[发明专利]一种板料搅拌渐进复合成形装置及方法

权利要求书

1.一种板料搅拌渐进复合成形装置，其特征在于，包括搅拌渐进成形工具头、反顶压头、主轴电机、主驱动单元、副驱动单元和板料夹具，

所述搅拌渐进成形工具头和反顶压头相对设置，待加工板料设置在搅拌渐进成形工具头和反顶压头之间，待加工板料两端由板料夹具夹持固定，

所述主驱动单元通过主轴电机与搅拌渐进成形工具头连接，所述副驱动单元与反顶压头连接，主驱动单元和副驱动单元分别带动搅拌渐进成形工具头、反顶压头同步运动，并保持恒定间隙。

2.根据权利要求1所述的板料搅拌渐进复合成形装置，其特征在于，所述搅拌渐进成形工具头的头部从轴心到外侧依次设有搅拌针、压料平面和圆角结构；对待加工板料进行复合成形时，所述搅拌针插入待加工板料。

3.根据权利要求2所述的板料搅拌渐进复合成形装置，其特征在于，所述搅拌针为带有螺纹的搅拌针。

4.根据权利要求2所述的板料搅拌渐进复合成形装置，其特征在于，所述压料平面宽度为搅拌针直径的2倍以内，所述圆角半径为待加工板料总厚度的3倍以上。

5.根据权利要求2所述的板料搅拌渐进复合成形装置，其特征在于，所述搅拌针为细长结构，搅拌针最大半径为待加工板料总厚度的25％，长度为待加工板料总厚度的85-95％。

6.根据权利要求2所述的板料搅拌渐进复合成形装置，其特征在于，所述反顶压头端部为平面结构，与所述压料平面配合压紧待加工板料。

7.根据权利要求6所述的板料搅拌渐进复合成形装置，其特征在于，所述反顶压头端部半径大于搅拌渐进成形工具头半径。

8.一种基于权利要求1所述的板料搅拌渐进复合成形装置的成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据所需加工零件的三维模型生成渐进成形加工轨迹，作为主驱动单元与副驱动单元的同步运动轨迹；

2)待加工板料由板料夹具夹持固定；

3)主驱动单元控制主轴电机转动，搅拌渐进成形工具头在主轴电机的带动下转动并插入待加工板料的内部，副驱动单元带动反顶压头与搅拌渐进成形工具头压紧板料；

4)主驱动单元和副驱动单元根据同步运动轨迹分别控制搅拌渐进成形工具头和反顶压头同步运动，完成板料搅拌渐进复合成形。

9.根据权利要求8所述的板料搅拌渐进复合成形方法，其特征在于，所述待加工板料由两种不同材料的板料叠加而成，或由两片板料间及设置于板料间的用于实现材料增强的粉末组合而成。

10.根据权利要求8所述的板料搅拌渐进复合成形方法，其特征在于，所述步骤1)中，获得渐进成形加工轨迹后，根据待加工板料的厚度，对所述渐进成形加工轨迹进行偏置处理，以处理后的渐进成形加工轨迹作为主驱动单元与副驱动单元的同步运动轨迹。