被配置成设计含有折缝部件的折缝板材产品，其中该计算装置将切割区和连接区叠加在折缝部件上。
此外，本发明的另一方面还涉及一种用于为耐折板材设计期望折线的系统，该系统包括用于存储具有不同尺寸和/或形状的多个切割区构造和连接区构造的存储装置，用于在制图系统上的母平面内定义期望折线的输入装置，用于选择具有期望形状和缩放比例的优选切割区和/或优选连接区的计算装置，其中该计算装置沿着折线定位优选折叠几何结构，该优选折叠几何结构包括选定的切割区和选定的连接区，并且其中该计算装置再定位、再缩放和/或再成形该优选折叠几何结构以替换、添加和/或减去至少一个连接区，由此在沿着折线折叠材料时就能在切割区的相对侧产生该材料的边对面接合。
该计算装置可被配置成设计和/或形成准许材料的第一平面和第二平面相连的固定机构，其中第一平面和第二平面相关于折线彼此重叠。该固定机构可以从由对准孔、接头片、槽及其组合所组成的组中选取。
本发明的设计板材内折线的方法所具有的其他特征和优点将在随后与本说明书结合并形成其一部分的附图中以及随后对本发明的详细描述中得以阐明并变得显而易见，上述附图和详细描述一起用于解释本发明的原理。
附图简述
图1是示出根据本发明的用于设计折线的示例性系统的各方面的框图。
图2是示出根据本发明的用于设计折线的本发明的示例性工序或方法的各方面的框图。
图3是一板材的示意图，该板材具有耐疲劳性相对较低的上折线几何结构和耐疲劳性相对较高的下折线几何结构。
图4是图3所示的板材在围绕两平行折线弯曲之后的顶部图示。
图5A是图3所示的板材的局部放大俯视图。
图5B是图5A中由圈5B圈出的区域的进一步放大俯视图。
图6(a)至图6(d)是示例性接合构造的正视图。
图7是装配好的接合部件的顶部示图。
图8是用户可用来输入待折叠的板材的各项特征的图形界面的示意图。
发明的详细描述如下将详细参考本发明的较佳实施例，其中各实施例的示例在各附图中示出。虽然将结合较佳实施例来描述本发明，但是应该理解，本发明并不限于这些实施例。相反，本发明旨在涵盖包含在由所附权利要求书所定义的本发明的精神和范围之内的各种变化、修改和等效技术方案。
本发明涉及用于利用各种折叠几何结构和构造来为耐折板材设计一条或多条期望折线的方法、计算机程序产品和系统，这些折叠几何结构和构造包括但不限于在以下专利和专利申请中公开的那一些2000年8月17日提交的题为“METHODFOR PRECISION BENDING OF A SHEET OF MATERIAL AND SLIT SHEETTHEREFOR”的美国申请第09/640,267号(现为美国专利第6,481,259号)(′259专利)、2002年9月26日提交的题为“METHOD FOR PRECISION BENDING OFSHEET MATERIALS，SLIT SHEET AND FABRICATION PROCESS”的美国专利申请第10/256,870号(′870申请)、2003年9月26日提交的题为“TECHNIQUES FORDESIGNING AND MANUFACTURING PRECISION-FOLDED，HIGH STRENGTH，FATIGUE-RESISTANT STRUCTURES AND SHEET THEREFOR”的美国专利申请第10/672,766号(′766申请)、以及2004年3月3日提交的题为“SHEET MATERIALWITH BEND CONTROLLING DISPLACEMENTS AND METHOD FOR FORMINGTHE SAME”的美国专利申请第10/795,077号(代理案卷第34093/US/RBC号)，上述专利和专利申请的全部内容合并在此作为参考。
有利的是，本发明涉及能将高精度二维(2D)计算机数控(CNC)切割技术转换成诸如在上述′259专利以及′870和′766申请中公开的那些高精度三维(3D)折叠结构的技术。更具体地，本发明利用参数编程来确定优选的可折叠或易折叠的“折叠几何结构”，即，包括一系列沿着期望折线的任一侧排列的弯曲切口或切割区在内并允许或便于沿着该期望折线来弯曲板材的几何构造。应该意识到，参数编程通常涉及对一参数范围解最优化问题的编程。
一般而言，“折线”是沿着板材或“母平面”延伸的线或轴，与弯板机或弯片机(leaf brake)所产生的弯曲相类似的一类弯曲围绕该折线形成或延伸。例如，期望折线是延伸通过板材的假想线，并且一旦形成期望弯曲，期望折线就与该折叠或弯曲的顶点基本重合。应该认识到，折线可以是直的或者是略弯的。“母平面”是在其中以添加或减去的方式切开、浇铸或形成本发明所设计的折叠以便围绕折线弯曲的板材平面。应该认识到，术语“折缝部件”可用于指代几何部件，包括但不限于围绕折线形成的折叠、弯曲、折缝、褶皱或其他期望的几何构造。
对于本发明的目的而言，术语“曲线切口”指的是由至少一个非线性几何形状形成的切口。例如，曲线切口可以采用如′259专利所公开的具有线性部分和圆形部分的细长切口、如′870和′766申请所描述的中部半径较大而端部半径较小的复合曲线、和/或其他合适的非线性几何结构。术语“切割区”应包括曲线槽以及全部由线性片段组成的切口。一系列两个、三个、四个或更多切割区定义了对应的“一系列”一个、两个、三个或更多的连接区，即，置于相邻切割区之间的材料部分。
