CN101961788A - 一种锭坯表面均匀沉积的凸轮驱动装置 - Google Patents

一种锭坯表面均匀沉积的凸轮驱动装置 Download PDF

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Abstract

一种锭坯表面均匀沉积的凸轮驱动装置，涉及利用喷嘴在锭坯表面实现沉积的技术领域。本发明包括副轴、第一连杆、凸轮推杆、凸轮、电动机、箱体、喷嘴驱动装置、喷嘴、第二连杆，凸轮上连接电动机，凸轮与凸轮推杆的一端连接，凸轮推杆的另一端与第一连杆的一端轴连接，第一连杆的另一端与副轴的一端轴连接，副轴的另一端与第二连杆连接，第二连杆上连接喷嘴驱动装置，喷嘴驱动装置上设置喷嘴，喷嘴驱动装置设置在箱体的一侧。本发明实现了锭坯表面均匀沉积，即锭坯表面各点在纵向的沉积速度相等、锭坯表面各单位面积在单位时间内的沉积物质量相等目的。

Description

一种锭坯表面均匀沉积的凸轮驱动装置
技术领域
本发明涉及利用喷嘴在锭坯表面实现沉积的技术领域。
背景技术
制备大尺寸锭坯工艺过程中，沉积器不断旋转，雾化器在锭坯表面中心至边缘的半径范围内作往复扫描运动。为了得到表面均匀的沉积坯件，雾化器扫描的过程中，必须保证各处的增长速率相等。因此对喷嘴扫描运动的控制尤其重要。
在目前的研究中，雾化器往复扫描喷射共沉积技术大多数采用偏心轮结构驱动，运动规律相对简单。在理论上，并不能很好的保证沉积的均匀性。
发明内容
本发明目的是提供一种锭坯表面均匀沉积，即锭坯表面各点在纵向的沉积速度相等、锭坯表面各单位面积在单位时间内的沉积物质量相等的锭坯表面均匀沉积的凸轮驱动装置。
一种锭坯表面均匀沉积的凸轮驱动装置，包括副轴、第一连杆、凸轮推杆、凸轮、电动机、箱体、喷嘴驱动装置、喷嘴、第二连杆，凸轮上连接电动机，凸轮与凸轮推杆的一端连接，凸轮推杆的另一端与第一连杆的一端轴连接，第一连杆的另一端与副轴的一端轴连接，副轴的另一端与第二连杆连接，第二连杆上连接喷嘴驱动装置，喷嘴驱动装置上设置喷嘴，喷嘴驱动装置设置在箱体的一侧。
比较好的是，本发明的第二连杆呈U形，U形的两个端部分别与副轴、喷嘴驱动装置连接。
比较好的是，本发明的喷嘴驱动装置包括喷嘴、驱动连杆、固定件，喷嘴上穿置驱动连杆，驱动连杆的端部分别通过固定件与箱体连接，位于喷嘴、固定件之间的驱动连杆与U形第二连杆的其中一端连接。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比具有如下优点：本发明的电动机带动凸轮匀速旋转，凸轮带动从动件按照既定规律做往复直线摆动，凸轮和从动件之间采用滚子接触，以便减少摩擦，滚子的半径根据受力的具体情况选择。从动件带动与之接触的连杆做摆动运动。该连杆与副轴之间为过盈配合，所以副轴随该连杆做旋转运动。副轴的旋转运动，使连杆做上下方向的往复平动。从而使得喷嘴所在的杆做与副轴运动规律相同的旋转运动，带动喷嘴在一定角度范围内反复摆动。保证了锭坯表面均匀沉积，即锭坯表面各点在纵向的沉积速度相等、锭坯表面各单位面积在单位时间内的沉积物质量相等。
附图说明
图1是本发明电动机驱动连杆部分的结构示意图。
图2是本发明的喷嘴驱动装置的结构示意图。
图3是本发明在喷射沉积过程中形成的坯件上表面取扇形面积o-a-b的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进详细说明：
如图1、图2所示，一种锭坯表面均匀沉积的凸轮驱动装置，其特征在于包括副轴1、第一连杆2、凸轮推杆3、凸轮4、电动机5、箱体6、喷嘴驱动装置7、喷嘴71、第二连杆8，凸轮4上连接电动机5，凸轮4与凸轮推杆3的一端连接，凸轮推杆3的另一端与第一连杆2的一端轴连接，第一连杆2的另一端与副轴1的一端轴连接，副轴1的另一端与第二连杆8连接，第二连杆8上连接喷嘴驱动装置7，喷嘴驱动装置7上设置喷嘴71，喷嘴驱动装置7设置在箱体6的一侧。
如图2所示，本发明的第二连杆8呈U形，U形的两个端部分别与副轴1、喷嘴驱动装置7连接。
如图2所示，本发明的喷嘴驱动装置7包括喷嘴71、驱动连杆72、固定件73，喷嘴71上穿置驱动连杆72，驱动连杆72的端部分别通过固定件73与箱体6连接，位于喷嘴71、固定件73之间的驱动连杆72与U形第二连杆8的其中一端连接。
如图1所示，本发明的电动机5带动凸轮4匀速旋转，凸轮4带动凸轮推杆3按照既定规律做往复直线摆动，凸轮4和从动件凸轮推杆3之间采用滚子接触，以便减少摩擦，滚子的半径根据受力的具体情况选择。凸轮推杆3带动与之接触的第一连杆2做摆动运动。第一连杆2与副轴1之间为过盈配合，所以副轴1随第一连杆2做旋转运动。如图2所示，副轴1的旋转运动，使第二连杆8做上下方向的往复平动。从而使得驱动连杆72做与副轴1运动规律相同的旋转运动，带动喷嘴71在一定角度范围内反复摆动。
由于单位时间里，喷嘴中喷射的沉积物质流量相等，为使锭坯表面均匀沉积，只要保证雾化锥单位时间内扫描过的圆环面积相等即可。如图3所示的喷射沉积过程中形成的坯件上表面，取扇形面积o-a-b，它是雾化器从坯件上表面的最边缘移动到中轴线过程中的一小段时间内，雾化金属液滴在沉积坯件上所沉积的区域。
假设金属熔滴在dt时间内沉积的区域是dA，总的沉积物质量是dV，可以得到下面的公式：
Figure BSA00000293047800041
其中为喷嘴中的沉积物质的流量；
在dt时间段内，沉积器做匀速旋转运动，其转过的角度为∠aob，，假设金属液滴均匀沉积在旋转的沉积器上，则：
dV＝dA·h≈R·β·dR·h
式中，h表示沉积厚度，β表示∠aob的角度，R表示该沉积区域的半径，dR为扫描区域在径向的宽度。
在相同的时间内，沉积量相同，联立公式可以得到下式：
Figure BSA00000293047800043
Figure BSA00000293047800044
式中，dR/dt表示的是雾化器的平移扫描速度v。
一般认为金属质量流率φv不变，当沉积器的旋转速度为匀速运动时，单位时间内的旋转角度β和沉积厚度h都是个恒值。因此，雾化器的平移扫描速度v，理论上它与半径R成反比。
根据整个系统的运动传递系数，可以获得凸轮推杆3的运动速度和扫面半径R之间的关系，从而导出凸轮的理论轮廓线。
由电动机驱动凸轮做匀速转动，凸轮带动从动件按照既定规律做往复直线摆动，凸轮和从动件之间采用滚子接触，减少摩擦。在整个系统中，通过各个轴和连杆传递运动，从而实现喷嘴以保证均匀沉积的方式，在与垂直方向成0到90度夹角的范围内，做往复摆动运动。

