[发明专利]一种激光辅助成型的模块化混杂增材制造装置

权利要求书

1.一种激光辅助成型的模块化混杂增材制造装置，其特征在于：包括主梁，树脂给料成型单元、纤维给料成型单元、激光辅助成型单元、材料切换执行单元；

所述主梁上部安装材料切换执行单元，下部安装激光辅助成型单元；材料切换执行单元上安装树脂给料成型单元与纤维给料成型单元；

材料切换执行单元包括材料切换执行电机、转换块、谐波减速器及底板；其中，材料切换执行电机与谐波减速器同轴设置分别安装于主梁上部的左右两侧；切换执行电机与谐波减速器间通过转换块同轴固定；底板垂直于材料切换执行电机轴线设置，底板上部与谐波减速器的输出法兰固连；底板下部外侧面用于树脂给料成型单元与纤维给料成型单元的安装位置；通过控制材料切换执行电机动作，使得底板绕谐波减速器的轴线旋转，切换树脂给料成型单元与纤维给料成型单元的位置；

纤维给料成型单元用于进给和成型纤维材料，包括纤维端送丝电机、纤维端送丝机、纤维端安装板、纤维端垫块、纤维端散热风扇、纤维端打印头及剪丝机构；

其中，纤维端送丝电机和纤维端送丝机分别固定安装于纤维端安装板左右两侧相对位置，两者间通过螺钉同轴连接；

剪丝机构包括剪丝机构安装块、剪丝机架、剪丝舵机支撑板、剪丝舵机307d、转轴、刀片转台、刀片、连杆及舵盘；

所述剪丝机构安装块位于纤维端送丝机下方，整体为矩形截面的块状结构，其后侧面上开有螺纹孔，通过螺钉穿过纤维端安装板上的开孔后与螺纹孔配合拧紧，实现剪丝机构安装块与纤维端安装板件的固定；

所述剪丝机架的主体部分同为矩形截面的块状结构，其中间位置开有矩形槽，矩形槽内安装有竖直方向设置的转轴；剪丝机架的后侧面上设计有由两条横臂构成的L形臂；其中，横臂A端部与剪丝机架后侧面的左侧位置相接；横臂B与剪丝机架后侧面平行，且横臂B的端部沿横向开设有刀片槽，沿纵向开设有刀片槽连通的纤维穿孔A；

所述刀片转台末端位置开孔套于转轴上，刀片转台在转轴轴向的定位，通过刀片转台末端设计的凸台与矩形槽的顶面和底面配合实现；刀片通过螺钉穿过其后部转台连接孔后与转台固定，将刀片固定于刀片转台上表面；刀片前端置于前述刀片槽内，且刀片前端位置开有纤维穿孔B，纤维穿孔B与前述纤维穿孔A等尺寸且同轴，纤维穿孔B内圈为刀片的刃部；

上述结构的剪丝机架后侧面与前述剪丝机构安装块前侧面相对设置，同时在剪丝机构安装块前侧面上开有贯通左右两侧的条形收纳槽，用于容纳剪丝机架的L形臂；剪丝机架相对两角位置开设通孔，同时在剪丝机构安装块对应位置开有沉头螺纹孔，由此通过螺栓穿过通孔后与沉头螺纹孔螺纹连接拧紧，实现剪丝机架与剪丝机构安装块间的固定；

所述连杆的输出端与刀片转台前端相连形成转动副，输入端与舵盘的输出端相连形成转动副，舵盘的输入端与剪切舵机的输出轴固连；由此当剪切舵机动作时，带动舵盘转动，进一步通过连杆带动刀片转台下绕转轴转动；当刀片转台转动时，刀片随之转动，此时刀片的刃部掠过穿过纤维穿孔A与纤维穿孔B中的纤维丝耗材，使得纤维耗材被切断；上述剪切舵机安装于剪丝舵机支撑台末端；剪丝舵机支撑台上开有三个通孔，其中两个通孔分别与剪丝机架和剪丝机构安装块顶面上开设的沉头孔对应，并通过螺钉穿过通孔后与沉头孔拧紧，实现剪丝舵机支撑台的固定；剪丝舵机支撑台上的另一个通孔位置与纤维端送丝机的输出口同轴，保证纤维丝耗材可顺畅通过；

激光辅助成型单元，包括光纤激光器与红外测温仪；其中光纤激光器的光斑处于加工路径的前方下游区域，用于对于区域原位预热；红外测温仪用于测量区域内温度。

2.如权利要求1所述一种激光辅助成型的模块化混杂增材制造装置，其特征在于：树脂给料成型单元包括树脂端打印头与树脂端送丝机；树脂丝材由送丝机被推入树脂端打印头中，通过熔融沉积方法成型。

3.如权利要求1所述一种激光辅助成型的模块化混杂增材制造装置，其特征在于：光纤激光器可对成型路径的前方区域原位预热，使该区域材料达到玻璃化温度以上而软化，进而提高相邻层间的结合强度；红外测温头可对激光光斑区域测温并反馈到软件系统，软件系统通过对比工作区域理想温度与实际温度，可实时调节激光功率。

4.如权利要求1所述一种激光辅助成型的模块化混杂增材制造装置，其特征在于：当光纤激光器的光斑处于打印头加工路径的后方区域，通过控制运动执行机构，将混杂增材制造装置在垂直方向上回转180°，即可使光纤激光器的光斑重新回到打印头加工路径的前方下游区域。