一种多尺度梯级增材制造装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种多尺度梯级增材制造装置，属于机械材料加工领域。包括加工平台、设置在加工平台上的三维运动机构以及设置在三维运动机构上的打印组，三维运动机构包括X轴运动组、Y轴运动组和Z轴运动组，打印组设置在X轴运动组上；本实用新型专利技术大幅度的提升了产品性能，能快速获得显微组织均匀，整体结构稳定的产品，有效提升包括强度、塑形和服役寿命，缩短了生产周期、降低了能耗以及劳动力投入，提升了材料利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种多尺度梯级增材制造装置
本专利技术涉及机械材料加工领域，具体涉及一种多尺度梯级增材制造装置。
技术介绍
大型复杂高强度结构件的制造方法，主要以结构拼焊为主。以轨道客车转向架的生产为例，传统的制造方法采用焊接工艺成型，主要包含：钢材下料--变形--焊接--去应力--装配--表面处理--油漆--附件安装等一系列共计16道复杂工序才能完成。焊接是最为主要的加工方法，其中仅各类焊缝数量多达500条以上，而焊缝总长度可达到2000m以上，制造完成一套转向架构架所需要的周期长，劳动力需求大，能耗高，材料利用率低，同时存在以下缺点：1.现有焊接结构的大型复杂结构件的生产工序繁多，生产效率低，周期长，需要投入大量的人力、物力、财力；2.生产过程大量的采用焊接结构，产品性能没有太多提升空间，焊接带来的晶粒粗化、残余应力及焊接变形等缺陷，降低产品服役寿命；3.生产工艺老旧，能耗大，不能实现一次性成型，不易实现智能化制造；4.生产过程占地面积大，工装繁多。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出了一种多尺度梯级增材制造装置，具体技术方案如下：一种多尺度梯级增材制造装置，包括加工平台、设置在加工平台上的三维运动机构以及设置在三维运动机构上的打印组，三维运动机构包括X轴运动组、Y轴运动组和Z轴运动组，打印组设置在X轴运动组上；打印组包括设置在X轴运动组上且可沿X轴运动组滑动的连接杆、设置在连接杆底端的安装盘、设置在安装盘底端中心处并位于加工平台上方的主喷头以及设置在安装盘边侧的多组伺服电机，伺服电机的输出端朝向加工平台并设有转动盘，转动盘底端设有与转动盘偏心设置的副喷头，安装盘底端并位于主喷头和副喷头的旁侧均设有冷却喷头。本专利技术中工作人员将待加工工件固定在加工平台上，通过由X轴运动组、Y轴运动组和Z轴运动组组成的三维运动机构，将打印组移动到待加工工件的待加工位置，然后通过主喷头和副喷头对进行高温喷涂作业，同时设置在主喷头和副喷头旁侧的冷却喷头则配合主喷头和副喷头的高温作业，对待打印体进行热处理。作为优选，Z轴运动组包括设置在加工平台两侧的Z向滑动座以及设置在加工平台上并与Z向滑动座连接的Z向驱动气缸；Y轴运动组包括设置在Z向滑动座上的Y向滑轨、设置在Y向滑轨上并与Y向滑轨滑动连接的Y向滑块以及设置在Y向滑轨上并与Y向滑块连接的Y向驱动气缸；X轴运动组包括设置在两组Y向滑块之间的X向滑轨，设置在X向滑轨上并与X向滑轨滑动连接的X向滑块以及设置在Y向滑块上并与X向滑块连接的X向驱动电机，X向驱动电机与X向滑块之间设有与X向滑块螺纹连接的螺纹轴，连接杆设置在X向滑块底端。本专利技术中的Z向驱动气缸驱动Z向滑动座沿着加工平台的Z轴方向滑动，Y向驱动气缸则驱动Y向滑块沿着Y向滑轨滑动，而X向驱动电机则将螺纹轴的旋转运动转换为X向滑块的直线往复运动，由此使主喷头和副喷头能够分别在X向、Y向以及Z向自由移动。作为优选，加工平台上设有固定台，固定台内设有呈来回弯折且水平分布状的冷却管，固定台上设有温度传感器。本专利技术通过设置在固定台内且呈来回弯折分布状的冷却管，对固定台上的打印体进行冷却，以进一步实现对打印体的实时热处理工艺，并通过设置在固定台上的温度传感器将打印体的实时温度传输到控制台，便于工作人员掌握并精确控制加工温度。作为优选，主喷头和副喷头上亦设有温度传感器。本专利技术中设置在主喷头和副喷头上的温度传感器将主喷头和副喷头处的工作温度传输到控制台，配合设置在固定台上的温度传感器便于工作人员掌握并精确控制加工温度。作为优选，主喷头的水平安装高度大于副喷头的水平安装高度。本专利技术中将主喷头的水平安装高度高于副喷头的水平安装高度设置，使主喷头和副喷头呈高度阶梯状分布，便于打印组实现多级复合打印功能。作为优选，安装盘内设有多根分别与主喷头和副喷头连通的物料输送管，物料输送管穿过连接杆并与物料存储装置连通。本专利技术通过与主喷头和副喷头连通的物料输送管，将主喷头和副喷头打印所需要的物料输送到主喷头和副喷头。作为优选，安装盘内设有多根分别与冷却喷头连通的冷却输送管，冷却输送管穿过连接杆并与冷却装置连通。