一种可用于搅拌摩擦焊增材制造的棒料连续送料装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可用于搅拌摩擦焊增材制造的棒料连续送料装置，涉及增材制造装备领域，包括：从上到下依次排列的顶杆机构、导向盒、夹持机构以及空心主轴，所述顶杆机构用于驱动棒料进行轴向运动，所述导向盒用于导向所述棒料的运动，所述夹持机构用于夹持所述棒料，所述夹持机构与所述空心主轴转动连接，本发明专利技术可实现在空心主轴不停转的情况下，异形棒料送料过程中棒料与空心主轴中心孔的方位自动对准，可靠性强，工作效率高。工作效率高。工作效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种可用于搅拌摩擦焊增材制造的棒料连续送料装置


[0001]本专利技术涉及增材制造装备领域，尤其是涉及一种用于搅拌摩擦焊增材制造棒料的连续送料装置。

技术介绍

[0002]目前金属的增材制造采用激光、电弧、电子束等作为热源的熔焊方式，凝固时易产生气孔、裂纹等缺陷，降低3D打印零件的力学性能。搅拌摩擦焊增材制造利用轴肩和搅拌头与工件之间的摩擦产热和搅拌作用使母料塑化、流动形成叠层，实现金属材料的3D打印增材，由于增材过程无熔化且轴肩保持与工件的接触压力，搅拌摩擦焊增材制造可以获得晶粒细化、无气孔和裂纹的高性能零件，尤其适合于铝合金、镁合金等轻金属材料的增材制造。
[0003]当前的搅拌摩擦焊增材制造主要有FASM(Fictionstiradditivemanufacturing搅拌摩擦增材制造)和AFSD两种模式(Additivefictionstirdeposition增材型搅拌摩擦沉积制造)，FASM采用搅拌针直接在材料上进行摩擦挤压搅拌连接。其搅拌针为非消耗部件，主轴系统为非中空主轴，在主轴系统之外实现进行连续送料铺放，但成形区域受搅拌针直径限制，成形效率与柔性化程度较低。AFSD是主轴内部送料方式，采用消耗填充棒料自身摩擦挤压成形实现摩擦增材，其填充棒料既产生摩擦热源又是被加工材料，可以实现增材制造自由高效成形，但其主轴系统为中空主轴，且必须设计研制专用的主轴系统来满足填充棒料的连续供给。
[0004]AFSD的难点在于如何实现在主轴不停转的状态连续送料，例如采用棒料时，为使主轴可以带动棒料同步旋转，一般将棒料设计成方形，主轴中心孔也设计成与棒料匹配的方形孔，由于主轴旋转，其中心方孔的方位一直处于动态，如何实现方形棒料与方形孔的对准安装实现棒料的连续送料是AFSD推广应用的关键因素之一。
[0005]专利CN114393292A公开了一种棒料连续送料装置，可实现搅拌摩擦焊过程棒料的连续送料，但其夹持机构零件较多，惯量较大，滚轮支架的安装角度易出现卡死现象，且未说明是通过何种机构实现夹持机构与主轴的同步
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脱离
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复位任务，缺乏可实施性。针对异形棒料及对应的异形中心孔主轴，连续送料的问题主要在于需要棒料与空心轴中心孔方位在主轴不停转的情况下实现对准，并且若棒料一端插入中空主轴，而另一端仍位于上料机构，棒料一端随中空转轴机构旋转，另一端由于受到上料机构的导向约束而无法旋转，容易损坏棒料或者主轴。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种用于搅拌摩擦焊增材制造棒料的连续送料装置，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种可用于搅拌摩擦焊增材制造的棒料连续送料装置，包括：从上到下依次排列
的顶杆机构、导向盒、夹持机构以及空心主轴，所述顶杆机构用于驱动棒料进行轴向运动，所述导向盒用于导向所述棒料的运动，所述夹持机构用于夹持所述棒料，所述夹持机构与所述空心主轴转动连接。
[0009]进一步地，所述导向盒靠近所述顶杆机构一侧开口，所述导向盒靠近所述夹持机构一侧设有与所述棒料相适配的通孔，所述顶杆机构、所述导向盒通孔以及所述夹持机构同轴设置。
[0010]进一步地，所述夹持机构包括第一柔性支架、第一滚轮、轴承座、底盘以及第一方孔，所述第一柔性支架对称设置于所述底盘上，所述第一滚轮通过所述轴承座与所述第一柔性支架转动连接，所述底盘开设有所述第一方孔，所述第一方孔与所述棒料相适配，所述第一方孔以及所述底盘同轴设置。
[0011]进一步地，所述第一滚轮之间的间隙小于所述棒料内切圆直径，所述第一柔性支架初始位置为下弯角度，所述第一方孔至少一边与所述第一滚轮轴线平行设置。
[0012]进一步地，所述第一滚轮两侧设有挡边，所述挡边之间的距离小于所述棒料外接圆直径。