对本发明的目的而言，术语“带状区”指置于各切割区之间并在折线任一侧互连板材的第一和第二平面部分的连接区，其中一旦沿着折线折叠该板，该第一和第二平面将会以彼此呈二面角的方式而被有角度地放置。正如以下将详述并由′259专利以及′870与′766申请所公开的那样，通过本发明的方法所形成的切口/带状区构造会在围绕折线弯曲材料板期间提供第一和第二平面部分的边对面接合和支承。
通过利用参数编程，本发明可用于容易地生成一个或多个折叠几何结构，其中一计算机应用程序自动确定特定板材内围绕期望折线的一个或多个预定切割区的缩放比例和位置，而非为每一特定的板材编写的一组新指令或一个新程序。更具体地，可使用参数编程来允许诸如设计员、工程师或计算机数控(CNC)程序员等用户改变特定任务的参数，即，基于特定板材的具体特性或参数、可用切割装置的功能以及对所得折叠板的要求或期望性能标准来确定用于特定板材的折叠几何结构。这些特性包括但不限于板材类型；诸如长度、宽度或厚度等板尺寸；诸如长度、宽度或厚度等带状区期望形状尺寸；期望带状区间隔；期望截口；切割区定向；折线端点处板的边缘定向；当在板内发现材料的折叠特性，无论是孔洞、切口、凹槽、变形和/或其他局部几何偏差为各向异性时，相对于该折叠的材料定向向量；切口装置的切割功能以及它们对所得折叠板成本的影响；和/或折叠板的性能标准。
根据本发明的计算机程序产品可以存储预定的折叠几何结构，这些预定的折叠几何结构能够基于特定板材的特性来再定位、再缩放、再成形和/或修改。或者，该计算机程序产品可以包括基于特定薄板的特性来确定折叠几何结构和/或再定位、再缩放、再成形和/或修改折叠几何结构的一种或多种算法。此外，该计算机程序产品可利用预定的折叠几何结构和算法的组合来确定折叠几何结构。用户可以利用计算机应用程序通过简单地输入薄板的各种特性来为许多不同的薄板确定优选折叠几何结构。因此，用户不需要设计每个切割区的位置、缩放比例和形状，这样就为用户节省了大量的时间和工作。
这些计算机程序产品能与现有的计算机辅助设计(CAD)应用程序、计算机辅助工程(CAE)、计算机辅助制造(CAM)应用程序和/或它们的组合(可总称为“设计应用软件”)相集成和/或与其结合使用。例如，根据本发明的计算机程序产品可以被实现为现有建模应用程序的附件(例如，插件)，这些现有建模应用程序诸如马萨诸塞州康科德市SolidWorks公司出售的SOLIDWORKS2004应用程序、阿拉巴马州亨茨维尔市Intergraph公司出售的SOLID EDGE应用程序、法国Suresnes的Dassault Systemes公司出售的CATIA应用程序和/或马萨诸塞州沃尔瑟姆市Parametric Technology公司出售的PRO/ENGINEER应用程序。或者，该计算机程序产品可以集成到CAD应用程序、CAE应用程序和CAM应用程序中的任何一个或多个中。还应该认识到，该计算机程序产品可以被配置成独立程序。
现在回到附图，在全部附图中用相同的标号指代相同组件，首先关注图1，该图示出了根据本发明的用于在材料板32内设计所需折线31的系统30的框图。该系统包括具有中央处理单元(CPU)34或用于执行基本系统级程序、管理数据存储和管理执行应用程序的其他合适装置的计算机33。该计算机还包括可由CPU寻址的存储器源35。存储器源可以包括内置于或外置于CPU的存储的任何组合，包括但不限于高速缓冲存储器、随机存取存储器(RAM)和/或数据存储设备上的外部虚拟存储器。
CPU与诸如键盘、触摸屏或允许用户输入特定板32的具体特性的其他合适装置等用户输入接口36相连。
计算机包括允许以公知方式，例如通过固态建模、线框建模和/或其他合适手段来对薄板32电子建模的合适的制图系统或设计应用程序37。应该认识到，设计应用程序37可以是先前提及的现有CAD/CAE/CAM应用程序或者是以公知方式载入计算机33并存储在存储器35内的其他合适的设计应用程序。设计应用软件37优选地包括允许用户对薄板32的电子建模进行电子操纵的一个或多个公知工具。例如，该设计应用软件可以包括诸如有限元分析等各种设计分析工具，这些工具允许用户用公知的方式对电子建模进行应力、应变、位移和其他特性的电子模拟或“虚拟”测试。更具体地，该设计应用程序优选地包括折叠和/或弯曲能力，即，允许用户沿着折线对板材进行电子模拟折叠或弯曲的工具。
根据本发明，计算机33还配备有一附加程序，即包括被配置成基于薄板32的具体特性或参数来确定优选折叠几何结构的参数编程的折叠程序38。如上所述并将在随后详述的，折叠程序38可以存储会被修改的预定折叠几何结构，和/或包括用于确定优选折叠几何结构的算法。
CPU与诸如显示器或其他合适装置等显示单元39相连，该显示单元能够显示薄板及其相应特性的模拟的可视化、应用于薄板的一个或多个优选折叠几何结构的模拟的可视化、和/或沿折线弯曲该薄板所得的产品等等。
CPU还可以连接至设备输出接口40，而该设备输出接口40又与被构造为向薄板应用产生折叠几何结构的切割区的切割机41相连。例如，输出接口可以被构造成将折叠几何结构以切割机可读的格式传送给CNC切割机或其他合适的设备。优选地，向切割机传送折叠几何结构指令的格式不要求该切割机的进一步干预。应该认识到，可以用任何公知的格式传递这些指令，这些格式包括但不限于.MDF、.DXF、.IGES和/或.STEP文件。
