專利名稱：高熔點金屬電弧噴涂模具快速制造裝備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及先進制造領(lǐng)域中的快速模具型殼的制造裝備，特別涉及一種高熔點金屬電弧噴涂模具快速制造裝備。
背景技術(shù)：
金屬電弧噴涂快速制模技術(shù)是一種基于“復(fù)型”的制模技術(shù)，它以一個實物模型(或稱為原型)作為母模，以電弧為熱源，通過高速氣流將熔融狀態(tài)的金屬材料霧化，并使其噴射、沉積在母模表面上，形成一定厚度的致密金屬型殼，即模具型殼。模具型殼精確拷貝了原型的形狀，獲得了所需的模具型腔，在完成補強、脫模、拋光等后處理工藝后，即可完成模具的快速制造。電弧噴涂模具制造完成后一般不再需要另外的機械加工，就可以直接用于成形制造。根據(jù)實際情況與需要也可以進行少切削量的數(shù)控精加工，因此，電弧噴涂制模技術(shù)實質(zhì)上是一種“近凈成形制模技術(shù)”。 金屬噴涂模具以母模為標(biāo)準(zhǔn)，模具型腔尺寸、幾何精度完全取決于母模，型腔表面及其精細花紋一次同時形成，故制模速度快，制造周期短，成本低，同時擁有較長的模具壽命，制造周期約為傳統(tǒng)數(shù)控加工的一半，制造費用可以節(jié)省至少25%以上，成為新產(chǎn)品開發(fā)及小批量生產(chǎn)的重要途徑。模具表面光潔度好，工藝簡單，設(shè)備要求低，比較適合于注射成型模、壓鑄模、板料沖壓模的快速制造，在表面形狀復(fù)雜及具有精細花紋的各種聚氨酯制品的吹塑、吸塑、PVC注射、PU發(fā)泡及各類注射成型模具中，花紋復(fù)制的特征細節(jié)甚至可以達至Ij 5 μ m0目前該快速模具制造技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于飛機、汽車、家電、家具、制鞋、美術(shù)工藝品等行業(yè)。在美國及中國東南沿海，幾乎所有的聚氨酯鞋底制造商在其自動成型生產(chǎn)設(shè)備上都采用了電弧噴涂模具進行生產(chǎn)。在汽車制造中，可以用來生產(chǎn)駕駛盤、汽車儀表盤、坐墊、頭部靠墊、阻流板、汽車內(nèi)飾頂蓬等。近年來，電弧噴涂制模技術(shù)已經(jīng)開始用于制造汽車覆蓋件沖壓模具，噴涂材料不同，噴涂模具的強度、硬度、精度和壽命也不盡相同，因而應(yīng)用范圍也存在差異，有的適合用于汽車樣車的試制，有的甚至可以在生產(chǎn)線上替代傳統(tǒng)的鋼模具進行生產(chǎn)。在國內(nèi)，噴涂制模的材料主要是中低熔點金屬，西安交通大學(xué)和煙臺機械工藝研究所為國內(nèi)最早的研發(fā)單位，西安交通大學(xué)先進制造技術(shù)研究所，自90年代以來，對表面成型制模技術(shù)、低熔點合金澆鑄成型制模技術(shù)以及模具樹脂制模技術(shù)等快速制模工藝進行了長期的研究和實踐，并在金屬電弧噴涂成型快速制模技術(shù)上擁有發(fā)明專利(ZL200810232335. O ； ZL03134501. 8)。在長安汽車、洛陽一拖、上海中順、柳州微汽等企業(yè)應(yīng)用。經(jīng)試制檢驗，合格的快速模具的3D數(shù)據(jù)用于制造大批量生產(chǎn)用鋼模具，可避免在鋼模具的設(shè)計和制作上的反復(fù)，保證鋼模具一次加工成功。用于電弧噴涂工藝的金屬絲材根據(jù)熔點的高低可分為低熔點材料、中熔點材料和高熔點材料。