CN110587166B - 一种超声波固结-搅拌摩擦复合增材制造装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超声波固结‑搅拌摩擦复合增材制造装置及使用方法。所述超声波固结‑搅拌摩擦复合增材制造装置包括壳体、加工机构、金属箔输送机构、驱动机构、切割机构、移动转向机构、挤压机构、调节机构、锁止万向轮，所述加工机构固定连接于壳体中，所述加工机构包括数控加工中心、控制面板、加工腔、基板、第一电动滑杆、第一电动滑套、安装板、连接板、加工头、换能器、变幅杆、绝缘套管、第一气缸、第一活塞杆、搅拌摩擦头。本发明可制备高性能金属试样，试样的力学性能高出锻件20%—50%；尺寸限制小，可加工大尺寸复杂结构零件；可根据零件的工作条件和特色性能要求成形两种以上的金属材料，实现异质/梯度功能材料的制备。

Description

一种超声波固结-搅拌摩擦复合增材制造装置及使用方法

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种超声波固结-搅拌摩擦复合增材制造装置及使用方法。

背景技术

当前常见的金属增材制造技术，如电弧增材制造技术、激光选区熔化技术、电子束选区熔化技术等，制备出的产品性能并不能完全满足实际生产应用的要求，从而极大地限制了增材制造技术的推广应用。

金属超声波固结增材制造技术是基于超声金属焊接技术基础上发明的一种固态增材制造新方法。其原理是采用大功率超声波能量，以金属箔材作为原料，利用金属层与层之间振动摩擦而产生的热量，促进界面间金属原子的相互扩散并形成固态冶金结合，从而实现金属带材逐层叠加的增材制造成形。将增材快速成形与数控铣削相结合，形成超声波固结成形与制造一体化的增材制造技术，即采用超声波焊接层层放置的金属箔得出大致形状，然后用数控铣床切割，以得到最终零件。与高能束金属增材制造技术相比，超声波增材制造技术具有温度低、无变形、效率高、绿色环保等优点，适合大型复杂叠层零部件成形。

搅拌摩擦焊接（FSW）是一种固相连接技术，因其在整个焊接过程中，温度低于材料的熔点，可以避免熔化/凝固这一过程产生的各种缺陷，同时搅拌针的高速旋转可以细化晶粒得到高性能的细晶组织。其基本原理是通过搅拌头的强烈搅拌作用使被加工材料发生剧烈塑性变形、混合、破碎，实现微观结构的致密化、均匀化和细化。可以消除试样内部的气孔、裂纹、缩孔等缺陷，还可以细化晶粒，进而提高材料性能。

超声波固结增材制造技术与搅拌摩擦焊技术相结合可以进一步提高产品的力学性能，两者的结合目前还没有相关报道。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种的超声波固结-搅拌摩擦复合增材制造装置及使用方法。

本发明提供的超声波固结-搅拌摩擦复合增材制造装置包括：壳体；加工机构，所述加工机构固定连接于壳体中，所述加工机构包括数控加工中心、控制面板、加工腔、基板、第一电动滑杆、第一电动滑套、安装板、连接板、加工头、换能器、变幅杆、绝缘套管、第一气缸、第一活塞杆、搅拌摩擦头，所述数控加工中心位于壳体中，且所述控制面板固定连接于壳体的前侧侧壁上，所述加工腔开设于壳体中，且所述基板滑动连接于加工腔的下侧侧壁上，所述第一电动滑杆横向固定连接于加工腔的内壁上，且所述第一电动滑套滑动连接于第一电动滑杆上，所述安装板固定连接于第一电动滑套的下端，所述连接板的一端转动连接于安装板的下侧侧壁上，两个所述换能器均通过变幅杆固定连接于加工头的两端，所述加工头位于加工腔中，两个所述绝缘套管分别套设于两个变幅杆上并与其滑动连接，且所述连接板的另一端与两个绝缘套管固定连接，所述第一气缸转动连接于安装板的下侧侧壁上，所述第一活塞杆的一端固定连接于第一气缸的输出端上，且所述第一活塞杆的另一端转动连接于连接板的侧壁上，所述搅拌摩擦头连接于加工腔中；金属箔输送机构，所述金属箔输送机构固定连接于加工腔中；驱动机构，所述驱动机构固定连接于金属箔输送机构上；切割机构，所述切割机构固定连接于金属箔输送机构上；移动转向机构，所述移动转向机构开设于壳体中；挤压机构，所述挤压机构固定连接于加工腔的上侧侧壁上；调节机构，所述调节机构开设于加工腔的内壁上。

