金属板材的成型方法和成型系统的制作方法

金属板材的成型方法和成型系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种金属板材的成型方法和成型系统，该方法利用计算机软件设计所述金属板材的三维立体模型；得到所述金属板材的倒模形状数据；加工制作所述金属板材的模具；所述模具的材料为石膏或砂；浇铸金属液，待金属液凝固成型后脱模即可得到金属板材。本发明的金属板材的成型方法制作模具采用的材料为石膏或砂，石膏或砂为环保型的、可重复利用的造型材料，这样模具制造成本低，模具材料可以重复利用；再者，本发明全程采用计算机控制，误差小，自动化程度高，能够提高生产效率，尤其适用于制造复杂形状的模具。
【专利说明】金属板材的成型方法和成型系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及建筑材料领域，特别是涉及一种金属板材的成型方法和成型系统。
【背景技术】
[0002]金属板材，如铝板，是常用的建筑材料。
[0003]金属板材，具有高强度、抗腐蚀、良好的防火、防水性能，同时符合环保要求，可应用于建筑幕墙、柱梁、阳台、隔板包饰、室内装饰、车辆、家具、展台、仪器外壳、地铁、海运工具等。
[0004]金属板材常用的成型方法包括激光切割、冲压、折弯、剪板、焊接。简单的造型，可以直接用金属模具冲压、折弯等成型；复杂的造型则要单独制作金属模具，再将金属板材冲压、折弯、焊接等成型。
[0005]金属铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。
[0006]以上两种成型方法，金属板材制造复杂造型时，要单独制作金属模具，当每块所需金属板材的形状都不相同时，制造的金属模具无法重复使用，同时模具制作的成本极高；金属浇注虽然常用于制造复杂造型，也同样受限于批量铸造相同的复杂造型，当所需的每块部件形状都不相同时，加工制造浇铸所需模具的成本和时间就会极大增加。

【发明内容】

[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供一种新的金属板材的成型方法和成型系统。
[0008]本发明的技术方案如下:
[0009]一种金属板材的成型方法，包括如下步骤:
[0010]SlOO:利用计算机软件设计所述金属板材的三维立体模型；
[0011]S200:根据步骤SlOO中的三维立体模型得到所述金属板材的倒模形状数据，包括正面形状数据和反面形状数据；
[0012]S300:根据步骤S200得到的倒模形状数据加工制作所述金属板材的模具；所述模具的材料为石膏或砂；
[0013]S400:向步骤S300得到的模具中浇铸金属液，待金属液凝固成型后脱模即可得到金属板材。
[0014]在其中一个实施例中，步骤S300中得到的金属板材的模具包括正面模具和反面模具，将正面模具和反面模具组合得到所述金属板材的模具。
[0015]在其中一个实施例中，所述步骤S300中加工制作所述金属板材的模具采用的是计算机辅助加工的三维立体雕刻方法。
[0016]在其中一个实施例中，所述金属板材的倒模形状数据包括X轴、Y轴和Z轴的三维数据。
[0017]在其中一个实施例中，所述三维立体雕刻方法采用的四轴联动的立体雕刻机。[0018]在其中一个实施例中，所述石膏的成分为:25%_30%的石膏粉，69%_74%的石英粉和1%的添加剂。
[0019]在其中 Iv实施例中，所述砂包括树脂铸造砂、覆I吴铸造砂或翻砂铸造砂；其中，所述树脂铸造砂或覆膜铸造砂成分为:原砂、树脂和固化剂，树脂占原砂的比重为
0.9%-1.0%，固化剂占树脂的比重为40% ；
[0020]所述翻砂铸造砂成分为:85%_87%的原砂，8%_9%的粘土和5%_6%的水。
[0021]本发明还提供一种金属板材的成型系统，包括计算机控制器、原料挤出机和立体雕刻机；
[0022]所述计算机控制器包括板材设计单元、数据分析单元、模具成型单元和浇铸控制单元；
[0023]所述板材设计单元，用于利用计算机软件设计所述金属板材的三维立体模型；
[0024]所述数据分析单元，用于根据三维立体模型得到所述金属板材的倒模形状数据；
[0025]所述模具成型单元，用于根据倒模形状数据加工制作所述金属板材的模具；
[0026]所述浇铸控制单元，用于控制向模具中浇铸金属液和脱模；
[0027]所述原料挤出机根据数据分析单元的数据挤出预设厚度的原始模具；
[0028]所述模具成型单元和所述立体雕刻机连接，所述模具成型单元控制立体雕刻机根据所述倒模形状数据在所述原始模具上雕刻出所述金属板材的模具。
[0029]在其中一个实施例中，所述立体雕刻机为四轴联动的立体雕刻机，包括X轴、Y轴、Z轴和回转台，所述原始模具安装在所述回转台上，在所述立体雕刻机上设置有雕刻头，所述雕刻头能够在三维空间内进行任意轨迹和任意姿态的运动。
[0030]本发明的有益效果是:
