本發(fā)明屬于先進(jìn)制造技術(shù)范圍內(nèi)光固化成型增材制造領(lǐng)域。具體涉及一種高黏度材料的面曝光成型裝置。

背景技術(shù)：
增材制造技術(shù)是一種近三十年來新興的先進(jìn)制造技術(shù)，這種技術(shù)可以制造傳統(tǒng)加工方法難以加工的一些零件，在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。其中光固化技術(shù)是最早商業(yè)化的一種增材制造技術(shù)，這種技術(shù)通過控制曝光的路徑或曝光形狀來制造零件的每一層，然后將層與層固結(jié)在一起，最終成型零件。這種技術(shù)具有制造精度高的特點(diǎn)?？捎糜诠夤袒庸さ牟牧嫌泻芏啵胀ㄗ陨隙缕毓獾墓夤袒O(shè)備要求材料流動(dòng)性好，即粘度較低，這樣在固化下一層時(shí)，已經(jīng)固化層上方液體材料的層厚可以通過刮板和液體的自然流平來保證，但如果要固化的材料是高黏度材料，則每一層的層厚就難以精確控制，所以難以直接應(yīng)用于現(xiàn)有的光固化裝備來成型高精度零件，導(dǎo)致光固化成型技術(shù)在這一范圍的應(yīng)用受到限制。例如在鑄造模具和生物支架等領(lǐng)域，通常需要高固相含量的陶瓷漿料來成型具有復(fù)雜外形或復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的陶瓷零件，但高固相含量的陶瓷漿料的黏度高，導(dǎo)致加工難度大，加工失敗率高，制成的零件尺寸精度和表面粗糙度難以保證。本發(fā)明針對(duì)這個(gè)問題，設(shè)計(jì)了專門的自下而上(底曝光)的面曝光成型裝置，用以進(jìn)行高黏度材料的光固化加工。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高黏度材料的面曝光成型裝置，該裝置運(yùn)用底曝光固化材料的形式，配合重涂機(jī)構(gòu)和傾斜機(jī)構(gòu)，不僅在原理上避開了普通光固化設(shè)備成型高黏度材料所遇到材料難以流平和重涂的問題，而且解決了運(yùn)用底曝光方式所帶來的固化層黏接到材料槽底面的問題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：這種高黏度材料的面曝光成型裝置，Z軸平移臺(tái)固定在機(jī)架上，與機(jī)架基準(zhǔn)平面相垂直，Z軸平移臺(tái)上固定有工作臺(tái)支架，工作臺(tái)支架上連接有拉壓力傳感器，拉壓力傳感器下方連接有精密傾斜器，精密傾斜器下方連接有工作臺(tái)。所述的工作臺(tái)內(nèi)部裝有UVLED陣列，工作臺(tái)底部為透光底板。所述的材料槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)通過鉸鏈連接到機(jī)架上，鉸鏈軸通過材料槽的底面平面，材料槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)通過步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)一對(duì)直齒輪實(shí)現(xiàn)其上材料槽的整周旋轉(zhuǎn)，材料槽通過釋放快速夾緊夾具從材料槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)上拆下，材料槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)上固定有材料重涂機(jī)構(gòu)。所述的材料槽底面為復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括高透光率玻璃板和具有化學(xué)惰性、高透光性、低黏附性的聚四氟乙烯薄膜。所述的材料重涂機(jī)構(gòu)包括磁性底座，磁性底座上方連接有Z方向手動(dòng)位移臺(tái)、Z方向手動(dòng)位移臺(tái)上方連接有連接桿，連接桿上另一端連接有刮板。材料槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)下方，凸輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)固定在機(jī)架上，凸輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過聯(lián)軸器連接凸輪軸及軸承，凸輪通過力鎖合與材料槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)連接。本發(fā)明改變了普通光固化設(shè)備頂曝光的曝光方式，并且設(shè)計(jì)了針對(duì)底曝光和高黏度材料的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，針對(duì)這樣的曝光方式和運(yùn)動(dòng)形式來設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)固化，脫層，重涂，刮平等一系列連續(xù)動(dòng)作，從而順利成型材料。