一種基于并聯(lián)機構(gòu)的激光近凈成形設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于增材制造設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及到一種基于并聯(lián)機構(gòu)的激光近凈成形設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]激光近凈成形技術(shù)自提出以來，由于具有成形零件性能優(yōu)越、制造過程快速、柔性化程度高、技術(shù)高度集成、可用材料豐富、經(jīng)濟效益顯著等優(yōu)點，得到國內(nèi)外研究學(xué)者廣泛關(guān)注，并研究制備了各種類型的激光近凈成形設(shè)備以擴展該技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。但是，現(xiàn)階段激光近凈成形設(shè)備仍存在一些缺陷，如:絕大多數(shù)設(shè)備屬于直角坐標(biāo)系機構(gòu)，其成形空間受至|JX、Y、Z方向?qū)к壋潭认拗?，無法實現(xiàn)大尺寸零件直接制備；設(shè)備Z方向運動通常依靠噴嘴移動來實現(xiàn)，噴嘴移動極易造成成形顆粒斷流或突然外涌，降低了成形零件的尺寸精度和性能質(zhì)量；研究分析發(fā)現(xiàn)成形過程對工件承載臺施加振動可有效細(xì)化晶粒、提高零件性能質(zhì)量，當(dāng)前設(shè)備為實現(xiàn)該功能需要添加專門的振動系統(tǒng)，提高設(shè)備制造成本及復(fù)雜化程度；由于無法在成形過程實時調(diào)整堆積方向，無法制備或需要花費大量時間方能制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種性能優(yōu)異的基于并聯(lián)機構(gòu)的激光近凈成形設(shè)備。
[0004]本實用新型所述的一種基于并聯(lián)機構(gòu)的激光近凈成形設(shè)備，所述激光近凈成形設(shè)備包括粉末輸送及控制系統(tǒng)、并聯(lián)機構(gòu)運動系統(tǒng)和機架三部分；所述粉末輸送及控制系統(tǒng)由噴嘴伸縮桿1、噴嘴2、送粉及保護(hù)氣體管路3、加工源4和粉末存儲倉5組成；所述噴嘴伸縮桿I與機架11相接，其下端固定連接有噴嘴2 ;所述噴嘴2與加工源4同軸放置，粉末到達(dá)噴嘴2后被熱源熔化形成堆積層；所述送粉及保護(hù)氣體管路3 —端與噴嘴2連接，一端與粉末存儲倉5連接，利用惰性氣體作為載體及保護(hù)氣體，在壓力作用下將粉末輸送至噴嘴2 ;所述并聯(lián)機構(gòu)運動系統(tǒng)由工件承載臺6、球鉸7、伸縮連桿8、萬向副9和基礎(chǔ)平臺10組成；所述工件承載臺6位于基礎(chǔ)平臺10正上方，其短邊對應(yīng)平行于基礎(chǔ)平臺10長邊；所述萬向副9有六個，均勻布置于六邊形狀的基礎(chǔ)平臺10外接圓上；所述六個球鉸7有六個，均勻布置于六邊形狀的工件承載臺外接圓上；所述伸縮連桿8—端與萬向副9連接，另一端與球鉸7連接。
[0005]本實用新型所述的一種基于并聯(lián)機構(gòu)的激光近凈成形設(shè)備，所述噴嘴伸縮桿I能沿Z軸上下移動，且能在X方向自由伸縮，設(shè)備不工作時收縮放置于機架11內(nèi)部減少占用空間。
[0006]本實用新型所述的一種基于并聯(lián)機構(gòu)的激光近凈成形設(shè)備，所述噴嘴伸縮連桿I的驅(qū)動裝置為高頻交流伺服電動缸，控制工件承載臺6在零件成形過程產(chǎn)生高頻振動。
[0007]本實用新型所述的一種基于并聯(lián)機構(gòu)的激光近凈成形設(shè)備，所述工件承載臺6用于零件成形，其運動軌跡可控制以完成零件逐層堆積。
[0008]本實用新型所述的一種基于并聯(lián)機構(gòu)的激光近凈成形設(shè)備，所述工件承載臺6的位姿在零件成形過程中可調(diào)整以實時改變成形堆積方向。
