CN204818062U - 一种基于并联机构的激光近净成形设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于并联机构的激光近净成形设备。其包括粉末输送及控制系统、并联机构运动系统和机架三部分；所述粉末输送及控制系统由喷嘴伸缩杆、喷嘴、送粉及保护气体管路、加工源和粉末存储仓组成；所述并联机构运动系统由工件承载台、球铰、伸缩连杆、万向副和基础平台组成。与现有技术相比，本实用新型采用高频伺服电动缸为驱动，实现工件承载台的高频振动，达到细化晶粒、改善零件组织性能的目的；零件在工件承载台上堆积成形，尺寸可调整范围大，因此，尺寸精度高；零件成形过程中通过调整工件承载台位姿可实时改变成形堆积方向，降低带有封闭空腔、细长伸出结构、复杂曲面等特征的零件的制备难度，提高加工效率。

Description

一种基于并联机构的激光近净成形设备

技术领域

本实用新型属于增材制造设备技术领域，具体来说，涉及到一种基于并联机构的激光近净成形设备。

背景技术

激光近净成形技术自提出以来，由于具有成形零件性能优越、制造过程快速、柔性化程度高、技术高度集成、可用材料丰富、经济效益显著等优点，得到国内外研究学者广泛关注，并研究制备了各种类型的激光近净成形设备以扩展该技术的应用领域。但是，现阶段激光近净成形设备仍存在一些缺陷，如：绝大多数设备属于直角坐标系机构，其成形空间受到X、Y、Z方向导轨程度限制，无法实现大尺寸零件直接制备；设备Z方向运动通常依靠喷嘴移动来实现，喷嘴移动极易造成成形颗粒断流或突然外涌，降低了成形零件的尺寸精度和性能质量；研究分析发现成形过程对工件承载台施加振动可有效细化晶粒、提高零件性能质量，当前设备为实现该功能需要添加专门的振动系统，提高设备制造成本及复杂化程度；由于无法在成形过程实时调整堆积方向，无法制备或需要花费大量时间方能制备复杂结构零件。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种性能优异的基于并联机构的激光近净成形设备。

本实用新型所述的一种基于并联机构的激光近净成形设备，所述激光近净成形设备包括粉末输送及控制系统、并联机构运动系统和机架三部分；所述粉末输送及控制系统由喷嘴伸缩杆1、喷嘴2、送粉及保护气体管路3、加工源4和粉末存储仓5组成；所述喷嘴伸缩杆1与机架11相接，其下端固定连接有喷嘴2；所述喷嘴2与加工源4同轴放置，粉末到达喷嘴2后被热源熔化形成堆积层；所述送粉及保护气体管路3一端与喷嘴2连接，一端与粉末存储仓5连接，利用惰性气体作为载体及保护气体，在压力作用下将粉末输送至喷嘴2；所述并联机构运动系统由工件承载台6、球铰7、伸缩连杆8、万向副9和基础平台10组成；所述工件承载台6位于基础平台10正上方，其短边对应平行于基础平台10长边；所述万向副9有六个，均匀布置于六边形状的基础平台10外接圆上；所述六个球铰7有六个，均匀布置于六边形状的工件承载台外接圆上；所述伸缩连杆8一端与万向副9连接，另一端与球铰7连接。

本实用新型所述的一种基于并联机构的激光近净成形设备，所述喷嘴伸缩杆1能沿Z轴上下移动，且能在X方向自由伸缩，设备不工作时收缩放置于机架11内部减少占用空间。

本实用新型所述的一种基于并联机构的激光近净成形设备，所述喷嘴伸缩连杆1的驱动装置为高频交流伺服电动缸，控制工件承载台6在零件成形过程产生高频振动。

本实用新型所述的一种基于并联机构的激光近净成形设备，所述工件承载台6用于零件成形，其运动轨迹可控制以完成零件逐层堆积。

本实用新型所述的一种基于并联机构的激光近净成形设备，所述工件承载台6的位姿在零件成形过程中可调整以实时改变成形堆积方向。

本实用新型所述的一种基于并联机构的激光近净成形设备，所述成形粉末为球形金属颗粒或球形陶瓷颗粒。

与现有技术相比，本实用新型所述的基于并联机构的激光近净成形设备采用高频伺服电动缸为驱动，实现工件承载台的高频振动，达到细化晶粒、改善零件组织性能的目的；零件在工件承载台上堆积成形，尺寸可调整范围大，因此，尺寸精度高；零件成形过程中通过调整工件承载台位姿可实时改变成形堆积方向，降低带有封闭空腔、细长伸出结构、复杂曲面等特征的零件的制备难度，提高加工效率。