在用電弧噴涂技術(shù)制造快速模具時，型腔金屬殼體的厚度要在3mm以上，中、高熔點的熔融金屬顆粒沉積到母模上后會釋放出較多熱量，使母模發(fā)生熱變形，降低了模具型腔的復(fù)制精度，并可能導(dǎo)致金屬涂層在尚未達到要求厚度時就發(fā)生翹曲或開裂；低熔點金屬或合金絲材對母模的熱影響小，可減輕熔融金屬顆粒對母模的影響，減少母模熱變形，提高模具的精度，因而鋅、巴氏合金等低熔點材料較多地用于快速模具的制作。但這種低熔點材料的模具壽命較低，只能用于小批量試生產(chǎn)，若要提高噴涂模具的壽命，可以先在母模上噴一層低熔點材料以增強母模的耐熱性，然后再噴鋼或其他強度較高的合金，以增強模具的強度，從而提高模具的壽命。高熔點、高硬度材料的電弧噴涂技術(shù)在金屬母模上比較容易實現(xiàn)，但在非金屬母模表面制造模具型殼，工藝上存在較大困難。例如，碳素鋼、合金鋼等高熔點金屬在噴涂時型殼收縮率、熱應(yīng)力、孔隙率都比較大，型殼易開裂、翹曲、剝落，模具型殼制造困難，工藝參數(shù)控制難以掌握，模具型殼變形和內(nèi)應(yīng)力都較大，無法滿足工業(yè)生產(chǎn)需要。制造高熔點、高硬度的金屬涂層不可能依靠手工噴涂實現(xiàn)，噴涂制模工藝中噴嘴的運動參數(shù)、電弧噴涂工藝參數(shù)以及涂層和基體的溫度等都需要根據(jù)特定的目標(biāo)進行精確 控制，智能電弧噴涂系統(tǒng)是實現(xiàn)高熔點、高硬度金屬電弧噴涂快速制模的根本保證。發(fā)明專利“一種高熔點金屬電弧噴涂快速制模方法(專利號為ZL200810232335. O) ”只是介紹了根據(jù)產(chǎn)品的形狀和尺寸確定母模基體的形狀和尺寸，以耐高溫陶瓷原料制作無焙燒陶瓷母?；w，通過電弧噴涂高熔點金屬熔滴3Crl3馬氏體不銹鋼到母模表面，按照設(shè)計參數(shù)，使噴嘴能沿母模基體輪廓形狀運動并且噴涂作用，從母模的一端噴涂到另一端，重復(fù)這樣的過程，直到噴涂涂層厚度達到10 20mm，得到母模的金屬型殼。至于承載母?；w的工作臺的結(jié)構(gòu)和運動特點、帶動噴嘴運動的動力頭結(jié)構(gòu)和運動方式以及工作臺是否對母模具有加熱性能都未作詳細的介紹和說明；發(fā)明專利“金屬電弧噴涂快速制造汽車覆蓋件模具專用機器人(專利號為ZL03134501.8)”公開了一種用于制造汽車覆蓋件沖壓模具的金屬電弧噴涂快速模具制造專用機器人，該機器人將電弧噴涂與電刷鍍兩種工藝集成，機器人為五自由度直角坐標(biāo)型結(jié)構(gòu)，定位機構(gòu)采用龍門式結(jié)構(gòu)，具有三個移動自由度用于實現(xiàn)噴涂/刷鍍工作點的空間定位，手腕具有兩個轉(zhuǎn)動自由度，用于噴嘴或刷筆的空間姿態(tài)的調(diào)整，手腕部分為雙平行四邊形機構(gòu)，實現(xiàn)轉(zhuǎn)動自由度與移動自由度的解耦。該機器人的特點是以床身、立柱、橫梁作為支承部件，按照X、Y、Z坐標(biāo)運動疊加的串聯(lián)運動學(xué)原理形成噴嘴的加工表面軌跡，但這種串聯(lián)機器人噴嘴的運動精度是各運動構(gòu)件簡單的線性累加，因此運動精度低，可靠性差，控制機構(gòu)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大，模塊化程度不高，嚴(yán)重制約了大型復(fù)雜模具快速制造工藝的推廣應(yīng)用。

