【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于快速成型
，尤其是涉及一种模具等离子3D快速成型再制造设备及方法。
技术介绍
模具是指工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压等方法得到所需产品的各种模子和工具。简而言之，模具是用来成型产品的工具。模具的成型面是指用以成型制品(也称产品)的表面，成型面为直接与所成型制品接触的表面。其中，型腔的成型面是指用以成型制品的外表面，而型芯的成型面则是用以成型制品的内表面。模具成型面的加工质量、加工精度及使用性能均要求较高，直接决定所成型制品的加工质量和加工精度，在机械加工中，模具成型面需经机加工、清洗、打磨等多个工序才能加工完成。模具使用过程中，需对成型面进行有效保护，一旦成型面出现破损、开裂、磨损等缺陷，则直接影响模具的成型效果，甚至导致模具报废。由于模具是产品成型加工中的重要工具，费用占产品成本的10％～30％。模具的失效形式有表面磨损、表面剥落、崩角、表面裂纹等，模具失效导致产品不合格与模具报废。产品不合格使直接生产成本提高；制造新模代替失效模具的费用巨大、生产周期长，模具失效部分仅占模具的很少一部分，模具报废导致巨大的资源浪费。为了降低产品成本，节约资源，对模具失效部位进行再制造是模具使用单位的常用方法。目前，对模具进行再制造时，主要采用的是激光熔覆方法。如2007年10月11日公开的公开号为CN101054667A的中国专利技术专利“激光修复高硬度发动机制件报废模具的材料和...
【技术保护点】
一种模具等离子3D快速成型再制造设备，其特征在于：由监控系统、等离子束流加工系统、对待修复模具(3)进行机加工的机加工装置(27)、供待修复模具(3)放置的水平打印台(4)和对待修复模具(3)进行临时固定的临时固定件组成；所述机加工装置(27)位于水平打印台(4)上方；所述临时固定件布设在水平打印台(4)上；所述等离子束流加工系统由安装有喷头且用于产生等离子束的等离子体发生器、为所述等离子体发生器提供工作气体的供气装置(1)、用于连续送出被加工丝材(2)的送丝装置和对打印位置进行调整的打印位置调整装置组成，所述等离子体发生器和所述送丝装置均位于水平打印台(4)上方，所述送丝装置位于所述等离子体发生器一侧；所述供气装置(1)通过供气管(5)与所述等离子体发生器上所开的进气口连接；所述被加工丝材(2)的外端为熔化端，所述熔化端位于所述喷头的出口下方且其位于所述等离子束的中心轴线上；所述打印位置调整装置包括带动所述等离子体发生器与所述送丝装置同步在水平面上进行移动的水平移动装置和带动所述等离子体发生器、所述送丝装置与所述水平移动装置同步移动并相应对所述喷头的出口与水平打印台(4)之间的距离进...
【技术特征摘要】
1.一种模具等离子3D快速成型再制造设备，其特征在于：由监控系统、等离子束流加工
系统、对待修复模具(3)进行机加工的机加工装置(27)、供待修复模具(3)放置的水平打印
台(4)和对待修复模具(3)进行临时固定的临时固定件组成；所述机加工装置(27)位于水平
打印台(4)上方；所述临时固定件布设在水平打印台(4)上；
所述等离子束流加工系统由安装有喷头且用于产生等离子束的等离子体发生器、为所
述等离子体发生器提供工作气体的供气装置(1)、用于连续送出被加工丝材(2)的送丝装置
和对打印位置进行调整的打印位置调整装置组成，所述等离子体发生器和所述送丝装置均
位于水平打印台(4)上方，所述送丝装置位于所述等离子体发生器一侧；所述供气装置(1)
通过供气管(5)与所述等离子体发生器上所开的进气口连接；所述被加工丝材(2)的外端为
熔化端，所述熔化端位于所述喷头的出口下方且其位于所述等离子束的中心轴线上；所述
打印位置调整装置包括带动所述等离子体发生器与所述送丝装置同步在水平面上进行移