[0031]本发明的金属板材的成型方法制作模具采用的材料为石膏或砂，石膏或砂为环保型的、可重复利用的造型材料，这样模具制造成本低，模具材料可以重复利用；再者，本发明全程采用计算机控制，误差小，自动化程度高，能够提高生产效率，尤其适用于制造复杂形状的模具。
【专利附图】

【附图说明】
[0032]以下结合具体附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。
[0033]图1为本发明的金属板材的成型方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0034]实施例一
[0035]参见图1，本实施例提供一种金属板材的成型方法，包括如下步骤:
[0036]SlOO:利用计算机软件设计所述金属板材的三维立体模型；所述的计算机软件可以是Pro-Engineer、Rhino、3dmax等软件；本步骤中首先利用计算机软件设计或绘制出金属板材的三维立体模型，这是制作模具的必要步骤；Pro-Engineer、Rhino、3dmax等软件属于现有技术，本实施例不在赘述。
[0037]S200:根据步骤SlOO中的三维立体模型得到所述金属板材的倒模形状数据；本步骤中根据计算机设计的三维立体模型能够分析得到金属板材的倒模形状数据，具体过程是首先对三维立体模型进行建模和拆模，再采用MasterCam进行编程得到倒模形状数据。本实施例中，金属板材的倒模形状数据包括正面形状数据和反面形状数据。也就是说，本实施例中的金属板材的模具包括正面模具和反面模具，正面模具和反面模具中间形成空腔，采用浇铸成型的方式得到金属板材。
[0038]S300:根据步骤S200得到的倒模形状数据加工制作所述金属板材的模具；所述模具的材料为石膏或砂。同样的，本步骤中的金属板材的模具包括正面模具和反面模具，具体过程是将正面形状数据输入计算机的模具成型部分，然后将石膏或砂原始模具先制作成合适的厚度(厚度根据倒模形状数据确定)，然后在计算机的模具成型部分的控制下将原始模具加工成正面模具；将另一原始模具根据反面形状数据制作成反面模具。本实施例中的石膏为高温铸造石膏，其中高温铸造石膏的组分为石膏和滑石粉，石膏和滑石粉的比例为100:20。本实施例中的砂为树脂铸造砂或覆I吴铸造砂或翻砂铸造砂。
[0039]S400:向步骤S300得到的模具中浇铸金属液，待金属液凝固成型后脱模即可得到金属板材。本步骤中首先将正面模具与反面模具组合，得到所需金属板材模具的空腔；向得到的金属板材模具的空腔中进行浇铸，待金属液凝固成型后脱模即得到所需的金属板材。
[0040]使用过的石膏模具或者砂型模具粉碎可以回收再利用。
[0041]较佳的，作为一种可实施方式，所述步骤S300中加工制作所述金属板材的模具采用的是计算机辅助加工的三维立体雕刻方法。加工模具首先制作合适厚度的原始模具，然后对其进行立体雕刻，这样能够对原始模具进行逐点、逐层的雕刻成型，采用计算机辅助加工能够使模具更加精确，精度高，误差小。
[0042]较佳的，作为一种可实施方式，所述金属板材的倒模形状数据包括X轴、Y轴和Z轴的三维数据。
[0043]较佳的，作为一种可实施方式，所述三维立体雕刻方法采用的四轴联动的立体雕刻机。采用四轴联动的立体雕刻机能够更好的对原始模具进行加工。
[0044]较佳的，作为一种可实施方式，，所述石膏的成分为:25%_30%的石膏粉，69%_74%的石英粉和1%的添加剂；所述石膏的数据指标为:水和粉的重量份数比为40:100，操作时间为9-12分钟，初凝时间为11-15分钟，线膨胀率为0.52%-0.71%，定型膨胀率为0.45%，热态抗压强度为1.30MPa，常温抗压强度为2.0-2.5MPa，升温最高温度为900°C -1080°C。
[0045]较佳的，作为一种可实施方式，所述砂包括树脂铸造砂、覆膜铸造砂或翻砂铸造砂；其中，所述树脂铸造砂或覆膜铸造砂成分为:原砂、树脂和固化剂，树脂占原砂的比重为0.9%-1.0%，固化剂占树脂的比重为40% ；
[0046]所述翻砂铸造砂成分为:85%_87%的原砂，8%_9%的粘土和5%_6%的水。
[0047]基于同一发明构思，本发明还提供一种金属板材的成型系统，包括计算机控制部分、原料挤出机和立体雕刻机；
[0048]所述计算机控制部分包括板材设计部分、数据分析部分、模具成型部分和浇铸控制部分；
[0049]所述板材设计单元，用于利用计算机软件设计所述金属板材的三维立体模型；
[0050]所述数据分析单元，用于根据三维立体模型得到所述金属板材的倒模形状数据；
[0051]所述模具成型单元，用于根据倒模形状数据加工制作所述金属板材的模具；
[0052]所述浇铸控制单元，用于控制向模具中浇铸金属液和脱模；所述原料挤出机根据数据分析部分的数据挤出适当厚度的原始模具；
[0053]所述模具成型部分和所述立体雕刻机连接，所述模具成型部分控制立体雕刻机根据所述倒模形状数据在所述原始模具上雕刻出所述金属板材的模具。