[0009]本實用新型所述的一種基于并聯(lián)機構(gòu)的激光近凈成形設(shè)備，所述成形粉末為球形金屬顆?；蚯蛐翁沾深w粒。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所述的基于并聯(lián)機構(gòu)的激光近凈成形設(shè)備采用高頻伺服電動缸為驅(qū)動，實現(xiàn)工件承載臺的高頻振動，達(dá)到細(xì)化晶粒、改善零件組織性能的目的；零件在工件承載臺上堆積成形，尺寸可調(diào)整范圍大，因此，尺寸精度高；零件成形過程中通過調(diào)整工件承載臺位姿可實時改變成形堆積方向，降低帶有封閉空腔、細(xì)長伸出結(jié)構(gòu)、復(fù)雜曲面等特征的零件的制備難度，提高加工效率。
【附圖說明】
[0011]圖1:基于并聯(lián)機構(gòu)的激光近凈成形設(shè)備結(jié)構(gòu)圖；噴嘴伸縮桿-1、噴嘴-2、送粉及保護(hù)氣體管路_3、加工源_4、粉末存儲倉-5、工件承載臺-6、球鉸_7、伸縮連桿-8、萬向副-9、基礎(chǔ)平臺-10、機架-11。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合具體的實施例對本實用新型所述的基于并聯(lián)機構(gòu)的激光近凈成形設(shè)備做進(jìn)一步說明，但是本實用新型的保護(hù)范圍并不限于此。
[0013]實施例1
[0014]—種基于并聯(lián)機構(gòu)的激光近凈成形設(shè)備，所述激光近凈成形設(shè)備包括粉末輸送及控制系統(tǒng)、并聯(lián)機構(gòu)運動系統(tǒng)和機架三部分；所述粉末輸送及控制系統(tǒng)由噴嘴伸縮桿1、噴嘴2、送粉及保護(hù)氣體管路3、加工源4和粉末存儲倉5組成；所述噴嘴伸縮桿I與機架11相接，其下端固定連接有噴嘴2 ;所述噴嘴2與加工源4同軸放置，粉末到達(dá)噴嘴2后被熱源熔化形成堆積層；所述送粉及保護(hù)氣體管路3 —端與噴嘴2連接，一端與粉末存儲倉5連接，利用惰性氣體作為載體及保護(hù)氣體，在壓力作用下將粉末輸送至噴嘴2 ;所述并聯(lián)機構(gòu)運動系統(tǒng)由工件承載臺6、球鉸7、伸縮連桿8、萬向副9和基礎(chǔ)平臺10組成；所述工件承載臺6位于基礎(chǔ)平臺10正上方，其短邊對應(yīng)平行于基礎(chǔ)平臺10長邊；所述萬向副9有六個，均勻布置于六邊形狀的基礎(chǔ)平臺10外接圓上；所述六個球鉸7有六個，均勻布置于六邊形狀的工件承載臺外接圓上；所述伸縮連桿8—端與萬向副9連接，另一端與球鉸7連接。所述噴嘴伸縮桿I能沿Z軸上下移動，且能在X方向自由伸縮，設(shè)備不工作時收縮放置于機架11內(nèi)部減少占用空間。所述噴嘴伸縮連桿I的驅(qū)動裝置為高頻交流伺服電動缸，控制工件承載臺6在零件成形過程產(chǎn)生高頻振動。所述工件承載臺6用于零件成形，其運動軌跡可控制以完成零件逐層堆積。所述工件承載臺6的位姿在零件成形過程中可調(diào)整以實時改變成形堆積方向。所述粉末為球形陶瓷顆粒。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所述的基于并聯(lián)機構(gòu)的激光近凈成形設(shè)備采用高頻伺服電動缸為驅(qū)動，實現(xiàn)工件承載臺的高頻振動，達(dá)到細(xì)化晶粒、改善零件組織性能的目的；零件在工件承載臺上堆積成形，尺寸可調(diào)整范圍大，因此，尺寸精度高；零件成形過程中通過調(diào)整工件承載臺位姿可實時改變成形堆積方向，降低帶有封閉空腔、細(xì)長伸出結(jié)構(gòu)、復(fù)雜曲面等特征的零件的制備難度，提高加工效率。
【主權(quán)項】
