一种用于搅拌摩擦沉积增材制造的夹具

本技术涉及工装夹具，尤其涉及一种用于搅拌摩擦沉积增材制造的夹具。

背景技术：

1、搅拌摩擦沉积是一种通过搅拌头摩擦生热和加压，将金属材料逐层沉积在基板上实现增材制造的技术，基板在此过程中充当“地基”并提供形成冶金结合的基础。该技术在大型金属构件制造与修复中潜力巨大。然而，在实际生产中，常需频繁更换不同尺寸的基板进行小批量加工。传统的用于搅拌摩擦沉积制造的夹具一次只能固定单一基板，导致设备因频繁装卸而停机时间过长，严重限制了设备利用率和生产效率。

2、现有的多工件固定方案，多采用简单的平台扩展或简单的并行装夹结构，然而，当这些方案应用于产热剧烈的搅拌摩擦沉积工艺时，由于其缺乏热管理，当一个工件沉积时产生的热量，会通过金属夹具平台迅速传导至相邻工件，使其产生非预期的“预热效应”。这导致每个工件的实际起始加工温度偏离设定工艺窗口，造成工艺失控，最终表现为整批工件在微观组织与力学性能上的一致性差，损害了加工质量的可靠性与重复性。

3、因此，现有技术有待改进和发展。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种用于搅拌摩擦沉积增材制造的夹具，用以解决现有的用于搅拌摩擦沉积增材制造的夹具无法对单个工件进行独立、精确的温度控制的技术问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提出的一种用于搅拌摩擦沉积增材制造的夹具，包括基板安装板、冷却系统和压紧夹组件。基板安装板包括底板以及设置于所述底板上表面的若干间隔设置的安装凸台，所述底板内部设有底板散热通道，所述底板散热通道设有底板进液口和底板出液口；每一所述安装凸台内部均设有凸台散热通道，所述凸台散热通道设有凸台进液口和凸台出液口；冷却系统，包括进液管、出液管以及散热组件；所述散热组件具有冷却液出口和冷却液进口；所述进液管的一端连接至所述冷却液出口，其另一端与所述底板进液口以及各所述凸台进液口流体连通；所述出液管的一端连接至所述冷却液进口，其另一端与所述底板出液口以及各所述凸台出液口流体连通；压紧夹组件，包括底板压紧夹和基板压紧夹，所述基板压紧夹用于将待加工基板压紧固定于所述安装凸台的上表面，所述底板压紧夹用于将所述底板压紧固定于加工机台。

3、本申请一种可选实施方式中，所述安装凸台的上表面间隔设置有若干条t型滑动槽，所述t型滑动槽的两端设有与滑动槽内部连通的避让开口；所述基板压紧夹包括压块、压紧螺栓和支撑柱，所述压块的一端设有长圆孔，另一端设有螺纹孔；所述压紧螺栓的一端设有卡凸，所述卡凸的横截面宽度小于所述t型滑动槽宽段的宽度，且大于所述t型滑动槽窄段的宽度，使得所述卡凸能通过所述避让开口进入并容置于所述t型滑动槽的宽段内滑动，同时被所述t型滑动槽的窄段限制而无法从所述宽段内脱出；所述支撑柱的一端与所述压块的螺纹孔连接，其另一端在压紧螺栓的作用下抵压于安装凸台的上表面。

4、本申请一种可选实施方式中，相邻的所述安装凸台之间设有隔离槽；所述散热组件还包括散热条，所述散热条设置于所述隔离槽内，用于阻隔相邻安装凸台之间的热量传导。

5、本申请一种可选实施方式中，所述冷却系统还包括控制器、进口电磁阀、出口温度传感器以及第一分流装置和第二分流装置；所述第一分流装置的进口与所述进液管流体连通，其出口分别与所述底板散热通道的底板进液口以及各所述凸台散热通道的凸台进液口流体连通；在所述第一分流装置上，对应于流向所述底板散热通道及每一所述凸台散热通道的路径上，均设有所述进口电磁阀，用以独立控制其冷却液的通断或流量；所述第二分流装置的出口与所述出液管流体连通，其进口分别与所述底板散热通道的底板出液口以及各所述凸台散热通道的凸台出液口流体连通；在所述第二分流装置上，对应于来自所述底板散热通道及每一所述凸台散热通道的路径上，均设有所述出口温度传感器；所有所述进口电磁阀和出口温度传感器均与所述控制器电性连接；所述控制器被配置为能够根据各所述出口温度传感器的反馈信号，独立地控制对应所述进口电磁阀的启闭及/或调节其开度。

6、本申请一种可选实施方式中，所述底板散热通道环绕设置于所述底板内部的周缘区域，以避开所述底板中心区域的高应力区，所述底板进液口与底板出液口设置于所述底板的侧壁。

7、本申请一种可选实施方式中，所述凸台散热通道环绕设置于所述安装凸台内部的周缘区域；所述凸台进液口与凸台出液口设置于所述安装凸台的侧壁。

8、本申请一种可选实施方式中，所述安装凸台与所述底板一体成型。

9、综上所述，本实用新型的有益效果是：

10、本实用新型的用于搅拌摩擦沉积增材制造的夹具，包括基板安装板、冷却系统和压紧夹组件。所述基板安装板由底板及其上表面间隔设置的若干安装凸台构成，所述底板与每一安装凸台内部均分别设有独立的散热通道，并配有相应的进液口和出液口；所述冷却系统通过进液管和出液管与所有散热通道流体连通，构成一封闭的冷却循环回路；所述压紧夹组件用于将待加工基板压紧固定于安装凸台上，以及将底板固定于加工机台。本实用新型通过设置多个安装凸台结构，实现了基板的批量安装与连续加工，减少了设备停机时间，提升了生产效率；同时，冷却系统兼具对单个工件的有效散热与对多个工件间热传导的隔离，从而确保了批量加工工件质量的一致性与稳定性。

1.一种用于搅拌摩擦沉积增材制造的夹具，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于搅拌摩擦沉积增材制造的夹具，其特征在于，所述安装凸台（102）的上表面间隔设置有若干条t型滑动槽（1024），所述t型滑动槽（1024）的两端设有与滑动槽内部连通的避让开口（1025）；

3.根据权利要求1所述的用于搅拌摩擦沉积增材制造的夹具，其特征在于，相邻的所述安装凸台（102）之间设有隔离槽；所述散热组件还包括散热条（110），所述散热条（110）设置于所述隔离槽内，用于阻隔相邻安装凸台（102）之间的热量传导。

4.根据权利要求1所述的用于搅拌摩擦沉积增材制造的夹具，其特征在于，所述冷却系统还包括控制器、进口电磁阀、出口温度传感器以及第一分流装置和第二分流装置；

5.根据权利要求1所述的用于搅拌摩擦沉积增材制造的夹具，其特征在于，所述底板散热通道（1011）环绕设置于所述底板（101）内部的周缘区域，以避开所述底板（101）中心区域的高应力区，所述底板进液口（1012）与底板出液口（1013）设置于所述底板（101）的侧壁。

6.根据权利要求5所述的用于搅拌摩擦沉积增材制造的夹具，其特征在于，所述凸台散热通道（1021）环绕设置于所述安装凸台（102）内部的周缘区域；所述凸台进液口（1022）与凸台出液口（1023）设置于所述安装凸台（102）的侧壁。

7.根据权利要求6所述的用于搅拌摩擦沉积增材制造的夹具，其特征在于，所述安装凸台（102）与所述底板（101）一体成型。