王紅霞，陳翔宇，周永華，龐登懷，茍牛紅，蔣發(fā)根，田海瑞，周景吉

（寧夏共享機床輔機有限公司，寧夏銀川 750021）

FDM打印工件對恒溫性和定位精度要求高，且要在整機范圍內(nèi)實現(xiàn)熔融打印、切屑加工以及恒溫軟化工作；傳統(tǒng)的承載、輸送定位裝置無法滿足要求，有必要設(shè)計出一種特殊的承載輸送定位裝置來解決FDM打印工件的承載、輸送定位[1，2]。

1 研制過程

所述一種多功能輸送定位裝置包括：打印區(qū)承載輸送定位輥道單元 (服務(wù)于螺桿擠塑打印工作區(qū)域)、0～180°中轉(zhuǎn)輥道單元 (服務(wù)于螺桿擠塑打印機、五軸加工中心及上下料中轉(zhuǎn)緩存保溫輥道)、上下料中轉(zhuǎn)緩存保溫輥道單元、加工區(qū)承載輸送定位輥道單元 (服務(wù)于五軸加工中心工作區(qū)域)以及恒溫雙層工作平臺單元五大部件。

所述打印區(qū)承載輸送定位輥道單元 (服務(wù)于螺桿擠塑打印工作區(qū)域)由旋轉(zhuǎn)側(cè)壓式擺缸模組(含懸臂支撐機構(gòu))、側(cè)部連接承載鈑金、重載輸送輥筒模組、雙錐頭柔性引導(dǎo)裝置(含電控檢測)、端部限位鈑金、U型滾筒輸送承載座、內(nèi)藏式可調(diào)地腳、氣缸頂升錐窩導(dǎo)向精定位裝置、打印區(qū)上部可調(diào)式模塊承載框架、打印區(qū)下部可調(diào)式模塊承載框架、調(diào)平機構(gòu)、密封鈑金、接近式位置傳感器、鏈條傳動裝置、可調(diào)式緩沖定位限位裝置(含電控檢測)、打印區(qū)下置式減速電機構(gòu)成。

所述0～180°中轉(zhuǎn)輥道單元 (服務(wù)于螺桿擠塑打印機、五軸加工中心及上下料中轉(zhuǎn)緩存保溫輥道)由重載輸送輥筒模組、U型滾筒輸送承載座、內(nèi)藏式可調(diào)地腳、調(diào)平機構(gòu)、密封鈑金、接近式位置傳感器、鏈條傳動裝置、中轉(zhuǎn)區(qū)下部可調(diào)式模塊承載框架、圓弧旋轉(zhuǎn)鈑金、中轉(zhuǎn)區(qū)上部可調(diào)式模塊承載框架、快拆維修觀察板、0～180°中轉(zhuǎn)輥道下置式減速電機、0～180°轉(zhuǎn)盤分度機構(gòu)、0～180°轉(zhuǎn)盤分度機構(gòu)減速電機、可調(diào)式緩沖定位限位裝置(含電控檢測)構(gòu)成。

所述上下料中轉(zhuǎn)緩存保溫輥道單元由側(cè)部連接承載鈑金、重載輸送輥筒模組、雙錐頭柔性引導(dǎo)裝置(含電控檢測)、可調(diào)式緩沖定位限位裝置(含電控檢測)、端部限位鈑金、U型滾筒輸送承載座、內(nèi)藏式可調(diào)地腳、調(diào)平機構(gòu)、密封鈑金、接近式位置傳感器、鏈條傳動裝置、上下料中轉(zhuǎn)區(qū)一體式承載框架、上下料中轉(zhuǎn)區(qū)下置式減速電機。

所述加工區(qū)承載輸送定位輥道單元 (服務(wù)于五軸加工中心工作區(qū)域)由旋轉(zhuǎn)側(cè)壓式擺缸模組(含懸臂支撐機構(gòu))、側(cè)部連接承載鈑金、重載輸送輥筒模組、雙錐頭柔性引導(dǎo)裝置(含電控檢測)、端部限位鈑金、U型滾筒輸送承載座、內(nèi)藏式可調(diào)地腳、氣缸頂升錐窩導(dǎo)向精定位裝置、加工區(qū)上部可調(diào)式模塊承載框架、加工區(qū)下部可調(diào)式模塊承載框架、調(diào)平機構(gòu)、密封鈑金、接近式位置傳感器、鏈條傳動裝置、可調(diào)式緩沖定位限位裝置(含電控檢測)、打印區(qū)下置式減速電機構(gòu)成。