1.一種基于并聯(lián)機構(gòu)的激光近凈成形設(shè)備，其特征在于，所述激光近凈成形設(shè)備包括粉末輸送及控制系統(tǒng)、并聯(lián)機構(gòu)運動系統(tǒng)和機架三部分；所述粉末輸送及控制系統(tǒng)由噴嘴伸縮桿(I)、噴嘴(2)、送粉及保護(hù)氣體管路(3)、加工源(4)和粉末存儲倉(5)組成；所述噴嘴伸縮桿(I)與機架(11)相接，其下端固定連接有噴嘴(2);所述噴嘴(2)與加工源(4)同軸放置，粉末到達(dá)噴嘴(2)后被熱源熔化形成堆積層；所述送粉及保護(hù)氣體管路(3) —端與噴嘴(2)連接，一端與粉末存儲倉(5)連接，利用惰性氣體作為載體及保護(hù)氣體，在壓力作用下將粉末輸送至噴嘴(2);所述并聯(lián)機構(gòu)運動系統(tǒng)由工件承載臺(6)、球鉸(7)、伸縮連桿(8)、萬向副(9)和基礎(chǔ)平臺(10)組成；所述工件承載臺(6)位于基礎(chǔ)平臺(10)正上方，其短邊對應(yīng)平行于基礎(chǔ)平臺(10)長邊；所述萬向副(9)有六個，均勻布置于六邊形狀的基礎(chǔ)平臺(10)外接圓上；所述六個球鉸(7)有六個，均勻布置于六邊形狀的工件承載臺外接圓上；所述伸縮連桿(8) —端與萬向副(9)連接，其另一端與球鉸(7)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于并聯(lián)機構(gòu)的激光近凈成形設(shè)備，其特征在于，所述噴嘴伸縮桿(I)能沿Z軸上下移動，且能在X方向自由伸縮，設(shè)備不工作時收縮放置于機架(11)內(nèi)部減少占用空間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于并聯(lián)機構(gòu)的激光近凈成形設(shè)備，其特征在于，所述噴嘴伸縮連桿(I)的驅(qū)動裝置為高頻交流伺服電動缸，控制工件承載臺(6)在零件成形過程產(chǎn)生高頻振動。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于并聯(lián)機構(gòu)的激光近凈成形設(shè)備，其特征在于，所述工件承載臺(6)用于零件成形，其運動軌跡可控制以完成零件逐層堆積。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于并聯(lián)機構(gòu)的激光近凈成形設(shè)備，其特征在于，所述工件承載臺出)的位姿在零件成形過程中可調(diào)整以實時改變成形堆積方向。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于并聯(lián)機構(gòu)的激光近凈成形設(shè)備，其特征在于，所述粉末為球形金屬顆粒或球形陶瓷顆粒。
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于并聯(lián)機構(gòu)的激光近凈成形設(shè)備。其包括粉末輸送及控制系統(tǒng)、并聯(lián)機構(gòu)運動系統(tǒng)和機架三部分；所述粉末輸送及控制系統(tǒng)由噴嘴伸縮桿、噴嘴、送粉及保護(hù)氣體管路、加工源和粉末存儲倉組成；所述并聯(lián)機構(gòu)運動系統(tǒng)由工件承載臺、球鉸、伸縮連桿、萬向副和基礎(chǔ)平臺組成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型采用高頻伺服電動缸為驅(qū)動，實現(xiàn)工件承載臺的高頻振動，達(dá)到細(xì)化晶粒、改善零件組織性能的目的；零件在工件承載臺上堆積成形，尺寸可調(diào)整范圍大，因此，尺寸精度高；零件成形過程中通過調(diào)整工件承載臺位姿可實時改變成形堆積方向，降低帶有封閉空腔、細(xì)長伸出結(jié)構(gòu)、復(fù)雜曲面等特征的零件的制備難度，提高加工效率。
【IPC分類】B28B1/00, B22F3/105
【公開號】CN204818062
【申請?zhí)枴緾N201520481101
【發(fā)明人】孫貝, 劉曉, 賈磊
【申請人】山西省交通科學(xué)研究院
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年7月6日