3D打印-焊接-冷热处理复合加工装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种3D打印‑焊接‑冷热处理复合加工装置，先进制造技术领域，包括：底座、夹具模块、夹紧装置、夹紧驱动装置、温控箱、移动夹具、加工装置和控制器；底座用于设置于地面，夹具模块在竖直方向上与底座滑动连接，夹具模块的下端设置在温控箱内，温控箱的上端与底座固定连接，夹紧装置与底座滑动连接，夹紧驱动装置与夹紧装置连接，移动夹具固定设置在底座上，加工装置的固定端固定设置在底座上，用于对工件进行打印、焊接或冲击，夹紧驱动装置、温控箱、移动夹具和加工装置均与控制器电连接，同时还公开了一种基于该装置的加工方法，以克服现有技术无法制造精密复杂构件的缺陷，能够在大型结构件加工要求。

Compound Processing Device and Method of 3D Printing-Welding-Heat Treatment

【技术实现步骤摘要】
3D打印-焊接-冷热处理复合加工装置及方法
本专利技术涉及先进制造
，特别是涉及3D打印-焊接-冷热处理复合加工装置及方法。
技术介绍
先进航空航天装备追求极端轻质化与可靠化的要求，使新型飞机、航天飞行器和发动机越来越多地采用整体制造的结构件，这对制造工艺提出了更高的要求。在材料方面，大幅增加钛合金、高温合金和超高强度钢等高强度合金的用量。通常高强度合金的热加工和机械加工都很困难，其大型复杂整体结构件和精密复杂构件的制造尤其困难，成为先进航空航天装备发展的瓶颈之一。目前一般采用锻造和铸造的方式制造高强度合金的大型整体复杂构件，上述方式生产的材料晶粒组织粗大、且容易产生成分偏析和缺陷，当生产大型复杂整体结构件时，上述缺陷更加明显，而且采用上述制造方式很难制造出精密复杂构件。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供3D打印-焊接-冷热处理复合加工装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够使3D打印或焊接与热处理同时进行，以改善结构件组织，并满足大型结构件的成型要求。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供了一种3D打印-焊接-冷热处理复合加工装置，包括底座、夹具模块、夹紧装置、夹紧驱动装置、温控箱、移动夹具、加工装置和控制器；所述底座用于固定设置于地面，所述夹具模块在竖直方向上穿过所述底座并与所述底座滑动连接，所述夹具模块上端受压后能够自由下滑，所述夹具模块的下端设置在所述温控箱内，所述温控箱的上端与所述底座固定连接，所述温控箱用于对工件进行热处理，所述夹紧装置与所述底座滑动连接，且所述夹紧装置位于所述夹具模块的两侧，所述夹紧驱动装置与所述夹紧装置连接，用于驱动所述夹紧装置夹紧或放开所述夹具模块，所述移动夹具的固定端固定设置在所述底座上，所述移动夹具的夹取端用于夹取工件，并将工件移动到所述夹具模块上的指定位置，所述加工装置的固定端固定设置在所述底座上，所述加工装置的加工端用于对所述指定位置上的工件进行打印、焊接或冲击，所述夹紧驱动装置、所述温控箱、所述移动夹具和所述加工装置均与所述控制器电连接。优选的，所述夹具模块包括并列设置的若干个支撑单元，且任意相邻的所述支撑单元之间以及所述支撑单元与所述底座之间均滑动连接。优选的，所述支撑单元为六棱柱支撑单元。优选的，所述支撑单元为弹性支撑单元。优选的，所述夹紧装置包括夹紧块和推杆，所述夹紧块水平滑动连接于所述底座的两侧，所述推杆的一端与所述夹紧块固定连接，所述夹紧块用于与所述夹具模块接触，所述推杆的另一端与所述夹紧驱动装置的输出端固定连接。