實用新型內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)高熔點金屬電弧噴涂快速制模技術(shù)存在的不足，提供一種高熔點金屬電弧噴涂模具快速制造裝備，它結(jié)構(gòu)合理，使用方便，模塊化程度高，成本低。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案一種高熔點金屬電弧噴涂模具快速制造裝備，它設(shè)有水平導(dǎo)軌，豎直導(dǎo)軌下部通過水平滑板活動安裝在水平導(dǎo)軌上，在豎直導(dǎo)軌側(cè)面活動安裝豎直滑板，豎直滑板與工作平臺連接架固連，水平滑板與水平導(dǎo)軌、豎直滑板與豎直導(dǎo)軌之間都裝有相應(yīng)的直線電動機；工作平臺連接架上設(shè)有六自由度工作臺，所述六自由度工作臺上設(shè)有二自由度擺頭，所述二自由度擺頭包括伺服液壓馬達，伺服液壓馬達通過連接件與擺頭擺動架連接，在擺頭擺動架上安裝擺頭擺動軸，擺頭擺動軸與伺服力矩電機連接，伺服力矩電機安裝在擺頭擺動架上，噴頭安裝在擺頭擺動軸上；伺服力矩電機、伺服液壓馬達、各直線電動機均與控制計算機連接。所述伺服液壓馬達的連接端通過法蘭與六自由度平臺連接，伺服液壓馬達的輸出軸端帶有一段螺紋內(nèi)孔，連接件與伺服液壓馬達的輸出軸連接，連接件另一端通過法蘭和擺頭擺動架連接，擺頭擺動架為一個整體固結(jié)結(jié)構(gòu)；擺頭擺動軸為空心軸且?guī)в墟I槽，擺頭擺動軸通過軸肩與擺頭擺動架定位，在軸肩的外側(cè)裝有滾動軸承，滾動軸承外側(cè)裝有軸承端蓋，軸承端蓋與擺頭擺動架連接；軸承端蓋與擺頭擺動架之間裝有調(diào)整墊圈來進行密封；在擺頭擺動軸的中部鉆有通孔，噴頭與擺頭擺動軸通過螺柱連接；在擺頭擺動架的一側(cè)，伺服力矩電機通過與擺頭擺動架連接，伺服力矩電機的輸出軸通過鍵與擺頭擺動軸連接。所述水平滑板與水平直線電機移動導(dǎo)軌連接，水平直線電機固定導(dǎo)軌與水平導(dǎo)軌連接，水平直線電機移動導(dǎo)軌通過水平直線電機滾子在水平直線電機固定導(dǎo)軌上滑動；水平直線電機初級與水平滑板連接，水平直線電機次級通過水平墊板與水平導(dǎo)軌連接，在水平滑板上裝有水平位移測量裝置，水平位移測量裝置與控制計算機連接。所述工作平臺連接架與豎直滑板連接，豎直滑板與豎直直線電機移動導(dǎo)軌連接，豎直直線電機固定導(dǎo)軌與豎直導(dǎo)軌連接，豎直直線電機移動導(dǎo)軌通過豎直直線電機滾子在豎直直線電機固定導(dǎo)軌上滑動；豎直直線電機初級與豎直滑板連接，豎直直線電機次級通過豎直墊板與豎直導(dǎo)軌連接，在豎直滑板上裝有豎直位移測量裝置，豎直位移測量裝置與控制計算機連接。所述六自由度工作臺是包括動平臺，定平臺和連接于兩者之間的六個伸縮桿組成，定平臺固定在工作平臺連接架上面；所述伸縮桿主要由液壓缸和活塞桿構(gòu)成，液壓缸采用雙作用帶閥液壓缸，其兩端采用電液伺服閥與設(shè)備的液壓驅(qū)動裝置相連，在控制計算機控制下向液壓缸內(nèi)輸入液壓油以實現(xiàn)動作循環(huán)；在液壓缸上還設(shè)有位置檢測傳感器，通過外接計數(shù)器與控制計算機相聯(lián)系；液壓缸下端與定平臺通過虎克鉸相連接，活塞桿上端和動平臺通過球形萬向節(jié)相連接，通過改變六個伸縮桿中活塞桿的伸縮長度，帶動動平臺做平移、升降、繞三維坐標(biāo)軸擺轉(zhuǎn)以及各種復(fù)合運動，進而帶動噴頭實現(xiàn)六自由度復(fù)雜曲面的位姿定位。