所述恒溫雙層工作平臺單元由附帶抗粘連涂層的工件承載板、四柱沉頭隱藏式可調(diào)模具彈簧組、恒溫變溫可調(diào)式加熱棒、恒溫雙層工作平臺輸送底板構(gòu)成。

承載輸送定位裝置工作流程如下。

流程一：自動承接熔融工件打印、五軸切屑加工。設(shè)備啟動后，此裝置的各個對接位置傳感器會根據(jù)對應(yīng)位置反饋信號，F(xiàn)DM設(shè)備控制系統(tǒng)則按照特定程序進行自檢；如發(fā)現(xiàn)對應(yīng)的工作平臺或是輥道空置則會啟動自動承接功能，此時工作平臺會按需就位，到位后自停止且進行相應(yīng)工序的后序動作任務(wù)。

流程二：自動中轉(zhuǎn)循環(huán)(工作平臺按需中轉(zhuǎn)輪換)。設(shè)備啟動后，按照特定程序執(zhí)行完畢熔融加工后，如若五軸切屑工位已完成并送至保溫上下料輥道，此時則會按照特定程序執(zhí)行工作平臺中轉(zhuǎn)輪換 (給熔融工位補充空工作平臺或是給五軸切屑工位轉(zhuǎn)載已承載熔融工件的工作平臺或是將保溫區(qū)載有成品的工作平臺下線)。

流程三：自動保溫承接(準備下線前的保溫)。設(shè)備啟動后，此裝置的各個對接位置傳感器會根據(jù)對應(yīng)位置反饋信號，F(xiàn)DM設(shè)備控制系統(tǒng)按照特定的程序進行自檢；如發(fā)現(xiàn)自動保溫承接單元的工作平臺空置則會啟動自動承接熔融工件打印、五軸切屑加工動作；如發(fā)現(xiàn)自動保溫承接單元的工作平臺有成品且已保溫達標則會啟動自動下線工作[3]。

五大部件按照實際動作需求進行適時配合。為實現(xiàn)各單元無縫對接轉(zhuǎn)載，特別設(shè)計具有0～180°空間精定位中轉(zhuǎn)輥道；此輥道通過機電聯(lián)合控制能夠?qū)崿F(xiàn)重復(fù)精定位。承載輸送單元能夠通過雙錐孔引導(dǎo)，主動就位檢測以及變頻控制實現(xiàn)位置的恒溫雙層工作平臺單元精準就位，兩側(cè)旋轉(zhuǎn)擺缸可以實現(xiàn)輔助性位置找正。恒溫雙層工作平臺單元通過四柱沉頭隱藏式可調(diào)模具彈簧以及可控溫加熱棒的合理布置調(diào)控實現(xiàn)全程接觸面在一定范圍內(nèi)無極變溫、恒溫。此裝置和整個FDM設(shè)備共用電控系統(tǒng)且是常規(guī)數(shù)控系統(tǒng)[4,5]。

圖1 正視圖

圖2 等軸側(cè)視圖

圖3 工廠實物圖

2 特點

本裝置整體結(jié)構(gòu)合理、完全實現(xiàn)工件的全程保溫承載、機內(nèi)無縫轉(zhuǎn)序輸送和到位后空間精定位。

FDM打印工件對恒溫性和定位精度要求高，此設(shè)備可以完全解決此類問題 (恒溫雙層工作平臺單元—變溫及恒溫可控、雙錐孔柔性引導(dǎo)外加旋轉(zhuǎn)側(cè)壓同步實現(xiàn)精定位)。

FDM一體機需在單臺整機范圍內(nèi)實現(xiàn)熔融打印、切屑加工以及恒溫軟化工作，這就需要一套復(fù)合式的裝置承載落實；此裝置可全面高效落實這一系列需求(一機多用)。

此裝置可以實時連續(xù)、自動循環(huán)作業(yè)；控制精度及可靠性高，環(huán)境及人為因素影響小。

3 結(jié)論

該裝置目前在國內(nèi)處于空白領(lǐng)域，相較于國外產(chǎn)品，單臺套總價只是國外同類產(chǎn)品的四成左右；是對國內(nèi)智鑄產(chǎn)業(yè)鏈核心單機的補充與拓展，并且實現(xiàn)了綠色運行的基本要求。

隨著我國高端智能鑄造市場日趨活躍、需求旺盛，國際上主要的鑄造供貨及配套廠家紛紛將投資重點轉(zhuǎn)向中國市場；從長遠來看，對智能鑄造設(shè)備的需求會越來越大，該裝置極具遠景效益。