现回到图2，该图示意性地示出了根据本发明的用于设计折线的示例性方法。应该认识到，可以使用系统30来实现本发明的方法。也应该认识到，可以将包括有折叠程序38的指令在内的计算机程序产品载入现有的计算机或计算机网络以实现本发明的方法。
用户可以利用键盘36将板材32和/或切割装置的各种特性和参数和/或折叠板的强度要求输入系统(步骤300)。例如，用户可以输入材料类型、包括厚度的薄板尺寸、以及描绘薄板物理属性的其他相关参数。应该认识到，该系统可被配置成通过扫描和/或其他合适手段来自动确定薄板的某些物理特性。设计应用软件可以用公知的方式创建薄板32的电子建模(步骤301)。
用户随后便键入所需折线(步骤302)。即，用户键入包括位置、形状、长度和/或其他所需参数在内的折线31的期望特性。在设计应用程序具有嵌入式或整体的折叠和展开能力的情况下，该设计应用程序就创建折线的电子建模(步骤303)。或者，外部折叠程序可以生成折线的电子建模(步骤304)。
用户也可以输入要使用的切割区形成或切割装置的类型，从而在设计切割区时能考虑任何切割限制。例如，CNC切割机能够执行那些冲压机或纵切剪机无法执行的切割。
最后，可以键入诸如强度、耐疲劳性和/或成本限制之类的折叠薄板的性能参数。
在许多情况下，可以通过初始默认设置省略上述数据输入步骤，这些默认设置例如可以针对总是使用CNC驱动激光切割机的用户，或是针对总是对最高强度、最大耐疲劳性折叠结构感兴趣而不考虑对切割区进行切割所需时间方面成本的用户。
接着，折叠程序38启动折线子例程(步骤305)，以基于薄板32和折线31的特性来定义优选折叠几何结构。折叠程序可以利用存储在存储器35内的预定折叠几何结构的查找表或数据库42来确定该优选折叠几何结构(步骤306)。在此情况下，折叠程序将选择具有期望形状和缩放比例的优选折叠几何结构(例如，弧集)。对于本发明的目的而言，弧集可以包括在笛卡尔坐标中对于每个连接弧都按照起点、终点和中心点来表达并在一侧限定一带状区的一组连续余切弧。与连接弧和切口端的具体组合相对应的数据可以用预定弧集的形式来存储。
或者，折叠程序利用已存储在存储器35内的折叠算法43来确定该优选折叠几何结构(步骤307)。应该认识到，该折叠程序可以被配置成通过利用折叠数据库和折叠算法的组合来确定优选折叠几何结构(步骤308)。
该折叠程序还可以包括检测薄板32中的局部薄弱区(步骤309)，并且自动修改较佳折叠几何结构(步骤310)的检测算法44。例如，检测传感器57可以扫描薄板32并利用检测算法或将检测到的数据输入检测算法，以检测薄板内存在的孔洞、凹陷或其他的局部几何结构不连续。该检测算法将自动再定位、再成形和/或修改该优选折叠几何结构以补偿由不连续引起的局部薄弱区。
一旦被定义，该优选折叠几何结构就可应用于薄板32的电子建模(步骤311)。应该认识到，可以通过产生新的电子建模、修改现有电子建模或通过其他合适手段来完成上述步骤。更具体地，折叠程序38用一系列切口或切割区45来构造薄板32(例如，参见图3)。折叠程序用位于折线31任一侧的一系列切口42修改薄板的电子建模，其中切口定义了一系列对应的连接区或带状区46。在折叠期间并且一旦围绕折线31折叠薄板，折叠几何结构的切口/带状区构造就有助于对薄板32的第一和第二平面部分47和48的边对面接合和支承(参见美国专利申请第10/672,766号的图4、图8A、图8B和图10A等以及相关的描述，以上的全部内容都合并在此作为参考)应该认识到，该折叠程序还可被配置成向折叠算法反馈修订的弯曲减额和/或弯曲容差，从而为进一步改进折叠算法连续提供经验数据。
优选地，如图3所示，该折叠程序可以被配置成允许用户对优选折叠几何结构进行进一步的操纵(步骤312)。例如，用户可以使用输入接口36在需要时进一步再定位、再缩放、再成形和/或修改该优选折叠几何结构。更具体地，可以对切口进行修改以便按照用户的需要替换、添加、减去和/或修改带状区。可以对2D展开模型、3D折叠电子模型或能被部分或完全折叠并展开的模型执行这类修改，作为修改和设计工艺的一部分。此外，修改也能被表达成未用电子模型的图形表示来可视地显示的输入参数。
一旦对薄板32的电子建模应用了优选折叠几何结构，所得的薄板模型和折叠几何结构就被输出至显示单元39以进行可视模拟(步骤313)。
在计算机33操作上连接至切割机41的情况下，所得的薄板模型和折叠几何结构以适当的格式输出至切割机(步骤314)，从而允许切割机将该优选折叠几何结构应用于实际薄板32。例如，步骤314可以包括将指令发送给使用合适手段将切口45切割成实际薄板32的CNC切割机，这些合适手段包括但不限于激光切割、喷水切割、冲孔、冲压、轧制成形、机械加工、光蚀刻、化学加工等等。
正如接合现有的相关应用所指出的，用于形成控制并精确定位板材弯曲的切口的工艺包括诸如冲孔、冲压、轧制成形、机械加工、光蚀刻、化学加工之类的工艺。这些工艺尤其适用于重量较轻或规格较薄的材料，虽然它们也可用于规格相对较重的板材。较厚或较重规格的材料通常使用激光切割或喷水切割设备来切口或开槽会更为有利。
现在转向折叠程序的功能，如下将更详尽地讨论折叠几何结构的各个方面。对于本讨论的目的而言，术语“设计的折叠”指的是可以通过沿着期望折线弯曲已对其应用了优选折叠几何结构的板材，即已对其应用了一系列切割区45并由此限定了一系列连接区46的板材来实现的折叠或弯曲。术语“压弯弯曲”指的是可以通过诸如使用弯板机或弯片机等传统手段来实现的折叠或弯曲。