附圖說明圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)軸測(cè)示意圖；圖2為工作臺(tái)剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為重涂機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為材料槽結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為控制系統(tǒng)組成示意圖；圖中：1為Z軸平移臺(tái)；2為拉壓力傳感器；3為精密傾斜器；4為工作臺(tái)；5為重涂機(jī)構(gòu)；6為凸輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)；7為凸輪軸及軸承；8為凸輪；9為UVLED光源；10為投影鏡頭；11為材料槽；12為材料槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)；13為鉸鏈；14為工作臺(tái)支架；15為UVLED陣列；16為透光底板；17為磁性底座；18為Z方向手動(dòng)位移臺(tái)；19為連接桿：20為刮板；21為高透光率玻璃板；22為聚四氟乙烯薄膜。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：本發(fā)明的整體軸測(cè)圖如圖1所示，這種高黏度材料的面曝光成型裝置，具有Z軸平移臺(tái)1，它固定在機(jī)架上，與機(jī)架基準(zhǔn)平面相垂直。Z軸平移臺(tái)1上固定有工作臺(tái)支架14。工作臺(tái)支架上14連接有拉壓力傳感器2、精密傾斜器3、工作臺(tái)4。其中拉壓力傳感器2的作用為監(jiān)測(cè)成型過程中脫層時(shí)所產(chǎn)生的對(duì)工作臺(tái)4的拉力，以及在Z軸平移臺(tái)1下降過程中起到防止工作臺(tái)4或其上已經(jīng)成型的零件碰撞材料槽11的作用。所述的高黏度為3000毫帕秒——20000毫帕秒。如圖2，工作臺(tái)4內(nèi)部裝有UVLED陣列15，陣列為3×4，工作臺(tái)4底部為透光底板16。UVLED陣列15的作用為在固化第一層材料時(shí)將固化的材料牢牢黏接到透光底板16上，以防止后續(xù)固化時(shí)已經(jīng)成型的零件從透光底板16上脫開。材料槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)12通過鉸鏈13連接到機(jī)架上，鉸鏈13軸通過材料槽11的底面平面。材料槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)12通過步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)一對(duì)直齒輪實(shí)現(xiàn)材料槽11旋轉(zhuǎn)。材料槽11可以通過釋放快速夾緊夾具從材料槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)12上拆下。材料槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)12上固定有材料重涂機(jī)構(gòu)。如圖4，材料槽11底面為復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括高透光率玻璃板21，高透光率玻璃板21上覆蓋有聚四氟乙烯薄膜22。聚四氟乙烯薄膜22具有化學(xué)惰性，且不易與固化的材料黏接。凸輪傾斜機(jī)構(gòu)在材料槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)12下方，由凸輪8、凸輪軸及軸承7、凸輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)6組成。其中凸輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)6采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)。在凸輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)6驅(qū)動(dòng)下，凸輪機(jī)構(gòu)可以驅(qū)動(dòng)材料槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)12向下傾斜，而后返回水平狀態(tài)。以此實(shí)現(xiàn)固化層與聚四氟乙烯薄膜22的脫離，也就是脫層。如圖3，材料重涂機(jī)構(gòu)包括磁性底座17、Z方向手動(dòng)位移臺(tái)18、連接桿19。Z方向手動(dòng)位移臺(tái)18連接在磁性底座17上方，連接桿19的長度達(dá)到材料槽中央，刮板20在垂直于材料槽底面平面內(nèi)角度可以調(diào)節(jié)。在脫層結(jié)束后，固化的部位出現(xiàn)了因材料無法流平而產(chǎn)生的凹坑，此時(shí)材料槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)12做整周旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，刮板20將材料槽11內(nèi)所有材料刮平，對(duì)凹坑進(jìn)行重涂，以為下一次固化做準(zhǔn)備。如圖5，控制系統(tǒng)的成型裝置控制界面分為兩個(gè)子界面：曝光系統(tǒng)控制界面和加工系統(tǒng)控制界面。曝光系統(tǒng)控制界面控制曝光系統(tǒng)完成曝光，加工系統(tǒng)控制界面控制加工系統(tǒng)控制電路來控制三個(gè)分系統(tǒng)的電機(jī)來實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的正確有序運(yùn)轉(zhuǎn)。