Claims (3)

1.一种锭坯表面均匀沉积的凸轮驱动装置，其特征在于包括副轴(1)、第一连杆(2)、凸轮推杆(3)、凸轮(4)、电动机(5)、箱体(6)、喷嘴驱动装置(7)、喷嘴(71)、第二连杆(8)，凸轮(4)上连接电动机(5)，凸轮(4)与凸轮推杆(3)的一端连接，凸轮推杆(3)的另一端与第一连杆(2)的一端轴连接，第一连杆(2)的另一端与副轴(1)的一端轴连接，副轴(1)的另一端与第二连杆(8)连接，第二连杆(8)上连接喷嘴驱动装置(7)，喷嘴驱动装置(7)上设置喷嘴(71)，喷嘴驱动装置(7)设置在箱体(6)的一侧。
2.根据权利要求1所述的锭坯表面均匀沉积的凸轮驱动装置，其特征在于上述第二连杆(8)呈U形，U形的两个端部分别与副轴(1)、喷嘴驱动装置(7)连接。
3.根据权利要求1或2所述的锭坯表面均匀沉积的凸轮驱动装置，其特征在于上述喷嘴驱动装置(7)包括喷嘴(71)、驱动连杆(72)、固定件(73)，喷嘴(71)上穿置驱动连杆(72)，驱动连杆(72)的端部分别通过固定件(73)与箱体(6)连接，位于喷嘴(71)、固定件(73)之间的驱动连杆(72)与U形第二连杆(8)的其中一端连接。
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