[0013]进一步地，所述底盘底部固定安装有所述第一永磁体，所述空心主轴顶部固定安装有第二永磁体，所述第二永磁体与所述第一永磁体为环形，所述第二永磁体外径小于所述第一永磁体内径，所述第二永磁体与所述第一永磁体同轴套接，且所述第二永磁体与所述第一永磁体之间存在间隙，所述空心主轴顶部开设有第二方孔，所述第二方孔与所述第一方孔相适配，所述第二方孔、所述第一方孔以及所述空心主轴同轴设置。
[0014]进一步地，所述空心主轴内部还设有上端方孔以及下端方孔，所述上端方孔界面尺寸大于所述棒料尺寸，所述下端方孔与所述棒料相适配。
[0015]进一步地，所述夹持机构还包括第二柔性支架以及第二滚轮，所述第二柔性支架对称设置于所述底盘上，所述第二滚轮通过所述轴承座与所述第二柔性支架转动连接。
[0016]进一步地，所述第二滚轮之间的间隙小于所述棒料内切圆直径，所述第二柔性支架初始位置为下弯角度。
[0017]进一步地，所述第二滚轮位于所述第一滚轮下方，所述第二滚轮轴线垂直于所述第一滚轮轴线。
[0018]本专利技术的有益效果在于：
[0019]本专利技术通过夹持机构上柔性支架与滚轮的设置，以及夹持机构第一永磁体与空心主轴上第二永磁体的设置，可实现在空心主轴不停转的情况下，异形棒料送料过程中棒料与空心主轴中心孔的方位自动对准，自动对准过程无需进行主动控制，且具有很高的鲁棒性可靠性和上料效率，对促进搅拌摩擦焊增材制造装备的设计具有现实意义。
附图说明
[0020]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，下面将对实施例或现有技术描述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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0021]图1为实施一中用于搅拌摩擦焊增材制造的连续送料装置示意图。
[0022]图2为实施例二中连续送料装置局部示意图。
[0023]图3为实施例二中夹持机构示意图。
[0024]图4为实施例二中夹持机构
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主轴连接示意图
。
[0025]其中，图中：
[0026]1：顶杆机构，2：棒料，3:导向盒，4：夹持机构，5：空心主轴，401：第一滚轮，402：第一柔性支架；403：第二滚轮；404：第二柔性支架；405：底盘，406：第一永磁体，407：轴承座，408：第一方孔，501：第二永磁体，502：上端方孔，503：下端方孔，504：轴承。
具体实施方式
[0027]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做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。
[0028]需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可用于搅拌摩擦焊增材制造的棒料连续送料装置，其特征在于，包括：从上到下依次排列的顶杆机构(1)、导向盒(3)、夹持机构(4)以及空心主轴(5)，所述顶杆机构(1)用于驱动棒料(2)进行轴向运动，所述导向盒(3)用于导向所述棒料(2)的运动，所述夹持机构(4)用于夹持所述棒料(2)，所述夹持机构(4)与所述空心主轴(5)转动连接。2.根据权利要求1所述的一种可用于搅拌摩擦焊增材制造的棒料连续送料装置，其特征在于，所述导向盒(3)靠近所述顶杆机构(1)一侧开口，所述导向盒(3)靠近所述夹持机构(4)一侧设有与所述棒料(2)相适配的通孔，所述顶杆机构(1)、所述导向盒(3)通孔以及所述夹持机构(4)同轴设置。3.根据权利要求1所述的一种可用于搅拌摩擦焊增材制造的棒料连续送料装置，其特征在于，所述夹持机构(4)包括第一柔性支架(402)、第一滚轮(401)、轴承座(407)、底盘(405)以及第一方孔(408)，所述第一柔性支架(402)对称设置于所述底盘(405)上，所述第一滚轮(401)通过所述轴承座(407)与所述第一柔性支架(402)转动连接，所述底盘(405)开设有所述第一方孔(408)，所述第一方孔(408)与所述棒料(2)相适配，所述第一方孔(408)以及所述底盘(405)同轴设置。4.根据权利要求3所述的一种可用于搅拌摩擦焊增材制造的棒料连续送料装置，其特征在于，所述第一滚轮(401)之间的间隙小于所述棒料(2)内切圆直径，所述第一柔性支架(402)初始位置为下弯角度，所述第一方孔(408)至少一边与所述第一滚轮(401)轴线平行设置。5.根据权利要求4所述的一种可用于搅拌摩擦焊增材制造的棒料连续送料装置，其特征在于，所述第一滚轮(401)两侧设有挡边，所述挡边之间的距离小于所述棒料(2)外接圆直径。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳义，韦宝琛，赵凯，崔国华，时云，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：