一种基于SLM技术的多功能基板的制作方法

本实用新型属于3D打印增材制造技术领域，具体地，涉及一种基于SLM技术的多功能基板。

背景技术：

SLM（Selective Laser Melting）技术是将金属粉末在激光束的热作用下完全熔化、经冷却凝固而成形的一种增材制造技术，具有成形复杂一体化零件和个性化定制零件的独特优势。因而得到企业，科研院所的高度关注。SLM技术的基本原理是：首先在计算机上设计出零件的三维模型，然后对模型进行切片分层，得到各截面的二维轮廓数据，将这些数据导入SLM设备中，进行SLM成形。成形时，铺粉装置先在基板上进行一层铺粉，激光束在控制系统的控制下根据零件层片信息进行选择性熔化成形。当前层加工完成后，基板下降一个层厚，铺粉装置在已成形层的表面再次铺粉，激光再次进行加工，如此反复，直到零件加工完成。

由上所述，现有的SLM成形都是在基板上进行，从头开始加工，成形新的零件，而不能在已有的零件上进行加工，这不可避免地限制了SLM技术的使用范围。同时，现有零件中有很多是由简单结构（适用于传统加工工艺）和复杂薄壁结构（适用于SLM工艺）组成，若零件直接由SLM一体成形，会造成材料浪费、加工时间长、成本高等问题，因此，可以将原零件分解成两个零件，简单结构通过传统工艺加工，然后装夹在SLM设备基板上，再通过SLM技术继续成形复杂薄壁结构。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提出一种基于SLM技术的多功能基板，实现在已有零件上通过SLM技术成形复杂结构，实现对零件进行再制造修复和二次成形加工，而且二次加工的成形材料和待加工材料可以不一致，实现异种材料的成形。

本实用新型为了实现上述目的所采用的技术方案是：

一种基于SLM技术的多功能基板，包括夹紧装置、密封装置和调平装置，夹紧装置安装于调平装置与密封装置之间，夹紧装置与密封装置通过可调螺纹支撑杆连接，夹紧装置和调平装置通过调平装置底座上的调节支柱和固定支柱连接；

所述的夹紧装置由夹具本体、卡爪、专用卡爪、圆柱销、丝杆和丝杆卡销组成，丝杆与卡爪配合安装于夹具本体中，丝杆卡销用于固定丝杆，约束其径向位移，卡爪上表面具有盲孔，与圆柱销配合使用，用于加装专用卡爪。

所述的密封装置由上支撑板、下支撑板、仿形密封板、可调螺纹支撑杆、开槽圆柱螺钉、外密封圈和内密封圈组成；仿形密封板内部形状与待加工的零件表面轮廓一致，安装于上支撑板和下支撑板中间，通过开槽圆柱螺钉固定，可调螺纹支撑杆上端与下支撑板连接，下端与夹具本体连接，用于调整密封装置的整体高度，实现一级调平；仿形密封板内加工有内凹槽，安装内密封圈，上支撑板与下支撑板之间的外凹槽，安装有外密封圈；内密封圈和外密封圈与零件和设备配合，避免金属粉末下漏；

所述的调平装置由底座、固定支柱、调节支柱组成，底座用于支撑整个装置，固定支柱固定连接于底座一角，调节支柱安装于底座上的盲孔，盲孔位于距离固定支柱最远的边的中心处，固定支柱和调节支柱均与夹紧装置的夹具本体连接，实现对装置的支撑与二级调平。

本实用新型的有益效果是：本装置可以实现对已有零件的精密装夹和调平，能够在已有零件上通过SLM技术成形复杂结构，完成对零件进行再制造修复和二次成形加工，不仅避免了SLM技术只能从基板从头成形零件的缺点，而且二次加工的成形材料和待加工材料可以不一致，从而实现异种材料的成形；本实用新型进一步扩大了SLM技术的加工范围，生产效率得到提高、降低了成形复杂零件的成本，具有很大的研究开发价值。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中夹紧装置的结构示意图；

