一种搅拌摩擦焊增材设备的制作方法

1.本发明涉及固相增材技术领域，尤其是指一种搅拌摩擦焊增材设备。


背景技术：

2.采用高性能铝合金结构件是减轻飞行器结构重量、提高运载能力和飞行速度的重要途径之一。而采用3d打印技术一次成型整体大尺寸构件，如钛合金框架结构、镍基高温合金以及铜合金的火箭燃烧室、高强铝合金重型运载火箭连接环等，具有材料利用率高、适合个性化零件生产等优势。目前以激光、电子束和电弧能量沉积以及搅拌摩擦焊为主的增材技术均可用于3d打印。
3.目前以激光、电子束和电弧能量沉积以及搅拌摩擦焊为主的技术已经成为大型整体高性能关键金属零件的增材制造的重要技术手段。激光、电子束和电弧能量沉积增材技术一般以丝料和粉末为原料，增材过程需要气体保护，故零件成形效率低，成型温度高，易形成缺陷；而搅拌摩擦焊增材技术不需要高能热源、也不需要气体保护，可以使用板材、旋转棒料和粉末规格的材料，利用搅拌针与连接件的搅拌摩擦产生热量软化连接处的材料，再通过轴向的压力使得材料连接在一起，由于成形过程中不存在金属的熔化/凝固过程，材料在成形过程中不会产生与熔化相关的热裂纹、气孔等冶金缺陷，故相较于其他的增材制造方式，搅拌摩擦焊增材技术对于大型铝合金增材制造来说具有更大的优势。
4.目前搅拌摩擦焊增材设备以棒料这种原材料为主，其机头安装在床身溜板上，在程序的控制下，根据三维数字模型由线-面-体逐渐成形出金属零件。现有的设备搅拌摩擦焊增材设备中的连续送料机构的结构繁琐，机头部分庞大笨重，此种设备在制造具有复杂异性曲面三维大尺寸构件(如火箭贮箱箱底、弧形壁板等)时需要复杂的支撑结构，只能由1d
→
2d
→
3d的过程堆叠成型，效率低下；且若应用于局部修复工作中，灵活可动特征较差，从而限制了搅拌摩擦焊增材技术在大尺寸构件复合制造及修复领域的应用。
5.因此，现有的搅拌摩擦焊增材设备结构复杂、灵活性较差，无法高效地实现复杂形状构件的增材制造。


技术实现要素：

6.为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中搅拌摩擦焊增材设备结构复杂、灵活性较差，无法高效地实现复杂形状构件的增材制造。
7.为解决上述技术问题，本发明提供了一种搅拌摩擦焊增材设备，包括，
8.底座；
9.横梁组件，所述横梁组件沿x轴方向可滑移地连接在所述底座上；
10.溜板组件，所述溜板组件沿y轴方向可滑移地连接在所述横梁组件上；
11.机头组件，所述机头组件包括机头架和增材主体，所述机头架沿z轴方向可滑移地连接在所述溜板组件上，所述增材主体包括叉环件和摆转筒体，所述叉环件围绕c轴轴线可旋转地连接在所述机头架上，所述c轴轴线和z轴方向相平行；所述摆转筒体内部连接有主
轴组件，所述主轴组件的上部连接有送料组件，所述摆转筒体围绕b轴轴线可旋转地连接在所述叉环件上，所述b轴轴线和y轴方向相平行；
12.其中，x轴方向、y轴方向和z轴方向相互垂直。
13.在本发明的一个实施例中，所述主轴组件包括中空主轴和主轴套筒，所述主轴套筒位于所述摆转筒体内部，所述中空主轴位于所述主轴套筒内部，所述摆转筒体和所述主轴套筒之间通过第一轴承相连接，所述主轴套筒和所述中空主轴之间通过第二轴承相连接，所述中空主轴内部具有容置棒料的中空腔体，所述中空腔体的内部自上至下依次设置有第一夹紧组件和第二夹紧组件，所述第一夹紧组件和第二夹紧组件均可滑移地连接在所述中空腔体中，所述主轴套筒由第一驱动装置驱动旋转，所述中空主轴由第二驱动装置驱动旋转。
14.在本发明的一个实施例中，所述第一驱动装置包括第一电机，所述第一电机通过第一带传动机构和所述主轴套筒相连接，所述第二驱动装置包括第二电机，所述第二电机通过第二带传动机构和所述中空主轴相连接。
15.在本发明的一个实施例中，所述第一带传动机构包括第一主动轮和第一被动轮，所述第一主动轮和第一被动轮之间连接有第一传动带，第一主动轮和第一电机的输出轴相连接，所述第一被动轮和所述主轴套筒相连接，第二带传动机构包括第二主动轮和第二被动轮，所述第二主动轮和第二被动轮之间连接有第二传动带，所述第二主动轮和第二电机的输出轴相连接，所述第二被动轮和所述中空主轴相连接。
