選擇性激光熔化鋪粉裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種選擇性激光熔化鋪粉裝置，包括用于盛裝待鋪粉末的漏斗式鋪粉倉和用于調(diào)節(jié)所述漏斗式鋪粉倉的至少出粉口處粉末壓力大小的調(diào)節(jié)裝置，本發(fā)明的選擇性激光熔化鋪粉裝置，采用漏斗式結(jié)構(gòu)的鋪粉倉，與加工平臺沿豎直方向排布，與現(xiàn)有技術(shù)中的鋪粉裝置相比，結(jié)構(gòu)緊湊簡單，來回鋪粉無空行程，能夠節(jié)約鋪粉裝置運(yùn)動(dòng)所需的驅(qū)動(dòng)能，降低鋪粉能耗，提高鋪粉效率；而且漏斗式鋪粉倉內(nèi)底層粉末作為鋪粉來源，該部分粉末受擠壓作用因此壓力較大，能提高鋪粉的致密性，進(jìn)而提高零件成型質(zhì)量；還可應(yīng)用于粉末流動(dòng)性的研究，有效測定各種因素對粉末鋪展后致密性的影響。
【專利說明】選擇性激光熔化鋪粉裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬粉末激光熔化成形【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種選擇性激光熔化鋪粉裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬粉末激光熔化成形系統(tǒng)又稱3D打印機(jī)，因其可成形結(jié)構(gòu)復(fù)雜的、能夠直接使用的金屬零部件而得到廣泛關(guān)注，并被預(yù)測為可能引發(fā)“第三次工業(yè)革命”的關(guān)鍵技術(shù)之一。鋪粉是選擇性激光熔化的重要一環(huán)，利用鋪粉方式來保障粉層的水平度、均勻性是目前金屬粉末激光熔化成形系統(tǒng)普遍采用的解決方案，鋪粉效果影響粉末的致密性，進(jìn)而直接影響零件成型質(zhì)量，在鋪粉過程中，粉末的致密性與粉末的流動(dòng)及其所受的壓力等因素有關(guān)，現(xiàn)有技術(shù)中的鋪粉裝置一般包括供粉倉、加工倉、回收倉和鋪粉刮刀，其中加工倉的倉底為加工平臺，通過供粉倉倉底的上升、加工平臺的下降和刮刀的水平移動(dòng)實(shí)現(xiàn)供粉和鋪粉，將過量粉末在加工平面上刮動(dòng)，多余的粉末則刮至回收倉中，其缺陷是:供粉倉、加工倉和回收倉三者沿同一水平面排列布置，整體結(jié)構(gòu)空間大，鋪粉刮刀運(yùn)動(dòng)路徑長，而且刮刀要完成一次鋪粉需要來回運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生一次空行程，造成鋪粉能耗高和效率低的問題，同時(shí)供粉倉內(nèi)金屬粉末呈自然堆積狀態(tài)，并且始終以供粉倉內(nèi)頂層粉末作為鋪粉來源，該部分金屬粉末壓力小，鋪粉致密性較差，影響零件成型質(zhì)量。
[0003]因此，為解決上述問題，需要一種選擇性激光熔化鋪粉裝置，縮減占地面積，降低鋪粉能耗，提高鋪粉效率及粉末的致密性，提高零件成型質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種選擇性激光熔化鋪粉裝置，占地面積小，能夠降低鋪粉能耗，提高鋪粉效率及粉末的致密性，提高零件成型質(zhì)量。
[0005]本發(fā)明的選擇性激光熔化鋪粉裝置，包括用于盛裝待鋪粉末的漏斗式鋪粉倉和用于調(diào)節(jié)包括漏斗式鋪粉倉出粉口在內(nèi)的漏斗式鋪粉倉內(nèi)腔內(nèi)的粉末壓力大小的調(diào)節(jié)裝置；
[0006]進(jìn)一步，所述漏斗式鋪粉倉包括箱體和設(shè)于所述箱體內(nèi)部的至少一個(gè)調(diào)節(jié)門板；所述箱體包括四周圍合的圍板；所述圍板包括至少一對平行相對設(shè)置的側(cè)板；所述調(diào)節(jié)門板上端鉸接于該平行相對的兩個(gè)側(cè)板之間；