优选的，所述底座上与所述夹紧装置对应的两个侧壁上开设有贯通槽，两侧的所述夹紧块分别从两侧的所述贯通槽穿过以夹紧所述夹具模块。优选的，所述夹紧块的数量为两个，两个所述夹紧块分别与所述底座的两侧滑动连接；所述推杆的数量为4个，每个所述夹紧块的两侧分别设置有一个所述推杆。优选的，所述移动夹具包括底盘、大臂驱动装置、大臂、小臂驱动装置、小臂和吸盘，所述底盘固定设置在所述底座上，所述大臂驱动装置固定设置在底盘内，所述大臂驱动装置的输出端与所述大臂的一端固定连接，所述大臂的另一端固定设置有所述小臂驱动装置，所述小臂驱动装置的输出端与所述小臂的一端固定连接，所述小臂的另一端与所述吸盘固定连接，所述吸盘用于吸附工件，所述大臂驱动装置和所述小臂驱动装置均与所述控制器电连接。优选的，所述加工装置包括第一电机、第一机械臂、第二电机、第二机械臂、第三电机、圆盘、3D打印激光头、焊接激光头和冲击激光头；所述第一电机固定设置在所述底座上，所述第一电机的输出端与所述第一机械臂的一端连接，所述第二电机固定设置在所述第一机械臂的另一端，所述第二电机的输出端与所述第二机械臂的一端固定连接，所述第三电机固定设置在所述第二机械臂的另一端，所述第三电机的输出端与所述圆盘连接，所述3D打印激光头、所述焊接激光头和所述冲击激光头均固定设置在所述圆盘上。本专利技术还公开了一种基于所述3D打印-焊接-冷热处理复合加工装置的复合加工方法，包括以下步骤，(1)在所述控制器中输入所述工件的加工工艺参数；(2)在所述控制器中输入所述温控箱的温度、保温时间以及温控箱的温度场随工件移动的相关参数；(3)所述控制器控制所述移动夹具将所述工件移动到所述夹具模块的指定位置处；(4)所述温控箱通过所述夹具模块对所述工件进行热处理，同时所述加工装置对所述工件进行加工。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术提供了一种3D打印-焊接-冷热处理复合加工装置，控制器控制移动夹具将工件放置在夹具模块上的设定位置，工件放置在夹具模块上后，夹具模块受压发生自动下滑，通过夹紧装置夹紧夹具模块，以限定夹具模块下滑的距离，进而限定工件所在的位置，工件随夹具模块下滑至温控箱内进行热处理，与此同时控制器控制加工装置对工件进行加工，从而实现加工装置在对夹具模块上的工件进行3D打印或焊接或激光冲击的同时能够对工件进行热处理，而且本专利技术还提供了一种基于上述装置的3D打印-焊接-热处理复合加工方法，从而能够改善结构件组织，并满足大型结构件的成型要求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的3D打印-焊接-冷热处理复合加工装置轴测图；图2为本专利技术提供的3D打印-焊接-冷热处理复合加工装置主视图；图3为本专利技术提供的大型构件轴测图。其中：1-底座、2-底盘、3-大臂、4-小臂、5-吸盘、6-3D打印激光头、7-第三电机、8-第二电机、9-第一电机、10-焊接激光头、11-温控箱、12-夹具模块、13-推杆、14-夹紧块、15-控制器、16-第一构件、17-第二构件。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供3D打印-焊接-冷热处理复合加工装置及方法，以解决现有技术存在的问题，能够使3D打印或焊接与热处理同时进行，以改善结构件组织，并满足大型结构件的成型要求。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。