16.在本发明的一个实施例中，所述中空主轴的底端连接有与所述中空腔体相连通的内锥筒，所述主轴套筒的底端连接有外锥筒，所述内锥筒位于所述外锥筒的内部。
17.在本发明的一个实施例中，所述送料组件包括送料架，所述送料架连接在所述摆转筒体的上部，所述送料架上连设置送料筒体和水平推移装置，所述送料筒体上设置有进料槽，所述送料筒体和所述中空主轴的中空腔体相连通，所述送料筒体的内部设置有下推组件，所述下推组件由升降驱动装置驱动进行升降，所述下推组件包括下推座，所述下推座上可转动地连接有旋转芯轴，所述旋转芯轴上设有用于和棒料相卡接的开口槽，所述水平推移装置用于将棒料从所述进料槽推移至所述开口槽内。
18.在本发明的一个实施例中，所述送料架上连接有环形板，所述环形板位于所述送料筒体的外部，所述环形板和送料筒体之间形成用于容置棒料的环形容置槽，所述环形板的外围设置有多个立杆，多个所述立杆呈周向布置，每个所述立杆上均可旋转的设置有第一送料齿轮，所述第一送料齿轮和第二送料齿轮相啮合，所述第一送料齿轮位于所述第二送料齿轮的内部，所述第二送料齿轮上设置有拨片。
19.在本发明的一个实施例中，所述水平推移装置包括送料气缸，所述送料气缸包括缸体和可沿所述缸体伸缩的推移杆，所述推移杆的外端设置有吸盘。
20.在本发明的一个实施例中，所述摆转筒体通过第一蜗轮蜗杆传动机构和所述叉环件相连接，所述叉环件通过第二蜗轮蜗杆传动机构连接在所述机头架上。
21.在本发明的一个实施例中，第一蜗轮蜗杆传动机构包括相啮合的第一蜗轮和第一蜗杆，所述第一蜗轮和所述摆转筒体相连接，所述第一蜗杆由第三电机驱动旋转，所述第三电机和所述叉环件相连接，所述第二蜗轮蜗杆传动机构包括相啮合的第二蜗轮和第二蜗杆，所述第二蜗轮和所述叉环件相连接，所述第二蜗杆由第四电机驱动旋转，所述第四电机
和所述机头架相连接。
22.本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
23.本发明所述的搅拌摩擦焊增材设备，使得增材主体可以整体进行x轴方向、y轴方向和z轴方向的直线移动，同时使得主轴组件还可以实现绕b轴轴线和c轴轴线的摆转，从而实现搅拌摩擦焊增材设备的五轴联动，大大提升了结构的灵活性，能够有效实现复杂形状构件的增材制造，提高了增材制造的效率和质量。
附图说明
24.为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
25.图1是本发明的搅拌摩擦焊增材设备的结构示意图；
26.图2是图1中m处的局部放大示意图；
27.图3是图1中机头组件的结构示意图；
28.图4是图3中机头组件的主视图；
29.图5是图4中机头组件的左视图；
30.图6是图4中机头组件的俯视图；
31.图7是图4中e-e处的剖视图；
32.图8是图6中f-f处的剖视图；
33.图9是增材主体的结构示意图；
34.图10是图9中增材主体的另一角度的结构示意图；
35.图11是送料组件和棒料的组装示意图；
36.图12是送料架的结构示意图；
37.图13是旋转芯轴的结构示意图；
38.图14是一种增材制造状态示意图；
39.图15是另一种增材制造状态示意图；
40.说明书附图标记说明：
41.1、底座；2、横梁组件；3、溜板组件；
42.4、机头组件；
43.41、机头架；42、增材主体；
44.421、叉环件；
45.422、摆转筒体；
46.423、主轴组件；4231、中空主轴；42311、中空腔体；42312、内锥筒；4232、主轴套筒；42321、外锥筒；4233、第一轴承；4234、第二轴承；4235、第一夹紧组件；4236、第二夹紧组件；4237、第一电机；4238、第二电机；4239、第一带传动机构；42391、第一主动轮；42392、第一被动轮；42393、第一传动带；4240、第二带传动机构；42401、第二主动轮；42402、第二被动轮；42403、第二传动带；
