一种同步伴随式低应力制造设备及方法与流程

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1.本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种同步伴随式低应力制造设备及方法。

背景技术：

2.近年来，金属增材制造技术发展迅速，根据原材料送料方式不同以及原材料熔化能量来源不同，目前有激光送粉/铺粉/送丝打印，等离子弧送粉/送丝打印，电子束送粉/铺粉/送丝打印，电弧送丝打印，棒料摩擦焊增材打印。其中工业已广泛应用的是激光送粉/铺粉打印和电子束送丝/铺粉打印技术。除摩擦焊增材技术之外，上述几种打印技术共同点是原材料经历送料，熔化，凝固过程。增材制造过程中就是逐层金属先后的熔化和凝固过程，并且随着打印过程形状和尺寸的变化，增材过程中的温度场不均匀，产生热应力。部分金属材料熔化凝固冷却过程会产生的不同比容的组织导致产生相变应力。随着应力累积，不同的金属材料因其固有的材料物理性能(膨胀系数，热容)及不同温度场下的力学性能并结合零件结构刚度，当累积的应力达到该温度下的屈服强度时就会产生变形，当累积的应力或者零件结构造成的应力集中超过零件在该温度场的抗拉强度时，就会产生裂纹，裂纹延伸后直至断裂。零件在打印过程的开裂会导致增材过程中断，零件打印变形会造成零件尺寸超差，也会带来损失。
3.目前，对金属材料增材或焊接过程中产生的应力的消除，一般都是在沉积制造后，对形成的零件进行去应力操作，不仅效率低下，而且此时应力已经积累较大，零件有开裂的风险。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种同步伴随式低应力制造设备及方法，用于解决现有增材制造只能在沉积制造结束后对零件进行去应力，效率低，而且此时应力已经积累较大，零件有开裂的风险的问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一方面，本发明提供一种同步伴随式低应力制造设备，至少包括：工作台和龙门；
7.所述工作台的上表面固定设置有两个互相平行的x轴移动部件，两个所述x轴移动部件长度相等，形成导轨；所述龙门设置在两个所述x轴移动部件形成的导轨上，所述龙门在所述导轨上水平滑动；
8.所述龙门包括横梁，所述横梁上固定设置有y轴移动部件，所述y轴移动部件与所述x轴移动部件垂直；所述y轴移动部件上设置有两个z轴移动部件，两个所述z轴移动部件分别与所述y轴移动部件以及所述x轴移动部件垂直，两个所述z轴移动部件分别挂载第一机械手和第二机械手；所述第一机械手上固定安装有加工机械头，所述加工机械头随所述第一机械手的移动方向进行多方位运动；所述第二机械手上固定安装有去应力机械头，所述去应力机械头随所述第二机械手的移动方向进行多方位运动；所述第一机械手用于进行
增材制造或焊接，所述第二机械手用于去应力。
9.可选的，所述导轨上对向设置有两个龙门。
10.可选的，所述龙门包括两个立柱，两个所述立柱垂直设置在所述导轨上，每个所述立柱分别与所述导轨的一个所述x轴移动部件连接；所述横梁固定在两个所述立柱的上表面。
11.可选的，所述设备还包括控制器，所述控制器固定在所述横梁的上表面，一个所述控制器与一个机械手连接，用于控制所述机械手运动。
12.可选的，每个所述x轴移动部件包括一个线轨和两个x轴滑块，两个所述x轴滑块滑动固定在所述线轨上，每个所述立柱分别设置在每个所述x轴移动部件的一个所述x轴滑块上。
13.可选的，所述y轴移动部件包括一个y轴导轨和两个y轴导轨滑块，所述y轴导轨固定在所述横梁上，两个所述y轴导轨滑块滑动安装在所述y轴导轨上。
14.可选的，所述z轴移动部件包括丝杠轴承座和丝杠，所述丝杠轴承座固定在一个所述y轴导轨滑块上，所述丝杠安装在所述丝杠轴承座上。
15.可选的，所述龙门还包括两个支撑面板，两个所述支撑面板分别设置在两个所述立柱与所述x轴滑块之间，与所述立柱固定连接。
