[发明专利]一种陶瓷膏体材料低温挤压自由成形装置

说明书

技术领域

本发明属于零件增量制造技术领域，涉及一种陶瓷膏体材料低温挤压自由成形装置。

背景技术

由于陶瓷材料具有耐磨、耐腐蚀、耐高温及较高的硬度等优点，陶瓷材料零件在各个领域得到了越来越广泛的应用。但陶瓷材料零件复杂的成型工艺和高昂的制造成本又极大的制约着陶瓷材料的进一步推广应用。如何寻找一种低成本、高效率的陶瓷零件制造技术成为从事陶瓷材料研究的广大科研工作者面临的问题之一；

陶瓷材料传统加工方法有流延法成型、注射成型、直接凝固成型、凝胶注模成型等，这些成型方法在很大程度上依赖于成形模具，制造周期长、工人劳动强度大且材料利用率低。模具较长的制造周期不仅影响成形效率而且极大的提高了制造成本，对结构形状较为复杂的零件制造成本更高。

随着快速成形技术的发展，当前陶瓷熔融沉积成型、选择性激光选区烧结成型、陶瓷激光烧结成型、选择性激光熔融和分层实体成型等快速成形技术开始应用到陶瓷材料的成形领域。这些方法虽然摆脱了传统成形技术对模具的高度依赖性，降低了工人的劳动强度，但需要专门的加热装置，且成形材料中含有大量的粘结剂。成形过程中的高温容易使成形件发生变形，影响成形件的内部结构性能。成形后，在粘结剂的去除和零件的烧结过程中会产生较多的有害气体，对环境及人们身体健康带来危害。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种陶瓷膏体材料低温挤压自由成形装置，解决现有零件增量成形中存在的制造成本高和环境污染严重的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种陶瓷膏体材料低温挤压自由成形装置，包括机架，机架内设置有挤压装置、运动装置和冷冻装置；

机架包括底座，底座相对的两个侧面分别连接有第一立柱和第二立柱，第一立柱和第二立柱之间连接有横梁；

冷冻装置包括冷冻箱，运动装置位于冷冻箱内，冷冻箱位于底座上；

挤压装置包括连接在横梁上的第二安装板，第二安装板上连接有伺服电动缸和储料筒，伺服电动缸和储料筒通过力传感器连接，储料筒的下端连接有储料筒喷嘴，储料筒喷嘴伸入冷冻箱内；

运动装置包括纵向设置在底座上的直线电动机，直线电动机上设置有第一工作台，第一工作台与第二工作台连接，第二工作台和第一安装板均与成型平台立柱连接，成型平台立柱上设置有沿成型平台立柱上下滑动的矩形螺母，矩形螺母内插有成型平台。

本发明的特点还在于，

第一立柱和第二立柱均与底座垂直，横梁与底座平行。

伺服电动缸和储料筒均通过压板连接在第二安装板上。

伺服电动缸的电动缸推杆上连接有电动缸推杆法兰，储料筒的一端连接有储料筒活塞杆，储料筒活塞杆的上端连接有储料筒活塞杆法兰，力传感器位于储料筒活塞杆法兰和电动缸推杆法兰之间。

直线电动机的第一直线电机导轨和第二直线电机导轨位于底座的纵向。

直线电动机的动子平台上设置有第一工作台，第一工作台上横向安装滚珠丝杠螺母副和第二工作台导轨，滚珠丝杠螺母副中的第二丝杠与第二电机连接，滚珠丝杠螺母副中的滚珠丝杠螺母座和第二工作台导轨均与第二工作台连接，第二工作台导轨固定在第一工作台上。

滚珠丝杠螺母副中的第二丝杠通过联轴器与第二电机连接。

矩形螺母位于第二工作台和第一安装板之间，矩形螺母、第二工作台和第一安装板相互平行，矩形螺母与成型平台立柱垂直，矩形螺母上设置有连接螺栓孔，连接螺栓插入连接螺栓孔和成型平台内。

第一安装板上设置第一光杠支承孔、第二光杠支承孔和竖直丝杠支承孔，第一安装板上连接有第一电机，第一电机通过联轴器与竖直丝杠连接。

竖直丝杠依次穿过第一安装板的竖直丝杠支承孔、矩形螺母和第二工作台，第一光杠依次穿过第一安装板的第一光杠支承孔、矩形螺母和第二工作台，第二光杠依次穿过第一安装板的第二光杠支承孔、矩形螺母和第二工作台。

本发明的有益效果是：

(1)采用伺服电动缸直接驱动推杆，推动储料筒中的活塞杆向下移动，相比于常用的电机滚珠丝杆螺母机构，提高了传动效率，减小了传动系统误差，提高了传动精度。

(2)伺服电动缸、电动缸推杆、测力传感器、储料筒及储料筒活塞杆组成的挤压装置通过安装板整体固定在横梁的上，系统稳定性好。

(3)第一工作台、第二工作台和成型平台的运动组成的三坐标轴联动，结构紧凑，结合当前的数控系统，可实现各种复杂结构零件的成型加工。

(4)整个三坐标运动装置全部放在冷冻箱内工作，能有效节约能源，并保证成形时环境温度均匀、稳定。