47.424、送料组件；4241、送料架；4242、送料筒体；42421、进料槽；4243、水平推移装置；42431、吸盘；4244、下推组件；42441、下推座；424411、电磁继电器；42442、旋转芯轴；424421、开口槽；4245、升降驱动装置；4246、环形板；42461、环形容置槽；4247、立杆；4248、
第一送料齿轮；4249、第二送料齿轮；42491、拨片；
48.5、传动齿轮；6、齿条；7、第一丝杠；8、y轴电机；9、z轴电机；10、第一蜗轮蜗杆传动机构；101、第一蜗轮；102、第一蜗杆；11、第二蜗轮蜗杆传动机构；111、第二蜗轮；112、第二蜗杆；12、导轨；13、棒料；14、箱底；15、弧形壁板；16、加强筋。
具体实施方式
49.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
50.参照图1-图2所示，本实施例公开了一种搅拌摩擦焊增材设备，包括底座1、横梁组件2、溜板组件3和机头组件4；
51.横梁组件2沿x轴方向可滑移地连接在底座1上；
52.溜板组件3沿y轴方向可滑移地连接在横梁组件2上；
53.机头组件4包括机头架41和增材主体42，机头架41沿z轴方向可滑移地连接在溜板组件3上，增材主体42包括叉环件421和摆转筒体422，叉环件421围绕c轴轴线可旋转地连接在机头架41上，c轴轴线和z轴方向相平行；摆转筒体422内部连接有主轴组件423，主轴组件423的上部连接有送料组件424，摆转筒体422围绕b轴轴线可旋转地连接在叉环件421上，b轴轴线和y轴方向相平行；
54.其中，x轴方向、y轴方向和z轴方向相互垂直。图1中x、y和z分别代表x轴方向、y轴方向和z轴方向。
55.通过上述结构，使得增材主体42可以整体进行x轴方向、y轴方向和z轴方向的直线移动，同时也使得主轴组件423还可以实现绕b轴轴线和c轴轴线的摆转，从而实现搅拌摩擦焊增材设备的五轴联动，大大提升了结构的灵活性，能够有效实现复杂形状构件的增材制造，提高了增材制造的效率和质量。
56.在其中一个实施方式中，横梁组件2通过齿轮齿条6传动机构和底座1相连接，以通过过齿轮齿条6传动机构带动横梁组件2沿底座1进行x轴方向滑移；
57.具体地，底座1上设置有齿条6，横梁组件2的底部设置有传动齿轮5，传动齿轮5和齿条6相啮合，只需驱动传动齿轮5旋转，就可以由传动齿轮5带动横梁组件2沿齿条6做x轴方向直线运动。
58.进一步地，底座1上还可以设置导轨12，横梁上设置有滑块，滑块可滑移的连接在导轨12上，从而更好地保证横梁组件2的移动稳定性。
59.在其中一个实施方式中，溜板组件3通过第一丝杠7螺母传动机构和横梁组件2相连接，以通过第一丝杠7螺母传动机构带动溜板组件3沿横梁组件2进行y轴方向滑移；其中，第一丝杠7螺母传动机构包括第一丝杠7和第一传动螺母，第一丝杠7可转动地连接在横梁组件2上，第一传动螺母和溜板组件3连接，通过y轴电机8驱动丝杠转动，就可以使得第一传动螺母带动溜板组件3沿第一丝杠7做y轴方向的直线运动。此处的第一丝杠7沿y轴方向布置。
60.在其中一个实施方式中，机头架41通过第二丝杠螺母传动机构和溜板组件3相连接，以通过第二丝杠螺母传动机构带动机头架41沿溜板组件3进行z轴方向滑移；其中，第二丝杠螺母传动机构包括第二丝杠和第二传动螺母，第二丝杠可转动地连接在溜板组件3上，
第二传动螺母和机头架41连接，通过z轴电机9驱动第二丝杠转动，就可以使得第二传动螺母带动机头架41沿第二丝杠做z轴方向的直线运动。此处的第二丝杠沿z轴方向布置。
