CN103894610B - 一种可控温成形平台系统 - Google Patents

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Abstract

熔融堆积（FDM）和金属喷射是典型的快速成型技术，这些技术对成形温度的要求较高，较低或不均匀的成形温度会造成成形件中残余应力的存在，以及层与层之间的结合性能差等问题，影响最终成形件质量。本发明提供了一种可实现自动控温的成形平台系统，该系统主要包括自动加热和冷却水循环系统，可以实现成形平台温度的实时监测和调节，满足熔融堆积(FDM)和金属喷射等快速成型技术在成形零部件过程中对成形平台的温度要求，从而提高成形效率和成形件质量。

Description

一种可控温成形平台系统
技术领域
本发明属于快速成型领域，特别涉及一种应用于熔融堆积和金属喷射等典型快速成型工艺的可控温成形平台系统。
背景技术
快速成型（RP）技术是九十年代发展起来的一项先进制造技术，是为制造业企业新产品开发服务的一项关键共性技术，对促进企业产品创新、缩短新产品开发周期、提高产品竞争力有积极的推动作用。自该技术问世以来，已经在发达国家的制造业中得到了广泛应用，并由此产生一个新兴的技术领域。
金属喷射成型和熔融堆积成型是典型的快速成型技术，而温度的控制对于相关工艺有着至关重要的作用，比如，工作台温度低的话，当高温的喷射金属相接触它时会使金属很快冷却从而导致喷射的金属层之间凝固不彻底，并且会造成层间应力、翘曲变形等不良影响；另外，当堆积层数较多时，内部喷射层会有大量热量散发不出去，而最初的喷射层可能已经冷却。所以降温不均匀导致内外温差过大，这样会使产品内部应力很大，有可能发生变形，从而大大降低了产品的使用性能。本专利中的可控温工作平台可以解决类似问题，可控温工作台可以提前预热，也可以在工作过程中自动控制温度，使工作过程保持在适当温度，这样避免层间应力造成的凝固不均匀等现象。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种可控温成形平台系统，该系统包括：成形平台，该成形平台内部具有循环冷却水管道、加热单元、测温装置等；循环冷却水泵，该循环冷却水泵的进、出水口通过接水管分别与冷却水管道的出、进水口相连接；控制箱，该控制箱通过连接线缆分别与外部电源、加热单元、测温装置、循环冷却水泵相连接，控制这些元器件的工作；其他辅助装置等。
进一步地，所述成形平台上端固定有成形基板，成形材料直接与基板进行结合，方便成形件从成形平台上取出。
进一步地，所述成形基板的材料根据成形材料不同进行选择，成形基板表面采用正凸形槽或反凸形槽设计，增强第一层成形材料与成形平台之间的结合强度，有利于成形件与成形平台之间热量的传递。
进一步地，所述加热单元为均匀分布于成形平台内部的电阻丝或加热棒，电阻丝或加热棒通过控制连接线缆与控制箱相连接，通过控制箱来控制电阻丝或加热棒中电流的通断及大小，实现成形平台的加热。
进一步地，所述冷却水管道呈环形或回形均匀分布于成形平台内部，并通过接水管与循环冷却水泵相连通，循环冷却水泵出水口设有流量调节阀，该调节阀和循环冷却水泵通过控制连接线缆与控制箱相连接，通过控制箱来控制循环冷却水泵向冷却水管道中通入冷却水流量，实现成形平台的降温。
进一步地，所述测温装置即可以是呈多点式埋覆于成形平台内部的热电偶或温度传感器，也可以是位于成形平台外的间接式红外线测温装置，测温装置通过控制连接线缆与控制箱相连接，实时测量成形平台的温度并反馈给控制箱，通过控制箱来调控加热单元和循环冷却水泵的工作状态，实现温度控制。
进一步地，所述控制箱上具有显示面板，用以显示测温装置所测成形平台温度、加热单元工作电压及电流、循环冷却水泵供水速度等。
附图说明
图1是本发明一种可控温成形平台系统的结构示意图。
图2是本发明实现成形平台温度控制过程的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
参考附图1~2，本发明一种可控温成形平台系统，由成形平台（3）、冷却水管道（4）、加热单元（5）、测温装置（6）、循环冷却水泵（7）、控制箱（8）、接水管（9）及控制连接线缆（10）等组成。
对成形平台（3）进行温度控制之前，首先要确定以下几项事宜。
1、加热单元（5）通过控制连接线缆（10）与控制箱（8）连接完好，加热单元（5）能够正常工作。
2、冷却水管道（4）通过接水管（9）与循环冷却水泵（7）连接完好，冷却水管道（4）能够顺利通水。
3、循环冷却水泵（7）通过控制连接线缆（10）与控制箱（8）连接完好，循环冷却水泵（7）能够正常工作。
4、测温装置（6）通过控制连接线缆（10）与控制箱（8）相连接，并能实现成形平台（3）温度的实时准确测量。
5、控制箱（8）通过连接线缆与电源连接完好。
成形平台温度控制具体过程如下。
1、打开控制箱（8）电源，设定成形平台（3）工作温度T0。
2、测温装置（6）对成形平台（3）温度进行测量，并将测量实际温度T1反馈给控制箱（8）。
3、控制箱（8）将T1与T0进行对比分析。若T1>T0，控制箱（8）控制加热单元（5）通电工作，使成形平台（3）温度上升；若T1<T0，控制箱（8）控制循环冷却水泵（7）供水，使成形平台（3）温度下降；若T1=T0，控制箱（8）控制升、降温系统停止工作。
4、循环重复步骤2、3。
本实施方式只是对专利的示例性说明而并不限定它的保护范围，本领域人员还可以对其进行局部改变，只要没有超出本专利的精神实质，都是为对本专利的等同替换，都在本专利的保护范围内。

