[发明专利]复杂定位固定装置系统和方法

说明书

提供了用于使用复杂表面相对于彼此定位一对部件的系统和方法。一部件具有复杂表面，其中复杂表面具有光滑的轮廓。另一部件成形为与第一部件连接。固定装置相对于第二部件定位第一部件。固定装置包括第一定位器，其具有成形为与一部件的复杂表面配合以相对于该部件定位固定装置的复杂表面区域。固定装置包括另一定位器，以相对于第二部件定位固定装置。

技术领域

本公开总体上涉及具有复杂定位特征的制造和服务固定装置工具，更具体地涉及用于利用部件数学数据、增材制造(3D打印)、弹性平均及其他特征而在连结过程中定位和固定零件的增材制造的固定装置。

背景技术

为了质量功能和/或外观目的，在连结部件之前，为组装和服务操作定位零件需要准确且可重复的对准。一个部件具有六个自由度，包括在x，y和z轴上的线性平移以及绕每个x，y和z轴的旋转运动。定位两个部件以组装在一起通常涉及相对于基准约束这些部件，以消除两个部件的十二个自由度。待连结的各个部件可各自相对于固定基准点对准，以在将部件固定在一起之前去除部件之间的各种自由度。为了实现约束，可以通过加法或减法手段来产生专用的定位特征，或者仅出于定位目的添加至不同部件。为了考虑专用定位特征之间的部件零件公差变化，必须在定位特征中设计一定量的间隙，这降低了对准的精度。

增材制造或3D打印技术由于其所需的质量(比如效率和灵活性)而已得到广泛使用。已经开发了各种类型的3D打印技术，用于从金属和聚合物材料创建物体。各种3D打印技术各自通常包括构建表面、材料输送系统、能量输送系统和控制系统。构建表面提供参考表面，在其上逐层沉积材料，以根据设计细节连续地构建零件。材料输送系统实现诸如颗粒、纤维或长丝形式的原料材料的沉积，以与先前沉积的层熔融。能量输送系统在沉积之前、期间和/或之后将能量添加到原料材料中，以将材料液化/熔融到所创建的零件中。控制系统在构建正在创建的物体时(比如根据数学数据定义)操作每个其他系统。

尽管增材制造的用途不断扩大，但生产制造和服务工具仍通常需要较长的交货时间和较高的成本。在应用中，比如为小批量生产运行、开发阶段或现场服务/维修目的需要工具时，时间和成本可能会阻碍工具创建。更有效、更快速地创建工具和固定装置将带来好处。

因此，期望快速且有效地生产固定装置工具，同时保持高水平的定位精度。另外，期望提供有助于定位和固定用于连结的部件零件的特征，包括用于期望地包括复杂特征的增材制造的零件。此外，结合附图以及前述技术领域和背景技术，根据随后的详细描述和所附权利要求，本发明的其他期望特征和特性将变得显而易见。

发明内容

提供了用于使用复杂表面相对于彼此定位一对部件的系统和方法。在许多实施例中，定位固定装置系统包括具有光滑轮廓的复杂表面的部件。另一部件成形为与具有复杂表面的部件连接。固定装置使两个部件彼此相对定位。固定装置还包括具有复杂表面区域的定位器，该复杂表面区域成形为与复杂表面配合以相对于具有复杂表面的部件定位固定装置。固定装置包括另一定位器，其相对于另一部件定位固定装置。

在另外的实施例中，固定装置由具有柔度定制打印特征的增材制造的堆积材料制成，柔度定制打印特征在至少一个方向上提供相对较低的柔度以瞄准关键定位尺寸，并且在至少一个其他方向上提供相对较高的柔度。

在另外的实施例中，固定装置通过由聚合物材料制成并且通过独特地配置用于使第一部件和第二部件相对于彼此定位来体现便携性。

在另外的实施例中，复杂表面包括至少一个复杂代数表面。

在另外的实施例中，销延伸穿过固定装置并进入复杂表面处的部件中。

在另外的实施例中，至少一个定位器体现为可弹性变形结构，并且在相对于至少一个部件定位固定装置时提供弹性平均效果。

在另外的实施例中，固定装置包括第三定位器和在固定装置上的调节机构，其与至少一个定位器接合以调节其位置。