61.在其中一个实施方式中，如图3-图8所示，主轴组件423包括中空主轴4231和主轴套筒4232，主轴套筒4232位于摆转筒体422内部，中空主轴4231位于主轴套筒4232内部，摆转筒体422和主轴套筒4232之间通过第一轴承4233相连接，主轴套筒4232和中空主轴4231之间通过第二轴承4234相连接，中空主轴4231内部具有容置棒料13的中空腔体42311，中空腔体42311的内部自上至下依次设置有第一夹紧组件4235和第二夹紧组件4236，第一夹紧组件4235和第二夹紧组件4236均可滑移地连接在中空腔体42311中，主轴套筒4232由第一驱动装置驱动旋转，中空主轴4231由第二驱动装置驱动旋转。
62.上述第一夹紧组件4235和第二夹紧组件4236用于夹持在棒料13的不同部位，并随之一起下降和旋转；
63.进一步地，上述第一夹紧组件4235和第二夹紧组件4236可以采用液压涨紧夹具，通过液压作用实现夹具内壁的收缩，从而实现棒料13的夹紧。液压涨紧夹具有液压油缸提供液压源。
64.主轴组件423工作时，第一夹紧组件4235和第二夹紧组件4236夹紧棒料13，由第二驱动装置驱动中空主轴4231转动，从而带动内部的第一夹紧组件4235、第二夹紧组件4236和棒料13一起进行旋转，棒料13底端伸出中空主轴4231并与工件基材接触摩擦，棒料13受热软化产生塑性变形而形成塑性增材层；同时由第二驱动装置驱动主轴套筒4232旋转，主轴套筒4232的旋转可迅速将塑性增材层搅拌分散，进而将增材层和基材充分搅拌混合，从而大大加强了增材层和基材的层间结合力。
65.上述结构中，主轴套筒4232和中空主轴4231分别有不同的驱动装置驱动，可以使得主轴套筒4232和中空主轴4231实现差速转动，从而使得主轴套筒4232可以通过旋转运动而加强塑性层的快速流动，从而更好地保证增材层和基材的充分混合。
66.在其中一个实施方式中，第一驱动装置包括第一电机4237，第一电机4237通过第一带传动机构4239和主轴套筒4232相连接，第二驱动装置包括第二电机4238，第二电机4238通过第二带传动机构4240和中空主轴4231相连接。
67.进一步地，如图7-图10所示，第一带传动机构4239包括第一主动轮42391和第一被动轮42392，第一主动轮42391和第一被动轮42392之间连接有第一传动带42393，第一主动轮42391和第一电机4237的输出轴相连接，第一被动轮42392和主轴套筒4232相连接，第二带传动机构4240包括第二主动轮42401和第二被动轮42402，第二主动轮42401和第二被动轮42402之间连接有第二传动带42403，第二主动轮42401和第二电机4238的输出轴相连接，第二被动轮42402和中空主轴4231相连接。
68.在其中一个实施方式中，中空主轴4231的底端连接有与中空腔体42311相连通的内锥筒42312，主轴套筒4232的底端连接有外锥筒42321，内锥筒42312位于外锥筒42321的内部。内锥筒42312和中空主轴4231一起旋转，外锥筒42321和主轴套筒4232一起旋转。
69.棒料13最终会由中空腔体42311进入内锥筒42312，并从内锥筒42312伸出而与外部基材接触。
70.在其中一个实施方式中，如图7、图11和图12所示，送料组件424包括送料架4241，送料架4241连接在摆转筒体422的上部，送料架4241上设置送料筒体4242和水平推移装置
4243，送料筒体4242上设置有进料槽42421，送料筒体4242和中空主轴4231的中空腔体42311相连通，送料筒体4242的内部设置有下推组件4244，下推组件4244由升降驱动装置4245驱动进行升降，下推组件4244包括下推座42441，下推座42441上可转动地连接有旋转芯轴42442，如图13所示，旋转芯轴42442上设有用于和棒料13相卡接的开口槽424421，水平推移装置4243用于将棒料13从进料槽42421推移至开口槽424421内，从而使得棒料13可以带动旋转一起转动。