一般而言，折叠程序38可以被配置成允许用户通过各种方法来声明或改变薄板32电子建模的折线31。例如，用户可能希望提供带有一个或多个设计的折叠、带有一个或多个压弯弯曲或其组合的板材。较佳地，该折叠程序还可被配置成允许用户在设计的折叠和压弯弯曲之间进行个别或全体的选择。识别并在随后改变这一折叠/弯曲部件的方法包括但不限于在该折叠/弯曲部件的表面上(例如，在薄板电子建模的模拟折线上)右击鼠标、在设计应用程序的部件树内的恰当项上右击鼠标，和/或利用通常在设计应用程序中或其他视窗软件应用程序找到的下拉菜单的导航操作(例如，插入＞金属板＞设计的折叠)。优选地，用户可以在随后如所需地改变或重新分类各部件。
共同组成折叠几何结构的各个切口45可以具有各种几何构造。应该认识到，各切口与切割机切割路径的中心线重合，例如与诸如激光切割机、喷水切割机和/或其他合适装置之类的CNC切割系统的切割路径重合。还应该认识到，切口可由除切割之外的其他方法形成，包括但不限于注模、铸造、冲孔和冲压。
在一个实施例中，曲线切口45可包括基本呈其凸面朝向折线31的弓形。切口一般是复合曲线，其中该切口的一端或两端具有由连接弧50以余切的方式互连的切口端49。一般而言，如图5B所示，切口端的曲率半径通常要小于连接弧的曲率半径。应该认识到，连接弧的半径可以根据本发明变化，并且在一个实施例中可以大到接近直线。
随后参考图3、图5A和5B，可以为耐疲劳性相对较低的应用或为耐疲劳性相对较高的应用配置各切口。例如，预期切口45a将不会经受循环负载或强静载荷。因此，低耐疲劳性切口无需增加的耐应力性，且可更节省地形成，因为这些切口无需大幅减小半径的切口端。与之相反，预期高耐疲劳性切口45b将会经受循环负载或强静载荷。这些高疲劳性切口被形成为其切口端49b的曲率半径远小于连接弧50b的曲率半径。例如，如图3所示，高或低疲劳性变化切割区能够通过从中央弧开始构造的这些切割区而被缩放得更宽或更窄，其中中央弧与折线保持一恒定嵌合距离并与存储在折叠数据库内的期望切口端相接合，而切口端则以减小半径的方式终止切割区，从而减少应力集中的几何点。为加宽这一切割区，可以将切口端移开得更远，并且将半径更大的连接弧设置在终止弧集中间离折线相同的嵌合距离处。
优选地，折叠程序38被配置为用于“切口修边”，即如图5所示在使连接弧50b与各切口端逐个余切之后移除切口端49b的多余部分52的工艺。例如，在其电子模型或图形表示中修除连接弧与切口端未余切的多余重叠部分(例如，多余部分52)。将复合曲线作为弧集存储在折叠数据库中的优点在于将影响这些切割的常规CNC切割设备需要连接弧来表达复合曲线。应该认识到，可以使用其他手段来产生例如样条、位图、多项式、三角函数及其他数学表达式的复合曲线切口几何结构，这些几何结构能在参数上比例缩放以在保持嵌合恒定的同时调整切割区的形状，按照要求调整带状区宽度或带状区密度，并且如果处于非均匀折叠条件仍保持折叠减额沿折叠恒定。或者，无论是从带有连接弧的存储的片段中构造切割区还是在数学上表达整个切割区，给定材料和材料厚度的优选几何结构都能与已被证实用于所述材料的存储的数据库或有限元模型相关。
带状区轴53是跨折线31的连接区或带状区(如图5A所示)的虚量纲(例如，不具有宽度或截口)表示。折叠数据库中提供了多个预定的带状区轴。折叠程序依据薄板的材料和厚度确定带状区轴是宽、窄还是适中。例如，用户可以输入材料的具体厚度，并且折叠程序将存储的合适带状区缩放成用户输入的薄板厚度。缩放可以从查找表(例如，查找表42)内按经验存储的数据或由这些经验数据和理论原理发展并确认的算法而得出。
在一个实施例中，诸如Excel电子表格等现有软件电子表格可用于在折叠数据库内组织并存储预定的折叠几何结构。当折叠程序首次运行时，折叠数据库42被载入存储器35，以使其能够作为快速有效的查找表来查询。表中的每一行都由来自折叠程序的用户输入相匹配的值以及用可与弯曲容限、弯曲减额或k因数(即所选的优选几何结构的特性)互换的恒定折叠减额(即模拟补偿拉伸因数)来描述优选折叠几何结构的对应输出构成。参考图8，可由用户输入的输入数据值包括1.材料；2.材料厚度；3.带状区宽度(例如，较窄、适中、较宽)；4.带状区间隔(例如，较短、适中、较长)；5.截口(例如，激光或喷水切割的宽度)；6.高或低疲劳强度(例如，折叠程序可被配置为默认为低)；7.材料颗粒定向矢量的角度(例如，折叠程序可被配置为使“0”表示各向同性材料)；8.材料颗粒定向矢量的标量；以及9.切割装置。
用户提供的输入参数从上自下与表的“输入匹配标准”侧相匹配。每一参数都可以要求精确的数字匹配或使用基于范围的匹配逻辑。例如，用户可以输入下列值1.材料＝冷轧钢A36；2.材料厚度＝0.125英寸；3.带状区宽度＝较窄；4.带状区间隔＝较长；5.截口＝0.010；6.疲劳强度＝较低；7.角度＝0；8.标量＝0；以及9.激光切割器。
应该注意到，按照定义，各向同性板材的材料角度和标量值为零。而各向异性材料则具有指示材料颗粒方向和大小的非零值。本发明的折叠程序和附随的数据库可以跟踪这些材料定向矢量以防止连接区(例如，带状区)与横向颗粒方向平行。这可以通过将带状区的角度改为高于或是低于在类似的各向同性材料中使用的值来实现，或者可以通过旋转中间的切口使得所有的连接区处于同一方向以代替通常使用的交替的力对消方式来实现。软件程序在这些折线并非与材料矢量平行或垂直时，即相对于材料颗粒斜折时对各向异性材料进行补偿。