优选的，所述金属箔输送机构包括第二电动滑杆、第二电动滑套、连接杆、箱体、卷筒、出料辊、转杆、第二气缸、第二活塞杆和盖板，所述第二电动滑杆横向固定连接于加工腔的下侧侧壁上，且所述第二电动滑套滑动连接于第二电动滑杆上，所述连接杆竖直固定连接于第二电动滑套的上端，所述箱体位于加工腔中，且所述卷筒转动连接于箱体中并靠近其上端设置，两个所述出料辊均通过转杆转动连接于箱体中并靠近箱体的下端，所述第二气缸固定连接于连接杆的上端侧壁上，所述第二活塞杆的一端固定连接于第二气缸的输出端上，且所述第二活塞杆的另一端固定连接于箱体的侧壁上，所述盖板转动连接于箱体的上端。

优选的，所述驱动机构包括第一电机、第一齿轮和第二齿轮，所述第一电机固定连接于箱体的侧壁上，且其中一个所述转杆的一端固定连接于第一电机的输出端上，所述第一齿轮和第二齿轮分别固定套设于两个转杆上并啮合设置，且所述第一齿轮和第二齿轮的齿数以及齿距相同。

优选的，所述切割机构包括固定板、激光切割器和挡板，所述固定板和挡板对称固定连接于箱体的下端，且所述激光切割器固定连接于固定板上。

优选的，所述移动转向机构包括滑槽、第三电动滑杆、第三电动滑套、第二电机、转轴和条形开口，所述滑槽横向开设于壳体中并位于加工腔的下端，所述第三电动滑杆横向固定连接于滑槽中，所述第三电动滑套滑动连接于第三电动滑杆上，所述第二电机固定连接于第三电动滑套的上端，所述转轴固定连接于第二电机的输出端上，所述条形开口开设于加工腔的下侧内部上并与滑槽连通设置，所述转轴远离第二电机的一端贯穿条形开口并固定连接于基板的下侧侧壁上。

优选的，所述挤压机构包括第三气缸、第三活塞杆和挤压板，所述第三气缸固定连接于加工腔的上侧内壁上，所述第三活塞杆的上端固定连接于第三气缸的输出端上，且所述挤压板横向位于加工腔中并固定连接于第三活塞杆的下端。

优选的，所述调节机构包括安装槽、第四电动滑杆、第四电动滑套、第五电动滑杆、第五电动滑套、第四气缸和第四活塞杆，所述安装槽开设于加工腔的后侧内壁上，两个所述第四电动滑杆竖直对称固定连接于安装槽中，两个所述第四电动滑套分别滑动连接于两个第四电动滑杆上，所述第五电动滑杆横向固定连接于两个第四电动滑套上，所述第五电动滑套滑动连接于第五电动滑杆上，所述第四气缸固定连接于第五滑套上，所述第四活塞杆的一端固定连接于第四气缸的输出端上，且所述搅拌摩擦头固定连接于第四活塞杆远离第四气缸的一端上。

