超声熔融复合沉积增材制造装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种超声熔融复合沉积增材制造装置，属于增材制造技术领域。超声强化装置固定在超声支撑平台的导向杆一和导向杆二上，所述的运动基板安装在X方向导向连接系统的导轨一和导轨二上，同时固定在同步带上，通过X方向的电动机带动运动基板运动，所述的熔融沉积增材制造系统和超声支撑平台通过X方向导向连接系统中的连接杆一与连接杆二连接。利用超声振动能使熔融沉积丝材之间以及沉积丝材与沉积层之间粘接不牢的地方再次熔化，使成形零件内部的沉积丝材复合为一整体，显著增强熔融沉积增材制造零件的综合力学性能，尤其是沿成形轴垂直方向的力学强度。

Ultrasonic melting composite deposition manufacturing device

The utility model relates to an ultrasonic melting compound deposition increasing material manufacturing device, which belongs to the field of material increasing manufacturing technology. The ultrasonic device is fixed on a supporting rod ultrasonic guide platform and a guide rod two, movement of the substrate mounting rail in the direction of X system and a connection guide rail two, and fixed on the synchronous belt, the motor through the X direction driven substrate movement, fused deposition the increasing material manufacturing system and by supporting platform connecting rod system and a connecting rod two is connected through the X direction of connection. The use of ultrasonic vibration between the wire and the fused deposition between sedimentary and sedimentary layer of wire bonding is not in prison again where melting, the forming parts of the internal wire composite deposition as a whole, significantly enhance the comprehensive mechanical melting deposition increasing material manufacturing parts properties, especially mechanical strength along the axis perpendicular to the direction of forming.