可任选地，材料值要求表内的精确匹配并且所支持的值能从下拉列表中获得。材料厚度可以与限定找到匹配的范围的下限值和上限值相匹配。带状区宽度和带状区间隔可以要求精确匹配。截口可以与同样由表内定义的上下限和切割装置的切割能力来定义的范围的值相匹配。可以在折叠数据库表内的每一行中存储截口基准，并且可以比较实际的截口以根据简单的数学公式来调整折叠减额。高/低疲劳性要求精确匹配并且构成切换或者能够随着疲劳性需求参数改变而从一个切割区系列跨至一个又一个系列。材料颗粒定向矢量的角度可以与表限制所设置的范围的值相匹配。
其中来自折叠程序的输入集与该行内的所有输入匹配标准值相匹配的第一行被指定一个真实规则，并且输出结果是定义适当带状区和折叠几何结构的一组数据。输出值可包括1.嵌合(例如，切口中心线到折线的距离)；2.折叠减额；3.截口基准；4.带状区角度；5.弧集。
折叠数据库表可以对对于小变化和唯一值不敏感的变量确立较大范围，并且可以对对于小变化敏感的那些变量确立较小范围。
优选地，该折叠程序还可被配置成生成与设计的折叠或压弯弯曲相关联的一个或多个“接合部件”或固定机构。接合部件是便于在一平面内在角交点处接合或连接两个自由金属板边缘的部件，即把薄板的一个平面部分与该薄板的另一个平面部分或另一薄板的平面部分机械接合的部件。例如，接合部件的一种形式可以是如图6(a)至6(d)所示的重叠凸缘54，该重叠凸缘在一张薄板被折叠起来或当两张单独的薄板被接合在一起时产生。该重叠凸缘具有四种形式，即左内凸缘、左外凸缘、右内凸缘和右外凸缘。其他较新形式的接合可包括如′870和′766申请中所述的允许两个或更多平面部分对接接合和/或允许各平面部分二面相交的接头片和成互补形的槽。例如，接合部件可以采用对准孔、接头片、槽和/或其他合适的固定装置的形式。应该认识到，这些接合部件可以是临时性或永久性的。例如，TOGGLE-LOCKTM、粘合剂、粘合带、VELCRO、焊接、软焊或铜焊以及其他已知的固定方法都可用于确保在接合部件处将两薄板接合在一起。
可以为折叠程序提供辅助用户的其他编辑工具。例如，“均匀折叠”是折叠程序生成的具有沿折线的均匀带状区和带状区特性的设计的折叠。例如，均匀折叠沿折叠程序的长度具有恒定的带状区宽度和恒定的带状区间隔。折叠程序还可以优选地包括在均匀折叠内提供带状区编辑指示的“均匀折叠编辑标志”。均匀折叠还可以与通过弯曲部件控制面板执行的全局动作相结合。一旦通过带状区编辑控制面板55(例如，图8)对折叠进行了操纵，该标志就被设置成除了对于接合将类别从设计的折叠改为压弯弯曲之外都不再能通过弯曲部件控制面板来控制编辑。
用户在操作和使用过程中将首先设计要通过弯曲板材来制造的零件的3D模型。例如，用户可以利用诸如SOLIDWORKS2004等CAD/CAM设计应用程序来设计与图4所示形状类似，但没有本发明的发计的弯曲的沟道形零件的电子3D模型。
某些现有的CAD/CAM设计应用程序允许用户对3D模型进行电子操纵和平整以提供生产相应3D零件所必需的单片板材的电子2D模型，而无需本发明的设计的弯曲。这些CAD/CAM设计应用程序可以自动确定生产该3D零件所必需的板材形状，以及该板材将围绕其折叠以对期望3D零件成形的折线。
例如，用户可以利用CAD/CAM设计应用程序来自动确定其形状与图3所示的薄板相类似的薄板的几何形状，该薄板可用于生产与图4所示相类似的3D零件，但没有本发明的设计的弯曲。此外，CAD/CAM设计应用程序可以自动确定将图3的薄板折叠成图4的沟道形零件，但没有本发明的设计的折叠所需的这些的数量和位置。
用户随后可以利用本发明的计算机程序产品来以允许沿着折线弯曲板材的方式定制折线，从而得到具有沿着折线的边对面接合和支承，即具有本发明设计的折叠的3D零件。如上所述，本发明的程序可被实现为现有CAD/CAM设计应用程序的附件(例如，插件程序)，或者集成到设计应用程序中或作为一个独立程序而存在。
在用户希望定制折线的情况下，用户可以通过带状区编辑控制面板55(图8)来选择设计的折叠(例如，“IOI”)。应该认识到，可以使用各种手段来方便用户选择，包括但不限于下拉菜单、对话框和其他合适手段。
接着参考图8，用户随后将键入或被提示键入与期望设计标准相关联的各种输入数据值。例如，在用户设计特定钢类型的3D零件时，用户可以通过下拉菜单或其他手段从诸如铝、钛或其他合适材料的可用材料列表中选择“钢A-36(STEELA-36)”。
用户接着可以键入材料厚度，例如“0.104”英寸。或者，本发明的计算机程序产品可被配置成基于3D零件的电子模型来自动计算和/或使用材料的厚度。
用户随后可以选择期望的带状区宽度和带状区间隔。在图8所示的实施例中，带状区编辑控制面板55针对带状区宽度提供了包括“较宽(WIDE)”、“居中(m)”和“较窄(NARROW)”的三个选择，并针对带状区间隔提供了包括“较近(CLOSE)”、“居中(M)”和“较远(FAR)”的三个选择。带状区宽度和带状区间隔可以是材料厚度的函数，在此情况下，用户能够利用该程序来基于存储在数据库内和/或由并入程序内的算法算出的预定缩放范围对宽度和/或间隔进行自动缩放。应该认识到，该程序可以配备有大量宽度和间隔选择，或者可以配备有允许用户输入他自己希望的其他宽度和/或间隔的手段。