优选的，所述壳体的下端固定连接有对称设置的两组锁止万向轮。

超声波固结-搅拌摩擦复合增材制造装置的使用方法，其具体步骤如下：

a、将卷有金属箔的卷筒放进箱体中，通过驱动机构带动两个出料辊相向滚动，将卷筒上的金属箔带出箱体外一小段距离，完成金属箔放置的准备工作；

b、通过控制面板控制金属箔输送机构，第二电动滑杆带动第二电动滑套上的连接杆移动，使箱体靠近基板，第二气缸控制第二活塞杆伸长，使箱体靠近出料辊的一端靠近基板的右侧上方，驱动机构带动出料辊转动，对金属箔进行输送，在输送过程中，第二电动滑杆带动与第二电动滑套连接的箱体匀速向左移动，在基板上摆放一层金属箔后，通过切割机构对靠近出料辊下端的金属箔进行切割，使基板上摆放一层金属箔，再重复这种操作，在原有的一层金属箔上再次摆放一层金属箔，控制面板控制加工机构对基板上的两层金属箔进行超声波固结，第一电动滑杆控制第一电动滑套滑动，带动连接于安装板下端的加工头移动，加工头的初始状态位于基板的右侧上方，在对两侧金属箔进行加工时，第一气缸控制第一活塞杆伸长，使加工头轻压在金属箔上方，换能器通过变幅杆提供给加工头大功率超声波能量，使加工头在金属箔上方滚动的过程中，利用金属层与层之间振动摩擦而产生的热量，促进界面间金属原子的相互扩散并形成固态冶金结合，在完成一次固化后，金属箔输送机构再输送一次金属箔，再通过加工头对上面两层的金属箔进行固化；

c、利用加工头进行超声波固结n层金属箔后，n=搅拌摩擦头的插入深度/金属箔的厚度，移动转向机构带动基板移动，使其位移至搅拌摩擦头处，通过挤压机构对金属箔层进行挤压固定，再通过调节机构控制搅拌摩擦头靠近材料的表面，对超声固结完的截面部分进行搅拌，金属箔逐层“超声波固结-搅拌摩擦”叠加的增材制造成形得出大致形状；

d、再通过移动转向机构控制基板移至数控加工中心中，最后利用加工刀具进行切削加工去除未焊接的箔片同时光滑表面，以得到最终零件。

与相关技术相比较，本发明提供的超声波固结-搅拌摩擦复合增材制造装置及使用方法具有如下有益效果：

将超声波固结增材制造技术与搅拌摩擦焊工艺相结合，形成成形与制造一体化的3D打印技术。这是一种可以制备高性能金属试样的增减材制造方法，其主要针对铝、镁等轻金属材料，与常见的金属增材制造技术相比，整个制造过程都是固相连接成形，温度低，试样的力学性能高出锻件20%—50%；尺寸限制小，可加工大尺寸复杂结构零件；可根据零件的工作条件和特色性能要求成形两种以上的金属材料，实现异质/梯度功能材料的制备。

附图说明

图1为本发明提供的超声波固结-搅拌摩擦复合增材制造装置及使用方法的一种较佳实施例的结构示意图；

图2为图1所示的切割机构的结构示意图；

图3为图1所示的驱动机构的结构示意图；

图4为图1所示的调节机构的部分结构示意图；

图5为图1所示的加工机构的部分结构示意图。

图中标号：1、壳体，2、加工机构，21、数控加工中心，22、控制面板，23、加工腔，24、基板，25、第一电动滑杆，26、第一电动滑套，27、安装板，28、连接板，29、加工头，29a、换能器，29b、变幅杆，29c、绝缘套管，29d、第一气缸，29e、第一活塞杆，29f、搅拌摩擦头，3、金属箔输送机构，31、第二电动滑杆，32、第二电动滑套，33、连接杆，34、箱体，35、卷筒，36、出料辊，37、转杆，38、第二气缸，39、第二活塞杆，39a、盖板，4、驱动机构，41、第一电机，42、第一齿轮，43、第二齿轮，5、切割机构，51、固定板，52、激光切割头，53、挡板，6、移动转向机构，61、滑槽，62、第三电动滑杆，63、第三电动滑套，64、第二电机，65、转轴，66、条形开口，7、挤压机构，71、第三气缸，72、第三活塞杆，73、挤压板，8、调节机构，81、安装槽，82、第四电动滑杆，83、第四电动滑套，84、第五电动滑杆，85、第五电动滑套，86、第四气缸，87、第四活塞杆，9、锁止万向轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