六自由度工作平臺的定平臺與工作平臺連接架連接，工作平臺連接架與豎直滑板固連，豎直滑板與豎直導(dǎo)軌之間裝有豎直直線電機，豎直滑板與豎直直線電機初級連接，豎直直線電機次級通過豎直墊板與豎直導(dǎo)軌連接，通過控制豎直直線電機初級的上下運動，進而帶動豎直滑板、工作平臺連接架、六自由度工作平臺整體在豎直導(dǎo)軌上下運動，實現(xiàn)沿Z方向?qū)к壍囊苿?。水平?dǎo)軌裝有水平直線電機，水平直線電機的初級與水平滑板連接，水平直線電機的次級通過水平墊板與水平導(dǎo)軌連接，通過控制水平直線電機初級的水平運動，進而帶動水平滑板、豎直導(dǎo)軌、六自由度工作平臺整體在水平導(dǎo)軌上的水平運動，實現(xiàn)沿X方向?qū)к壍囊苿?。六自由度工作平臺的定平臺固定在工作平臺連接架上面。動平臺和定平臺之間有六個伸縮桿，通過改變六個伸縮桿中活塞桿的伸縮長度，帶動動平臺做平移、升降、繞三維坐標(biāo)軸擺轉(zhuǎn)以及各種復(fù)合運動，進而帶動噴頭實現(xiàn)六自由度復(fù)雜曲面的位姿定位。在六自由度工作平臺的動平臺上連接有二自由度擺頭，可實現(xiàn)噴頭繞Y軸的旋轉(zhuǎn)和繞Y軸的擺動；高熔點金屬電弧噴涂模具快速制造裝備的X、Z方向?qū)к壍囊苿佑芍本€電機驅(qū)動控制，繞Y軸的旋轉(zhuǎn)由伺服液壓馬達驅(qū)動控制、繞Y軸的擺動由伺服力矩電機驅(qū)動控制，六自由度工作平臺伸縮桿的運動由液壓驅(qū)動控制。本實用新型的有益效果為與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型高熔點金屬電弧噴涂模具快速制造裝備可實現(xiàn)十個自由度運動，因此大大提高了設(shè)備的適用范圍，特別是適合大型汽車覆蓋件快速模具的需要，此外本實用新型 集成化程度高，運動精度高，便于實現(xiàn)自動控制，解決了目前沒有大型十自由度高熔點金屬電弧噴涂模具快速制造裝備的難題，對工業(yè)生產(chǎn)意義重大，特別是對汽車工業(yè)具有明顯的推動作用。

圖I為高熔點金屬電弧噴涂模具快速制造裝備主視圖；圖2為高熔點金屬電弧噴涂模具快速制造裝備俯視圖；圖3為六自由度并聯(lián)運動平臺主視圖；圖4為伸縮桿結(jié)構(gòu)圖；圖5為二自由度擺動頭結(jié)構(gòu)圖；圖6為水平直線電機安裝截面圖；圖6a為圖6的局部放大圖；圖7為豎直直線電機安裝截面圖；圖8為豎直直線電機安裝位置圖；圖9為伸縮桿控制框圖；圖10為伺服液壓馬達控制框圖；圖11為直線電機控制框圖；圖12為伺服力矩電機控制框圖。其中，I-豎直導(dǎo)軌，2-豎直滑板，3-工作平臺連接架，4-水平滑板，5-水平導(dǎo)軌，6-伺服液壓馬達，7-連接件，8-擺頭擺動軸，9-噴頭，10-擺頭擺動架，11-伺服力矩電機，12-動平臺，13-球形萬向節(jié)，14-活塞桿，15-液壓缸，16-虎克鉸，17-定平臺，18-鍵，19-軸承端蓋，20-滾動軸承，21-調(diào)整墊圈，22-水平直線電機滾子，23-水平墊板，24-水平直線電機次級，25-水平直線電機初級，26-水平直線電機固定導(dǎo)軌，27-水平直線電機移動導(dǎo)軌，28-水平位移測量裝置，29-豎直直線電機移動導(dǎo)軌，30-豎直墊板，31-豎直直線電機次級，32-豎直直線電機初級，33-豎直直線電機滾子，34-豎直直線電機固定導(dǎo)軌，35-豎直位移測量裝置。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與實施例對本實用新型做進一步說明。結(jié)合圖I、圖2、圖6、圖6a、圖7、圖8可見，該結(jié)構(gòu)整體共有兩條豎直導(dǎo)軌I和兩條水平導(dǎo)軌5.