CN101480753A - 一种金属叠层实体制造快速成形方法 - Google Patents

Abstract

一种金属叠层实体制造快速成形方法，包括以下步骤：给金属零件建立CAD几何模型；由激光切割系统在第一工位完成金属板料层的内孔切割，并剔除内孔中的废料；在第二工位通过焊合机构将当前金属板料与其下方的金属板料焊合在一起；由激光切割系统在第二工位完成金属板料层的外围轮廓线切割；升降工作台向下(Z负向)移动一个步距，重复执行步骤二至步骤六之间的过程，直到工件中各层金属板料全部粘接或焊合，即可获得金属叠层实体成形工件。本发明与现有技术对比的有益效果是：彻底解决了具有空间全封闭式孔洞零件的成形问题。大幅度节省成形时间。可以顺利地应用使用电阻焊方法焊合各层金属板料，从而使零件机械性能明显提高。

Description

一种金属叠层实体制造快速成形方法

技术领域

本发明涉及的是金属零件制造成形方法，尤其是一种金属叠层实体制造快速成形方法。

背景技术

目前，金属叠层实体制造快速成形机(Laminated ObjectManufacturing，简称LOM)。它由计算机、原材料存储及送进机构、热粘压或钎焊机构、激光切割系统、可升降工作台、导向辊、数控系统和机架等组成。上述各机构的功能是：

1)计算机用于接受和存储工件的三维模型，沿模型的高度方向提取一系列的横截面轮廓线，发出控制指令。

2)原材料存储及送进机构将存于其中的底面涂覆热熔胶的金属板料，逐步送至可升降工作台的上方。

3)热粘压或钎焊机构将一层层金属板料粘接或焊合在一起。

4)激光切割系统按照计算机提取的工件横截面轮廓线，逐一把在可升降工作台上方的金属板料上切割出轮廓线，并将内部孔洞区域切割成小网格，这是为了在成形之后能剔除废料。网格的大小根据被成形件的形状复杂程度选定，网格越小，越容易剔除废料，但花费的切割时间较长。

5)可升降工作台支撑正在成形的工件，并在每层成形之后，降低一层材料的厚度，以便送进、粘接或焊合和切割新的一层材料。

6)数控系统执行计算机发出的指令，使一段段的金属板料逐步送至可升降工作台的上方，然后粘接或焊合、切割，成形结束后得到包含成形件和废料的叠层块，成形件被废料小网格包围，剔除这些小网格之后便可得到三维工件。

这种叠层实体制造快速成形机制作工件时，只需切割工件截面的轮廓线就可成形工件的整个截面，因此，相对于其它快速成形方法比较省时，比较适合于制作中大型厚实工件。

但是，现有金属叠层实体制造快速成形技术还存在一些明显的缺点：

1、为了在成形之后能剔除废料，需要将每层的孔形部分切割成网格，浪费了切割时间。

2、对于具有空间全封闭式孔洞的零件，废料无法剔除。

3、使用热粘压或钎焊机构焊合各层金属板料，机械性能较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是弥补上述现有技术存在的缺陷，提供一种金属叠层实体制造快速成形方法。