请结合参阅图1、图2、图3、图4和图5，其中图1为本发明提供的超声波固结-搅拌摩擦复合增材制造装置及使用方法的一种较佳实施例的结构示意图；图2为图1所示的切割机构的结构示意图；图3为图1所示的驱动机构的结构示意图；图4为图1所示的调节机构的部分结构示意图；图5为图1所示的加工机构的部分结构示意图。超声波固结-搅拌摩擦复合增材制造装置包括：壳体1、加工机构2、金属箔输送机构3、驱动机构4、切割机构5、移动转向机构6、挤压机构7、调节机构8、锁止万向轮9。

在具体实施过程中，如图1、图2、图3、图4和图5示，加工机构2固定连接于壳体1中，加工机构2包括数控加工中心21、控制面板22、加工腔23、基板24、第一电动滑杆25、第一电动滑套26、安装板27、连接板28、加工头29、换能器29a、变幅杆29b、绝缘套管29c、第一气缸29d、第一活塞杆29e、搅拌摩擦头29f，数控加工中心21位于壳体1中，且控制面板22固定连接于壳体1的前侧侧壁上，加工腔23开设于壳体1中，且基板24滑动连接于加工腔23的下侧侧壁上，第一电动滑杆25横向固定连接于加工腔23的内壁上，且第一电动滑套26滑动连接于第一电动滑杆25上，安装板27固定连接于第一电动滑套26的下端，连接板28的一端转动连接于安装板27的下侧侧壁上，两个换能器29a均通过变幅杆29b固定连接于加工头29的两端，加工头29位于加工腔23中，两个绝缘套管29c分别套设于两个变幅杆29b上并与其滑动连接，且连接板28的另一端与两个绝缘套管29c固定连接，第一气缸29d转动连接于安装板27的下侧侧壁上，第一活塞杆29e的一端固定连接于第一气缸29d的输出端上，且第一活塞杆29e的另一端转动连接于连接板28的侧壁上，搅拌摩擦头29f连接于加工腔23中，通过控制面板22控制金属箔输送机构3在基板24上放置两层金属箔，控制面板22控制加工机构2对基板24上的两层金属箔进行超声波固结，第一电动滑杆25控制第一电动滑套26滑动，带动连接于安装板27下端的加工头29移动，加工头29的初始状态位于基板24的右侧上方，在对两侧金属箔进行加工时，第一气缸29d控制第一活塞杆29e伸长，使加工头29轻压在金属箔上方，换能器29a通过变幅杆29b提供给加工头29大功率超声波能量，使加工头29在金属箔上方滚动的过程中，利用金属层与层之间振动摩擦而产生的热量，促进界面间金属原子的相互扩散并形成固态冶金结合，在完成一次固化后，金属箔输送机构3再输送一次金属箔，再通过加工头29对上面两层的金属箔进行固化，固化n层金属箔后（n=搅拌摩擦头29f的插入深度/金属箔的厚度），移动转向机构6带动基板24移动，使其位移至搅拌摩擦头29f处，通过挤压机构7对金属箔层进行挤压固定，再通过调节机构8控制搅拌摩擦头29f靠近材料的表面，对超声固结完的截面部分进行搅拌，金属箔逐层“超声波固结-搅拌摩擦”叠加的增材制造成形得出大致形状，再通过移动转向机构6控制基板24移至数控加工中心21中，最后利用加工刀具进行切削加工去除未焊接的箔片同时光滑表面，以得到最终零件，将超声波固结增材制造技术与搅拌摩擦焊工艺相结合，形成成形与制造一体化的3D打印技术。这是一种可以制备高性能金属试样的增减材制造方法，其主要针对铝、镁等轻金属材料，与常见的金属增材制造技术相比，整个制造过程都是固相连接成形，温度低，试样的力学性能高出锻件20%—50%；尺寸限制小，可加工大尺寸复杂结构零件；可根据零件的工作条件和特色性能要求成形两种以上的金属材料，实现异质/梯度功能材料的制备。