兩個豎直直線電機對稱安裝在豎直滑板2與豎直導(dǎo)軌I之間。六自由度工作平臺的動平臺12通過法蘭與伺服液壓馬達6連接，伺服液壓馬達6輸出軸通過連接件7與擺頭擺動架10連接，擺頭擺動架10上連接著擺頭擺動軸8和伺服力矩電機11。通過控制伺服液壓馬達6的旋轉(zhuǎn)和伺服力矩電機11的擺動來實現(xiàn)二自由度擺頭的運動。六自由度工作平臺通過控制活塞桿14的伸長與收縮來控制動平臺12做平移、升降、繞三維坐標(biāo)軸擺轉(zhuǎn)以及各種復(fù)合運動，這樣就實現(xiàn)了并聯(lián)平臺的六自由的運動。六自由度工作平臺的定平臺17與工作平臺連接架3螺栓連接，工作平臺連接架3與豎直滑板2固連，豎直滑板2與豎直導(dǎo)軌I之間裝有豎直直線電機，豎直滑板2與豎直直線電機初級32螺栓連接，豎直直線電機次級31通過豎直墊板30與豎直導(dǎo)軌I螺栓連接，通過控制豎直直線電機初級32的上下運動，進而帶動豎直滑板2、工作平臺連接架3、六自由度工作平臺整體在豎直導(dǎo)軌I上做上下運動。在水平導(dǎo)軌5的正中裝有水平直線電機，水平直線電機的初級25與水平滑板4螺栓連接，水平直線電機的次級24通過水平墊板23與水平導(dǎo)軌5螺栓連接，通過控制水平直線電機初級25的水平運動，進而帶動水平滑板4、豎直導(dǎo)軌I、六自由度工作平臺整體在水平導(dǎo)軌5上做水平運動。結(jié)合圖I和圖6、圖6a可見，水平滑板4與水平直線電機移動導(dǎo)軌27螺栓連接，水平直線電機固定導(dǎo)軌26與水平導(dǎo)軌5螺栓連接，水平直線電機移動導(dǎo)軌27通過水平直線電機滾子22在水平直線電機固定導(dǎo)軌26上滑動。水平直線電機次級24與水平墊板23固 連，水平墊板23與水平導(dǎo)軌5螺栓連接。水平直線電機初級25與水平滑板4螺栓連接，在豎直導(dǎo)軌I上裝有水平位移測量裝置28。水平直線電機初級25通過螺栓與水平滑板4連接。結(jié)合圖I、圖7和圖8可見，豎直滑板2與豎直直線電機移動導(dǎo)軌29螺栓連接，豎直直線電機固定導(dǎo)軌34與豎直導(dǎo)軌I螺栓連接，豎直直線電機移動導(dǎo)軌29通過豎直直線電機滾子33在豎直直線電機固定導(dǎo)軌34上滑動。豎直直線電機次級31與豎直墊板30固連，豎直墊板30與豎直導(dǎo)軌I螺栓連接。豎直直線電機初級32與豎直滑板2螺栓連接，在豎直滑板2上裝有豎直位移測量裝置35。豎直直線電機初級32通過螺栓與豎直滑板2連接。直線電機工作時，在水平方向上，控制計算機通過控制水平直線電機初級25的精確移動來帶動水平滑板4在水平方向的移動，水平滑板4與豎直導(dǎo)軌I固連，進而水平滑板4的移動帶動豎直導(dǎo)軌I在水平方向上移動；在豎直方向上，控制系統(tǒng)通過控制兩個豎直直線電機初級32的精確移動來帶動豎直滑板2的豎直方向移動，工作平臺連接架3與豎直滑板2固連，進而豎直滑板2帶動并聯(lián)平臺連接架在豎直方向的移動。結(jié)合圖2和圖3可見，六自由度工作平臺是由動平臺12，定平臺17和六個伸縮桿組成，六自由度工作平臺的定平臺17固定在工作平臺連接架上面。動平臺12和定平臺17之間有六個伸縮桿。結(jié)合圖4可見，這種伸縮桿主要由液壓缸15和活塞桿14構(gòu)成，液壓缸15采用雙作用帶閥液壓缸，其兩端采用電液伺服閥與設(shè)備的液壓驅(qū)動裝置相連，可在控制計算機控制下向液壓缸15內(nèi)輸入液壓油以實現(xiàn)動作循環(huán)。在液壓缸15上還設(shè)有位置檢測傳感器，通過外接計數(shù)器與控制計算機相聯(lián)系。