如图1～2所示：本实施例提供了一种3D打印-焊接-冷热处理复合加工装置，包括底座1、夹具模块12、夹紧装置、夹紧驱动装置、温控箱11、移动夹具、加工装置和控制器15；底座1用于固定设置于地面，夹具模块12在竖直方向上穿过底座1并与底座1滑动连接，工件放置在夹具模块12上后，夹具模块12上端受压后能够自由下滑，工件随夹具模块12进入设置在夹具模块12下端的温控箱11内，温控箱11的上端与底座1固定连接，温控箱11用于对工件进行热处理，夹紧装置与底座1滑动连接，且夹紧装置位于夹具模块12的两侧，夹紧驱动装置与夹紧装置连接，用于驱动夹紧装置夹紧或放开夹具模块12，移动夹具的固定端固定设置在底座1上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印‑焊接‑冷热处理复合加工装置，其特征在于：包括底座、夹具模块、夹紧装置、夹紧驱动装置、温控箱、移动夹具、加工装置和控制器；所述底座用于固定设置于地面，所述夹具模块在竖直方向上穿过所述底座并与所述底座滑动连接，所述夹具模块上端受压后能够自由下滑，所述夹具模块的下端设置在所述温控箱内，所述温控箱的上端与所述底座固定连接，所述温控箱用于对工件进行热处理，所述夹紧装置与所述底座滑动连接，且所述夹紧装置位于所述夹具模块的两侧，所述夹紧驱动装置与所述夹紧装置连接，用于驱动所述夹紧装置夹紧或放开所述夹具模块，所述移动夹具的固定端固定设置在所述底座上，所述移动夹具的夹取端用于夹取工件，并将工件移动到所述夹具模块上的指定位置，所述加工装置的固定端固定设置在所述底座上，所述加工装置的加工端用于对所述指定位置上的工件进行3D打印、焊接或冲击，所述夹紧驱动装置、所述温控箱、所述移动夹具和所述加工装置均与所述控制器电连接。

【技术特征摘要】
1.一种3D打印-焊接-冷热处理复合加工装置，其特征在于：包括底座、夹具模块、夹紧装置、夹紧驱动装置、温控箱、移动夹具、加工装置和控制器；所述底座用于固定设置于地面，所述夹具模块在竖直方向上穿过所述底座并与所述底座滑动连接，所述夹具模块上端受压后能够自由下滑，所述夹具模块的下端设置在所述温控箱内，所述温控箱的上端与所述底座固定连接，所述温控箱用于对工件进行热处理，所述夹紧装置与所述底座滑动连接，且所述夹紧装置位于所述夹具模块的两侧，所述夹紧驱动装置与所述夹紧装置连接，用于驱动所述夹紧装置夹紧或放开所述夹具模块，所述移动夹具的固定端固定设置在所述底座上，所述移动夹具的夹取端用于夹取工件，并将工件移动到所述夹具模块上的指定位置，所述加工装置的固定端固定设置在所述底座上，所述加工装置的加工端用于对所述指定位置上的工件进行3D打印、焊接或冲击，所述夹紧驱动装置、所述温控箱、所述移动夹具和所述加工装置均与所述控制器电连接。2.根据权利要求1所述的3D打印-焊接-冷热处理复合加工装置，其特征在于：所述夹具模块包括并列设置的若干个支撑单元，且任意相邻的所述支撑单元之间以及所述支撑单元与所述底座之间均滑动连接。3.根据权利要求2所述的3D打印-焊接-冷热处理复合加工装置及方法，其特征在于：所述支撑单元为六棱柱支撑单元。4.根据权利要求2所述的3D打印-焊接-冷热处理复合加工装置及方法，其特征在于：所述支撑单元为弹性支撑单元。5.根据权利要求1所述的3D打印-焊接-冷热处理复合加工装置，其特征在于：所述夹紧装置包括夹紧块和推杆，所述夹紧块水平滑动连接于所述底座的两侧，所述推杆的一端与所述夹紧块固定连接，所述夹紧块用于与所述夹具模块接触，所述推杆的另一端与所述夹紧驱动装置的输出端固定连接。6.根据权利要求5所述的3D打印-焊接-冷热处理复合加工装置，其特征在于：所述底座上与所述夹紧装置对应的两个侧壁上开设有贯通槽，两侧的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王善林，耿志杰，胡锦扬，陈玉华，黄永德，柯黎明，张体明，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：江西,36