接下来，用户可以输入期望的截口，例如“0.008”英寸。该程序还可被配置成基于诸如材料类型、材料厚度和/或其他设计考虑事项等各种参数来自动计算期望截口。
用户随后可以选择期望的疲劳强度。在所示的实施例中，用户可以在“低疲劳性(LOW)”和“高疲劳性(HIGH)”中选择。然而应该认识到，该程序也可以被配置成允许用户输入与疲劳强度相关联的一个或多个特定值(例如，弹性系数)以进一步定制期望的折线强度。
用户可以选择材料矢量来改变切割区相对于折线的角度和/或切割区的标量。应该也认识到，该程序可被配置成允许用户改变切割区的其他特性，包括但不限于间距、嵌合距离、期望形状等等。带状区编辑控制面板55可以被配置成列出或提示这些特性，或者该程序可以被配置成在“高级(ADVANCED)”菜单或对话框内提供这些特性。
用户还可以选择“翻转”来避免在板材中存在与折线相邻的不连续。例如，设计的折叠可以围绕折线“翻转”，使得折线之上的切割区位置得以围绕折线对称，并且反之亦然。也可以提供其他手段来重新配置切割区定位从而避免不连续。
一旦用户输入他或她的选择，用户就可以在在显示单元39上检查结合有定制折线的电子3D零件建模和/或电子2D薄板建模，即设计的折叠9。如果用户认为需要修改，用户可返回到带状区编辑控制面板55来对他或她先前的选择进行编辑。假设用户对所得设计的折叠满意，则用户可以把结合有一个或多个设计的折叠的2D或3D电子建模以包括但不限于.MDF、.DXF、.IGES和/或.STEP文件的各种公知格式的形式输出至切割机41(图1)和/或其他输出建模。
在设计板材中的折线来实现三维折叠结构时，精度、硬度和强度是本发明的有用优点，但这却受到控制并大幅降低了弯曲力。在设计的折叠的弯曲力与该折叠在封闭三维结构中的最终强度之间存在折衷。弯曲力是各种参数的产物，这些参数包括但不限于带状区密度、带状区宽度、以及在某一程度上，相对于折线的带状区角度。如果设计者期望一个非常强的折叠，则必须容忍更大弯曲力，从而导致高带状区密度和高带状区宽度。如果设计者期望一个较低的弯曲力并且不关心折叠的最终强度，那么就可利用较低带状区密度和较窄带状区宽度。中间值会导致居中的结果。该折叠程序可允许用户通过直接指定带状区宽度和带状区密度和/或其他目标参数来实现这些折衷，因为强度或折叠力会导致带状区宽度和带状区密度称为驱动值。
传统弯曲能够保持弯曲角度是因为需要很大的弯曲力才能让材料发生塑性形变。本发明可充分利用较低的折叠力并且不预期固定设计的折叠的旋转角度。然而，一个封闭的三维结构通过联锁平面的相交固定了旋转角，并且整个结构以与枢接构架对所采用的材料进行最大利用相同的方式是钢性且坚固的。当难以获得限制所有旋转自由度的机会时，根据本发明的系统可以将设计的折叠与传统弯曲折叠混合，或者可以指示设计的折叠会在随后通过熔融或支撑步骤来强化。
此外，本发明的软件程序以及优选切口几何结构参数、图形和/或数学表达的复合曲线的附带数据库试图维持设计的折叠减额沿任何给定折叠维持基本恒定。这在对均匀折叠进行编辑和处理从而导致部分带状区密度或带状区宽度与原始均匀折叠不同时颇为重要。最优选地，保持嵌合沿着任何给定折叠基本恒定，因而能够被改变以保持设计的折叠减额恒定的主要变量是限定插入连接区的切口形状。切口形状不能被表达为单个参数。本发明的一个功能就是帮助设计者在修改均匀折叠的过程中能可任选地限制对那些已预定的、经验性的或经历有限元建模的折叠修改，以获得与其他折叠相容的局部设计的折叠减额。否则，物理折叠板材就会相对于设计出该板材的电子模型略微旋转，并影响到整个三维结构的精度和硬度。
为了便于所附权利要求书中的解释和精确定义，使用术语“向上”或“上部”、“向下”或“下部”、“左”和“右”、“内”和“外”来参考附图中示出的各部件位置而对所示的本发明这些部件进行描述。
在许多方面，各附图的修改与先前的修改类似，并且跟有下标“a”、“b”、“c”和“d”的同一参考标号指代对应的部分。
以上描述已经出于示意和说明的目的介绍了本发明的具体实施例。这些实施例并不详尽也将本发明限于所公开的精确形式，并且显见的是可以根据上述教示做出许多修改和变化。选择和描述各实施例是为了更好地解释本发明的原理以及实际应用，从而允许本领域普通技术人员能够最好地利用本发明以及带有适合所构想的特定使用的各种修改的各实施例。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等效技术方案所定义。
权利要求