16.另一方面，本发明还提供一种同步伴随式低应力制造方法，应用于上述同步伴随式低应力制造设备，所述设备至少包括工作台，龙门；所述工作台上表面设置有两个互相平行的x轴移动部件，两个所述x轴移动部件形成导轨，所述龙门设置在所述导轨上，所述龙门上固定设置有y轴移动部件，所述y轴移动部件上设置有两个z轴移动部件，所述x轴移动部件、所述y轴移动部件以及所述z轴移动部件之间互相垂直，两个所述z轴移动部件分别挂载有第一机械手和第二机械手，所述第一机械手上固定安装有加工机械头，所述第二机械手上固定安装有去应力机械头；所述方法包括：
17.获取待加工零件的三维模型并根据所述三维模型规划所述待加工零件的加工路径和去应力路径；
18.根据所述加工路径控制所述加工机械头随所述第一机械手沿所述x轴移动部件、所述y轴移动部件以及所述z轴移动部件的方向运动完成打印或焊接所述待加工零件；
19.根据所述去应力路径控制所述第二机械手对所述第一机械手加工形成的零件进行去应力操作，得到所述待加工零件；所述去应力机械头随所述第二机械手沿所述x轴移动部件、所述y轴移动部件以及所述z轴移动部件的方向运动完成去应力操作。
20.可选的，所述第一机械手进行打印或焊接操作形成熔池，所述熔池凝固后所述第二机械手对凝固后的所述熔池进行去应力操作。
21.与现有技术相比，本发明提供的一种同步伴随式低应力制造设备，至少包括：工作台和龙门；工作台的上表面固定设置有两个互相平行的x轴移动部件，两个x轴移动部件长度相等，形成导轨；龙门设置在两个x轴移动部件形成的导轨上，龙门在导轨上水平滑动；龙门包括横梁，横梁上固定设置有y轴移动部件，y轴移动部件与x轴移动部件垂直；y轴移动部件上设置有两个z轴移动部件，两个z轴移动部件分别与y轴移动部件以及x轴移动部件垂直，两个z轴移动部件分别挂载第一机械手和第二机械手；第一机械手上固定安装有加工机械头，加工机械头随第一机械手的移动方向进行多方位运动；第二机械手上固定安装有去
应力机械头，去应力机械头随第二机械手的移动方向进行多方位运动；第一机械手用于进行增材制造或焊接，第二机械手用于去应力。通过在第一机械手上固定安装加工机械头，可以在工作台上进行打印或焊接零件，在第二机械手上固定安装去应力机械头，可以在第一机械手打印或焊接零件的同时对该零件进行去应力操作，不仅可以将每一层的应力降到最低，不用在开裂或变形的时候去应力，不会出现应力累积的情况，而且通过本设备部分零件可以取消增材去应力退火工序，提高增材打印或焊接的效率。
22.通过选择不同的加工机械头可以进行零件的增材、焊接制造，当选择搅拌头作为去应力机械头进行去应力操作时，可以实现增材、焊接制造零件的等轴晶组织，同时通过搅拌头的随动搅拌摩擦可以对增材过程中的气孔缺陷，显微裂纹缺陷在固态下进行搅拌消除，提高打印致密度，降低增材打印应力，提高增材打印晶粒度，同时提高零件的强度和塑性。
23.与现有技术相比，本发明提供的一种同步伴随式低应力制造方法的有益效果与上述技术方案所述一种同步伴随式低应力制造设备的有益效果相同，此处不做赘述。
附图说明
24.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
25.图1为本发明提供的一种同步伴随式低应力制造设备的结构示意图；
26.图2为本发明提供的一种同步伴随式低应力制造方法的流程图。
27.附图标记：
28.1-工作台，2-龙门，3-x轴移动部件，4-横梁，5-立柱，6-y轴移动部件，7-z轴移动部件，8-第一机械手，9-第二机械手，10-控制器，11-支撑面板，12-水冷设备，13-空调设备。
具体实施方式
29.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
30.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
