[實用新型]一種激光快速成形用環形夾層構件成形工裝

有效

• 申請號: 201520962880.0
• 申請日: 2015-11-26
• 公開（公告）號: CN205270860U
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 徐桂華;姚草根;張海洋;王超
• 申請（專利權）人: 航天材料及工藝研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y30/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

技術領域

本實用新型涉及一種激光成形工裝。

背景技術

環形夾層結構兼有彈體和進氣道的功能，屬于一種結構-功能一體化的設計，可作為結構件應用于武器系統，能夠滿足型號輕質化的需求，如圖2所示。

激光快速成形技術可用于該類結構件的成形與制備。該技術以激光束為能量源，在計算機CAD建模和分層切片的基礎上，沿高度方向逐層堆積金屬粉材，從而最終獲得三維實體零件的成形工藝。在成形過程中，送粉頭53與激光頭51同軸，隨著激光頭51的移動進行同軸運動，由氣流將粉末52吹至熔池54內，在激光的熔融作用下堆積成形，其工藝過程如圖1(a)、圖1(b)所示，圖1(a)為成型軌跡到分層截面的過程，形成熔覆層55，圖1(b)為分層截面到實體零件的過程。但在過去的研制生產中，由于激光快速成形工藝所固有的熱應力的影響，這類構件在制備過程中易發生變形，使產品腔道截面發生變化，無法滿足設計指標。

此前生產中所用工裝多為簡單的桿狀支撐工裝，對截面變形情況僅能起到部分改善作用，且無法隨構件堆積的進行逐步進行調整，不能滿足構件的成形需求。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，本實用新型提供了一種激光快速成形用環形夾層構件成形工裝，用于環形夾層構件的激光快速成形，解決環形夾層構件成形難度高、內應力大、易于發生變形的問題，實現良好的尺寸精度控制。

本實用新型所采用的技術方案是：一種激光快速成形用環形夾層構件成形工裝，包括：底座、鑲塊、螺桿；鑲塊為扇形圓弧塊狀結構，鑲嵌在環形夾層構件的夾層之間；鑲塊通過螺桿與底座連接固定，并通過螺桿調整與底座之間的距離；鑲塊的扇形圓弧的外輪廓與環形夾層構件中由平板形結構分割夾層所形成的扇形圓弧輪廓一致；所述環形夾層構件包括內外兩層圓筒，內外兩層圓筒形成夾層，兩層圓筒之間由沿半徑方向的平板形結構形結構相連。

所述鑲塊的數量與環形夾層構件中由平板形結構分割夾層所形成的扇形圓弧空間的數量一致。

所述鑲塊的高度為20mm～40mm。

本實用新型與現有技術相比的優點在于：

(1)本實用新型能夠提高產品的尺寸精度，采用與環形夾層構件結構向適應的鑲塊并配合可完成升降的螺桿，在加工過程中應用該工裝后，能夠有效減小環形夾層構件在成形過程中的徑向尺寸變化，解決了環形夾層構件成形難度高、內應力大、易于發生變形的問題，使產品精度有明顯提高。

(2)本實用新型提高了成形工裝的尺寸適應性；通過螺桿的調整，鑲塊可以在軸向方向移動，能夠適應所需生產的環形夾層構件軸向尺寸的變化，提高了成形工裝的尺寸適應性。

(3)本實用新型通過成形工裝的螺桿調節與熱處理制度的結合，完善了環形夾層構件的生產工藝，有利于保障成形工藝的順利進行，操作簡便，易于工程實現。

附圖說明

圖1為激光快速成形原理示意圖；

圖2為環形夾層結構示意圖；

圖3本實用新型的工裝結構示意圖。

具體實施方式

本實用新型應用于環形夾層構件的激光成形過程中，如圖2所示，環形夾層構件包括內外兩層圓筒，內外兩層圓筒形成夾層，兩層圓筒之間由沿半徑方向的平板形結構相連。

本實用新型提供了一種激光快速成形用環形夾層構件成形工裝，包括底座4、鑲塊2、螺桿1，如圖3所示。鑲塊2為扇形圓弧塊狀結構，有一定的高度，扇形圓弧的外輪廓與所要生產的環形夾層構件中由圓筒間的平板形結構分割夾層所形成的扇形圓弧輪廓一致；鑲塊2的數量與環形夾層構件中由圓筒間的平板形結構分割夾層所形成的扇形圓弧空間的數量一致；成形過程中，環形夾層構件直接在底座上成形，并將鑲塊2鑲嵌在構件的夾層之間。鑲塊2和底座4之間通過螺桿1連接固定，并可通過螺桿1調整鑲塊2和底座4之間的相對位置。

根據環形夾層構件在成形過程中的變形特點，鑲塊2設計為鑲嵌在內外壁之間的鑲嵌工裝，并按仿形的方式設計工裝外形，使其能夠與內外壁緊密貼合，保證成形過程中起到支撐的作用。

鑲塊位置的調整：隨激光快速成形過程的進行，產品沿軸向方向逐漸增高。為此設計了螺桿1調節裝置，以便于鑲塊2位置的調整。

鑲塊所用材料：鑲塊2所用材料應與所制備構件的材料熱物理性能一致或相近，熱膨脹系數差異小于10％即兩者熱膨脹系數的差值絕對值與環形夾層構件所用材料的熱膨脹系數之比小于10％。