[0007]進(jìn)一步，所述調(diào)節(jié)門板為兩個(gè)并且水平對稱設(shè)置，兩調(diào)節(jié)門板與平行相對的兩個(gè)側(cè)板圍合成待鋪粉末盛放室；兩調(diào)節(jié)門板下端邊沿之間的縫隙形成所述出粉口 ；
[0008]進(jìn)一步，所述調(diào)節(jié)裝置包括用于推動(dòng)兩調(diào)節(jié)門板轉(zhuǎn)動(dòng)的絲杠螺母副；所述絲杠螺母副的絲桿水平設(shè)置并沿平行于側(cè)板的方向單自由度轉(zhuǎn)動(dòng)連接于箱體；絲杠螺母副的螺母與調(diào)節(jié)門板一一對應(yīng)設(shè)置，各螺母均單自由度滑動(dòng)連接于箱體并支撐于相應(yīng)調(diào)節(jié)門板背向待鋪粉末盛放室的一側(cè)；絲桿位于兩調(diào)節(jié)門板對稱面兩側(cè)的部分螺紋方向相反；
[0009]進(jìn)一步，所述絲杠螺母副共設(shè)置兩個(gè)并對稱的布置于兩調(diào)節(jié)門板下端邊沿兩端；[0010]進(jìn)一步，所述調(diào)節(jié)裝置還包括用于帶動(dòng)兩絲桿同步轉(zhuǎn)動(dòng)的蝸輪蝸桿副；所述蝸輪蝸桿副的蝸桿水平設(shè)置并沿垂直于絲桿的方向單自由度轉(zhuǎn)動(dòng)連接于箱體；蝸輪蝸桿副的蝸輪一一對應(yīng)的同軸固定于絲桿；
[0011]進(jìn)一步，所述蝸桿的一端伸出于箱體外部形成旋鈕并固定有角度儀表盤；
[0012]進(jìn)一步，所述螺母上固定有用于支撐相應(yīng)調(diào)節(jié)門板的頂針；
[0013]進(jìn)一步，所述漏斗式鋪粉倉還包括固定于箱體底部的兩個(gè)刮刀片；兩刮刀片平行相對并相對于兩調(diào)節(jié)門板的對稱面對稱設(shè)置；所述漏斗式鋪粉倉還包括連接于調(diào)節(jié)門板背向待鋪粉末盛放室的一側(cè)與箱體之間的拉伸彈簧；
[0014]進(jìn)一步，所述調(diào)節(jié)門板的下端邊沿導(dǎo)圓角；所述頂針的外端為球頭。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的選擇性激光熔化鋪粉裝置，采用漏斗式結(jié)構(gòu)的鋪粉倉，與加工平臺沿豎直方向排布，與現(xiàn)有技術(shù)中的鋪粉裝置相比，結(jié)構(gòu)緊湊簡單，來回鋪粉無空行程，能夠節(jié)約鋪粉裝置運(yùn)動(dòng)所需的驅(qū)動(dòng)能，降低鋪粉能耗，提高鋪粉效率；而且漏斗式鋪粉倉內(nèi)底層粉末作為鋪粉來源，該部分粉末受擠壓作用因此壓力較大，能提高鋪粉的致密性，進(jìn)而提高零件成型質(zhì)量；還可應(yīng)用于粉末流動(dòng)性的研究，有效測定出口處粉末壓力大小對粉末鋪展后致密性的影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為圖1的俯視圖；
[0018]圖3為通過matlab軟件繪制的C:_:-b圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0019]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1的俯視圖，如圖所示:本實(shí)施例的選擇性激光熔化鋪粉裝置，包括用于盛裝待鋪粉末的漏斗式鋪粉倉和用于調(diào)節(jié)包括漏斗式鋪粉倉出粉口在內(nèi)的漏斗式鋪粉倉內(nèi)腔內(nèi)的粉末壓力大小的調(diào)節(jié)裝置；包括漏斗式鋪粉倉出粉口在內(nèi)的漏斗式鋪粉倉內(nèi)腔是指漏斗式鋪粉倉內(nèi)腔包括出粉口的部分，也可以理解為漏斗式鋪粉倉內(nèi)腔的至少出粉口處；漏斗式鋪粉倉的至少出粉口處為側(cè)壁斜度可