[实用新型]一种大尺寸零件的增材制造用工装

说明书

本实用新型涉及一种大尺寸零件的增材制造用工装，属于增材制造技术领域，该工装包括：定位基板，定位基板上开设有可使零件水平放置的凹槽一和可使零件竖直放置的凹槽二，凹槽二两端贯穿凹槽一；位于零件外围且可顶住零件的固定块，固定块至少为两个，固定块通过螺栓固定在定位基板上。本实用新型将通过激光选区熔化设备加工成形的各子零件，通过工装进行拼接定位，然后通过激光立体成形设备对拼接缝隙焊接成形；对焊接完的零件使用工装进行定位，然后进行热处理与热矫形，后冷却至室温；采用激光选区熔化成形和激光立体成形结合方式，可得到结构复杂、精密且性能高的大尺寸零件。

技术领域

本实用新型属于增材制造技术领域，特别是涉及一种大尺寸零件的增材制造用工装。

背景技术

金属增材制造(3D打印)基于快速成形的基本思想，即逐层熔覆的增材制造方式，根据零件的三维模型，将模型按一定的厚度切片分层，将零件的三维形状信息转换成一系列二维轮廓信息，随后在数控系统的控制下，用激光通过阵镜控制来熔化金属粉末，直接成形具有特定几何形状的零件。目前工业应用的金属增材制造主流技术是利用激光为能量源将粉末熔化或粘结成型，例如激光选区熔化(SLM)和激光立体成形(LSF)技术。两种技术各有优缺点，对于激光选区熔化成形的零件，成形表面较为精细，不用机械加工可以直接使用，但其成形尺寸受设备成形幅面的制约，导致其很难成形幅面过大的零件，目前常用的设备成形幅面都在250mm*250mm左右；对于激光立体成形的零件，成形表面较为粗糙，成形后表面必须经过机械加工，但由于其结构为传统三坐标式机床结构，故成形幅面可以做的很大，目前常见的该类设备成形幅面均在1000mm*1000mm以上，同时该设备还能同步实现激光熔覆与激光焊接的工作。

由于激光选区熔化技术的优点，已成为目前金属增材制造最主流技术，但如何研发出大幅面激光选区熔化设备一直都是行业核心问题。目前对于大型零件的金属增材制造，大都采用分体成形的方式将大型零件在模型中分割成若干部分，再对每一部分进行激光选区成形，最后对成形的所有部分采用激光立体成形设备进行激光焊接，从而拼接为一体的工艺方法。但该方法在实际应用过程中，存在以下问题：

(1)激光选区熔化成形的表面只是相对精细，无法像传统机械加工表面一样作为机械加工或者定位的基准，零件要拼焊时，如何简单、快速、准确地对要拼焊零件进行定位；

(2)零件在成形过程中由于热应力的存在会发生变形，零件的切割与拼焊时也存在较大的残余应力，此外零件成形尺寸大，且激光成形的零件内部多为薄壁、网状或空心等结构，抗变形能力差。因此制定合理的分割、拼焊、热处理、热矫形等工序进行外形优化，防止发生形变是难度较大的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种大尺寸零件的增材制造用工装，将现有激光选区熔化设备无法直接加工的大尺寸零件分割成若干部分，然后激光选区熔化成形每个分段零件，将激光选区熔化成形后的分段零件用工装进行拼接定位，然后再用激光立体成形设备将拼接好的分段零件焊接为一个整体零件。

本实用新型的目的在于提供一种大尺寸零件的增材制造用工装，包括：

定位基板，所述定位基板上开设有可使零件水平放置的凹槽一和可使零件竖直放置的凹槽二，凹槽二的两端贯穿凹槽一；

位于零件外围且可顶住零件的固定块，所述固定块至少为两个，所述固定块通过螺栓固定在定位基板上。

在上述技术方案中，优选的，所述固定块可置入凹槽二中，更便于固定块的固定。

在上述技术方案中，优选的，在零件水平放置时，所述零件的内侧还设置有可顶住零件的支撑块，所述支撑块可置入凹槽二中，更便于将零件顶住。

在上述技术方案中，优选的，在零件水平放置时，还包括可将零件均匀压住的若干个固定压板，所述固定压板通过螺栓固定在定位基板上。