附图说明

图1：基于并联机构的激光近净成形设备结构图；喷嘴伸缩杆-1、喷嘴-2、送粉及保护气体管路-3、加工源-4、粉末存储仓-5、工件承载台-6、球铰-7、伸缩连杆-8、万向副-9、基础平台-10、机架-11。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型所述的基于并联机构的激光近净成形设备做进一步说明，但是本实用新型的保护范围并不限于此。

实施例1

一种基于并联机构的激光近净成形设备，所述激光近净成形设备包括粉末输送及控制系统、并联机构运动系统和机架三部分；所述粉末输送及控制系统由喷嘴伸缩杆1、喷嘴2、送粉及保护气体管路3、加工源4和粉末存储仓5组成；所述喷嘴伸缩杆1与机架11相接，其下端固定连接有喷嘴2；所述喷嘴2与加工源4同轴放置，粉末到达喷嘴2后被热源熔化形成堆积层；所述送粉及保护气体管路3一端与喷嘴2连接，一端与粉末存储仓5连接，利用惰性气体作为载体及保护气体，在压力作用下将粉末输送至喷嘴2；所述并联机构运动系统由工件承载台6、球铰7、伸缩连杆8、万向副9和基础平台10组成；所述工件承载台6位于基础平台10正上方，其短边对应平行于基础平台10长边；所述万向副9有六个，均匀布置于六边形状的基础平台10外接圆上；所述六个球铰7有六个，均匀布置于六边形状的工件承载台外接圆上；所述伸缩连杆8一端与万向副9连接，另一端与球铰7连接。所述喷嘴伸缩杆1能沿Z轴上下移动，且能在X方向自由伸缩，设备不工作时收缩放置于机架11内部减少占用空间。所述喷嘴伸缩连杆1的驱动装置为高频交流伺服电动缸，控制工件承载台6在零件成形过程产生高频振动。所述工件承载台6用于零件成形，其运动轨迹可控制以完成零件逐层堆积。所述工件承载台6的位姿在零件成形过程中可调整以实时改变成形堆积方向。所述粉末为球形陶瓷颗粒。

与现有技术相比，本实用新型所述的基于并联机构的激光近净成形设备采用高频伺服电动缸为驱动，实现工件承载台的高频振动，达到细化晶粒、改善零件组织性能的目的；零件在工件承载台上堆积成形，尺寸可调整范围大，因此，尺寸精度高；零件成形过程中通过调整工件承载台位姿可实时改变成形堆积方向，降低带有封闭空腔、细长伸出结构、复杂曲面等特征的零件的制备难度，提高加工效率。

Claims (6)

1.一种基于并联机构的激光近净成形设备，其特征在于，所述激光近净成形设备包括粉末输送及控制系统、并联机构运动系统和机架三部分；所述粉末输送及控制系统由喷嘴伸缩杆(1)、喷嘴(2)、送粉及保护气体管路(3)、加工源(4)和粉末存储仓(5)组成；所述喷嘴伸缩杆(1)与机架(11)相接，其下端固定连接有喷嘴(2)；所述喷嘴(2)与加工源(4)同轴放置，粉末到达喷嘴(2)后被热源熔化形成堆积层；所述送粉及保护气体管路(3)一端与喷嘴(2)连接，一端与粉末存储仓(5)连接，利用惰性气体作为载体及保护气体，在压力作用下将粉末输送至喷嘴(2)；所述并联机构运动系统由工件承载台(6)、球铰(7)、伸缩连杆(8)、万向副(9)和基础平台(10)组成；所述工件承载台(6)位于基础平台(10)正上方，其短边对应平行于基础平台(10)长边；所述万向副(9)有六个，均匀布置于六边形状的基础平台(10)外接圆上；所述六个球铰(7)有六个，均匀布置于六边形状的工件承载台外接圆上；所述伸缩连杆(8)一端与万向副(9)连接，其另一端与球铰(7)连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于并联机构的激光近净成形设备，其特征在于，所述喷嘴伸缩杆(1)能沿Z轴上下移动，且能在X方向自由伸缩，设备不工作时收缩放置于机架(11)内部减少占用空间。

3.根据权利要求1所述的一种基于并联机构的激光近净成形设备，其特征在于，所述喷嘴伸缩连杆(1)的驱动装置为高频交流伺服电动缸，控制工件承载台(6)在零件成形过程产生高频振动。

4.根据权利要求1所述的一种基于并联机构的激光近净成形设备，其特征在于，所述工件承载台(6)用于零件成形，其运动轨迹可控制以完成零件逐层堆积。

5.根据权利要求1所述的一种基于并联机构的激光近净成形设备，其特征在于，所述工件承载台(6)的位姿在零件成形过程中可调整以实时改变成形堆积方向。

6.根据权利要求1所述的一种基于并联机构的激光近净成形设备，其特征在于，所述粉末为球形金属颗粒或球形陶瓷颗粒。