調(diào)式結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)該側(cè)壁的斜度進(jìn)而實(shí)現(xiàn)出粉口處粉末壓力大小的調(diào)節(jié)，該側(cè)壁與豎直面的夾角越小,對出粉口處粉末的豎直分力越小，水平分力越大，使出粉口處的粉末壓力增大，反之減小；在調(diào)節(jié)出粉口處粉末壓力大小的同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)出粉口大小的調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)出粉口處粉末流量的控制；本實(shí)施例的選擇性激光熔化鋪粉裝置也可應(yīng)用于粉末流動(dòng)性的研究，有效測定出口處粉末壓力大小對粉末鋪展后致密性的影響。
[0020] 本實(shí)施例中，所述漏斗式鋪粉倉包括箱體I和設(shè)于所述箱體I內(nèi)部的至少一個(gè)調(diào)節(jié)門板2 ;所述箱體I包括四周圍合的圍板3 ;所述圍板3包括至少一對平行相對設(shè)置的側(cè)板4 ;所述調(diào)節(jié)門板2上端鉸接于該平行相對的兩個(gè)側(cè)板4之間；調(diào)節(jié)門板2傾斜設(shè)置，與豎直面之間呈一定夾角，調(diào)節(jié)門板2的鉸軸與該平行相對的兩個(gè)側(cè)板4垂直，調(diào)節(jié)門板2側(cè)邊沿與相應(yīng)側(cè)板4之間無隙配合，形成穩(wěn)定可靠的粉末盛放空間，為實(shí)現(xiàn)出粉口處粉末壓力大小的調(diào)節(jié)提供條件，也可應(yīng)用于粉末流動(dòng)性的研究，有效測定調(diào)節(jié)門板2在不同傾角情況下對粉末鋪展后致密性的影響。[0021]本實(shí)施例中，所述調(diào)節(jié)門板2為兩個(gè)并且水平對稱設(shè)置，兩調(diào)節(jié)門板2與平行相對的兩個(gè)側(cè)板4圍合成待鋪粉末盛放室；兩調(diào)節(jié)門板2下端邊沿之間的縫隙形成所述出粉口，通過調(diào)節(jié)兩調(diào)節(jié)門板2的傾斜角度實(shí)現(xiàn)出粉口處粉末壓力及粉末流量大小的調(diào)節(jié)，可調(diào)范圍廣，出粉口處粉末壓力分布均勻，致密性好；也可應(yīng)用于粉末流動(dòng)性的研究，有效測定出粉口的大小對粉末鋪展后致密性的影響。
[0022]本實(shí)施例中，所述調(diào)節(jié)裝置包括用于推動(dòng)兩調(diào)節(jié)門板2轉(zhuǎn)動(dòng)的絲杠螺母副；所述絲杠螺母副的絲桿5水平設(shè)置并沿平行于側(cè)板4的方向單自由度轉(zhuǎn)動(dòng)連接于箱體I ;絲杠螺母副的螺母6與調(diào)節(jié)門板2 —一對應(yīng)設(shè)置，各螺母6均單自由度滑動(dòng)連接于箱體I并支撐于相應(yīng)調(diào)節(jié)門板2背向待鋪粉末盛放室的一側(cè)；絲桿5位于兩調(diào)節(jié)門板2對稱面兩側(cè)的部分螺紋方向相反；利用絲杠螺母副的減速傳動(dòng)和自鎖功能可較方便的實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)門板2傾斜角度的調(diào)節(jié)和定位，使用性能好。
[0023]本實(shí)施例中，所述絲杠螺母副共設(shè)置兩個(gè)并對稱的布置于兩調(diào)節(jié)門板2下端邊沿兩端，不妨礙粉末的流動(dòng)，而且使兩調(diào)節(jié)門板2受力均勻，能夠適應(yīng)更寬的鋪粉寬度，使調(diào)節(jié)門板2結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，避免調(diào)節(jié)門板2變形，保證調(diào)節(jié)門板2與圍板3之間的無隙配合性能。