液壓缸15下端與定平臺17通過虎克鉸16相連接，活塞桿14上端和動平臺12通過球形萬向節(jié)13相連接，通過改變六個伸縮桿中活塞桿14的伸縮長度，帶動動平臺12做平移、升降、繞三維坐標(biāo)軸擺轉(zhuǎn)以及各種復(fù)合運動，進而帶動噴頭實現(xiàn)六自由度復(fù)雜曲面的位姿定位。結(jié)合圖2可見，六自由度工作平臺的定平臺17通過法蘭連接的方式與工作平臺連接架3連接。結(jié)合圖2和圖5可見，伺服液壓馬達6的連接端通過法蘭與六自由度平臺連接，伺服液壓馬達6的輸出軸端是帶有一段螺紋內(nèi)孔的，連接件7通過螺栓和伺服液壓馬達6的輸出軸連接，連接件7另一端端通過法蘭和擺頭擺動架10連接。擺頭擺動架10為一個整體固結(jié)結(jié)構(gòu)。擺頭擺動軸8為空心軸且?guī)в墟I槽，擺頭擺動軸8通過軸肩與擺頭擺動架10定位，在軸肩的外側(cè)裝有滾動軸承20，滾動軸承20外側(cè)裝有軸承端蓋19，軸承端蓋19通過螺栓與擺頭擺動架10連接。軸承端蓋19與擺頭擺動架10之間裝有調(diào)整墊圈21來進行密封。在擺頭擺動軸8的中部鉆有通孔，噴頭9與擺頭擺動軸8通過螺柱連接。在擺頭擺動架10的一側(cè)，伺服力矩電機11通過螺栓與擺頭擺動架10連接，伺服力矩電機11的輸出軸通過鍵18與擺頭擺動軸8連接。二自由度擺頭工作時，控制系統(tǒng)的控制計算機通過控制伺服液壓馬達6的轉(zhuǎn)角來實現(xiàn)二自由度擺動頭的旋轉(zhuǎn)定位，接下來控制計算機通過控制伺服力矩電機11的擺動角度來實現(xiàn)擺頭擺動軸8的擺動，擺頭擺動軸8與噴頭9固結(jié)，故而帶動噴頭9的擺動，進而二自由度擺頭實現(xiàn)整體二自由度的運動。 由于六自由度工作平臺的工作范圍有限，當(dāng)伸縮桿處于最大極限位置時，防止無法實現(xiàn)對復(fù)雜形狀模具的噴涂處理，故增加了沿X、z方向?qū)к壍囊苿?，繞Y軸的旋轉(zhuǎn)和繞Y軸的擺動。因此該高熔點金屬電弧噴涂模具快速制造裝備共有十個自由度。高熔點金屬電弧噴涂模具快速制造裝備的X、Z方向?qū)к壍囊苿佑芍本€電機驅(qū)動控制，繞Y軸的旋轉(zhuǎn)由伺服液壓馬達驅(qū)動控制、繞Y軸的擺動由伺服力矩電機驅(qū)動控制，六自由度工作平臺伸縮桿的運動由液壓驅(qū)動控制。工作過程如下將所要噴涂的母模的三維模型導(dǎo)入計算機中，經(jīng)過計算機的分析生成加工控制的程序，然后分配給各個驅(qū)動源的控制器，實現(xiàn)每個運動部件的運動，然后經(jīng)過運動合成，實現(xiàn)動平臺12的六個自由度的運動以及沿豎直導(dǎo)軌I、水平導(dǎo)軌5移動的兩個自由度的運動，伺服液壓馬達6旋轉(zhuǎn)的一個自由度運動，擺頭擺動軸8擺動的一個自由度的運動。結(jié)合圖9可見，伸縮桿的運動控制過程如下控制計算機分配的單個運動參數(shù)送給該動力源的控制器，控制器發(fā)出的信號經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換，送入電液伺服閥，控制伸縮桿的運動，經(jīng)過液壓缸15上的位置檢測傳感器的監(jiān)測將脈沖信號送入計數(shù)器，之后計數(shù)器中的計數(shù)值送入控制計算機分析，對下次運動進行補償，實現(xiàn)伸縮桿的位置精確運動。