参考图1、图2和图3示，金属箔输送机构3固定连接于加工腔23中，金属箔输送机构3包括第二电动滑杆31、第二电动滑套32、连接杆33、箱体34、卷筒35、出料辊36、转杆37、第二气缸38、第二活塞杆39和盖板39a，第二电动滑杆31横向固定连接于加工腔23的下侧侧壁上，且第二电动滑套32滑动连接于第二电动滑杆31上，连接杆33竖直固定连接于第二电动滑套32的上端，箱体34位于加工腔23中，且卷筒35转动连接于箱体34中并靠近其上端设置，两个出料辊36均通过转杆37转动连接于箱体34中并靠近箱体34的下端，第二气缸38固定连接于连接杆33的上端侧壁上，第二活塞杆39的一端固定连接于第二气缸38的输出端上，且第二活塞杆39的另一端固定连接于箱体34的侧壁上，盖板39a转动连接于箱体34的上端，金属箔卷在卷筒35中，被放置在箱体34中，通过盖板39a对箱体34上方的开口进行遮盖，在输送金属箔过程中，第二电动滑杆31带动第二电动滑套32上的连接杆33移动，使箱体34靠近基板24，第二气缸38控制第二活塞杆39伸长，使箱体34靠近出料辊36的一端靠近基板24的右侧上方，驱动机构4带动出料辊36转动，对金属箔进行输送，在输送过程中，第二电动滑杆31带动与第二电动滑套32连接的箱体34匀速向左移动，在基板24上摆放一层金属箔后，通过切割机构5对靠近出料辊36下端的金属箔进行切割，使基板24上摆放一层金属箔，再重复这种操作，在原有的一层金属箔上再次摆放一层金属箔。

参考图3示，驱动机构4固定连接于金属箔输送机构3上，驱动机构4包括第一电机41、第一齿轮42和第二齿轮43，第一电机41固定连接于箱体34的侧壁上，且其中一个转杆37的一端固定连接于第一电机41的输出端上，第一齿轮42和第二齿轮43分别固定套设于两个转杆37上并啮合设置，且第一齿轮42和第二齿轮43的齿数以及齿距相同，第一电机41带动其中一个转杆37转动，由于第一齿轮42和第二齿轮43啮合设置并分别固定套设于两个转杆37上，在其中一个转杆37转动时，势必会带动另一个转杆37转动，从而使两个出料辊36相向转动，将金属箔输送出箱体34外。

参考图2示，切割机构5固定连接于金属箔输送机构3上，切割机构5包括固定板51、激光切割器52和挡板53，固定板51和挡板53对称固定连接于箱体34的下端，且激光切割器52固定连接于固定板51上，在需要对金属箔进行切割时，固定板51上的激光切割器52对金属箔进行切割即可，同时另一侧的挡板53对激光切割器52产生的激光进行阻挡，防止其损坏装置。

参考图1示，移动转向机构6开设于壳体1中，移动转向机构6包括滑槽61、第三电动滑杆62、第三电动滑套63、第二电机64、转轴65和条形开口66，滑槽61横向开设于壳体1中并位于加工腔23的下端，第三电动滑杆62横向固定连接于滑槽61中，第三电动滑套63滑动连接于第三电动滑杆62上，第二电机64固定连接于第三电动滑套63的上端，转轴65固定连接于第二电机64的输出端上，条形开口66开设于加工腔23的下侧内部上并与滑槽61连通设置，转轴65远离第二电机64的一端贯穿条形开口66并固定连接于基板24的下侧侧壁上，第三电动滑套63可在第三电动滑杆62上滑动，从而控制基板24的横向移动，第二电机64控制转轴65的转动，从而控制基板24的方向转动调节。