[0024]本實(shí)施例中，所述調(diào)節(jié)裝置還包括用于帶動(dòng)兩絲桿5同步轉(zhuǎn)動(dòng)的蝸輪蝸桿副；所述蝸輪蝸桿副的蝸桿7水平設(shè)置并沿垂直于絲桿5的方向單自由度轉(zhuǎn)動(dòng)連接于箱體I ;蝸輪蝸桿副的蝸輪8 —一對應(yīng)的同軸固定于絲桿5 ;轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿7即可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)絲杠螺母副的同步控制，并產(chǎn)生二次減速和自鎖，能實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)門板2傾斜角度的微調(diào)并提高調(diào)節(jié)門板2的定位精度。
[0025]本實(shí)施例中，所述蝸桿7的一端伸出于箱體I外部形成旋鈕并固定有角度儀表盤，可對應(yīng)角度儀表盤設(shè)置蝸桿7的初始位置和與之對應(yīng)的出粉口初始開度，并通過運(yùn)算得出蝸桿7轉(zhuǎn)角與出粉口開度的變化曲線，使通過角度儀表盤精確的讀出出粉口開度值以及操作蝸桿7伸出端控制出粉口達(dá)到目標(biāo)開度。
[0026]本實(shí)施例中，所述螺母6上固定有用于支撐相應(yīng)調(diào)節(jié)門板2的頂針9，通過對頂針9與調(diào)節(jié)門板2接觸端的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)使出粉口開度隨螺母6移動(dòng)形成有規(guī)律的變化，便于出粉口開度的微調(diào)和精確控制。
[0027]本實(shí)施例中，所述漏斗式鋪粉倉還包括固定于箱體I底部的兩個(gè)刮刀片10 ;兩刮刀片10平行相對并相對于兩調(diào)節(jié)門板2的對稱面對稱設(shè)置；所述漏斗式鋪粉倉還包括連接于調(diào)節(jié)門板2背向待鋪粉末盛放室的一側(cè)與箱體I之間的拉伸彈簧11 ;設(shè)置兩個(gè)刮刀片10使整個(gè)鋪粉裝置往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中均能進(jìn)行鋪粉，無空程，能充分利用鋪粉驅(qū)動(dòng)能，提高鋪粉效率。
[0028]本實(shí)施例中，所述調(diào)節(jié)門板2的下端邊沿導(dǎo)圓角；所述頂針9的外端為球頭，頂針9的外端即是與調(diào)節(jié)門板2接觸的一端，調(diào)節(jié)門板2下端邊沿圓角半徑為^，頂針9外端球頭半徑為1*2，調(diào)節(jié)門板2與豎直面的夾角為變量Θ，調(diào)節(jié)門板2被頂開的距離為C，頂針9移動(dòng)的變化量cx，調(diào)節(jié)門板2被頂開的初始距離C1，頂針9中心線與調(diào)節(jié)門板2鉸軸的垂直距
離h，調(diào)節(jié)門板2厚度δ，蝸桿7轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為變量CJ2，蝸桿7的齒數(shù)Z1蝸輪8的齒數(shù)ζ2，
兩調(diào)節(jié)門板2鉸軸之間的距離a，粉末流動(dòng)時(shí)出粉口的最小有效間隙b，絲桿5的螺距P，調(diào)節(jié)門板2全長減去2rι為L，有以下關(guān)系式:
【權(quán)利要求】