[0054]本实施例中，板材设计部分用于设计所述金属板材的三维立体模型；数据分析部分用于根据板材设计部分的三维立体模型得到所述金属板材的倒模形状数据；模具成型部分用于根据数据分析部分得到的倒模形状数据加工制作所述金属板材的模具；浇铸控制部分用于控制金属液浇铸和脱模。
[0055]较佳的，作为一种可实施方式，所述的立体雕刻机为四轴联动，即X轴、Y轴、Z轴和回转台，所述原始模具安装在所述回转台上，在所述立体雕刻机上设置有雕刻头，所述雕刻头能够在三维空间内进行任意轨迹和任意姿态的运动。本实施例的模具加工采用的是四轴联动的立体雕刻机，其中将原始模具安装在回转台上，雕刻头在X轴、Y轴和Z轴电机的带动下能够在三维空间内进行任意轨迹的运动，这样能够实现精确加工金属板材模具的目的。回转台方便对原始模具的各个面进行雕刻。
[0056]本发明利用石膏或铸造砂制作模具材料制备金属板材，尤其是预铸式铝板材以及预铸式合金板材；石膏模具耐高温精度高，石膏粉加水搅拌易于加工，固化后烘干具有较高的强度；砂型模具耐高温易于加工取材方便，石膏、铸造砂和金属都可以分别回收利用，不会对环境产生不利影响。应用计算机辅助设计软件(CAD)和计算机辅助制造软件(CAM)加工模具，速度快，可提高生产效率。还可以制作各种复杂形状曲面，以及各种定制产品，精度高，误差小，产品质量可靠，适用于多种复杂造型。
[0057]最后，需要说明的是，在本专利文件中，诸如第一、第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何关系或者顺序。而且，在本专利文件中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体，其意在涵盖而非排他性包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备，不仅包括这些要素，而且还包括没有明确列出而本领域技术人员能够知晓的其他要素，或者还包括为这些过程、方法、物品或者设备所公知的必不可少的要素。
[0058]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种金属板材的成型方法，其特征在于:包括如下步骤: SlOO:利用计算机软件设计所述金属板材的三维立体模型； S200:根据步骤SlOO中的三维立体模型得到所述金属板材的倒模形状数据，包括正面形状数据和反面形状数据； S300:根据步骤S200得到的倒模形状数据加工制作所述金属板材的模具；所述模具的材料为石膏或砂； S400:向步骤S300得到的模具中浇铸金属液，待金属液凝固成型后脱模即可得到金属板材。
2.根据权利要求1所述的金属板材的成型方法，其特征在于:步骤S300中得到的金属板材的模具包括正面模具和反面模具，将正面模具和反面模具组合得到所述金属板材的模具。
3.根据权利要求2所述的金属板材的成型方法，其特征在于:所述步骤S300中加工制作所述金属板材的模具采用的是计算机辅助加工的三维立体雕刻方法。
4.根据权利要求3所述的金属板材的成型方法，其特征在于:所述金属板材的倒模形状数据包括X轴、Y轴和Z轴的三维数据。
5.根据权利要求4所述的金属板材的成型方法，其特征在于:所述三维立体雕刻方法采用的四轴联动的立体雕刻机。
6.根据权利要求1至5任一项所述的金属板材的成型方法，其特征在于: 所述石骨的成分为:25%_30%的石骨粉，69%_74%的石英粉和1%的添加剂。
7.根据权利要求1至5任一项所述的金属板材的成型方法，其特征在于: 所述砂包括树脂铸造砂、覆I吴铸造砂或翻砂铸造砂；其中， 所述树脂铸造砂或覆膜铸造砂成分为:原砂、树脂和固化剂，树脂占原砂的比重为0.9%-1.0%，固化剂占树脂的比重为40% ； 所述翻砂铸造砂成分为:85%-87%的原砂，8%-9%的粘土和5%-6%的水。
8.—种金属板材的成型系统，其特征在于: 包括计算机控制器、原料挤出机和立体雕刻机； 所述计算机控制器包括板材设计单元、数据分析单元、模具成型单元和浇铸控制单元; 所述板材设计单元，用于利用计算机软件设计所述金属板材的三维立体模型； 所述数据分析单元，用于根据三维立体模型得到所述金属板材的倒模形状数据； 所述模具成型单元，用于根据倒模形状数据加工制作所述金属板材的模具； 所述浇铸控制单元，用于控制向模具中浇铸金属液和脱模； 所述原料挤出机根据数据分析单元的数据挤出预设厚度的原始模具； 所述模具成型单元和所述立体雕刻机连接，所述模具成型单元控制立体雕刻机根据所述倒模形状数据在所述原始模具上雕刻出所述金属板材的模具。
9.根据权利要求8所述的金属板材的成型系统，其特征在于: 所述立体雕刻机为四轴联动的立体雕刻机，包括X轴、Y轴、Z轴和回转台，所述原始模具安装在所述回转台上，在所述立体雕刻机上设置有雕刻头，所述雕刻头能够在三维空间内进行任意轨迹和任意姿态的运动。
【文档编号】B22C19/04GK103464679SQ201310346434
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月9日 优先权日:2013年8月9日
【发明者】王文栋 申请人:王文栋