一种长臂式大型薄壁环件的增材制造装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107243686A(43)申请公布日2017.10.13(21)申请号201710647248.0(22)申请日2017.08.01(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人吴琼李磊张以都谢东健(51)Int.Cl.B23K9/16(2006.01)B23K9/04(2006.01)B23K9/12(2006.01)B23K9/32(2006.01)B33Y30/00(2015.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种长臂式大型薄壁环件的增材制造装置(57)摘要本发明提供一种长臂式大型薄壁环件的增材制造装置，属于增材制造技术领域。本发明部件包括：滚轮支撑件、连接杆臂、减速器、主座电机、Z轴滚珠丝杆套装、一体化专用枪头、X轴丝杆套装、伺服电机、丝料存储桶、送丝机和夹具平台；主座电机启动通过减速器带动连接杆臂绕旋转中心转动，连接杆臂末端加装的增材设备也围绕旋转中心转动，启动伺服电机，在滚珠丝杆套装的带动下，一体化专用枪头开始工作，一层层的沉积金属材料，直到完成环件的制造；本设计结构简单，拆装方便，精度高，且能够快速响应环件需求，在许多工业领域尤其是航空航天领域的环件生产有着重要意义。CN107243686ACN107243686A权利要求书1/1页1.一种长臂式大型薄壁环件的增材制造装置，属于增材制造技术领域。其部件包括：滚轮支撑件、连接杆臂、减速器、主座电机、Z轴滚珠丝杆套装、一体化专用枪头、X轴丝杆套装、伺服电机、丝料存储桶、送丝机和夹具平台；它们之间的位置连接关系是：先将主座电机输出轴与减速器的输入轴用连轴器连接，然后用地脚螺钉将主座电机与减速器固定于地面，从而确定整个装置的具体位置，另减速器的输出轴方向为Z轴竖直方向。将连接杆臂一端与减速器输出轴连接，中间与另一端头加装滚轮支撑件，连接方式为螺栓连接。用螺栓连接方式连接夹具平台下部与连接杆臂上的螺栓孔，然后在夹具平台上按照需要布置丝料储存桶、送丝机、X轴丝杆套装。将Z轴滚珠丝杠套装加装在X轴丝杆上，两个丝杠套装的协调运动实现两个自由度上的运动。将一体化专用增材喷头加装在Z轴丝杆套装的移动块上。两个驱动电机均位于丝杆之后，实现驱动。该设计需要从厂房上部引入氩气气流气管到一体化专用增材喷头。所述矩形截面连接杆臂，尺寸为4950mm×200mm×100mm，其结构轮廓可参考图3，一端为圆柱面，半径为100mm，有直径120mm的圆柱连接孔，在中部与另一段均有直径为32mm的螺栓孔。所述滚轮支撑件，总体尺寸为422mm×210mm×80mm，其结构轮廓可参考图4，上端为凹形，两边板上直径为32mm的螺栓孔，下端有直径180mm，宽为80mm的支撑轮。所述夹具平台，总体尺寸为1200mm×400mm×180mm，其结构轮廓可参考图5，下端有两块高100mm的固定板，固定板上有两列直径为32mm的螺栓孔，以确定连接杆臂与夹具平台的相对位置。夹具平台前部开有140mm×180mm的槽，以腾出Z轴丝杆套装的容置空间。2.根据权利要求1所述一种长臂式大型薄壁环件的增材制造装置，其特征在于：通过主座电机和减速器带动连接杆臂旋转，连接杆臂带动末端增材结构进行旋转，启动伺服电机，在滚珠丝杆套装的带动下，一体化专用枪头开始工作，一层层的沉积金属材料，直到完成环件的制造，两个滚轮支撑保证其转动平稳性。3.根据权利要求1所述一种长臂式大型薄壁环件的增材制造装置，其特征在于：X轴径向丝杆套装固定在夹具平台上，Z轴竖直方向滚珠丝杆套装固定在X轴丝杆上，实现两个自由度方向运动。4.根据权利要求1所述一种长臂式大型薄壁环件的增材制造装置，其特征在于：增材系统的丝材储存桶和送丝机固定在夹具平台上，一体化专用枪头固定在Z轴竖直运动的滚珠丝杆套装移动块上。5.根据权利要求1所述一种长臂式大型薄壁环件的增材制造装置，其特征在于：主电机和地面固接件的数量是8个，减速器和地面固接件数量是16个，滚轮支撑件和连接杆臂固接件的数量是4个，夹具平台和连接杆臂固接件的数量是4个。2CN107243686A说明书1/3页一种长臂式大型薄壁环件的增材制造装置技术领域[0001]本发明涉及一种长臂式大型薄壁环件的增材制造装置，属于增材制造技术领域。背景技术[0002]运载火箭，用于把人造卫星、载人飞船、空间站或空间探测器等有效载荷送入预定轨道。随着卫星，飞船等的蓬勃发展，对运载火箭的载重量提出更高要求。大型运载火箭成为世界制造业的研究方向，如中国的长征5号运载火箭，外直径达到5米。超5米近10米外径的大型运载火箭是发展趋势和战略需求。火箭壁厚和直径尺寸比较很小，属于薄壁件，火箭外壁圆柱多为轧制而成，