71.上述水平推移装置4243可采用气缸，升降驱动装置4245可采用电动推杆。
72.其中，水平推移装置4243用于将棒料13推入送料筒体4242内部，使其到达下推组件4244处，下推组件4244则用于推动棒料13下移，使其进入下部的中空主轴4231的中空腔体42311中并最终伸出，伸出端和基材接触。
73.由于棒料13在进入中空主轴4231后，还会在中空主轴4231的带动下旋转，此时就会带动旋转芯轴42442随棒料13一起旋转。
74.其中，开口槽424421的开口方向与送料筒的轴线相垂直。
75.进一步地，旋转芯轴42442上与开口槽424421相对的一侧可设置有磁铁，下推座42441上设置有电磁继电器424411，在升降驱动装置4245向上运动后，电磁继电器424411启动，由电磁继电器424411吸附磁铁，使得旋转芯轴42442复位，使其开槽重新对准进料槽42421。
76.进一步地，送料架4241上自上至下可以设置两个水平推移装置4243。
77.进一步地，送料架4241上连接有环形板4246，环形板4246位于送料筒体4242的外部，环形板4246和送料筒体4242之间形成用于容置棒料13的环形容置槽42461，从而使得棒料13在环形容置圈中排列一圈，围绕在送料筒体4242外部；
78.环形板4246的外围设置有多个立杆4247，多个立杆4247呈周向布置，每个立杆4247上均可旋转的设置有第一送料齿轮4248，第一送料齿轮4248和第二送料齿轮4249相啮合，第一送料齿轮4248位于第二送料齿轮4249的内部，第二送料齿轮4249上设置有拨片42491，拨片42491伸入相邻的两个棒料13之间，以拨动棒料13而驱动棒料13周向移动。
79.其中，棒料13在环形容置槽42461中排列一圈，棒料13为圆棒料13，直径在15～30mm之间，长度约600mm。
80.第一送料齿轮4248可以由自带电机驱动转动，从而由第一送料齿轮4248驱动第二送料齿轮4249旋转，进而带动拨片42491随第二送料齿轮4249一起转动，最终由拨片42491推动棒棒料13周向移动，直至棒料13运动至进料槽42421处；
81.当棒料13到达进料槽42421处后，由水平推移装置4243将棒料13从进料槽42421推入送料筒体4242内部，直至到达下推组件4244的旋转芯轴42442中，使得棒料13卡接在旋转芯轴42442的开口槽424421中；之后启动升降驱动装置4245带动下推组件4244下降，就可以由下推组件4244推动棒料13下移至中空主轴4231中；棒料13进入中空主轴4231后，会逐步由第一夹紧组件4235和第二夹紧组件4236夹紧，此时第一夹紧组件4235和第二夹紧组件4236和夹持的棒料13会一起下降，另外在下料过程中，由于中空主轴4231会带动棒料13旋转，因此，棒料13会边旋转边下移。可以理解地，待棒料13快要消耗完毕时，可控制第一夹紧组件4235和第二夹紧组件4236松开棒料13并回复原位。
82.在其中一个实施方式中，水平推移装置4243包括送料气缸，送料气缸包括缸体和
可沿缸体伸缩的推移杆，推移杆的外端设置有吸盘42431，以在推移棒料13时，先利用吸盘42431吸附住棒料13，再将推移杆伸出而将棒料13水平推移至设定位置，到达设定位置后，使得推移杆缩回即可。
83.在其中一个实施方式中，摆转筒体422通过第一蜗轮101蜗杆传动机构10和叉环件421相连接，叉环件421通过第二蜗轮111蜗杆传动机构11连接在机头架41上，以更好地保证摆转稳定性，同时也更利于提高结构布置的紧凑性。
84.进一步地，第一蜗轮101蜗杆传动机构10包括相啮合的第一蜗轮101和第一蜗杆102，第一蜗轮101和摆转筒体422相连接，第一蜗杆102由第三电机驱动旋转，第三电机和叉环件421相连接，第二蜗轮111蜗杆传动机构11包括相啮合的第二蜗轮111和第二蜗杆112，第二蜗轮111和叉环件421相连接，第二蜗杆112由第四电机驱动旋转，第四电机和机头架41相连接。