31.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
32.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相
连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.目前对于增材制造或焊接形成的零件内部应力的消除和调整，一般采用自然时效、热时效法、振动时效法、超声冲击法、施加压力法和去应力退火等，上述方法一般都是在零件成型后对零件进行去应力的操作，不仅效率低下，去应力效果不理想，且此时应力已经积累到一定程度，零件有开裂或变形的风险。
35.为了解决上述问题，本发明提供一种同步伴随式低应力制造设备及方法，通过同步伴随式低应力制造设备可以在零件制造过程中对零件进行去应力操作，将每一层的应力降到最低，不用在零件开裂或变形时再去应力。
36.图1为本发明提供的一种同步伴随式低应力制造设备的结构示意图。如图1所示，本设备包括工作台1和龙门2，工作台1的上表面固定设置有两个互相平行的x轴移动部件3，位于工作台1的两侧，两个x轴移动部件3的长度相等，形成导轨；龙门2包括两个龙门，两个龙门结构相同，两个龙门对向设置在两个x轴移动部件3形成的导轨上，两个龙门均可以在该导轨上水平滑动。每个x轴移动部件3均包括一个线轨和两个x轴滑块，两个x轴滑块固定在线轨上。
37.龙门2包括横梁4和立柱5，立柱5有两个，立柱5垂直设置在两个x轴移动部件组成的导轨上，每个立柱5分别与导轨的一个x轴移动部件3连接，每个立柱5分别设置在每个x轴移动部件3的一个x轴滑块上。横梁4固定在两个立柱5的上侧，横梁4上固定设置有y轴移动部件6，y轴移动部件6与x轴移动部件3垂直，y轴移动部件6上设置有两个z轴移动部件7，两个z轴移动部件分别与y轴移动部件6以及x轴移动部件3垂直，两个z轴移动部件7上分别挂载第一机械手8和第二机械手9，第一机械手8上固定安装有加工机械头，加工机械头随第一机械手8的移动方向进行多方位运动；第二机械手9上固定安装有去应力机械头，去应力机械头随第二机械手9的移动方向进行多方位运动。
38.龙门2的横梁上固定设置有控制器10，控制器10有四个，每个机械手对应连接一个控制器10，用于控制机械手运动。龙门2还包括两个支撑面板11，两个支撑面板11分别设置在立柱5与x轴滑块之间，并与立柱5固定连接，其中一个支撑面板上固定设置有水冷设备12，另一个支撑面板上固定设置有空调设备13，本设备还包括热源供给设备，热源供给设备可以固定设置在一个立柱5的侧壁上，也可以设置在其他靠近机械手的位置，热源供给设备分别与加工机械头和水冷设备12连接，用于提供热源，水冷设备12与热源供给设备连接，用于热源供给设备的冷却降温。
39.其中，工作台1可以为40米组合床身。
40.龙门2，本设备可以设置两个龙门，每个龙门上挂载两个机械手，可以根据实际需求自由选择安装加工机械头和去应力机械头的数量，种类和位置，例如：可以选择在每个龙门上的一个机械手上安装加工机械头，另一个机械手上安装去应力机械头，同时也可以一个龙门上的两个机械手上都安装加工机械头，另一个龙门的两个机械手上都安装去应力机械头，或者可以在零件制造过程中同时使用随动搅拌摩擦和随动振动冲击方式去应力，即在一个机械手上安装搅拌头，一个机械手上安装冲击头，另外两个机械手安装加工机械头。
41.由于龙门可以在工作台上表面设置的x轴移动部件形成的导轨上水平滑动，加上工作台设置为40米的组合床身，本设备可以进行大尺寸零件的低应力制造。
42.x轴移动部件3，x轴移动部件3可以采用优质碳素结构钢焊接组合床身，经过时效处理。传动方式为：采用重载预紧的直线导轨导向，双齿轮消隙结构提高齿轮传动的刚性、稳定性及传动精度；两个x轴移动部件3同步双驱，配两套大扭矩kuka电机及高精度行星齿轮减速机。
