[發(fā)明專利]一種防碰撞的增材制造沉積頭

有效

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• 申請日: 2021-01-23
• 公開（公告）號: CN112916882B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳東江;蔡昕彤;朱玟旭;牛方勇;馬廣義
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: B22F12/53
• 分類號: B22F12/53;B22F12/41;B33Y30/00
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)策知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32322
• 代理人: 周錦全

本發(fā)明公開了一種防碰撞的增材制造沉積頭，包括沉積基座和沉積嘴，還包括緩沖沖擊力裝置和防撞快換裝置；所述沉積基座和沉積嘴之間通過緩沖沖擊力裝置連接，所述沉積嘴末端與防撞快換裝置內(nèi)壁相連接。本發(fā)明可以在裝置發(fā)生碰撞時緩沖縱向和橫向的碰撞沖擊力，進(jìn)而保護(hù)沉積頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)，且可以實(shí)現(xiàn)沉積嘴和成本較低的防撞快換裝置的快速更換。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于增材制造領(lǐng)域，涉及一種防碰撞的增材制造沉積頭。

背景技術(shù)

增材制造技術(shù)是一種基于離散-堆積原理，以粉末或絲材作為加工原料，通過“自下而上”的材料累加進(jìn)而實(shí)現(xiàn)快速成形的技術(shù)。增材制造技術(shù)優(yōu)勢在于可以解決高性能、結(jié)構(gòu)復(fù)雜或難加工材料零部件的制造難題，減少加工工序、縮短時間成本，并提高原材料利用率。目前，增材制造技術(shù)在汽車、醫(yī)療、電子產(chǎn)品、航空業(yè)和建筑業(yè)均有重要應(yīng)用。

增材制造系統(tǒng)一般由增材沉積熱源、增材送料裝置、增材沉積頭、保護(hù)氣輸送裝置和控制系統(tǒng)等構(gòu)成，其中增材沉積頭相對貴重，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是將熱源能量傳遞給基板的重要部件，并對制造精度起著較大作用。但是，由于搭載增材沉積頭的運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有高自由度、沉積路徑的規(guī)劃出現(xiàn)差錯和操作人員的誤操作等原因，增材沉積頭極易與基板或工件等發(fā)生剛性碰撞，碰撞位置產(chǎn)生的部件變形會直接干擾后續(xù)沉積過程，嚴(yán)重時碰撞沖擊力會對沉積頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)(例如鏡片等)造成不可挽回的損壞，使得整個沉積頭報廢。不僅如此，沉積頭拆卸繁瑣且返廠維修經(jīng)濟(jì)和時間成本均較高。

現(xiàn)有增材制造防撞裝置一般采用磁力防撞機(jī)構(gòu)，如中國專利“一種帶有防撞裝置的激光頭”和“一種激光頭碰撞防損裝置”(授權(quán)號CN 203830914 U和CN 208895394 U)利用磁盤座或磁鐵座的磁性吸力對激光頭進(jìn)行固定，發(fā)生碰撞時打開防撞開關(guān)或利用磁力失效實(shí)現(xiàn)防撞功能。但是高強(qiáng)磁鐵的磁力足以影響金屬材料粉末的流動進(jìn)而影響沉積過程，且存在著磁力機(jī)構(gòu)吸附鐵屑降低磁性、加速裝置銹蝕的問題。除采用磁力防撞機(jī)構(gòu)外，還有利用機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)防撞，如中國專利“防撞激光頭”(授權(quán)號CU 205271151 U)中所述防撞裝置將聚焦鏡放置于上本體，且上下本體之間還設(shè)有復(fù)位裝置，但該裝置不能緩沖較大的沖擊力，易發(fā)生卡死現(xiàn)象。再如中國專利“激光加工設(shè)備及其激光頭防撞組件”(授權(quán)號CN105382428 A)利用弧面狀安裝座有效避免了機(jī)械卡死，提高了組件的可靠性，但是發(fā)生碰撞后不易拆卸、無法快速更換已損壞的組件。

綜上，現(xiàn)有的增材制造沉積頭在發(fā)生剛性碰撞后易對內(nèi)部零部件造成損壞，損壞后的部件拆卸繁瑣且返廠維修成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種防碰撞的增材制造沉積頭，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

針對上述目的，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種防碰撞的增材制造沉積頭，包括沉積基座和沉積嘴，還包括緩沖沖擊力裝置和防撞快換裝置；

所述沉積基座和沉積嘴之間通過緩沖沖擊力裝置連接，所述沉積嘴末端與防撞快換裝置內(nèi)壁相連接。

優(yōu)選地，所述緩沖沖擊力裝置包含彈簧、第一緊固螺栓、剛性小球、快換限位環(huán)、快換調(diào)整環(huán)、第二緊固螺栓和剛性小球拖座；剛性小球拖座、快換限位環(huán)和快換調(diào)整環(huán)通過第一緊固螺栓和第二緊固螺栓相連接，其中快換限位環(huán)和剛性小球拖座可形成一個容納剛性小球的可活動空間，剛性小球在不受外力的影響下可在空間內(nèi)自由活動。

優(yōu)選地，所述沉積基座下端外壁上設(shè)有與快換限位環(huán)-相配合的臺階和通槽，臺階和通槽在沉積基座下端外壁周向上呈均勻分布，臺階可以限制快換限位環(huán)的繞軸旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，所述沉積嘴上端外壁有與沉積基座下端內(nèi)壁相配合的導(dǎo)向裝置，并設(shè)有凹槽；所述沉積嘴的導(dǎo)向裝置和凹槽在周向上均勻分布，且沉積基座下端內(nèi)壁和沉積嘴上端外壁圓周直徑的差異不大于剛性小球的半徑，實(shí)現(xiàn)緩沖橫向方向上的碰撞沖擊力。