85.当第二蜗杆112转动时，会带动第二蜗轮111和叉环件421一起围绕c轴轴线转动，从而带动内部的主轴组件423和送料组件424一起围绕c轴轴线转动；
86.当第一蜗杆102转动时，会带动第一蜗轮101和摆转筒体422一起围绕b轴轴线摆动，从而带动主轴组件423和送料组件424一起围绕b轴轴线摆转；
87.进一步地，摆转筒体422的两侧均设置有第一蜗轮101蜗杆传动机构10，以更好地保证摆转筒体422围绕b轴轴线摆转稳定性和可靠性。
88.下面具体举例说明上述实施例的搅拌摩擦焊增材设备的使用方法：
89.将棒料13装载至送料组件424的环形容置槽42461中，然后启动送料组件424，由水平推移装置4243将棒料13推入送料筒体4242内部的下推组件4244处，并由升降驱动装置4245驱动下推组件4244下降，进而推动棒料13下移；
90.待棒料13下移至主轴组件423的中空主轴4231中后，会由中空主轴4231带动棒料13旋转，此时棒料13会边旋转边在下推组件4244的作用下继续向下移动，直至棒料13从主轴组件423下部伸出与基材接触；
91.棒料13与基材接触后，仍然维持旋转下降状态，旋转的棒材与基材接触摩擦形成塑性增材层，而中空主轴4231外围的差速旋转的主轴套筒4232则使得塑性增材层快速流动，使得塑性增材层和基材充分混合；
92.控制主轴组件423进行x轴方向、y轴方向和z轴方向的直线运动，或者使其绕b轴轴线和c轴轴线摆转，从而使得主轴组件423可以按照预设的三维轨迹运动，从而实现实现三维固态增材层堆叠。
93.可以理解地，当前一根棒料13所剩不多，也即当前一根棒料13下移至一定距离后，送料组件424中的下推组件4244可回复原位，然后进行下一根棒料13的推移。
94.例如，如图14所示，利用上述方法可以进行金属箱底14的固态增材制造，根据箱底14外表面的切向，调整增材设备中主轴组件423的轴线角度，使轴线与切向垂直，然后按照切向轨迹进行增材制造。
95.如图15所示，利用上述方法可以进行弧形壁板15加强筋16的固态增材制造，根据弧形壁板15的切向，调整增材设备中主轴组件423的轴线角度，按照切向轨迹进行加强筋16的增材制造。
96.上述实施例的搅拌摩擦焊增材设备，可实现主轴组件的五轴联动，可以灵活地调
整主轴组件的角度和位置，大大提升了结构的灵活性，使其能够按照三维轨迹移动，从而实现复杂形状构件的三维增材制造，并具有较高的增材效率和质量；主轴组件及送料组件集成为一体,整体结构更加简单紧凑，集成化程度高，占用空间较小。
97.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种搅拌摩擦焊增材设备，其特征在于：包括，底座；横梁组件，所述横梁组件沿x轴方向可滑移地连接在所述底座上；溜板组件，所述溜板组件沿y轴方向可滑移地连接在所述横梁组件上；机头组件，所述机头组件包括机头架和增材主体，所述机头架沿z轴方向可滑移地连接在所述溜板组件上，所述增材主体包括叉环件和摆转筒体，所述叉环件围绕c轴轴线可旋转地连接在所述机头架上，所述c轴轴线和z轴方向相平行；所述摆转筒体内部连接有主轴组件，所述主轴组件的上部连接有送料组件，所述摆转筒体围绕b轴轴线可旋转地连接在所述叉环件上，所述b轴轴线和y轴方向相平行；其中，x轴方向、y轴方向和z轴方向相互垂直。2.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊增材设备，其特征在于：所述主轴组件包括中空主轴和主轴套筒，所述主轴套筒位于所述摆转筒体内部，所述中空主轴位于所述主轴套筒内部，所述摆转筒体和所述主轴套筒之间通过第一轴承相连接，所述主轴套筒和所述中空主轴之间通过第二轴承相连接，所述中空主轴内部具有容置棒料的中空腔体，所述中空腔体的内部自上至下依次设置有第一夹紧组件和第二夹紧组件，所述第一夹紧组件和第二夹紧组件均可滑移地连接在所述中空腔体中，所述主轴套筒由第一驱动装置驱动旋转，所述中空主轴由第二驱动装置驱动旋转。