43.y轴移动部件6，可以包括一个y轴导轨和两个y轴导轨滑块，两个y轴导轨滑块滑动安装在y轴导轨上，y轴导轨固定在横梁4上。y轴移动部件6可以采用优质碳素结构钢焊接横梁4，经过时效处理。传动方式为：采用重载预紧的直线导轨导向，双齿轮消隙结构提高齿轮传动刚性、稳定性及传动精度；大扭矩kuka电机及高精度行星齿轮减速机；同时采用机械卸荷结构降低龙门横梁负荷。
44.z轴移动部件7，可以包括丝杠轴承座和丝杠，丝杠轴承座固定在一个y轴导轨滑块上，丝杠安装在丝杠轴承座上。z轴移动部件7可以采用优质碳素结构钢焊接，经过时效处理。传动方式为：采用重载预紧的直线导轨导向，重载预紧滚珠丝杠提高传动刚性、稳定性及传动精度；大扭矩kuka电机及高精度行星齿轮减速机；同时，在z轴运动形式上，采用同步液压平衡机构，实现运动平稳及安全保护功能。
45.机械手：可以选择kuka kr60 ha机器人，kuka kr60 ha机器人可以实现六轴空间曲线运动，也可以选择能进行三轴运动或四轴运动的机械手等。
46.控制器10：可以选择库卡krc4，控制器10完成对机械手的控制，同时能够对x轴移动部件3、y轴移动部件6和z轴移动部件7进行控制，控制器10具有12轴插补功能，能够满足多轴联动的需要。控制器10与x轴移动部件的伺服电机、y轴移动部件的伺服电机、z轴移动部件的伺服电机相连，控制器10还与上位机相连，上位机包括四个显示器，每个显示器对应显示一个控制器的参数设置及工作情况等，上位机进行参数设置以及发送动作信号给控制器10，控制器10发送动作指令到x轴移动部件的伺服电机、y轴移动部件的伺服电机、z轴移动部件的伺服电机以及机械手，使x轴移动部件、y轴移动部件、z轴移动部件以及机械手进行指定动作。
47.机械手的移动方向：龙门2沿x轴方向全程运动，机械手安装在龙门2的横梁4上实现y轴方向和z轴方向移动，同时机械手可以实现六轴空间曲线运动。
48.加工机械头可以为激光打印头、激光焊接头、等离子弧或电弧焊，如果在第一机械手上安装激光焊接头、等离子弧或电弧焊可以进行对零件的焊接，如果在第一机械手上安装激光打印头可以进行增材制造打印零件的工作。使用人员可以根据实际需求选择不同的加工机械头。通过第一机械手本设备既可以进行零件的打印也可以进行零件的焊接。
49.去应力机械头可以为搅拌头或冲击头等可以去应力的机械头。其中，搅拌头为绕轴心自转的机械头，可以根据打印材料和打印结构选择不同尺寸、不同材质的搅拌头，采用搅拌头去应力是在原材料融化凝固后，进行搅拌锻压，在对零件搅拌进行应力松弛的同时，可以打断增材过程的晶粒外延生产的柱状晶模式，再结晶后实现等轴晶，同时还可以对增材过程中的气孔缺陷，显微裂纹缺陷在固态下进行搅拌消除，提高打印致密度，降低增材打印应力，部分零件可取消增材去应力退火工序，提高增材打印晶粒度，同时提高零件的强度
和塑性。采用冲击头去应力是通过冲击头产生超声频振动冲击对增材或焊接凝固的熔池进行冲击去应力，冲击头可以根据零件的不同壁厚，不同结构进行选择，冲击头可以为直径1-3mm的圆柱或矩形冲击片。本设备将增材打印技术、焊接技术与搅拌摩擦技术、超声频振动冲击结合到了一起，既可以进行增材打印工作也可以进行焊接工作，同时可以根据零件制造需求选择是采用搅拌摩擦去应力还是采用超声频振动冲击方式去应力，而且只需要在机械手上安装相应的机械头即可实现，操作方便。
50.水冷设备12可以为水冷机组；热源供给设备可以为激光器或弧焊焊机，当第一机械手安装激光焊接头或激光打印头时，热源供给设备为激光器，激光器为激光焊接头或激光打印头提供热源，当第一机械手安装等离子弧或电弧焊时，热源供给设备为弧焊焊机，弧焊焊机为等离子弧或电弧焊提供热源。
51.空调设备13用于对周围空气降温。