本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种金属叠层实体制造快速成形方法，包括以下步骤：

一、给金属零件建立CAD几何模型，并进行分层离散；

二、原材料存储及送进机构将存于其中的金属板料，送至可升降工作台的上方之第一工位；

三、由激光切割系统按照计算机提取的工件横截面上的内孔轮廓线，将可升降工作台上方第一工位的金属板料上切割出内孔轮廓线，并剔除当前金属板料层内孔轮廓线内的废料；

四、原材料存储及送进机构将内孔废料剔除后的金属板料送至可升降工作台的上方之第二工位；

五、由焊合机构将可升降工作台第二工位上的当前金属板料与其下面已焊合的金属板料叠层块焊合在一起；

六、由激光切割系统按照计算机提取的工件横截面外围轮廓线，在第二工位上对当前金属板料进行外围轮廓线切割；

七、升降工作台向下(Z负向)移动一个步距，重复执行步骤二至步骤六之间的过程，直到工件的各叠层金属板料全部焊合；

八、直接从第二工位取出已获得的金属叠层实体成形工件。

所述焊合是电阻焊。

所述电阻焊是电阻滚焊。

所述金属板料包括是钢板或铁板或铝板或铜板。

所述金属板料厚度尺寸≤2.0mm。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

1)金属叠层实体内部孔形中的废料在焊合前的第一工位先行剔除，彻底解决了具有封闭式中间孔洞零件的成形问题。

2)不需要将每层的孔形部分切割成网络，可以大幅度节省成形时间。

3)由于金属叠层实体内部孔形中的废料提前在第一工位剔除，可以顺利地应用使用电阻焊方法焊合各层金属板料，从而使零件机械性能明显提高。

本发明一种金属叠层实体制造快速成形方法的具体方法由以下附图和实施例详细给出。

附图说明

图1是本发明金属叠层实体制造快速成形方法所采用装置的结构示意图。

具体实施方式

实施例：一种金属叠层实体制造快速成形方法。

本实施例采用的金属叠层实体制造快速成形方法所采用的装置如图1所示，由计算机(图中未示)、原材料存储及送进机构1、滚焊机构2、激光切割系统3、可升降工作台4、导向辊5、数控系统和机架(图中未示)组成。金属板料是0.5mm厚的45#钢板6。

具体成形工艺包括下步骤：

一、给金属零件建立CAD几何模型，并进行分层离散；

二、原材料存储及送进机构将存于其中的45#钢板6，送至可升降工作台4的上方之第一工位；

三、由激光切割系统按照计算机提取的工件横截面上的内孔轮廓线，在可升降工作台4上方第一工位当前45#钢板6上切割出内孔轮廓线7，并剔除当前45#钢板6内孔轮廓线7内的废料；

四、原材料存储及送进机构1将内孔废料剔除后的45#钢板6送至可升降工作台4的上方之第二工位；

五、通过电阻滚焊机构2将可升降工作台上方第二工位上的当前45#钢板6与其下面已焊合的45#钢板叠层块9焊合在一起；

六、由激光切割系统3按照计算机提取的工件横截面外围轮廓线，在第二工位上对当前45#钢板6进行外围轮廓线8切割；

七、可升降工作台4向下(Z负向)移动一个步距0.5mm，重复执行步骤二至步骤六之间的过程，直到形成工件的各叠层45#钢板6全部焊合；

八、直接从第二工位取出已获得的金属叠层实体成形工件。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (5)

1、一种金属叠层实体制造快速成形方法，包括以下步骤：

一、给金属零件建立CAD几何模型，并进行分层离散；

二、原材料存储及送进机构将存于其中的金属板料，送至可升降工作台的上方之第一工位；

三、由激光切割系统按照计算机提取的工件横截面上的内孔轮廓线，将可升降工作台上方第一工位的当前金属板料上切割出内孔轮廓线，并剔除当前金属板料层内孔轮廓线内的废料；

四、原材料存储及送进机构将内孔废料剔除后的金属板料送至可升降工作台的上方之第二工位；

五、由焊合机构将可升降工作台第二工位上的当前金属板料与其下面已焊合的金属板料叠层块焊合在一起；

六、由激光切割系统按照计算机提取的工件横截面外围轮廓线，在第二工位上对当前金属板料进行外围轮廓线切割；

七、升降工作台向下(Z负向)移动一个步距，重复执行步骤二至步骤六之间的过程，直到工件的各叠层金属板料全部焊合；

八、直接从第二工位取出已获得的金属叠层实体成形工件。

2、根据权利要求1所述的金属叠层实体制造快速成形方法，其特征在于：所述的焊合是电阻焊。

3、根据权利要求2所述的金属叠层实体制造快速成形方法，其特征在于：所述电阻焊是电阻滚焊或普通电阻焊。

4、根据权利要求1或2或3所述的金属叠层实体制造快速成形方法，其特征在于：所述金属板料包括是钢板或铁板或铝板或铜板。

5、根据权利要求4所述的金属叠层实体制造快速成形方法，其特征在于：所述金属板料厚度尺寸≤2.0mm。

Images