1.一種選擇性激光熔化鋪粉裝置，其特征在于:包括用于盛裝待鋪粉末的漏斗式鋪粉倉和用于調(diào)節(jié)包括漏斗式鋪粉倉出粉口在內(nèi)的漏斗式鋪粉倉內(nèi)腔內(nèi)的粉末壓力大小的調(diào)節(jié)裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選擇性激光熔化鋪粉裝置，其特征在于:所述漏斗式鋪粉倉包括箱體和設(shè)于所述箱體內(nèi)部的至少一個(gè)調(diào)節(jié)門板；所述箱體包括四周圍合的圍板；所述圍板包括至少一對平行相對設(shè)置的側(cè)板；所述調(diào)節(jié)門板上端鉸接于該平行相對的兩個(gè)側(cè)板之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的選擇性激光熔化鋪粉裝置，其特征在于:所述調(diào)節(jié)門板為兩個(gè)并且水平對稱設(shè)置，兩調(diào)節(jié)門板與平行相對的兩個(gè)側(cè)板圍合成待鋪粉末盛放室；兩調(diào)節(jié)門板下端邊沿之間的縫隙形成所述出粉口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的選擇性激光熔化鋪粉裝置，其特征在于:所述調(diào)節(jié)裝置包括用于推動(dòng)兩調(diào)節(jié)門板轉(zhuǎn)動(dòng)的絲杠螺母副；所述絲杠螺母副的絲桿水平設(shè)置并沿平行于側(cè)板的方向單自由度轉(zhuǎn)動(dòng)連接于箱體；絲杠螺母副的螺母與調(diào)節(jié)門板一一對應(yīng)設(shè)置，各螺母均單自由度滑動(dòng)連接于箱 體并支撐于相應(yīng)調(diào)節(jié)門板背向待鋪粉末盛放室的一側(cè)；絲桿位于兩調(diào)節(jié)門板對稱面兩側(cè)的部分螺紋方向相反。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的選擇性激光熔化鋪粉裝置，其特征在于:所述絲杠螺母副共設(shè)置兩個(gè)并對稱的布置于兩調(diào)節(jié)門板下端邊沿兩端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的選擇性激光熔化鋪粉裝置，其特征在于:所述調(diào)節(jié)裝置還包括用于帶動(dòng)兩絲桿同步轉(zhuǎn)動(dòng)的蝸輪蝸桿副；所述蝸輪蝸桿副的蝸桿水平設(shè)置并沿垂直于絲桿的方向單自由度轉(zhuǎn)動(dòng)連接于箱體；蝸輪蝸桿副的蝸輪一一對應(yīng)的同軸固定于絲桿。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的選擇性激光熔化鋪粉裝置，其特征在于:所述蝸桿的一端伸出于箱體外部形成旋鈕并固定有角度儀表盤。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的選擇性激光熔化鋪粉裝置，其特征在于:所述螺母上固定有用于支撐相應(yīng)調(diào)節(jié)門板的頂針。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的選擇性激光熔化鋪粉裝置，其特征在于:所述漏斗式鋪粉倉還包括固定于箱體底部的兩個(gè)刮刀片；兩刮刀片平行相對并相對于兩調(diào)節(jié)門板的對稱面對稱設(shè)置；所述漏斗式鋪粉倉還包括連接于調(diào)節(jié)門板背向待鋪粉末盛放室的一側(cè)與箱體之間的拉伸彈簧。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的選擇性激光熔化鋪粉裝置，其特征在于:所述調(diào)節(jié)門板的下端邊沿導(dǎo)圓角；所述頂針的外端為球頭。
【文檔編號】C23C24/10GK103911611SQ201410070571
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】張正文, 劉飛, 李忠華, 傅廣, 徐華鵬 申請人:重慶大學(xué)