一种增材制造装夹装置及方法

1.本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种增材制造装夹装置及方法。


背景技术：

2.增材制造技术已广泛应用在加工制造领域，该技术不需要模具就可以使工件在基板上直接成形，根据设计的数模将工件一层一层制造出来。尤其在航空航天领域对增材制造工件需求量大，工件成形结构复杂。许多增材结构件由于应用场景特殊性导致成形结构复杂，其中包括需要在基板上下部分，分别加工正面工件与反面工件，行业中缺少加工反面工件时的工装夹具。通常会将正面工件朝下放置在工作台上并直接装夹，该加工过程中正面工件只有边缘部位与工作台接触，其余部位悬空放置无支撑。致使工件导热不均匀、装夹力较小，增加工件受热变形的概率。所以亟需一种增材制造装夹装置及方法来解决加工反面工件时的装夹问题，本文将传统的工作台做成中空结构，并在下方设计支撑装置，方便工件的放置与装夹。防止加工反面工件时出现的变形与装夹不稳定问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种增材制造装夹装置及方法，以解决航空航天领域中加工特殊增材结构件时的装夹问题。
4.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
5.一种增材制造装夹装置，包括工作台和支撑装置，所述工作台上表面为矩形中空结构，所述支撑装置放置在所述工作台正下方，被限位器固定位置，所述支撑装置的最外部为外壳，上部安装支撑柱和压力传感器，内部为橡胶内胆，最下部为底座；
6.作为优选，装置工作时，所述压力传感器率先与工件接触，及时监测多个所述支撑柱与工件之间的阻力值，并将数据反馈在控制柜上；
7.所述控制柜根据反馈数值，通过多条导气管分别连接空气压缩机和多个所述支撑装置，控制输送进所述橡胶内胆的气流量，进而控制所述支撑柱高度。
8.作为优选，具体包括如下步骤：
9.步骤一，加工正面工件时，全部所述支撑柱升起，顶部与所述工作台上表面平齐，并用夹具将基板装夹，完成增材制造；
10.步骤二，加工反面工件时，将所述支撑柱全部降到底，翻转基板使所述正面工件朝下，并用所述夹具将所述基板装夹；
11.步骤三，向所述橡胶内胆中充气，抬升所述支撑柱，当所述压力传感器第一次接触到所述正面工件时减缓充气速度，所述支撑柱会缓慢上升；
12.步骤四，接着当所述压力传感器反馈的阻力值趋于水平线时，停止向所述橡胶内胆充气，此时所述支撑柱停止抬升，高度固定，并支撑在所述正面工件的不同位置；
13.步骤五，在所述基板上进行增材制造，加工反面工件。
14.本发明的有益效果为：
15.本发明的目的在于提供一增材制造装夹装置及方法。该装置适用于双面增材制造的工件，中空结构工作台与支撑装置相互配合，解决加工反面工件时出现的变形与装夹不稳定问题。
附图说明
16.图1是本发明的具体实施例提供的增材制造装夹装置示意图；
17.图2是本发明的具体实施例提供的增材制造装夹过程的局部位置示意图；
18.图3是本发明的具体实施例提供的增材制造装夹装置的支撑装置的结构示意图；
19.图4是本发明的具体实施例提供的增材制造装夹方法的操作流程图；
20.图5是本发明的具体实施例提供的压力传感器反馈的阻力值随高度变化的曲线图；
21.图中：
22.100、基板；101、正面工件；102、反面工件；
23.1、工作台；11、限位器；12，夹具；
24.2、支撑装置；21、压力传感器；22、支撑柱；23、外壳；24、橡胶内胆；25、导气管；26、底座；
25.3、控制柜；
26.4、空气压缩机。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
28.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
30.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
31.本发明提供一种增材制造装夹装置，如图1所示，包括工作台1、支撑装置2、控制柜
3和空气压缩机4。工作台1上表面为矩形中空结构，方便正面工件101倒置放入。并在工作台1四周设计孔洞，方便夹具12固定基板100。在工作台1下方设计多个支撑装置2，同时支撑装置2的位置被限位器11所固定，防止在工作过程中位置发生偏移。控制柜3一方面通过导气管25与空气压缩机4连接，另一方面通过多条导气管25与多个支撑装置2相连接。
32.具体地，如图2所示，控制柜3控制支撑装置2内的进气量，调节支撑柱22高度，使支撑住22的高度跟随工件不同位置的形状顺势发生变化，方便装夹。
33.具体地，如图3所示，支撑装置3的最外部为外壳23，用于保护支撑装置3。上部安装支撑柱22和压力传感器21，内部为橡胶内胆24。最下部为底座26，用于安装外壳23与导气管25。
34.控制柜3通过控制输送进橡胶内胆24的进气量，进而控制支撑柱22高度。
35.具体地，如图4所示，具体的操作步骤包括，在加工正面工件101时，全部的支撑柱22先升起，抬升到顶部与工作台1上表面平齐，并用夹具12将基板100装夹固定，完成正面工件101的增材制造；在加工反面工件102时，将支撑柱22全部降到最底部，此时翻转基板100使正面工件101朝下，并将正面工件101正好放入工作台的中空结构中，基板100搭接在工作台1上表面，最后用夹具12将基板100装夹固定；向橡胶内胆24中充气，抬升支撑柱22，当压力传感器21第一次接触到正面工件101时减缓充气速度，此时支撑柱22会缓慢上升；压力传感器21反馈的阻力值曲线在控制柜3屏幕上显示，当阻力值趋于水平线时，控制柜3暂停向橡胶内胆24内充气，此时支撑柱22停止抬升，高度固定，并支撑在正面工件101的不同位置；在基板100上进行增材制造，加工反面工件102。
36.具体地，如图5所示，每一个支撑装置3都会有对应的曲线图像，并分别在控制柜3的显示器上显示出来，随着支撑柱22位置上升，从图像中可以看出一开始阻力值并没有变化，主要因为此时支撑柱22未与工件接触，所以此时压力传感器21反馈值为零，随着支撑柱22的升高在1点与工件第一次接触，所以开始产生阻力值。随着支撑柱22与工件接触越来越紧密，此时阻力值越来越大，阻力值的增加趋势也越来越缓慢，当到达点2时，阻力值开始趋于水平线，充气过程逐渐停止。
37.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。