52.通过在第一机械手上固定安装加工机械头，可以在工作台上进行打印或焊接零件，在第二机械手上固定安装去应力机械头，可以在第一机械手打印或焊接零件的同时对该零件进行去应力操作，将每一层的应力降到最低，不用在开裂或变形的时候去应力，不会出现应力累积的情况，同时部分零件可以取消增材去应力退火工序，提高增材打印的效率；x轴移动部件、y轴移动部件、z轴移动部件以及机械手的设置可以使加工机械头和去应力机械头进行多方位以及空间曲线运动，可以实现结构复杂零件的低应力制造。通过选择不同的加工机械头可以进行零件的增材、焊接制造，当选择搅拌头作为去应力机械头进行去应力操作时，可以实现增材、焊接制造零件的等轴晶组织，同时通过搅拌头的随动搅拌摩擦可以对增材过程中的气孔缺陷，显微裂纹缺陷在固态下进行搅拌消除，提高打印致密度，降低增材打印应力，提高增材打印晶粒度，同时提高零件的强度和塑性。
53.本发明还提供一种同步伴随式低应力制造方法，应用于上述的同步伴随式低应力制造设备，所述设备至少包括工作台，龙门；所述工作台上表面设置有两个互相平行的x轴移动部件，两个所述x轴移动部件形成导轨，所述龙门设置在所述导轨上，所述龙门上固定设置有y轴移动部件，所述y轴移动部件上设置有两个z轴移动部件，所述x轴移动部件、所述y轴移动部件以及所述z轴移动部件之间互相垂直，两个所述z轴移动部件分别挂载有第一机械手和第二机械手，所述第一机械手上固定安装有加工机械头，所述第二机械手上固定安装有去应力机械头；该方法可以结合图2进行说明，如图2所示，包括以下步骤：
54.步骤201：获取待加工零件的三维模型并根据所述三维模型规划所述待加工零件的加工路径和去应力路径。
55.加工路径为打印路径或焊接路径；去应力路径为搅拌路径或冲击头运动路径，待加工零件的三维模型可以通过cad、cam等软件建立，可以通过rc-cam软件规划加工路径和去应力路径。路径规划完成后采用ansys、flow-3d等三维软件模拟加工和去应力过程，判断是否合理，如果加工路径与去应力路径有干涉区域，对干涉区域进行调整。然后将规划好的路径信息以及程序导入到同步伴随式低应力制造设备中进行零件打印或焊接的低应力制造。
56.步骤202：根据所述加工路径控制所述加工机械头随所述第一机械手沿所述x轴移动部件、所述y轴移动部件以及所述z轴移动部件的方向运动完成打印或焊接所述待加工零件。
57.每个机械手连接一个控制器，由控制器控制机械手进行空间曲线运动以及沿x轴移动部件、y轴移动部件以及z轴移动部件的方向运动。
58.步骤203：根据所述去应力路径控制所述第二机械手对所述第一机械手加工形成的零件进行去应力操作，得到所述待加工零件。
59.所述去应力机械头随所述第二机械手沿所述x轴移动部件、所述y轴移动部件以及所述z轴移动部件的方向运动完成去应力操作。在第一机械手上固定的加工机械头进行打印或焊接时，第二机械手同时进行搅拌或超高频冲击振动去应力，第一机械手和第二机械手是同步运动的。
60.本发明提供的一种同步伴随式低应力制造方法的有益效果与上述技术方案所述一种同步伴随式低应力制造设备的有益效果相同，此处不做赘述。
61.优选的，所述第一机械手进行打印或焊接操作形成熔池，所述熔池凝固后所述第二机械手对凝固后的所述熔池进行去应力操作。
62.在打印或焊接的熔池凝固后，搅拌头或冲击头距离第一机械头固定的加工机械头刚熔化原材料形成的熔池的距离为20～100毫米。
63.在实际应用中，当进行激光送丝打印，且采用搅拌摩擦去应力时的具体实施过程如下：在机械手上安装激光打印头和搅拌头，建立待打印零件的三维模型，并根据该三维模型在计算机程序软件上进行编程打印和随动去应力程序，利用三维软件模拟焊接和随动去应力过程是否合理，对干涉区域进行调整，干涉区域为机械手之间有路径重合的区域，将确认好的打印和随动去应力程序导入本同步伴随式低应力制造设备中，控制器根据导入的程序驱动机械手进行运动，激光器为激光打印头提供热源，安装激光打印头的机械手进行打印零件，打印过程中形成熔池，熔池凝固后安装搅拌头的机械手对凝固后的熔池进行搅拌去应力，在设备运行过程中安装激光打印头的机械手和安装搅拌头的机械手同步运动。其中制造该零件的参数主要包括：切片厚度，扫描路径，激光功率，送丝速度，搅拌摩擦压力，搅拌摩擦速度等。打印完成后对成形的零件毛坯进行无损检测，通过x射线检测零件内部质量，荧光检测零件表面质量。
