[发明专利]一种增材制造过程中熔池两侧夹持辅助成形装置和方法

说明书

本发明公开的属于增材制造技术领域，具体为一种增材制造过程中熔池两侧夹持辅助成形装置和方法，所述的装置包括：增材制造设备、连接装置、夹持部件；所述的连接装置用于将夹持部件与增材制造设备进行连接，以调整夹持部件与增材沉积头的相对位置以确保二者的同步运动，所述的增材制造设备包括增材沉积头、增材热源、气瓶、送料装置、送料喷嘴、送料喷嘴连接板，所述的送料喷嘴将增材制造原材料输送至沉积位置。该增材制造过程中熔池两侧夹持辅助成形装置和方法，通过连接装置可应用于不同沉积宽度的增材制造过程，通过夹持部件的夹持约束作用，可有效提高沉积层侧壁的表面平整度及宽度方向的尺寸精度。

技术领域

本发明属于增材制造领域，尤其涉及一种增材制造过程中熔池两侧夹持辅助成形装置和方法。

背景技术

增材制造技术是指基于离散-堆积原理，由零件三维数据驱动，通过逐层累积的方法制备工件的先进制造技术。但增材制造过程中由于熔池形状不稳定，使得零件存在着壁厚成形精度较低的问题。

对此有学者提出了基于夹持约束的复合增材制造技术以解决上述的问题，该技术能在不去除材料的前提下保证成形零件的尺寸精度和表面质量。在现有相关研究中，对于成形精度方面中国专利CN108637504A提出的一种针对电弧填丝增材制造堆覆层顶面及侧面进行滚压加工的装置与方法，该装置在一定程度上改善了样件的成形精度，但由于设备尺寸较大，其作用位置距离熔池较远，其效果有别于对半凝固态金属区域施加约束，此外该装置的一个滚轮只能对应一种特定宽度尺寸，难应用于宽度尺寸需要灵活调整的场合。对此，提出一种可精准控制样件壁厚成形尺寸且适用于不同壁厚宽度的增材制造夹持辅助成形装置和方法，以获得侧壁形貌平直，成形尺寸精准的样件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增材制造过程中熔池两侧夹持辅助成形装置和方法，本发明采用的技术方案是：

一种增材制造过程中熔池两侧夹持辅助成形装置，所述的装置包括：增材制造设备、连接装置、夹持部件；所述的连接装置用于将夹持部件与增材制造设备进行连接，以调整夹持部件与增材沉积头的相对位置以确保二者的同步运动；

所述的增材制造设备包括增材沉积头、增材热源、气瓶、送料装置、送料喷嘴、送料喷嘴连接板，所述的送料喷嘴将增材制造原材料输送至沉积位置，在增材热源作用下将构件沉积成形在基板上；所述的送料喷嘴的送料方式为同轴送料或旁轴送料；所述的增材热源与增材沉积头相连，为增材制造过程提供热源；所述的送料喷嘴连接板上部紧固在连接块上，下端与送料喷嘴连接，使得送料喷嘴与增材沉积头以特定位置同步移动；

所述的连接装置包括连接块、x轴调位结构件、y轴调位结构件、z轴调位结构件；所述的连接块固定在激光沉积头上，作为调位的固定基准件；x轴调位结构件、y轴调位结构件、z轴调位结构件依次连接组合，实现夹持部件相对于增材沉积头位置的精准调节，进而控制成形样件的成形尺寸精度；

所述的夹持部件与最后一级调位结构件相连接，在沉积成形过程中夹持成形装置与沉积层紧密贴合施加压力，实现样件尺寸的精准控制、改善表面平整度。

作为本发明所述的增材制造过程中熔池两侧夹持辅助成形装置的一种优选方案，其中：所述的x轴调位结构件、y轴调位结构件及z轴调位结构件依次连接组合，具有多种连接组合方式；

当连接块与x轴调位结构件连接时，y轴调位结构件与夹持部件相连，x轴调位结构件与y轴调位结构件通过z轴调位结构件连接；所述的x轴调位结构件通过螺钉固接在连接块上；所述的z轴调位结构件通过螺栓螺母固定在x轴调位结构件上；所述的y轴调位结构件通过螺栓螺母固定在z轴调位结构件上；

当连接块与y轴调位结构件连接时，x轴调位结构件与夹持部件相连，y轴调位结构件与x轴调位结构件通过z轴调位结构件连接；所述的y轴调位结构件通过螺钉固接在连接块上；所述的z轴调位结构件通过螺栓螺母固定在y轴调位结构件上；所述的x轴调位结构件通过螺栓螺母固定在z轴调位结构件上；