参考图1示，挤压机构7固定连接于加工腔23的上侧侧壁上，挤压机构7包括第三气缸71、第三活塞杆72和挤压板73，第三气缸71固定连接于加工腔23的上侧内壁上，第三活塞杆72的上端固定连接于第三气缸71的输出端上，且挤压板73横向位于加工腔23中并固定连接于第三活塞杆72的下端，在第三气缸71控制第三活塞杆72的伸缩，在基板24移至挤压板73正下方时，第三气缸71控制第三活塞杆72伸长，使挤压板73靠近零件并对其进行夹持固定，防止搅拌摩擦头29f在对零件进行焊接过程中出现零件偏移现象，保证了零件加工过程中的稳定性。

参考图1和图4示，调节机构8开设于加工腔23的内壁上，调节机构8包括安装槽81、第四电动滑杆82、第四电动滑套83、第五电动滑杆84、第五电动滑套85、第四气缸86和第四活塞杆87，安装槽81开设于加工腔23的后侧内壁上，两个第四电动滑杆82竖直对称固定连接于安装槽81中，两个第四电动滑套83分别滑动连接于两个第四电动滑杆82上，第五电动滑杆84横向固定连接于两个第四电动滑套83上，第五电动滑套85滑动连接于第五电动滑杆84上，第四气缸86固定连接于第五滑套85上，第四活塞杆87的一端固定连接于第四气缸86的输出端上，且搅拌摩擦头29f固定连接于第四活塞杆87远离第四气缸86的一端上，两个第四滑套83在两个第四滑杆82上同向移动，从而控制搅拌摩擦头29f的上下移动，第五电动滑套85在第五电动滑杆84上滑动，从而控制搅拌摩擦头29f的左右移动，第四气缸86控制第四活塞杆87的伸缩，从而方便搅拌摩擦头29f对零件的表面进行加工。

参考图1示，壳体1的下端固定连接有对称设置的两组锁止万向轮9，便于移动装置和对装置进行制动。

以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种超声波固结-搅拌摩擦复合增材制造装置，其特征在于，包括：

壳体（1）；

加工机构（2），所述加工机构（2）固定连接于壳体（1）中，所述加工机构（2）包括数控加工中心（21）、控制面板（22）、加工腔（23）、基板（24）、第一电动滑杆（25）、第一电动滑套（26）、安装板（27）、连接板（28）、加工头（29）、换能器（29a）、变幅杆（29b）、绝缘套管（29c）、第一气缸（29d）、第一活塞杆（29e）、搅拌摩擦头（29f），所述数控加工中心（21）位于壳体（1）中，且所述控制面板（22）固定连接于壳体（1）的前侧侧壁上，所述加工腔（23）开设于壳体（1）中，且所述基板（24）滑动连接于加工腔（23）的下侧侧壁上，所述第一电动滑杆（25）横向固定连接于加工腔（23）的内壁上，且所述第一电动滑套（26）滑动连接于第一电动滑杆（25）上，所述安装板（27）固定连接于第一电动滑套（26）的下端，所述连接板（28）的一端转动连接于安装板（27）的下侧侧壁上，两个所述换能器（29a）均通过变幅杆（29b）固定连接于加工头（29）的两端，所述加工头（29）位于加工腔（23）中，两个所述绝缘套管（29c）分别套设于两个变幅杆（29b）上并与其滑动连接，且所述连接板（28）的另一端与两个绝缘套管（29c）固定连接，所述第一气缸（29d）转动连接于安装板（27）的下侧侧壁上，所述第一活塞杆（29e）的一端固定连接于第一气缸（29d）的输出端上，且所述第一活塞杆（29e）的另一端转动连接于连接板（28）的侧壁上，所述搅拌摩擦头（29f）连接于加工腔（23）中；

