[发明专利]一种直接快速成形金属增材制造基板的固定装置及其方法

说明书

本发明提供了一种直接快速成形金属增材制造基板的固定装置及其方法，装置包括水平放置在直接快速成形金属增材制造打印腔体中用于承载基板的基板夹具以及在基板夹具上夹紧基板的限位夹板，所述基板夹具上设有若干组与限位夹板上的通孔位置对应的螺栓外轮廓孔，供螺栓同时穿过固定限位夹板。本发明采用基板夹具及限位夹板组合并固定的装置及方法，可有效避免高温导致的基板翘曲变形现象，消除了外界扰动导致的基板微小位移，提高了试验效率，节约了研究成本；同时，可通过调节限位夹板的位置以实现不同形状、尺寸基板的固定，可广泛应用于直接快速成形金属增材制造领域。

技术领域

本发明涉及一种直接快速成形金属增材制造设备，具体涉及一种金属增材制造基板的固定装置及其方法。

背景技术

近年来，直接快速成形金属增材制造技术开始越来越多的应用于工业领域，直接快速成形热源主要有激光、高能电子束及焊接电弧。相对于传统减材制造技术，直接快速成形技术有诸多优势：省略了铸锻等大型机械加工设备，避免了减材加工造成的原材料浪费，突破了复杂结构零件的制造桎梏，允许客户定制产品，较短的成形周期缩减了订货到提货的时间。因此该先进制造技术不仅可以带来巨大的经济效益，而且可以减少对环境的污染。

无论采用何种高能粒子束作为热源，都不能避开“如何把基板固定在高能粒子束下方”这一个关键问题。一般情况下，在进行金属增材制造试验前，会直接将基板放置在高能粒子束下方，不做任何固定措施，但是在试验研究中，需要考虑以下影响因素：

（1）基板在持续吸收高能粒子束的能量后，会在试验过程中发生翘曲；

（2）试验时，基板会受环境扰动出现微小位移，导致已确定的零点位置偏移；

（3）基板会根据不同的成形件的需求而选用不同的尺寸，单一固定尺寸或位置的夹具并不能满足成形件尺寸多样化的要求。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种牢固、高效、环保的直接快速成形金属增材制造基板的固定装置及其方法。

技术方案：本发明提供了一种直接快速成形金属增材制造基板的固定装置，包括水平放置在直接快速成形金属增材制造打印腔体中用于承载基板的基板夹具以及在基板夹具上夹紧基板的限位夹板，所述基板夹具上设有若干组与限位夹板上的通孔位置对应的螺栓外轮廓孔，供螺栓同时穿过固定限位夹板。

进一步，所述基板夹具上的螺栓外轮廓孔呈阵列排布，每个螺栓外轮廓孔包括同轴的圆柱通孔及沉孔。

进一步，所述限位夹板共有两个，分别夹紧基板两边，每个限位夹板上的通孔对应到基板夹具上一列螺栓外轮廓孔中。

进一步，所述基板夹具及限位夹板由Q235钢制成。

一种直接快速成形金属增材制造基板的固定方法，包括以下步骤：

（1）将基板夹具放置于直接快速成形金属增材制造设备的打印腔体中，确定打印枪头在基板夹具上的实际运行位置；

（2）取出基板夹具，将基板放置于基板夹具上打印枪头的实际运行位置范围内；

（3）限位夹板放置在基板两侧夹紧基板并将限位夹板上的通孔对准基板夹具上的螺栓外轮廓孔；

（4）从螺栓外轮廓孔底部插入螺栓并穿过限位夹板，拧紧螺母完成对基板的固定工作；

（5）最后将基板夹具及其上的基板和限位夹板整体放置于直接快速成形金属增材制造设备的打印腔体中。

进一步，步骤（4）在螺栓上依次放置垫片、螺母、垫片和螺母。