64.当进行焊接且采用搅拌摩擦去应力时的具体实施过程如下：在机械手上安装激光焊接头和搅拌头，建立待焊接零件的三维模型，并根据该三维模型在计算机程序软件上进行编程焊接和随动去应力程序，利用三维软件模拟焊接和随动去应力过程是否合理，对干涉区域进行调整，干涉区域为机械手之间有路径重合的区域，将确认好的焊接和随动去应力程序导入本同步伴随式低应力制造设备中，控制器根据导入的程序驱动机械手进行运动，激光器为激光焊接头提供热源，安装激光焊接头的机械手进行焊接零件，焊接过程中形成熔池，熔池凝固后安装搅拌头的机械手对凝固后的熔池进行搅拌去应力，在设备运行过程中安装激光焊接头的机械手和安装搅拌头的机械手同步运动。其中焊接该零件的参数主要包括：激光功率，焊接速度，搅拌摩擦压力，搅拌摩擦速度等。焊接完成后对焊接后的零件进行毛坯无损检测，通过x射线检测零件内部质量，荧光检测零件表面质量。
65.当进行激光送丝打印且采用超声频振动冲击去应力时的具体实施过程如下：在机械手上安装激光打印头和冲击头，建立待焊接零件的三维模型，并根据该三维模型在计算机程序软件上进行编程打印和随动去应力程序，利用三维软件模拟焊接和随动去应力过程是否合理，对干涉区域进行调整，干涉区域为机械手之间有路径重合的区域，将确认好的打
印和随动去应力程序导入本同步伴随式低应力制造设备中，控制器根据导入的程序驱动机械手进行运动，激光器为激光打印头提供热源，安装激光打印头的机械手进行打印零件，打印程中形成熔池，熔池凝固后安装冲击头的机械手对凝固后的熔池进行超声频振动冲击去应力，在设备运行过程中安装激光打印头的机械手和安装冲击头的机械手同步运动。其中焊接该零件的参数主要包括：切片厚度，扫描路径，激光功率，送粉速度，冲击压力，冲击速度等。打印完成后对成形的零件毛坯进行无损检测，通过x射线检测零件内部质量，荧光检测零件表面质量。
66.当进行焊接且采用超声频振动冲击去应力时的具体实施过程如下：在机械手上安装激光焊接头和冲击头，建立待焊接零件的三维模型，并根据该三维模型在计算机程序软件上进行编程焊接和随动去应力程序，利用三维软件模拟焊接和随动去应力过程是否合理，对干涉区域进行调整，干涉区域为机械手之间有路径重合的区域，将确认好的焊接和随动去应力程序导入本同步伴随式低应力制造设备中，控制器根据导入的程序驱动机械手进行运动，激光器为激光焊接头提供热源，安装激光焊接头的机械手进行焊接零件，焊接过程中形成熔池，熔池凝固后安装冲击头的机械手对凝固后的熔池进行超声频振动冲击去应力，在设备运行过程中安装激光焊接头的机械手和安装冲击头的机械手同步运动。其中焊接该零件的参数主要包括：激光功率，焊接速度，冲击压力，冲击速度等。焊接完成后对焊接后的零件进行毛坯无损检测，通过x射线检测零件内部质量，荧光检测零件表面质量。
67.在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
68.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种同步伴随式低应力制造设备，其特征在于，至少包括：工作台和龙门；所述工作台的上表面固定设置有两个互相平行的x轴移动部件，两个所述x轴移动部件长度相等，形成导轨；所述龙门设置在两个所述x轴移动部件形成的导轨上，所述龙门在所述导轨上水平滑动；所述龙门包括横梁，所述横梁上固定设置有y轴移动部件，所述y轴移动部件与所述x轴移动部件垂直；所述y轴移动部件上设置有两个z轴移动部件，两个所述z轴移动部件分别与所述y轴移动部件以及所述x轴移动部件垂直，两个所述z轴移动部件分别挂载第一机械手和第二机械手；所述第一机械手上固定安装有加工机械头，所述加工机械头随所述第一机械手的移动方向进行多方位运动；所述第二机械手上固定安装有去应力机械头，所述去应力机械头随所述第二机械手的移动方向进行多方位运动；所述第一机械手用于进行增材制造或焊接，所述第二机械手用于去应力。