[发明专利]一种基于3D打印与渐进成形技术的变壁厚钣金零件加工方法与装置

权利要求书

1.一种基于3D打印与渐进成形技术的变壁厚钣金零件加工装置，其特征在于，包括渐进成形夹头(1)、渐进成形工具头(2)、激光束(3)和粉末喷头(4)；粉末喷头(4)在板料上需要增加壁厚或者成形过程中易变薄的地方喷涂粉末，激光束(3)用于使粉末熔覆在板料表面，增加材料厚度，对于零件不减薄或者不需要增加壁厚的区域，则不做送粉操作；同时激光束(3)还用于对材料表面进行加热以利于塑性成形；渐进成形工具头经过加热区域，使材料成形。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，渐进成形工具头(2)、激光束(3)和粉末喷头(4)按照同一运动轨迹运动；其中，激光束(3)和粉末喷头(4)同时运动，而渐进成形工具头(2)的运动则稍滞后一定时间，以便激光熔覆的粉末与板料母体相融合，同时，应在板料加热部分和熔覆的粉末温度较高的时候进行渐进成形。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，激光束(3)的能量以可以使喷涂的粉末融化以及使板料表面与粉末结合的地方融化为宜，而不应使板料完全融化。

4.根据权利要求1-3任一所述的装置的变壁厚钣金零件加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

第1步：用渐进成形夹头(1)将板料装夹在渐进成形机床上；

第2步：对渐进成形工具头(2)、激光束(3)和粉末喷头(4)进行定位；

第3步：在数控设备上控制渐进成形工具头(2)、激光束(3)和粉末喷头(4)的运动，完成钣金件的渐进成形，粉末喷头4在板料上需要增加壁厚或者成形过程中易变薄的地方喷涂粉末，激光束(3)用于使粉末熔覆在板料表面，增加材料厚度，同时激光束(3)还用于对材料表面需要加热的部位进行局部加热以利于成形；随后，渐进成形工具头经过加热区域，使材料成形；

第4步：松开渐进成形夹头(1)，取出已成形的钣金件。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，选择与零件材料相同或者不同的材料粉末进行喷涂。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，控制粉末喷涂情况，在成形零件易变薄的侧壁时，喷涂粉末，而在成形零件不易变薄的区域时，则不喷涂粉末；还可以根据零件所要求的壁厚，控制粉末喷涂量。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，粉末的喷涂厚度在1-2mm。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的渐进成形工具头(2)、激光束(3)和粉末喷头(4)的运动速度，以及渐进成形工具头(2)和激光束(3)、粉末喷头(4)的运动时间间隔应该根据加工零件的形状和材料进行相应的设定。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，板料(5)厚度大于3mm，并在3-10mm之间。