[实用新型]用于分层实体制造的非接触式热压装置

说明书

本实用新型属于快速成形制造技术领域，特别涉及用于分层实体制造的设备结构设计。

分层实体制造(LOM—Laminated Object Manufacturing)是快速原型(RapidPrototyping，简称RP)制造技术中的一种工艺。LOM工艺采用箔片材料，如纸、塑料薄膜、金属等作为成形材料。箔材LOM系统基于CO₂激光切割材料薄层的方法，先在箔材表面涂敷一层热熔胶，然后在工作平台上展开一层，热压辊热压箔材，使之与下面已成形的工件粘接；根据加工层面信息由计算机控制装有聚光境的X—Y扫描机构沿设定轨迹运动，在刚粘接的新层上由激光束切出零件的一个层面的截面轮廓，截面轮廓与外框之间多余部分切割出上下对齐的方形网格便于后处理。一层切完，工作台带动已成形的工件下降，与带状箔材(料带)分离；供料机构转动收料轴和供料轴，带动料带移动，使新层移到已加工层之上，再重复加工过程直到所有层数完成。

由上面的介绍可知，在分层实体制造工艺中，工件是由箔材层层粘接堆积而成的。对涂有热融胶的箔材进行加热使胶融化并进行碾压使其与已成形部分粘接在一起的技术是一项关键技术，直接影响了工艺的完成和成形后的工件质量。在分层实体制造系统中，这一工艺由热压装置完成。现有的热压装置主要有以下两种形式。

1.辊式热压装置：

采用辊式热压装置进行热压粘接是被广泛采用的一种热压方式，如美国的Helisys公司就采用这种方式。如图1所示，该装置包括与成形设备连接在一起的支撑板11，内部装有发热元件的热压辊15通过支架13与连接杆14固定在支撑板11上，支撑板与支架之间安装有弹簧12，它的作用是在热压板工作时，可以在垂直方向上有一定的调整量。工作时，热压辊15在工件表面滚压箔材，使之与工件粘接在一起，完成热压过程。

这种装置所采用的热压方式的主要特点是用一个加热辊进行热压粘结，热压辊内部装有发热元件，热量由热压辊传递给箔材和热融胶。热压辊通过在箔材表面的滚动对成形材料进行加热并同时完成碾压粘接工艺。

由于这种热压装置采用的是接触式加热方式，即加热器安装在加压辊中，热量由加热器传给热压辊，再通过热压辊的表面传递给成形材料。由于热压辊与箔材之间是线接触，接触面小，一方面降低了热传递效率，从而降低粘结效率，另一方面又使热量集中，零件的受热状况差，会造成较大的零件变形，难于制造大型零件。

2.板式热压装置：

这种装置结构如图2所示该装置通过支撑板21与成形设备的主体连接在一起，发热元件24被安装在底板25与上板23之间，形成了热压板的整体，这一部分通过连接板22与支撑板21固定在一起。工作时，热压板通过在箔材表面的滑动对成形材料进行加热并同时完成碾压粘接工艺。

上述热压板式热压装置是清华大学激光快速成形中心的一项专利技术，它的特点是用一个热压板进行热压粘结，热压板内部装有发热元件，热量由热压板传递给箔材和热融胶。热压板与工件表面为面接触，提高了热压效率，但由于采用刚性结构，对零件表面的平面度，热压板平面与零件表面的平行度有比较严格的要求，否则会难以保证压实，影响粘接质量。而且这种热压方式也是利用热传导的原理，将热量传递给与之接触的箔材，实现热融胶的融化进而完成粘接工艺，因此该热压方式同样存在热压效率较低的问题，不能满足成形大零件所要求的高速度和高效率。

现有的热压装置的共同特点是需要通过与零件成形表面相接触的施压部件将热量传递给成形材料，加热与加压同时进行。这种热压方式，需要通过热传导的方式将加热元件的热量传递给热融胶，因此要求加热元件与零件表面良好接触；由于加热与加压同时进行，而热融胶的融化有一个响应时间，因此限制了热压速度的提高。

本实用新型的目的是为克服已有技术的不足之处，设计出一种用于分层实体制造的非接触式热压装置，该装置利用热辐射的方式将热量传递给成形材料，进而将热融胶融化，具有使热融胶充分、均匀融化，粘接质量高、加热温度稳定、温度响应快、温度波动小的特点，可以大幅度提高热压速度，缩短成形周期，从而进一步提高热压工艺的效率。

本实用新型设计的一种用于分层实体制造的非接触式热压装置，主要包括一加热器、一支撑板、一施压件几部分，其特征在于，还包括一护罩，该护罩和施压件并列安装在支撑板的下表面上，护罩内装有加热器，且护罩与加热器的最低部位略高于施压件的最低轮廓线。

本实用新型还可包括一第二施压件，两个施压件分别置于所说的电加热器的两侧。

本实用新型所说的施压件可为圆辊或热压平板。