Claims (6)

1.一种可控温成形平台系统，其特征在于，该系统包括：成形平台(3)，该成形平台(3)内部具有循环冷却水管道(4)、加热单元(5)、测温装置(6)；循环冷却水泵(7)，该循环冷却水泵(7)的进、出水口通过接水管(9)分别与冷却水管道(4)的出、进水口相连接；控制箱(8)，该控制箱(8)通过连接线缆(10)分别与外部电源、加热单元(5)、测温装置(6)、循环冷却水泵(7)相连接，控制这些元器件的工作；其中，所述成形平台(3)上端固定有成形基板(11)，成形材料直接与基板进行结合，方便成形件从成形平台(3)上取出；所述成形基板(11)的表面设置有交替布置的正凸形槽(1)和反凸形槽(2)。
2.如权利要求1所述的可控温成形平台系统，其特征在于，所述成形基板的材料根据成形材料不同进行选择。
3.如权利要求1所述的一种可控温成形平台系统，其特征在于，所述加热单元(5)为均匀分布于成形平台内部的电阻丝或加热棒，电阻丝或加热棒通过控制连接线缆(10)与控制箱(8)相连接，通过控制箱(8)来控制电阻丝或加热棒中电流的通断及大小，实现成形平台的加热。
4.如权利要求1所述的一种可控温成形平台系统，其特征在于，所述冷却水管道(4)呈环形或回形均匀分布于成形平台内部，并通过接水管(9)与循环冷却水泵(7)相连通，循环冷却水泵(7)出水口设有流量调节阀，该调节阀和循环冷却水泵(7)通过控制连接线缆(10)与控制箱(8)相连接，通过控制箱(8)来控制循环冷却水泵(7)向冷却水管道(4)中通入冷却水流量，实现成形平台的降温。
5.如权利要求1所述的一种可控温成形平台系统，其特征在于，所述测温装置(6)是呈多点式埋覆于成形平台内部的热电偶或温度传感器，或是位于成形平台外的间接式红外线测温装置，测温装置(6)通过控制连接线缆(10)与控制箱(8)相连接，实时测量成形平台的温度并反馈给控制箱(8)，通过控制箱(8)来调控加热单元(5)和循环冷却水泵(7)的工作状态，实现温度控制。
6.如权利要求1所述的一种可控温成形平台系统，其特征在于，所述控制箱(8)上具有显示面板，用以显示测温装置(6)所测成形平台温度、加热单元(5)工作电压及电流、循环冷却水泵供水速度。
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