結(jié)合圖10可見，伺服液壓馬達6的運動控制過程如下控制計算機分配的單個運動參數(shù)送給該動力源的控制器，控制器發(fā)出的信號經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換，送入電液伺服閥，控制伺服液壓馬達6的運動，經(jīng)過伺服液壓馬達6上的角度檢測傳感器的監(jiān)測將脈沖信號送入計數(shù)器，之后計數(shù)器中的計數(shù)值送入控制計算機分析，對下次運動進行補償，實現(xiàn)液壓馬達的轉(zhuǎn)角精確運動。結(jié)合圖11可見，三個直線電機的運動控制過程如下控制計算機分配的單個運動參數(shù)送給PCI驅(qū)動控制卡，控制卡發(fā)出的信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換送入驅(qū)動電路，驅(qū)動電路發(fā)出驅(qū)動信號控制各直線電機精確的位移運動。水平直線電機初級25與水平滑板4連接，水平滑板4與豎直導(dǎo)軌I連接，故而水平直線電機初級25的運動能夠帶動水平滑板4、豎直導(dǎo)軌I在水平方向上的精確位移運動；兩豎直直線電機初級32與豎直滑板2連接，豎直滑板2與工作平臺連接架3連接,故而豎直直線電機初級32的運動能夠帶動豎直滑板、工作平臺連接架3整體在豎直方向上的精確位移運動。[0049]結(jié)合圖12可見，控制計算機分配的單個運動參數(shù)送給控制器，控制器把信號轉(zhuǎn)換 后送給驅(qū)動單元，然后由驅(qū)動單元控制伺服力矩電機11的運動，經(jīng)過伺服力矩電機11的速度傳感器的監(jiān)測，將所測得速度信息反饋給控制器，由控制器分析下一脈沖的運動補償量，對下次運動進行修正。
權(quán)利要求1.一種高熔點金屬電弧噴涂模具快速制造裝備，它設(shè)有水平導(dǎo)軌(5)，豎直導(dǎo)軌(I)下部通過水平滑板(4)活動安裝在水平導(dǎo)軌(5)上，在豎直導(dǎo)軌(I)側(cè)面活動安裝豎直滑板(2)，豎直滑板(2)與工作平臺連接架(3)固連，水平滑板(4)與水平導(dǎo)軌(5)、豎直滑板(2)與豎直導(dǎo)軌(I)之間都裝有相應(yīng)的直線電動機；工作平臺連接架(3)上設(shè)有六自由度工作臺，其特征是，所述六自由度工作臺上設(shè)有二自由度擺頭，所述二自由度擺頭包括伺服液壓馬達出)，伺服液壓馬達(6)通過連接件(7)與擺頭擺動架(10)連接，在擺頭擺動架(10)上安裝擺頭擺動軸(8)，擺頭擺動軸(8)與伺服力矩電機(11)連接，伺服力矩電機(11)安裝在擺頭擺動架(10)上，噴頭(9)安裝在擺頭擺動軸(8)上；伺服力矩電機(11)、伺服液壓馬達￠)、各直線電動機均與控制計算機連接。
2.如權(quán)利要求I所述的高熔點金屬電弧噴涂模具快速制造裝備，其特征是，所述伺服 液壓馬達出)的連接端通過法蘭與六自由度平臺連接，伺服液壓馬達出)的輸出軸端帶有一段螺紋內(nèi)孔，連接件(7)與伺服液壓馬達(6)的輸出軸連接，連接件(7)另一端通過法蘭和擺頭擺動架(10)連接，擺頭擺動架(10)為一個整體固結(jié)結(jié)構(gòu)；擺頭擺動軸(8)為空心軸且?guī)в墟I槽，擺頭擺動軸(8)通過軸肩與擺頭擺動架(10)定位，在軸肩的外側(cè)裝有滾動軸承(20)，滾動軸承(20)外側(cè)裝有軸承端蓋(19)，軸承端蓋(19)與擺頭擺動架(10)連接；軸承端蓋(19)與擺頭擺動架(10)之間裝有調(diào)整墊圈(21)來進行密封；在擺頭擺動軸(8)的中部鉆有通孔，噴頭(9)與擺頭擺動軸(8)通過螺柱連接；在擺頭擺動架(10)的一側(cè)，伺服力矩電機(11)通過與擺頭擺動架(10)連接，伺服力矩電機(11)的輸出軸通過鍵(18)與擺頭擺動軸(8)連接。
