【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固相增材制造，尤其涉及一种便携式搅拌摩擦沉积增材制造装置。
技术介绍
1、增材制造可通过三维数字模型实现复杂零部件的快速精确成形制造与个性化定制，为尖端工业装备结构的跨代升级提供了一条关键技术途径。根据材料受热状态不同，金属增材制造可分为熔融增材制造技术和固相增材制造技术，固相增材制造主要指以塑性变形热、摩擦热、感应热等为热源，过程中不涉及熔化的逐层成形技术。与熔融增材制造相比，固相增材制造成形件中残余应力通常较低，且不受气孔、热裂等冶金缺陷的影响，在轻质镁铝合金的成形制造中有独特优势。
2、搅拌摩擦沉积增材制造是一种新兴的基于塑性变形的固相增材制造技术，该技术结合了传统搅拌摩擦焊和增材制造技术，通过将棒材或金属粉末填入中空打印头，在轴向力和打印头的搅拌摩擦共同作用下，利用摩擦和塑性变形产热使填入的材料软化并向下迁移、沉积，随着打印头沿着预定轨迹移动而形成增材层，如此逐层反复直至构建出所需零件。
3、但是当前相关设备主要还是基于大型定制的搅拌摩擦焊机器或者计算机数控铣床，这些设备不容易拆卸，也不便于现场制造，便携性和操作性受到了一定的限制。
4、因此，本申请设计了一种便携式搅拌摩擦沉积增材制造装置，来解决上述的技术问题。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种便携式搅拌摩擦沉积增材制造装置，解决目前装置因尺寸、重量大导致运输安装困难，使用环境受限的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种便携式
3、所述进料系统包括动力组件、进料组件和液压缸，所述进料组件与所述动力组件传动连接；所述液压缸安装在机架上并与所述进料组件对应设置，所述液压缸的输出端与所述进料组件的进口可拆卸连接；
4、所述传动系统包括设置在所述进料组件下方的基板，所述基板顶面与所述进料组件的出口间隙设置；所述基板与设置在所述机架上的运动部传动连接。
5、优选的，所述动力组件包括设置在所述机架上的异步电机，所述异步电机的输出端传动连接有输入轴，所述输入轴外套设固接有小齿轮，所述小齿轮与所述进料组件啮合传动。
6、优选的，所述进料组件包括与所述小齿轮啮合连接的大齿轮，所述大齿轮套设在中空设置的送料套上；所述送料套的顶端与所述液压缸的输出端对应设置，所述送料套的底端与所述基板间隙设置。
7、优选的，所述机架上设置有箱体，所述大齿轮和所述小齿轮均位于所述箱体内；所述输入轴和所述送料套均与所述箱体转动连接；所述送料套的底端伸出所述箱体并与所述基板间隙设置。
8、优选的，所述运动部包括设置在所述机架内的x轴平动组件，所述x轴平动组件与设置在所述机架内的y轴平动组件传动连接，所述y轴平动组件与设置在所述机架内的z轴平动组件传动连接。
9、优选的，所述x轴平动组件包括固接在所述基板底端的顶板，所述顶板下方固接有顶板丝杠螺母，所述顶板丝杠螺母螺纹连接在顶板丝杠上；所述顶板丝杠与固接在所述y轴平动组件上的第一伺服电机传动连接。
10、优选的，所述y轴平动组件包括底板，所述第一伺服电机安装在所述底板上；所述底板的底端固接有底板丝杠螺母，所述底板丝杠螺母螺纹连接在底板丝杠上；所述底板丝杠与固接在所述z轴平动组件上的第二伺服电机传动连接。
11、优选的，所述z轴平动组件包括固接在所述机架上的上固定板和下固定板，所述上固定板与所述下固定板之间转动连接有支撑台丝杠，所述支撑台丝杠与设置在所述机架上的第三伺服电机传动连接；所述支撑台丝杠上螺纹连接有支撑台，所述第二伺服电机安装在所述支撑台的顶端。
12、优选的，所述支撑台的底端固接有支撑台丝杠螺母，所述支撑台丝杠螺母螺纹连接在支撑台丝杠上。
13、优选的，所述支撑台的侧壁固接有若干支撑台导轨滑块，所述支撑台导轨滑块与纵向固接在所述机架上的支撑台导轨滑动连接。
14、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：本专利技术的机架使用型材搭建，减小设备尺寸和重量的同时便于安装其他零件，结构简单，可靠性高，便于设备的运输与现场搭建，可在多种场景完成现场打印；使用时，将材料放入进料组件内，液压缸的输出端将材料从进料组件的出口挤出并与基板接触，随后动力组件带动进料组件高速旋转，使得进料在轴向力作用下与打印头轴肩同时旋转并持续摩擦基板表面，产生摩擦热和剪切塑性变形从而将材料软化后沉积在基板上，获得具有细化晶粒的沉积层；传动系统的运动部用于带动基板在机架内进行多自由度的移动，与固定位置的进料组件出口实现相对移动，将软化的材料按照设计的需求沉积在基板上，同时还能进行逐层进行的多层沉积，得到需要的增材制造零件；动力组件和液压缸的参数调节，可满足不同材料打印所需的工艺参数，实现多种材料的沉积增材。
15、本专利技术采用模块化设计，灵活性高，可进行自定义安装，方便机构零部件的更新迭代，打印不同尺寸范围的零件，同时可针对不同材料进行调节，提高装置的适用范围。