1.一种为耐折板材设计期望折线的方法，包括以下步骤在制图系统上的母平面内定义所述期望折线；以及用包括一系列切割区的折叠几何结构填充所述期望折线，所述切割区定义了相对所述折线构造和定位的一系列连接区，由此在沿着所述折线折叠所述材料能在所述切割区的相对侧产生所述材料的边对面接合。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括定位、缩放和/或成形所述切割区以定义沿着所述折线的所述连接区，以便在沿着所述折线折叠所述材料时能实现所述边对面接合。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括再定位、再缩放和/或再成形至少一个所述切割区以替换、添加和/或减去至少一个所述连接区。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括检测所述母平面上的薄弱区；以及基于邻近所述薄弱区的局部折叠几何结构再定位、再缩放和/或再成形至少一个所述连接区以替换、添加和/或减去至少一个所述连接区。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述填充步骤定义了所述切割区和连接区以便在沿着所述折线折叠所述材料时抵抗应力集中、疲劳性或裂隙产生。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括基于从由材料、材料厚度、带状区宽度、带状区密度、截口、疲劳强度和材料定向角组成的组中选取的至少一个参数来定义所述折叠几何结构。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法被实现为具有折叠和展开功能的CAD/CAM系统之一的附件。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括提供所述CAD/CAM系统的可视化，所述可视化显示出沿所述折线填充的所述切割区和所述连接区几何结构。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法被实现为与具有折叠和展开功能的CAD/CAM系统相集成。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括设计含有折缝部件的折缝板材产品，其中所述切割区和所述连接区叠加在所述折缝部件上。
11.一种为耐折板材设计期望折线的方法，包括以下步骤存储具有不同尺寸和/或形状的多个切割区构造和连接区构造；在制图系统上的母平面内定义一期望折线；选择具有期望形状和缩放比例的优选切割区和/或优选连接区；沿着所述折线定位一优选折叠几何结构，所述优选折叠几何结构包括所述选定的切割区和所述选定的连接区；以及再定位、再缩放和/或再成形所述优选折叠几何结构以替换、添加和/或减去至少一个所述连接区，由此在沿着所述折线折叠所述材料时能在所述切割区的相对侧产生所述材料的边对面接合。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括提供用于准许所述材料的第一平面和第二平面相连的固定机构，其中所述第一平面和第二平面相关于所述折线彼此重叠。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述固定机构是从由对准孔、接头片、槽及其组合所组成的组中选取的。
14.一种用于数据处理系统的计算机可读介质中的计算机程序产品，用于为耐折板材设计期望折线，所述计算机程序产品包括用于在制图系统上的母平面内定义所述期望折线的指令；以及用于使用包括一系列切割区的折叠几何结构来填充所述期望折线的指令，所述切割区定义了相对于所述折线构造和放置的一系列连接区，由此在沿着所述折线折叠所述材料时能在所述切割区的相对侧产生所述材料的边对面接合。
15.如权利要求14所述的计算机程序产品，其特征在于，还包括用于定位、缩放和/或成形所述切割区以定义沿着所述折线的连接区，以便在沿着所述折线折叠所述材料时能实现所述边对面接合的指令。
16.如权利要求15所述的计算机程序产品，其特征在于，还包括用于再定位、再缩放和/或再成形至少一个所述切割区以替换、添加和/或减去至少一个所述连接区的指令。
17.如权利要求16所述的计算机程序产品，其特征在于，还包括用于检测所述母平面中的薄弱区的指令；以及用于基于邻近所述薄弱区的局部折叠几何结构来再定位、再缩放和/或再成形至少一个所述连接区以替换、添加和/或减去至少一个所述连接区的指令。
18.如权利要求14所述的计算机程序产品，其特征在于，所述用于填充的指令定义了所述切割区和连接区以便在沿着所述折线折叠所述材料时抵抗应力集中、疲劳性或裂隙产生。
19.如权利要求14所述的计算机程序产品，其特征在于，还包括用于基于从由材料、材料厚度、带状区宽度、带状区密度、截口、疲劳强度和材料定向角组成的组中选取的至少一个参数来定义所述折叠几何结构的指令。
20.如权利要求14所述的计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品被配置为用于安装到具有折叠和展开功能的CAD/CAM系统。
21.如权利要求14所述的计算机程序产品，其特征在于，还包括提供所述CAD/CAM系统的可视化的指令，所述可视化显示出沿所述折线填充的所述切割区和所述连接区几何结构。
22.如权利要求14所述的计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括具有折叠和展开功能的CAD/CAM应用程序。
23.如权利要求14所述的计算机程序产品，其特征在于，还包括用于设计含有折缝部件的折缝板材产品的指令，其中所述切割区和所述连接区叠加在期望的折缝部件上。