【技术实现步骤摘要】
超声熔融复合沉积增材制造装置
本技术属于增材制造
，具体涉及一种超声熔融复合沉积增材制造装置及方法，通过超声强化熔融沉积增材零件，显著增强熔融沉积增材制造零件的综合力学性能，尤其是沿成形轴垂直方向的强度。
技术介绍
增材制造技术正在改变我们的生产和生活方式，许多发达国家和发展中国家均高度重视并积极推广该技术，熔融沉积制造(FDM)就是一种已经较为成熟的增材制造技术。ScottCrump在1988年提出熔融沉积制造的思想，于1992年开发了第一台商业机型3DModeler。熔融沉积制造是一种制作速度较快的增材制造成形工艺。FDM工艺是将丝状的热熔性材料加热熔化，同时三维喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息将材料选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层截面。一层成形完成后，工作台下降一个高度(分层厚度)再成形下一层，如此反复直至形成整个的实体原型。目前，FDM工艺的成形材料包括铸造石蜡、尼龙、ABS塑料、PLA塑料等，以热塑性塑料为主，可以实现塑料零件的无注塑成形制造。它具有支撑去除简，分离容易；可直接制作彩色模型样件，用蜡成形的零件，可以直接用于失蜡铸造；原材料利用率高，材料寿命长，且成形件的翘曲变形；原材料无毒，成形过程中无化学变化，可在办公环境安装使用；无需使用激光器，系统构造和原理简单，运行维护费用低等优点。是目前应用最为广泛的增材制造技术，被广泛应用于航空航天，教育与文，汽车，生物医疗，服装等领域。但是由于自身成形工艺的特点，熔融沉积制造也存在一些其自身无法弥补的缺点，成形过程中对成形室温度要求较高，成形件力学性能程各向异性，沿成形轴垂直方向的力学强度比较弱，成形件的抗剪切性能较差，这严重的制约了其推广应。
技术实现思路
本技术提供一种超声熔融复合沉积增材制造装置，以解决现有熔融沉积增材制造技术成形零件力学性能呈各向异性，沿成形轴垂直方向的力学强度比较弱，成形件的抗剪切性能较差，成形过程中对成形室温度要求较高的问题。在静压力下，利用超声振动能实现熔融沉积丝材之间以及沉积丝材与沉积层之间粘接不牢的地方再次熔化，使成形零件内部的沉积丝材复合为一整体。本技术采取的技术方案是：包括超声支撑平台、X方向导向连接系统、熔融沉积增材制造系统、超声强化装置和运动基板，所述超声强化装置固定在超声支撑平台的导向杆一和导向杆二上，所述的运动基板安装在X方向导向连接系统的导轨一和导轨二上，同时固定在同步带上，通过X方向的电动机带动运动基板运动，所述的熔融沉积增材制造系统和超声支撑平台通过X方向导向连接系统中的连接杆一与连接杆二连接。所述的超声支撑平台由配重台、基座、安装杆、超声强化装置支架、风扇、轴向固定杆，双作用气压缸、Z向导向杆一与导向杆二组成，所述的基座通过螺栓连接到配重台上，所述的安装杆与基座形成孔轴配合，并且通过安装杆与基座上的键与键槽防止安装杆沿轴向转动，所述的超声强化装置支架通过可调孔连接到安装杆上，通过螺栓固定，所述的轴向固定杆通过螺栓固定在安装杆与超声强化装置支架上，所述的风扇固定在超声强化装置支架上，双作用气压缸安装在超声强化装置支架。所述的超声强化装置，由超声工具头、变幅杆、固定法兰盘、调平装置、换能器和固定架组成，所述的超声头和变幅杆通过螺纹螺栓连接，所述换能器和变幅杆通过螺纹螺栓连接，变幅杆通过法兰盘和调平装置与固定架安装在一起。所述的调平装置由调平螺母、固定法兰盘连接螺栓、固定法兰盘、调平垫片、调平下法兰盘、调平上法兰盘、调平法兰盘连接螺栓组成，所述调平螺栓通过固定法兰盘上的螺纹孔作用在调平垫片上，所述调平垫片放置在固定法兰盘内，所述调平下法兰盘放置在固定架内，上表面与变幅杆的固定环接触，所述调平上法兰盘放置在固定架内，下表面与与变幅杆的固定环接触，通过螺栓连接上调平法兰盘与调平下法兰盘。所述的熔融沉积增材制造系统由Z向丝杠电动机一和Z向丝杠电动机二、丝杠一和丝杠二、丝杠滑块一和丝杠滑块二、Z向导向杆一和Z向导向杆二、Y向导向杆、Y向同步带、Y向步进电动机、支撑板、肋板一和肋板二、连接板一、连接板二和连接板三、熔融沉积打印头组成，所述支撑板与肋板一和肋板二通过连接板一、连接板二和连接板三连接起来，用螺栓固定，所述的丝杠电动机一和Z向丝杠电动机二通过螺丝固定在支撑板两侧下端的隔板上，所述丝杠一和丝杠二连接在丝杠电动机一与Z向丝杠电动机二上，并穿过丝杠滑块一和丝杠滑块二，另一端通过轴承连接在连接板一与连接板二上，所述Z向导向杆一与Z向导向杆二一端固定在支撑板的隔板上，穿过丝杠滑块，另一端通过螺纹连接在连接板一与连接板二上，所述Y向导向杆一固定在丝杠滑块一与丝杠滑块二上，所述Y向步进电动机通过螺钉固定在左侧的丝杠滑块上，所述Y向同步带右端通过导轮固定在右侧的丝杠滑块上，左侧通过导轮固定在Y向步进电动机上，所述的熔融挤丝打印系统固定在Y向同步带上，通过Y向导向杆一在Y方向移动。所述的熔融沉积打印头，由风扇、固定架、喷嘴、加热铝块、散热架、导丝电动机、导丝装置和固定板组成，所述的风扇通过螺钉固定在固定架上，所述的散热架、加热铝块和喷头通过螺纹连接在一起，同时固定在固定架上，所述导丝电动机通过螺钉固定在导丝装置上，所述的固定架和导丝装置通过螺钉固定在固定板上，所述的固定板通过其上的导向孔连接在Y向导向柱上，所述的同步带固定架通过螺钉固定在固定板上。所述的X方向导向连接系统由导轨一和导轨二、连接杆一和连接杆二、同步带、导轮一和导轮二和X向步进电动机组成，所述导轮一和导轮二的两端分别固定在超声支撑平台的配重台和熔融沉积增材制造系统的连接板上，同时运动基板的底座通过导轨槽安装在导轨一和导轨二上，所述的连接杆一和连接杆二的两端分别固定在超声支撑平台的配重台和熔融沉积增材制造系统的连接板上，所述的同步带由步进电动机提供动力，通过导轮一和导轮二实现运动，运动基板固定在同步带上，通过同步带的运动带动运动基板运动。本技术利用超声强化熔融沉积制造零件，提高熔融沉积制造零件综合力学性能，超声塑料焊接把超声振动垂直加在零件接触面的上方，通过上焊件把能量传送到焊区，由于上下焊件接触面的声阻大，因此能量聚集在接触面，产生局部高温，由于塑料散热差，使热量聚集在接触面内，这样能够使上下零件在接触面局部熔化并迅速熔合，冷却后形成一个坚固的分子链，强度可以与一体的塑料零件媲美。本技术以熔融沉积增材制造为基础，在静压力下，利用超声振动能使熔融沉积丝材之间以及沉积丝材与沉积层之间粘接不牢的地方再次熔化，使成形零件内部的沉积丝材复合为一整体，显著增强熔融沉积增材制造零件的综合力学性能，尤其是沿成形轴垂直方向的力学强度，在提高成形零件综合力学性能的同时不产生高温、高热、残余应力，无需特殊的工作环境，设备制造运行维护成本低。本技术的有益效果：1.本技术以熔融沉积增材制造为基础，在静压力下，利用超声振动能使熔融沉积丝材之间以及沉积丝材与沉积层之间粘接不牢的地方再次熔化，使成形零件内部的沉积丝材复合为一整体，显著增强熔融沉积增材制造零件的综合力学性能，尤其是沿成形轴垂直方向的力学强度。2.本技术在成形过程中采用超声强化熔融沉积成形三维实体零件，在静压力下将超声振动能转化为成形零件缺陷出的摩擦能、形变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声熔融复合沉积增材制造装置，其特征在于：包括超声支撑平台、X方向导向连接系统、熔融沉积增材制造系统、超声强化装置和运动基板，所述超声强化装置固定在超声支撑平台的导向杆一和导向杆二上，所述的运动基板安装在X方向导向连接系统的导轨一和导轨二上，同时固定在同步带上，通过X方向的电动机带动运动基板运动，所述的熔融沉积增材制造系统和超声支撑平台通过X方向导向连接系统中的连接杆一与连接杆二连接。