动的水平移动装置和带动所述等离子体发生器、所述送丝装置与所述水平移动装置同步移
动并相应对所述喷头的出口与水平打印台(4)之间的距离进行调节的打印距离调节装置，
所述等离子体发生器和所述送丝装置均安装在所述水平移动装置上，且所述水平移动装置
安装在所述打印距离调节装置上；
所述监控系统包括对所述水平移动装置进行控制的水平移动控制器(24)、对所述等离
子束流加工系统在待修复模具(3)上的加工位置处温度进行实时检测的温度检测单元(9)、
对所述喷头的出口与水平打印台(4)之间的距离进行实时检测的距离检测单元(8)和对所
述打印距离调节装置进行控制的打印距离调节控制器(10)，所述水平移动控制器(24)与所
述水平移动装置连接，所述打印距离调节控制器(10)与所述打印距离调节装置连接，所述
温度检测单元(9)和距离检测单元(8)均与打印距离调节控制器(10)连接；所述温度检测单
元(9)与打印距离调节控制器(10)组成温度调控装置。
2.按照权利要求1所述的一种模具等离子3D快速成型再制造设备，其特征在于：所述待
修复模具(3)为存在局部缺陷和/或表面磨损缺陷的模具，所述局部缺陷为待修复模具(3)
的成型面上存在破损或开裂，所述表面磨损缺陷为待修复模具(3)的成型面存在磨损；所述
水平打印台(4)的上方设置有对待修复模具(3)上存在的缺陷进行检测的超声波检测装置
(28)或三维激光扫描仪。
3.按照权利要求1或2所述的一种模具等离子3D快速成型再制造设备，其特征在于：所
述等离子体发生器包括等离子枪(13)，所述喷头为等离子枪(13)前端的阳极喷嘴(13-2)；
所述等离子枪(13)包括开有所述进气口的枪体(13-1)、位于枪体(13-1)正前方的阳极喷嘴
(13-2)和插装于枪体(13-1)内的阴极(13-3)，所述阳极喷嘴(13-2)位于阴极(13-3)前侧，
所述放电室(13-4)位于阴极(13-3)前侧且其位于阳极喷嘴(13-2)的后部内侧，所述阳极喷
嘴(13-2)的前部内侧为喷口(13-5)；所述阳极喷嘴(13-2)、阴极(13-3)和放电室(13-4)均
与枪体(13-1)呈同轴布设；所述进气口位于枪体(13-1)后侧，所述喷口(13-5)与枪体(13-
1)呈同轴布设或与枪体(13-1)中心轴线之间的夹角为30°～45°；
所述监控系统还包括对所述等离子体发生器进行控制的等离子发生控制器(7)、对供
气管(5)的气体流量进行实时检测的气体流量检测单元(11)和对供气管(5)上安装的流量
调节阀(25)进行控制的气体流量控制器(12)，所述等离子发生控制器(7)与所述等离子体
发生器连接，所述气体流量检测单元(11)与气体流量控制器(12)连接。
4.按照权利要求1或2所述的一种模具等离子3D快速成型再制造设备，其特征在于：所
述送丝装置包括上部缠绕有被加工丝材(2)的丝盘(6)、对被加工丝材(2)进行输送的送丝
机构和对所述送丝机构进行驱动的送丝驱动机构(14)，所述送丝机构位于丝盘(6)内侧且
与所述送丝机构连接；所述丝盘(6)同轴安装在转轴上且能绕所述转轴进行转动。
5.按照权利要求4所述的一种模具等离子3D快速成型再制造设备，其特征在于：所述送
丝机构为送丝滚轮(19)，所述送丝滚轮(19)包括主动滚轮组和从动滚轮组，所述主动滚轮
组包括两个均由送丝驱动机构(14)进行驱动且转动方向相反的主动滚轮，所述从动滚轮组
包括两个转动方向相反且分别位于被加工丝材(2)两侧的从动滚轮，所述主动滚轮组位于
所述从动滚轮组一侧，两个所述主动滚轮分别位于被加工丝材(2)两侧；
所述监控系统还包括对被加工丝材(2)的送丝速度进行实时检测的速度检测单元(18)
和对送丝驱动机构(14)进行控制的送丝速度控制器(20)，所述速度检测单元(18)与送丝速
度控制器(20)连接。
