[实用新型]一种磁流变材料面成型的快速成型装置

说明书

技术领域

本实用新型属于先进制造技术的快速成型领域，特别涉及一种磁流变材料面成型的快速成型装置，具体涉及一种在磁场作用下的磁流变效应，通过磁场沉积台一次直接成型一层面，逐层成型三维实体的装置。

背景技术

快速成型技术（Rapid Prototyping and Manufacturing）诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。其基本过程是在计算机控制下，根据零件三维模型的分层截面信息，在快速成型机的X-Y工作平面依次成型各层截面，然后通过在Z方向逐层累加，实现零件的三维成型。根据此原理，目前比较成熟的快速成型技术有光固化快速成型(SLA)、分层实体制造（LOM）、选择性激光烧结(SLS)、熔积成型(FDM)等等。快速成型材料有光敏树脂，纤维纸、石蜡粉末，热塑性材料(蜡、ABS、PC、尼龙)、覆膜砂，电流变液相关材料也正在研究之中。快速成型技术相比于传统的机械加工具有很大的优点，主要表现在以下几点：（1）可加工任何复杂形状的零件，制造工艺与零件的复杂程度无关，不受工具的限制，可实现自由制造，原型的复制性、互换性高，越是复杂的零件越能体现RP技术的优越性；(2)快速性，从CAD设计到完成原型制作通常只需几个小时到几十个小时，加工周期短，可节约70%时间，能够适应现代竞争激烈的产品市场；(3)低成本，与产品的复杂程度无关，节省了大量的开模时间，制造过程无废料；(4)成型过程中，信息过程和材料过程一体化，制作原型所用的材料不限，各种金属和非金属材料均可使用，尤其适合成型材料为非均质并具有功能剃度或有孔隙要求的原形。

但是目前的快速成型技术也还面临着各种各样的难题，主要有以下一些难题：（1）目前快速成型材料种类单一，仅限于光敏树脂，纤维纸、石蜡粉末，热塑性材料等少数材料，并且这些材料未标准化；（2）FDM成型由于固-液-固的相变过程，温度难以控制，且成型后易变性，精度不高，且伴有有毒难闻气体产生，需要复杂的喷头的控制系统，且喷头易堵塞（3）SLS、SLA成型工艺使用激光作为能源，过于昂贵；而中国专利（CN103213281）“基于磁流变材料的3D打印快速成型装置及方法”需要喷头在磁场喷射磁流变材料，由于磁流变材料颗粒直径大小及精度要求，喷头设计较为复杂，磁流变材料未从喷嘴喷出就由于磁场影响固化进而堵塞喷嘴，并且成型采用点-线-面成型，速度较低。

实用新型内容

本实用新型的内容在于对现有技术存在的问题加以解决，进而提供一种磁流变材料面成型的快速成型方法，以及实施该方法的磁流变面成型快速成型装置。采用本实用新型所述的成型方法和装置可以显著地缩短成型的时间并避免喷头的使用、运动控制及堵塞问题，提高加工精度。

为了实现上述目的，本实用新型采用的成型方法是首先在计算机中绘制零件三维实体模型，通过软件对三维实体进行分层处理，得到的实体的各层截面信息，再利用控制电路控制的一组并行连接的电磁铁组，将计算机中实体的截面信息在转移台上转化为对应的磁场形状，然后投射到原料缸，将原料缸的磁流变材料固化并吸附在转移台上，然后在计算机的控制下将转移台移动至成型缸的沉积台（沉积台的四周设置有磁极），切断线圈组电源，如此磁流变材料快速液化并脱离转移台，在沉积台进行二次成型，如此便完成零件一层的成型。然后计算机再调用下一层截面信息，进行下一层的成型，如此循环往复，直至实现整个实体的成型。

在前述实用新型基础上的一个创新方案是通过电磁铁组产生与计算机中实体的截面信息轮廓相同的磁场，然后将磁场施加于磁流变材料中，实现一个整面的成型，然后将转移台移动到沉积台进行二次成型，如此循环往复，直至整个实体加工完成。

本实用新型所述的磁流变材料面成型快速成型装置包括转移台、隔板、控制电路、沉积台、转移支架、磁极和装有磁流变材料的原料缸，所述转移台的下端设置有布成面阵的电磁铁组，隔板设置在电磁铁组的下部，电磁铁组可在控制电路的作用下实现电磁铁组中与成型截面形状相对应的电磁铁单体的线圈通断；沉积台的外侧设置有磁极，转移支架可将转移台从磁流变材料原料缸的上方移动至沉积台上方的指定位置处，并循环往复。

上述磁流变材料面成型的快速成型装置中，转移支架上设置有可伸缩的移动臂，转移台设置在移动臂下端。

上述磁流变材料面成型的快速成型装置中，磁流变材料为磁流变液、磁流体、磁流变弹性体或磁流变泡沫材料。

上述磁流变材料面成型的快速成型装置中，隔板材料为软磁材料或超导材料。