[实用新型]一种数控选区电化学沉积快速成型装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电铸技术及快速成型技术，尤其涉及一种数控选区电化学沉积快速成型装置。

背景技术

快速成型技术(Rapid Prototyping，RP)是20世纪80年代初产生和发展起来的一种新型制造技术，它是将计算机、CAD/CAM、数控、激光、新材料、精密伺服、物理和化学等多项工程领域的现代先进科技成果集于一体的高新技术。该技术采用材料累积法直接将CAD数据在计算机的控制下，一次性成型复杂的零部件，依据产品的三维设计模型分层切片得到各层截面的轮廓，将三维零件的制作问题转化为二维片层的制作，使得复杂零部件的加工变得非常简单。目前，最常用的RP技术主要有选择性激光烧结(SLS)、光固化成型(SLA)、熔融沉积制造(FDM)、分层实体制造(LOM)和三维打印(3D-P)等。这些方法的加工对象主要是非金属材料，对于金属零件的直接制造存在较大的困难。

虽然现在也出现了一些快速成型技术可以直接制作金属零件，有激光选区烧结(SLS)、激光选区熔化(SLM)、激光近净成形制造(LENS)、形状沉积制造(SDM)、电子束熔化制造(EBM)、直接金属沉积(DMD)、直接激光制造(DLF)、激光添加制造(LAM)、焊料微滴印刷(SDP)等，但是仍然不能在生产上得到广泛应用，主要原因就是这些方法所产生的零件精度、表面光洁度、机械性能都不能达到实际需要的水平，特别的表面光洁度，与传统加工手段有相当大的差距，并且价钱昂贵。

电铸是一种基于金属离子在阴极电沉积原理制取产品的现代加工技术，使溶液中的金属正离子在电场力的作用下，迁移到阴极获得电子还原成原子，并沉积于阴极母模表面，并脱模，从而制造出与母模完全相同的产品的制造技术，它具有极高的制造精度和表面光洁度以及可制作多组分复合材料。已经被广泛地应用在宇航、核工业、微机械、电子业等高技术领域已获成功，主要用于各种精密、异型、复杂、微细等难以用机械加工方法制得的或加工成本很高的零件，比如用于制造火箭喷气发动机冷却室、太阳能储能飞轮，汽车内饰件的制造、电子工业中印刷焊膏、胶粘剂模板，激光商标、光盘、精密齿轮、精密模具、标牌、药型罩等方面。但电铸技术必须依赖于母模，这大大限制了电铸技术的发展。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种数控选区电化学沉积快速成型装置。

本实用新型采用的技术方案是：

在机床床身的工作台上，安装有由第一电机带动在X方向移动的工作台，在第一电机带动的X方向移动的工作台上，安装由第二电机带动在Y方向移动的工作台，第二电机带动的Y方向移动的工作台上，安装沉积槽，沉积槽内设置阴极板，由第三电机带动的Z方向移动的立柱下端安装阳极，阳极插入沉积槽内，电源的正极与阳极连接，负极与阴极板连接，加热器设置在储液槽内，电铸液经耐腐蚀泵和过滤器后、一路经截流阀和流量计从喷嘴中喷出至阴极板，另一路经溢流阀接储液槽，储液槽还与沉积槽连接，计算机控制系统控制阴、阳极相对位置、三个电机的运动速度、电源的通断、沉积电流的大小。

该方法的步骤如下：

(1)运用CAD软件设计零件画出三维实体模型，并导出用三角面片描述的实体数据文件；

(2)利用分层切片软件，处理上述文件，得到切片轮廓数据；

(3)结合零件工艺特性，规划填充路径，并结合控制系统要求，产生数控加工代码；

(4)PC机+分层软件+控制卡合成数控选区电化学沉积控制加工系统，控制阴、阳极相对位置、运动速度、电源的通断、电流的大小；

(5)数控选区电化学沉积快速成型采用了0.05-5mm的阳极，金属离子在阳极头正下方沉积，阳极做成单一沉积头或沉积头阵列两种基本形式；

(6)从阴极板上脱模形成金属零件；

(7)对沉积的金属零件后处理。

本实用新型具有的有益效果是：

本实用新型旨在将电铸的基本原理与快速成型技术相结合，充分发挥快速成型技术与电化学沉积技术的各自特点，可以直接用于制造高质量、高精度的金属零件产品。很好地解决了长期困扰快速成型技术中难以获得高质量金属零件及电铸技术必须依赖母模的缺陷，大大拓宽了在快速成型及电铸技术中的应用。

附图说明

图1是沉积原理示意图。

图2是数控选区电化学沉积快速成型装置结构原理示意图。