金属箔输送机构（3），所述金属箔输送机构（3）固定连接于加工腔（23）中；

驱动机构（4），所述驱动机构（4）固定连接于金属箔输送机构（3）上；

切割机构（5），所述切割机构（5）固定连接于金属箔输送机构（3）上；

移动转向机构（6），所述移动转向机构（6）开设于壳体（1）中；

挤压机构（7），所述挤压机构（7）固定连接于加工腔（23）的上侧侧壁上；

调节机构（8），所述调节机构（8）开设于加工腔（23）的内壁上。

2.根据权利要求1所述的超声波固结-搅拌摩擦复合增材制造装置，其特征在于，所述金属箔输送机构（3）包括第二电动滑杆（31）、第二电动滑套（32）、连接杆（33）、箱体（34）、卷筒（35）、出料辊（36）、转杆（37）、第二气缸（38）、第二活塞杆（39）和盖板（39a），所述第二电动滑杆（31）横向固定连接于加工腔（23）的下侧侧壁上，且所述第二电动滑套（32）滑动连接于第二电动滑杆（31）上，所述连接杆（33）竖直固定连接于第二电动滑套（32）的上端，所述箱体（34）位于加工腔（23）中，且所述卷筒（35）转动连接于箱体（34）中并靠近其上端设置，两个所述出料辊（36）均通过转杆（37）转动连接于箱体（34）中并靠近箱体（34）的下端，所述第二气缸（38）固定连接于连接杆（33）的上端侧壁上，所述第二活塞杆（39）的一端固定连接于第二气缸（38）的输出端上，且所述第二活塞杆（39）的另一端固定连接于箱体（34）的侧壁上，所述盖板（39a）转动连接于箱体（34）的上端。

3.根据权利要求2所述的超声波固结-搅拌摩擦复合增材制造装置，其特征在于，所述驱动机构（4）包括第一电机（41）、第一齿轮（42）和第二齿轮（43），所述第一电机（41）固定连接于箱体（34）的侧壁上，且其中一个所述转杆（37）的一端固定连接于第一电机（41）的输出端上，所述第一齿轮（42）和第二齿轮（43）分别固定套设于两个转杆（37）上并啮合设置，且所述第一齿轮（42）和第二齿轮（43）的齿数以及齿距相同。

4.根据权利要求2所述的超声波固结-搅拌摩擦复合增材制造装置，其特征在于，所述切割机构（5）包括固定板（51）、激光切割器（52）和挡板（53），所述固定板（51）和挡板（53）对称固定连接于箱体（34）的下端，且所述激光切割器（52）固定连接于固定板（51）上。

5.根据权利要求1所述的超声波固结-搅拌摩擦复合增材制造装置，其特征在于，所述移动转向机构（6）包括滑槽（61）、第三电动滑杆（62）、第三电动滑套（63）、第二电机（64）、转轴（65）和条形开口（66），所述滑槽（61）横向开设于壳体（1）中并位于加工腔（23）的下端，所述第三电动滑杆（62）横向固定连接于滑槽（61）中，所述第三电动滑套（63）滑动连接于第三电动滑杆（62）上，所述第二电机（64）固定连接于第三电动滑套（63）的上端，所述转轴（65）固定连接于第二电机（64）的输出端上，所述条形开口（66）开设于加工腔（23）的下侧内部上并与滑槽（61）连通设置，所述转轴（65）远离第二电机（64）的一端贯穿条形开口（66）并固定连接于基板（24）的下侧侧壁上。

6.根据权利要求1所述的超声波固结-搅拌摩擦复合增材制造装置，其特征在于，所述挤压机构（7）包括第三气缸（71）、第三活塞杆（72）和挤压板（73），所述第三气缸（71）固定连接于加工腔（23）的上侧内壁上，所述第三活塞杆（72）的上端固定连接于第三气缸（71）的输出端上，且所述挤压板（73）横向位于加工腔（23）中并固定连接于第三活塞杆（72）的下端。