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1.一种便携式搅拌摩擦沉积增材制造装置，其特征在于：包括机架(5)，所述机架(5)上设置有进料系统和传动系统，所述传动系统位于所述进料系统的下方并与所述进料系统对应设置；
2.根据权利要求1所述的便携式搅拌摩擦沉积增材制造装置，其特征在于：所述动力组件包括设置在所述机架(5)上的异步电机(1)，所述异步电机(1)的输出端传动连接有输入轴(6)，所述输入轴(6)外套设固接有小齿轮(10)，所述小齿轮(10)与所述进料组件啮合传动。
3.根据权利要求2所述的便携式搅拌摩擦沉积增材制造装置，其特征在于：所述进料组件包括与所述小齿轮(10)啮合连接的大齿轮(17)，所述大齿轮(17)套设在中空设置的送料套(20)上；所述送料套(20)的顶端与所述液压缸(4)的输出端对应设置，所述送料套(20)的底端与所述基板(21)间隙设置。
4.根据权利要求3所述的便携式搅拌摩擦沉积增材制造装置，其特征在于：所述机架(5)上设置有箱体(14)，所述大齿轮(17)和所述小齿轮(10)均位于所述箱体(14)内；所述输入轴(6)和所述送料套(20)均与所述箱体(14)转动
5.根据权利要求1所述的便携式搅拌摩擦沉积增材制造装置，其特征在于：所述运动部包括设置在所述机架(5)内的X轴平动组件，所述X轴平动组件与设置在所述机架(5)内的Y轴平动组件传动连接，所述Y轴平动组件与设置在所述机架(5)内的Z轴平动组件传动连接。
6.根据权利要求5所述的便携式搅拌摩擦沉积增材制造装置，其特征在于：所述X轴平动组件包括固接在所述基板(21)底端的顶板(35)，所述顶板(35)下方固接有顶板丝杠螺母(22)，所述顶板丝杠螺母(22)螺纹连接在顶板丝杠(23)上；所述顶板丝杠(23)与固接在所述Y轴平动组件上的第一伺服电机(37)传动连接。
7.根据权利要求6所述的便携式搅拌摩擦沉积增材制造装置，其特征在于：所述Y轴平动组件包括底板(26)，所述第一伺服电机(37)安装在所述底板(26)上；所述底板(26)的底端固接有底板丝杠螺母(29)，所述底板丝杠螺母(29)螺纹连接在底板丝杠(28)上；所述底板丝杠(28)与固接在所述Z轴平动组件上的第二伺服电机(41)传动连接。
8.根据权利要求7所述的便携式搅拌摩擦沉积增材制造装置，其特征在于：所述Z轴平动组件包括固接在所述机架(5)上的上固定板(30)和下固定板(33)，所述上固定板(30)与所述下固定板(33)之间转动连接有支撑台丝杠(32)，所述支撑台丝杠(32)与设置在所述机架(5)上的第三伺服电机(49)传动连接；所述支撑台丝杠(32)上螺纹连接有支撑台(31)，所述第二伺服电机(41)安装在所述支撑台(31)的顶端。
9.根据权利要求8所述的便携式搅拌摩擦沉积增材制造装置，其特征在于：所述支撑台(31)的底端固接有支撑台丝杠螺母(47)，所述支撑台丝杠螺母(47)螺纹连接在支撑台丝杠(32)上。
10.根据权利要求8所述的便携式搅拌摩擦沉积增材制造装置，其特征在于：所述支撑台(31)的侧壁固接有若干支撑台导轨滑块(45)，所述支撑台导轨滑块(45)与纵向固接在所述机架(5)上的支撑台导轨(46)滑动连接。
...【技术特征摘要】
1.一种便携式搅拌摩擦沉积增材制造装置，其特征在于：包括机架(5)，所述机架(5)上设置有进料系统和传动系统，所述传动系统位于所述进料系统的下方并与所述进料系统对应设置；
2.根据权利要求1所述的便携式搅拌摩擦沉积增材制造装置，其特征在于：所述动力组件包括设置在所述机架(5)上的异步电机(1)，所述异步电机(1)的输出端传动连接有输入轴(6)，所述输入轴(6)外套设固接有小齿轮(10)，所述小齿轮(10)与所述进料组件啮合传动。
3.根据权利要求2所述的便携式搅拌摩擦沉积增材制造装置，其特征在于：所述进料组件包括与所述小齿轮(10)啮合连接的大齿轮(17)，所述大齿轮(17)套设在中空设置的送料套(20)上；所述送料套(20)的顶端与所述液压缸(4)的输出端对应设置，所述送料套(20)的底端与所述基板(21)间隙设置。
4.根据权利要求3所述的便携式搅拌摩擦沉积增材制造装置，其特征在于：所述机架(5)上设置有箱体(14)，所述大齿轮(17)和所述小齿轮(10)均位于所述箱体(14)内；所述输入轴(6)和所述送料套(20)均与所述箱体(14)转动连接；所述送料套(20)的底端伸出所述箱体(14)并与所述基板(21)间隙设置。
5.根据权利要求1所述的便携式搅拌摩擦沉积增材制造装置，其特征在于：所述运动部包括设置在所述机架(5)内的x轴平动组件，所述x轴平动组件与设置在所述机架(5)内的y轴平动组件传动连接，所述y轴平动组件与设置在所述机架(5)内的z轴平动组件传动连接。
6.根据权利要求5所述的便携式搅拌摩擦沉积增材制造装置，其特征在于：所述x轴...
【专利技术属性】
技术研发人员：李培培，张家侨，孙朝阳，王春晖，钱凌云，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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