3.根据权利要求2所述的搅拌摩擦焊增材设备，其特征在于：所述第一驱动装置包括第一电机，所述第一电机通过第一带传动机构和所述主轴套筒相连接，所述第二驱动装置包括第二电机，所述第二电机通过第二带传动机构和所述中空主轴相连接。4.根据权利要求3所述的搅拌摩擦焊增材设备，其特征在于：所述第一带传动机构包括第一主动轮和第一被动轮，所述第一主动轮和第一被动轮之间连接有第一传动带，第一主动轮和第一电机的输出轴相连接，所述第一被动轮和所述主轴套筒相连接，第二带传动机构包括第二主动轮和第二被动轮，所述第二主动轮和第二被动轮之间连接有第二传动带，所述第二主动轮和第二电机的输出轴相连接，所述第二被动轮和所述中空主轴相连接。5.根据权利要求2所述的搅拌摩擦焊增材设备，其特征在于：所述中空主轴的底端连接有与所述中空腔体相连通的内锥筒，所述主轴套筒的底端连接有外锥筒，所述内锥筒位于所述外锥筒的内部。6.根据权利要求2所述的搅拌摩擦焊增材设备，其特征在于：所述送料组件包括送料架，所述送料架连接在所述摆转筒体的上部，所述送料架上连设置送料筒体和水平推移装置，所述送料筒体上设置有进料槽，所述送料筒体和所述中空主轴的中空腔体相连通，所述送料筒体的内部设置有下推组件，所述下推组件由升降驱动装置驱动进行升降，所述下推组件包括下推座，所述下推座上可转动地连接有旋转芯轴，所述旋转芯轴上设有用于和棒料相卡接的开口槽，所述水平推移装置用于将棒料从所述进料槽推移至所述开口槽内。7.根据权利要求6所述的搅拌摩擦焊增材设备，其特征在于：所述送料架上连接有环形板，所述环形板位于所述送料筒体的外部，所述环形板和送料筒体之间形成用于容置棒料的环形容置槽，所述环形板的外围设置有多个立杆，多个所述立杆呈周向布置，每个所述立杆上均可旋转的设置有第一送料齿轮，所述第一送料齿轮和第二送料齿轮相啮合，所述第一送料齿轮位于所述第二送料齿轮的内部，所述第二送料齿轮上设置有拨片。
8.根据权利要求6所述的搅拌摩擦焊增材设备，其特征在于：所述水平推移装置包括送料气缸，所述送料气缸包括缸体和可沿所述缸体伸缩的推移杆，所述推移杆的外端设置有吸盘。9.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊增材设备，其特征在于：所述摆转筒体通过第一蜗轮蜗杆传动机构和所述叉环件相连接，所述叉环件通过第二蜗轮蜗杆传动机构连接在所述机头架上。10.根据权利要求9所述的搅拌摩擦焊增材设备，其特征在于：第一蜗轮蜗杆传动机构包括相啮合的第一蜗轮和第一蜗杆，所述第一蜗轮和所述摆转筒体相连接，所述第一蜗杆由第三电机驱动旋转，所述第三电机和所述叉环件相连接，所述第二蜗轮蜗杆传动机构包括相啮合的第二蜗轮和第二蜗杆，所述第二蜗轮和所述叉环件相连接，所述第二蜗杆由第四电机驱动旋转，所述第四电机和所述机头架相连接。

技术总结
本发明涉及一种搅拌摩擦焊增材设备，包括底座、横梁组件、溜板组件和机头组件；横梁组件沿X轴方向可滑移地连接在底座上；溜板组件沿Y轴方向可滑移地连接在横梁组件上；机头组件包括机头架和增材主体，机头架沿Z轴方向可滑移地连接在溜板组件上，增材主体包括叉环件和摆转筒体，叉环件围绕C轴轴线可旋转地连接在所述机头架上，C轴轴线和Z轴方向相平行；摆转筒体内部连接有主轴组件，主轴组件的上部连接有送料组件，摆转筒体围绕B轴轴线可旋转地连接在叉环件上，B轴轴线和Y轴方向相平行。本发明可以实现搅拌摩擦焊增材设备的五轴联动，提升了结构的灵活性，能够有效实现复杂形状构件的增材制造，提高了增材制造的效率和质量。提高了增材制造的效率和质量。提高了增材制造的效率和质量。


技术研发人员：徐婉婷 宫秀梅 林永勇 朱志雄 郭达伟 蒲炯 李文晓 谭立武
受保护的技术使用者：澳门发展及质量研究所
技术研发日：2023.07.17
技术公布日：2023/9/16