7.根据权利要求1所述的超声波固结-搅拌摩擦复合增材制造装置，其特征在于，所述调节机构（8）包括安装槽（81）、第四电动滑杆（82）、第四电动滑套（83）、第五电动滑杆（84）、第五电动滑套（85）、第四气缸（86）和第四活塞杆（87），所述安装槽（81）开设于加工腔（23）的后侧内壁上，两个所述第四电动滑杆（82）竖直对称固定连接于安装槽（81）中，两个所述第四电动滑套（83）分别滑动连接于两个第四电动滑杆（82）上，所述第五电动滑杆（84）横向固定连接于两个第四电动滑套（83）上，所述第五电动滑套（85）滑动连接于第五电动滑杆（84）上，所述第四气缸（86）固定连接于第五电动滑套（85）上，所述第四活塞杆（87）的一端固定连接于第四气缸（86）的输出端上，且所述搅拌摩擦头（29f）固定连接于第四活塞杆（87）远离第四气缸（86）的一端上。

8.根据权利要求1所述的超声波固结-搅拌摩擦复合增材制造装置，其特征在于，所述壳体（1）的下端固定连接有对称设置的两组锁止万向轮（9）。

9.根据权利要求1-8任一所述的超声波固结-搅拌摩擦复合增材制造装置的使用方法，其特征在于，其具体步骤如下：

a、将卷有金属箔的卷筒（35）放进箱体（34）中，通过驱动机构（4）带动两个出料辊（36）相向滚动，将卷筒（35）上的金属箔带出箱体（34）外一小段距离，完成金属箔放置的准备工作；

b、通过控制面板（22）控制金属箔输送机构（3），第二电动滑杆（31）带动第二电动滑套（32）上的连接杆（33）移动，使箱体（34）靠近基板（24），第二气缸（38）控制第二活塞杆（39）伸长，使箱体（34）靠近出料辊（36）的一端靠近基板（24）的右侧上方，驱动机构（4）带动出料辊（36）转动，对金属箔进行输送，在输送过程中，第二电动滑杆（31）带动与第二电动滑套（32）连接的箱体（34）匀速向左移动，在基板（24）上摆放一层金属箔后，通过切割机构（5）对靠近出料辊（36）下端的金属箔进行切割，使基板（24）上摆放一层金属箔，再重复这种操作，在原有的一层金属箔上再次摆放一层金属箔，控制面板（22）控制加工机构（2）对基板（24）上的两层金属箔进行超声波固结，第一电动滑杆（25）控制第一电动滑套（26）滑动，带动连接于安装板（27）下端的加工头（29）移动，加工头（29）的初始状态位于基板（24）的右侧上方，在对两侧金属箔进行加工时，第一气缸（29d）控制第一活塞杆（29e）伸长，使加工头（29）轻压在金属箔上方，换能器（29a）通过变幅杆（29b）提供给加工头（29）大功率超声波能量，使加工头（29）在金属箔上方滚动的过程中，利用金属层与层之间振动摩擦而产生的热量，促进界面间金属原子的相互扩散并形成固态冶金结合，在完成一次固化后，金属箔输送机构（3）再输送一次金属箔，再通过加工头（29）对上面两层的金属箔进行固化；

c、利用加工头（29）进行超声波固结n层金属箔后，n=搅拌摩擦头（29f）的插入深度/金属箔的厚度，移动转向机构（6）带动基板（24）移动，使其位移至搅拌摩擦头（29f）处，通过挤压机构（7）对金属箔层进行挤压固定，再通过调节机构（8）控制搅拌摩擦头（29f）靠近材料的表面，对超声固结完的截面部分进行搅拌，金属箔逐层“ 超声波固结-搅拌摩擦”叠加的增材制造成形得出大致形状；

d、再通过移动转向机构（6）控制基板（24）移至数控加工中心（21）中，最后利用加工刀具进行切削加工去除未焊接的箔片同时光滑表面，以得到最终零件。

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