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述导轨上对向设置有两个龙门。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述龙门包括两个立柱，两个所述立柱垂直设置在所述导轨上，每个所述立柱分别与所述导轨的一个所述x轴移动部件连接；所述横梁固定在两个所述立柱的上表面。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括控制器，所述控制器固定在所述横梁的上表面，一个所述控制器与一个机械手连接，用于控制所述机械手运动。5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，每个所述x轴移动部件包括一个线轨和两个x轴滑块，两个所述x轴滑块滑动固定在所述线轨上，每个所述立柱分别设置在每个所述x轴移动部件的一个所述x轴滑块上。6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述y轴移动部件包括一个y轴导轨和两个y轴导轨滑块，所述y轴导轨固定在所述横梁上，两个所述y轴导轨滑块滑动安装在所述y轴导轨上。7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述z轴移动部件包括丝杠轴承座和丝杠，所述丝杠轴承座固定在一个所述y轴导轨滑块上，所述丝杠安装在所述丝杠轴承座上。8.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述龙门还包括两个支撑面板，两个所述支撑面板分别设置在两个所述立柱与所述x轴滑块之间，与所述立柱固定连接。9.一种同步伴随式低应力制造方法，其特征在于，应用于权利要求1～9任一项所述同步伴随式低应力制造设备，所述设备至少包括工作台，龙门；所述工作台上表面设置有两个互相平行的x轴移动部件，两个所述x轴移动部件形成导轨，所述龙门设置在所述导轨上，所述龙门上固定设置有y轴移动部件，所述y轴移动部件上设置有两个z轴移动部件，所述x轴移动部件、所述y轴移动部件以及所述z轴移动部件之间互相垂直，两个所述z轴移动部件分别挂载有第一机械手和第二机械手，所述第一机械手上固定安装有加工机械头，所述第二机械手上固定安装有去应力机械头；所述方法包括：获取待加工零件的三维模型并根据所述三维模型规划所述待加工零件的加工路径和去应力路径；根据所述加工路径控制所述加工机械头随所述第一机械手沿所述x轴移动部件、所述y轴移动部件以及所述z轴移动部件的方向运动完成打印或焊接所述待加工零件；根据所述去应力路径控制所述第二机械手对所述第一机械手加工形成的零件进行去
应力操作，得到所述待加工零件；所述去应力机械头随所述第二机械手沿所述x轴移动部件、所述y轴移动部件以及所述z轴移动部件的方向运动完成去应力操作。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一机械手进行打印或焊接操作形成熔池，所述熔池凝固后所述第二机械手对凝固后的所述熔池进行去应力操作。

技术总结

本发明公开一种同步伴随式低应力制造设备及方法，涉及增材制造技术领域，以解决现有增材制造只能在沉积制造结束后对零件进行去应力，去应力效果不理想的问题。设备至少包括：工作台和龙门；工作台的上表面设置的两个互相平行的X轴移动部件形成导轨，龙门设置在导轨上；龙门的横梁上设置有Y轴移动部件，Y轴移动部件上设置有两个Z轴移动部件，两个Z轴移动部件分别挂载第一机械手和第二机械手；第一机械手上安装有加工机械头，加工机械头随第一机械手的移动方向进行多方位运动；第二机械手上安装有去应力机械头，去应力机械头随第二机械手的移动方向进行多方位运动。同步伴随式低应力制造设备及方法用于在打印或焊接零件过程中同步去应力。同步去应力。同步去应力。