24.一种用于数据处理系统的计算机可读介质中的计算机程序产品，用于为耐折板材设计期望折线，所述计算机程序产品包括用于存储具有不同尺寸和/或形状的多个切割区构造和连接区构造的指令；用于在制图系统上的母平面内定义一期望折线的指令；用于选择具有期望形状和缩放比例的优选切割区和/或优选连接区的指令；用于沿着所述折线定位一优选折叠几何结构的指令，所述优选折叠几何结构包括所述选定的切割区和所述选定的连接区；以及用于再定位、再缩放和/或再成形所述优选折叠几何结构以替换、添加和/或减去至少一个所述连接区的指令，由此在沿着所述折线折叠所述材料时能在所述切割区的相对侧产生所述材料的边对面接合。
25.如权利要求24所述的计算机程序产品，其特征在于，还包括用于提供准许所述材料的第一平面和第二平面相连的固定机构的指令，其中所述第一平面和第二平面相关于所述折线彼此重叠。
26.如权利要求24所述的计算机程序产品，其特征在于，所述固定机构是从由对准孔、接头片、槽及其组合所组成的组中选取的。
27.一种为耐折板材设计期望折线的数据处理系统，包括用于在制图系统上的母平面内定义所述期望折线的输入装置；以及用于使用包括一系列切割区的折叠几何结构来填充所述期望折线的计算装置，所述切割区定义了相对于所述折线构造和定位的一系列连接区，由此在沿着所述折线折叠所述材料时能在所述切割区的相对侧产生所述材料的边对面接合。
28.如权利要求27所述的系统，其特征在于，所述计算装置定位、缩放和/或成形所述切割区以定义沿着所述折线的连接区，以便在沿着所述折线折叠所述材料时能实现所述边对面接合。
29.如权利要求28所述的系统，其特征在于，所述计算装置再定位、再缩放和/或再成形至少一个所述切割区以替换、添加和/或减去至少一个所述连接区。
30.如权利要求29所述的系统，其特征在于，所述计算装置检测所述母平面中的薄弱区，并且基于邻近所述薄弱区的局部折叠几何结构再定位、再缩放和/或再成形至少一个所述连接区以替换、添加和/或减去至少一个所述连接区。
31.如权利要求27所述的系统，其特征在于，所述计算装置定义了所述切割区和连接区以便在沿着所述折线折叠所述材料时抵抗应力集中、疲劳性或裂隙产生。
32.如权利要求27所述的系统，其特征在于，所述计算装置基于从由材料、材料厚度、带状区宽度、带状区密度、截口、疲劳强度和材料定向角组成的组中选取的至少一个参数来定义所述折叠几何结构。
33.如权利要求27所述的系统，其特征在于，还包括基于从由材料、材料厚度、带状区宽度、带状区密度、截口、疲劳强度和材料定向角组成的组中选取的至少一个参数来存储多个预定折叠几何结构的存储器装置，其中所述计算装置选择所述预定的折叠几何结构中的一个。
34.如权利要求27所述的系统，其特征在于，所述系统还包括具有折叠和展开功能的CAD/CAM应用程序。
35.如权利要求34所述的系统，其特征在于，还包括提供所述CAD/CAM系统的可视化的显示装置，所述可视化显示出沿所述折线填充的所述切割区和所述连接区几何结构。
36.如权利要求27所述的系统，其特征在于，所述系统与具有折叠和展开功能的CAD/CAM系统结合使用。
37.如权利要求27所述的系统，其特征在于，所述系统被配置成用于设计含有折缝部件的折缝板材产品，其中所述计算装置将所述切割区和所述连接区叠加在所述折缝部件上。
38.一种用于为耐折板材设计期望折线的系统，包括用于存储具有不同尺寸和/或形状的多个切割区构造和连接区构造的存储装置；用于在制图系统上的母平面内定义一期望折线的输入装置；用于选择具有期望形状和缩放比例的优选切割区和/或优选连接区的计算装置；其中所述计算装置沿着所述折线定位一优选折叠几何结构，所述优选折叠几何结构包括所述选定的切割区和所述选定的连接区，并且其中所述计算装置再定位、再缩放和/或再成形所述优选折叠几何结构以替换、添加和/或减去至少一个所述连接区，由此在沿着所述折线折叠所述材料能在所述切割区的相对侧产生所述材料的边对面接合。
39.如权利要求38所述的系统，其特征在于，所述计算系统还被配置成设计和/或形成准许所述材料的第一平面和第二平面相连的固定机构，其中所述第一平面和第二平面相关于所述折线彼此重叠。
40.如权利要求39所述的系统，其特征在于，所述固定机构是从由对准孔、接头片、槽及其组合所组成的组中选取的。
全文摘要
一种用于为板材设计折线的方法包括以下步骤定义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构成该折线，其中这些切割区定义了相对于该折线构造和定位的一系列连接区，由此在沿着折线折叠材料时能在切割区的相对侧产生该材料的边对面接合。或者，本方法可以包括以下步骤存储具有不同尺寸和/或形状的多个切割区构造和连接区构造；在制图系统的母平面内定义期望折线；选择具有期望形状和缩放比例的优选切割区和/或优选连接区；沿着折线定位包括所选切割区和所选连接区的较佳折叠几何结构；以及再定位、再缩放和/或再成形该优选折叠几何结构以替换、添加和/或减去至少一个连接区，由此在沿着折线折叠材料时能在切割区的相对侧产生该材料的边对面接合。还公开了被配置成实现设计板材内的折线的方法的计算机程序产品和系统。
文档编号B32B3/10GK101068635SQ200580015812
公开日2007年11月7日 申请日期2005年4月7日 优先权日2004年4月8日
发明者M·W·德内, A·D·潘德雷 申请人:工业纸折品有限公司