本专利技术通过与与冷却喷头连通的冷却输送管，将冷却喷头所需要的冷却液或冷却气体输送到冷却喷头。作为优选，冷却喷头的外侧套设有保护托板。本专利技术中设置在冷却喷头外侧的保护托板防止主喷头和副喷头工作时的飞溅金属对冷却喷头造成堵塞。作为优选，副喷头以主喷头为中心呈对称均匀分布。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过由X轴运动组、Y轴运动组和Z轴运动组组成的三维运动机构，将打印组移动到待加工工件的待加工位置，然后通过主喷头和副喷头对进行高温喷涂作业，同时设置在主喷头和副喷头旁侧的冷却喷头则配合主喷头和副喷头的高温作业，对待打印体进行热处理，将精密锻造技术与增材制造技术很好的结合，发挥两种先进制造技术的优势，能够有效的提升产品生产过程的智能化程度，实现智能制造，并解决微区强度可控化分布及耐腐蚀性要求，即实现结构梯度打印和功能梯度打印，减少机加工量，提高效率，节约成本。同时本专利技术可以大幅度的提升产品性能，能快速获得显微组织均匀，整体结构稳定的产品，有效提升包括强度、塑形和服役寿命，缩短了生产周期、降低了能耗以及劳动力投入，提升了材料利用率。附图说明图1为本专利技术的结构示意图，图2为本专利技术中打印组的结构示意图；图3为本专利技术中固定台的结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不倡要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连通'、”相连”、“连接“应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。下面结合附图，对本专利技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多尺度梯级增材制造装置，其特征在于，包括加工平台(1)、设置在加工平台(1)上的三维运动机构(2)以及设置在三维运动机构(2)上的打印组(3)，所述三维运动机构(2)包括X轴运动组(21)、Y轴运动组(22)和Z轴运动组(23)，所述打印组(3)设置在X轴运动组(21)上；/n所述打印组(3)包括设置在X轴运动组(21)上且可沿X轴运动组(21)滑动的连接杆(31)、设置在连接杆(31)底端的安装盘(32)、设置在安装盘(32)底端中心处并位于加工平台(1)上方的主喷头(33)以及设置在安装盘(32)边侧的多组伺服电机(34)，所述伺服电机(34)的输出端朝向加工平台(1)并设有转动盘(35)，所述转动盘(35)底端设有与转动盘(35)偏心设置的副喷头(36)，所述安装盘(32)底端并位于主喷头(33)和副喷头(36)的旁侧均设有冷却喷头(4)。/n

【技术特征摘要】
1.一种多尺度梯级增材制造装置，其特征在于，包括加工平台(1)、设置在加工平台(1)上的三维运动机构(2)以及设置在三维运动机构(2)上的打印组(3)，所述三维运动机构(2)包括X轴运动组(21)、Y轴运动组(22)和Z轴运动组(23)，所述打印组(3)设置在X轴运动组(21)上；
所述打印组(3)包括设置在X轴运动组(21)上且可沿X轴运动组(21)滑动的连接杆(31)、设置在连接杆(31)底端的安装盘(32)、设置在安装盘(32)底端中心处并位于加工平台(1)上方的主喷头(33)以及设置在安装盘(32)边侧的多组伺服电机(34)，所述伺服电机(34)的输出端朝向加工平台(1)并设有转动盘(35)，所述转动盘(35)底端设有与转动盘(35)偏心设置的副喷头(36)，所述安装盘(32)底端并位于主喷头(33)和副喷头(36)的旁侧均设有冷却喷头(4)。


2.根据权利要求1所述的多尺度梯级增材制造装置，其特征在于，所述Z轴运动组(23)包括设置在加工平台(1)两侧的Z向滑动座(231)以及设置在加工平台(1)上并与Z向滑动座(231)连接的Z向驱动气缸(232)；
所述Y轴运动组(22)包括设置在Z向滑动座(231)上的Y向滑轨(221)、设置在Y向滑轨(221)上并与Y向滑轨(221)滑动连接的Y向滑块(222)以及设置在Y向滑轨(221)上并与Y向滑块(222)连接的Y向驱动气缸(223)；
所述X轴运动组(21)包括设置在两组Y向滑块(222)之间的X向滑轨(211)，设置在X向滑轨(211)上并与X向滑轨(211)滑动连接的X向滑块(212)以及设置在Y向滑块(222)上...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭阳阳，潘厚宏，权高峰，蒋莹龙，范玲玲，张钰雯茜，张虹桃，卢鸿波，尹颢，
申请(专利权)人：成都天智轻量化科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51