6.按照权利要求1或2所述的一种模具等离子3D快速成型再制造设备，其特征在于：所
述等离子体发生器产生的等离子束的中心轴线与竖直面之间的夹角不大于45°；所述打印
距离调节装置为沿所述等离子束的中心轴线对所述喷头进行上下调整的上下调整装置
(17)，所述距离检测单元(8)为对沿所述等离子束的中心轴线从所述喷头的出口到水平打
印台(4)之间的距离进行实时检测的距离检测装置；
所述水平打印台(4)为安装在打印台位置调整装置上且能上下移动的移动平台；
所述监控系统还包括对所述打印台位置调整装置进行控制的位置调整控制器(15)，所
述位置调整控制器(15)与所述打印台位置调整装置连接。
7.一种利用如权利要求1所述再制造设备对模具进行等离子3D快速成型再制造的方
法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一、模具缺陷检测：先将待修复模具(3)放置于水平打印台(4)上，并使待修复模具
(3)的成型面朝上；再对待修复模具(3)上存在的缺陷进行检测，并对检测出各缺陷的位置
分别进行记录；
所述待修复模具(3)上存在的缺陷为局部缺陷和/或表面磨损缺陷，所述局部缺陷为待
修复模具(3)的成型面上存在破损或开裂，所述表面磨损缺陷为待修复模具(3)的成型面存
在磨损；
步骤二、模具修复：采用所述模具等离子3D快速成型再制造设备，对步骤一中检测出的
待修复模具(3)上存在的缺陷分别进行修复，过程如下：
步骤201、局部缺陷修复判断：根据步骤一中的模具缺陷检测结果，判断是否需进行局
部缺陷修复：当步骤一中检测出待修复模具(3)上存在所述局部缺陷时，需对待修复模具
(3)进行局部缺陷修复，并进入步骤202；否则，进入步骤203；
步骤202、局部缺陷修复：根据步骤一中的模具缺陷检测结果，对待修复模具(3)上存在
的各局部缺陷分别进行修复，直至完成待修复模具(3)上存在的所有局部缺陷的修复过程；
所述待修复模具(3)上所有局部缺陷的修复方法均相同；对待修复模具(3)上存在的任
一个所述局部缺陷进行修复时，包括以下步骤：
步骤2021、缺陷部位去除：采用所述机加工装置(27)对待修复模具(3)上当前所修复局
部缺陷所处区域进行去除，获得与当前所修复局部缺陷对应的待填充区域；
步骤2022、等离子3D打印：采用所述等离子束流加工系统，对步骤2021中所述待填充区
域进行等离子3D打印，完成当前所修复局部缺陷的修复过程；
步骤203、表面磨损缺陷修复判断：根据步骤一中的模具缺陷检测结果，判断是否需进
行表面磨损缺陷修复：当步骤一中检测出待修复模具(3)上存在表面磨损缺陷时，需对待修
复模具(3)进行表面磨损缺陷修复，并进入步骤204；否则，完成待修复模具(3)的再制造过
程；
步骤204、表面磨损缺陷修复：根据步骤一中的模具缺陷检测结果，采用所述等离子束
流加工系统，对待修复模具(3)的成型面上的磨损区域进行修复，完成待修复模具(3)的再
制造过程。
8.按照权利要求7所述的对模具进行等离子3D快速成型再制造的方法，其特征在于：步
骤一中进行模具缺陷检测时，采用水平打印台(4)上方设置的超声波检测装置(28)或三维
激光扫描仪对待修复模具(3)上存在的缺陷进行检测；
步骤二中完成模具修复后，获得修复后模具；之后，采用机加工装置(27)对所述修复后
模具进行精加工。
9.按照权利要求7或8所述的对模具进行等离子3D快速成型再制造的方法，其特征在
于：步骤204中进行表面磨损缺陷修复时，过程如下：
步骤2041、三维立体模型获取及...
【专利技术属性】
技术研发人员：华云峰，程国君，郝勇，魏志宇，
申请(专利权)人：中研智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13
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