图3是本实用新型中夹紧装置底部的示意图；

图4和图5是本实用新型中密封装置的结构示意图；

图6是本实用新型中仿形密封板的结构示意图；

图7是本实用新型中调平装置的结构示意图；

图中1、夹紧装置；2、密封装置；3、调平装置；4、夹具本体；5、卡爪；6、专用卡爪；7、圆柱销；8、丝杆；9、丝杆卡销；10、上支撑板；11、下支撑板；12、仿形密封板；13、可调螺纹支撑杆；14、开槽圆柱螺钉；15、内密封圈；16、外密封圈；17、底座；18、调节支柱；19、固定支柱。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

一种基于SLM技术的多功能基板，如图1所示，包括夹紧装置1、密封装置2和调平装置3，夹紧装置1安装于密封装置2与调平装置3之间，夹紧装置1与密封装置2通过可调螺纹支撑杆13连接，夹紧装置1和调平装置3通过调平装置3底座17上的调节支柱18和固定支柱19连接；

所述的夹紧装置，如图1和2、3所示，由夹具本体4、卡爪5、专用卡爪6、圆柱销7、丝杆8和丝杆卡销9组成，丝杆8与卡爪5配合安装于夹具本体4中，丝杆卡销9用于固定丝杆8，约束丝杆8的径向位移，卡爪5上表面具有盲孔，当零件具有不规则形状时，可以利用圆柱销7将专用卡爪6加装在卡爪5上，丝杆8驱动卡爪5传递夹紧力，利用螺纹自锁实现夹紧固定；当待加工零件尺寸、形状等具有不规则特点，可以在零件下方放置垫块，垫块的形状与零件底面相贴合，实现对零件的支撑及调平；

所述的丝杆8选用耐磨性强，抗疲劳的合金钢，可以是Q345B等材料。卡爪5和专用卡爪6选用硬度高的合金钢，可以是20MnCr5或15CrNi6等材料经过渗碳淬火。

所述的密封装置，如图4和5所示，由上支撑板10、下支撑板11、仿形密封板12、可调螺纹支撑杆13、开槽圆柱螺钉14、内密封圈15和外密封圈16组成；仿形密封板12如图6所示，内部形状与待加工的零件表面轮廓一致，安装于上支撑板10和下支撑板11中间，通过开槽圆柱螺钉14固定，可调螺纹支撑杆13上端与下支撑板11连接，下端与夹具本体4连接，用于调整密封装置的整体高度，实现支撑与升降调平；仿形密封板12内加工有内凹槽，安装内密封圈15，对待加工零件进行紧固和密封，上支撑板10与下支撑板11之间的外凹槽，安装有外密封圈16，密封装置2与SLM设备之间通过外密封圈16密封；内密封圈和外密封圈与零件和设备配合，避免金属粉末下漏；

所述的密封装置2的上支撑板10、下支撑板11和仿形密封板12所选用的材料一致，可以是钛合金，铝合金，钢，钴铬合金等材料的一种。

所述的内密封圈15和外密封圈16为耐高温材料，可以选用毛毡。

所述的调平装置，如图7所示由底座17、调节支柱18和固定支柱19组成，底座17用于支撑整个装夹装置，固定支柱19固定连接于底座17一角，两个调节支柱18安装于底座17上的盲孔，盲孔位于距离固定支柱19最远的两边的中心处，固定支柱19和调节支柱18均与夹紧装置的夹具本体4连接，实现对装置的支撑与二级调平；底座17上还加工有螺纹孔，通过螺母与SLM设备连接。

本实用新型所述的基于SLM技术的多功能基板使用时，需按照以下步骤进行：

（1）根据待加工零件的形状，确定仿形密封板12的形状；

（2）拆掉密封装置2，将零件安装于夹紧装置1，进行一级调平，并夹紧；

（3）将内密封圈15安装于仿形密封板12内凹槽，并将上支撑板10、下支撑板11、仿形密封板12通过开槽圆柱螺钉14固定；

（4）通过可调螺纹支撑杆13将第（3）步的密封装置2与夹紧装置1的夹具本体4连接，调节可调螺纹支撑杆13高度，使零件顶面高度比上支撑板10高1-2mm；

（5）将外密封圈16安装于密封装置2的外侧凹槽；

（6）利用千分表，通过调整调节支柱18，使零件顶面平面度小于50μm；

（7）将基于SLM技术的多功能基板整体安装于SLM设备加工底座，并通过设备调平功能，进一步调整零件顶面平面度。