3.如權(quán)利要求I所述的高熔點金屬電弧噴涂模具快速制造裝備，其特征是，所述水平滑板(4)與水平直線電機移動導(dǎo)軌(27)連接，水平直線電機固定導(dǎo)軌(26)與水平導(dǎo)軌(5)連接，水平直線電機移動導(dǎo)軌(27)通過水平直線電機滾子(22)在水平直線電機固定導(dǎo)軌(26)上滑動；水平直線電機初級(25)與水平滑板(4)連接，水平直線電機次級(24)通過水平墊板(23)與水平導(dǎo)軌(5)連接，在水平滑板(4)上裝有水平位移測量裝置(28)，水平位移測量裝置(28)與控制計算機連接。
4.如權(quán)利要求I所述的高熔點金屬電弧噴涂模具快速制造裝備，其特征是，所述工作平臺連接架(3)與豎直滑板(2)連接，豎直滑板(2)與豎直直線電機移動導(dǎo)軌(29)連接，豎直直線電機固定導(dǎo)軌(34)與豎直導(dǎo)軌(I)連接，豎直直線電機移動導(dǎo)軌(29)通過豎直直線電機滾子(33)在豎直直線電機固定導(dǎo)軌(34)上滑動；豎直直線電機初級(32)與豎直滑板(2)連接，豎直直線電機次級(31)通過豎直墊板(30)與豎直導(dǎo)軌(I)連接，在豎直滑板(2)上裝有豎直位移測量裝置(35)，豎直位移測量裝置(35)與控制計算機連接。
5.如權(quán)利要求I所述的高熔點金屬電弧噴涂模具快速制造裝備，其特征是，所述六自由度工作臺是包括動平臺(12)，定平臺(17)和連接于兩者之間的六個伸縮桿組成，定平臺(17)固定在工作平臺連接架(3)上面；所述伸縮桿主要由液壓缸(15)和活塞桿(14)構(gòu)成，液壓缸(15)采用雙作用帶閥液壓缸，其兩端采用電液伺服閥與設(shè)備的液壓驅(qū)動裝置相連，在控制計算機控制下向液壓缸(15)內(nèi)輸入液壓油以實現(xiàn)動作循環(huán)；在液壓缸(15)上還設(shè)有位置檢測傳感器，通過外接計數(shù)器與控制計算機相聯(lián)系；液壓缸(15)下端與定平臺(17)通過虎克鉸(16)相連接，活塞桿(14)上端和動平臺(12)通過球形萬向節(jié)(13)相連接，通過改變六個伸縮桿中活塞桿(14)的伸縮長度，帶動動平臺(12)做平移、升降、繞三維坐標(biāo)軸擺轉(zhuǎn)以及各種復(fù)合運動，進而帶動噴頭實現(xiàn)六自由度復(fù)雜曲面的 位姿定位。
專利摘要本實用新型涉及一種高熔點金屬電弧噴涂模具快速制造裝備，它結(jié)構(gòu)合理，使用方便，模塊化程度高，成本低。它設(shè)有水平導(dǎo)軌，豎直導(dǎo)軌活動安裝在水平導(dǎo)軌上，在豎直導(dǎo)軌上活動安裝工作平臺連接架，豎直導(dǎo)軌與水平導(dǎo)軌、工作平臺連接架與豎直導(dǎo)軌之間都裝有直線電動機；工作平臺連接架上設(shè)有六自由度工作臺，所述六自由度工作臺上設(shè)有二自由度擺頭，所述而二自由度擺頭包括伺服液壓馬達，伺服液壓馬達通過連接件與擺頭擺動架連接，在擺頭擺動架上安裝擺頭擺動軸，擺頭擺動軸與伺服力矩電機連接，伺服力矩電機安裝在擺頭擺動架上，噴頭安裝在擺頭擺動軸上；伺服力矩電機、伺服液壓馬達、直線電動機均與控制計算機連接。
文檔編號B23P15/24GK202490934SQ20122012288
公開日2012年10月17日 申請日期2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者李長河, 林新峰 申請人:青島理工大學(xué)