【技术特征摘要】
1.一种超声熔融复合沉积增材制造装置，其特征在于：包括超声支撑平台、X方向导向连接系统、熔融沉积增材制造系统、超声强化装置和运动基板，所述超声强化装置固定在超声支撑平台的导向杆一和导向杆二上，所述的运动基板安装在X方向导向连接系统的导轨一和导轨二上，同时固定在同步带上，通过X方向的电动机带动运动基板运动，所述的熔融沉积增材制造系统和超声支撑平台通过X方向导向连接系统中的连接杆一与连接杆二连接。2.根据权利要求1所述的一种超声熔融复合沉积增材制造装置，其特征在于：所述的超声支撑平台由配重台、基座、安装杆、超声强化装置支架、风扇、轴向固定杆、双作用气压缸、Z向导向杆一与导向杆二组成，所述的基座通过螺栓连接到配重台上，所述的安装杆与基座形成孔轴配合，并且通过安装杆与基座上的键与键槽防止安装杆沿轴向转动，所述的超声强化装置支架通过可调孔连接到安装杆上，通过螺栓固定，所述的轴向固定杆通过螺栓固定在安装杆与超声强化装置支架上，所述的风扇固定在超声强化装置支架上，双作用气压缸安装在超声强化装置支架上。3.根据权利要求1所述的一种超声熔融复合沉积增材制造装置，其特征在于：所述的超声强化装置，由超声工具头、变幅杆、固定法兰盘、调平装置、换能器和固定架组成，所述的超声工具头和变幅杆通过螺纹螺栓连接，所述换能器和变幅杆通过螺纹螺栓连接，变幅杆通过法兰盘和调平装置与固定架安装在一起。4.根据权利要求3所述的一种超声熔融复合沉积增材制造装置，其特征在于：所述的调平装置由调平螺母、固定法兰盘连接螺栓、固定法兰盘、调平垫片、调平下法兰盘、调平上法兰盘、调平法兰盘连接螺栓组成，所述调平螺母通过固定法兰盘上的螺纹孔作用在调平垫片上，所述调平垫片放置在固定法兰盘内，所述调平下法兰盘放置在固定架内，上表面与变幅杆的固定环接触，所述调平上法兰盘放置在固定架内，下表面与变幅杆的固定环接触，通过螺栓连接上调平法兰盘与调平下法兰盘。5.根据权利要求1所述的一种超声熔融复合沉积增材制造装置，其特征在于：所述的熔融沉积增材制造系统由Z向丝杠电动机一和Z向丝杠电动机二、丝杠一和丝杠二、丝杠滑块一和...

【专利技术属性】
技术研发人员：李桂伟，吴文征，蒋浩，蒋吉利，杜海东，汤孟鑫，赵继，任露泉，
申请(专利权)人：李桂伟，
类型：新型
国别省市：吉林,22