本發(fā)明涉及增材制造的領(lǐng)域，具體是涉及一種大型選擇性激光燒結(jié)機(jī)的成型缸傳動(dòng)裝置。

背景技術(shù)：

選擇性激光燒結(jié)是rp(rapidprototyping)技術(shù)中發(fā)展起來的又一種全新的增材制造的方法，這種增材制造方法的原理是：首先在制造平面上鋪上一層均勻的、薄薄的金屬粉末，經(jīng)預(yù)熱裝置預(yù)熱到一定溫度，計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入的零件的cad模型，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理得到零件的二維切片信息，然后激光對(duì)粉末層進(jìn)行選擇性激光燒結(jié)，燒結(jié)結(jié)束，成型缸上升一定高度重新鋪粉，再進(jìn)行新一輪的燒結(jié)，周而復(fù)始，直至零件成型。

衡量選擇性激光燒結(jié)成型的零件的主要指標(biāo)包括致密度，表面粗糙度，尺寸精度等，而這些致密度、表面粗糙度、尺寸精度這些衡量指標(biāo)與成型缸傳動(dòng)裝置密切相關(guān)。就一次送粉過程而言，如果整個(gè)成型傳動(dòng)過程不穩(wěn)定，就會(huì)造成成型過程的抖動(dòng)，最終在成型缸鋪的一層粉末造成不均勻的后果，就會(huì)導(dǎo)致粉末不能均勻地吸收激光能量，從而降低成型零件的質(zhì)量；如果每一次成型的傳動(dòng)過程不精確，在成型缸上面一層粉末的厚度過小，會(huì)造成粉末的過燒結(jié)，如果成型缸上面的一層粉末厚度過大，下面的粉末就不能吸收到足夠的激光能量完成最后的燒結(jié)，導(dǎo)致零件的致密度和零件的力學(xué)性能很差，甚至?xí)荒艹尚土慵?；就多次成型過程而言，每一次的成型缸基板下降高度誤差會(huì)在整個(gè)傳動(dòng)的過程中累積，就會(huì)造成累積誤差。所以只有穩(wěn)定的傳動(dòng)過程，最終在成型缸上面才能鋪上一層均勻的粉末，只有精確地傳動(dòng)過程，才能保證盡可能地減小每一次的送粉厚度誤差，從而盡可能減小累積誤差刪除。所以，成型缸傳動(dòng)裝置的優(yōu)劣直接決定了最終成型零件的質(zhì)量，只有一個(gè)精確的、穩(wěn)定的傳動(dòng)裝置才能最終成型一個(gè)合格的零件。

目前，成型缸傳動(dòng)裝置一般采用的結(jié)構(gòu)是步進(jìn)電機(jī)與滾珠絲杠直接相連，步進(jìn)電機(jī)固定在最下面，滾珠絲杠與步進(jìn)電機(jī)通過聯(lián)軸器連接，從而步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，但是這種傳動(dòng)裝置只能適用于中小型的燒結(jié)機(jī)，而對(duì)于大型的燒結(jié)機(jī)而言，一方面是承重方面的問題，在承重結(jié)構(gòu)上必須做出改變，但是大型的燒結(jié)機(jī)本身體積就大，就成型缸500×500×500mm而言，最終高度甚至?xí)^2m，這就對(duì)結(jié)構(gòu)方面有很大的要求，另一方面，這種結(jié)構(gòu)下，燒結(jié)機(jī)連續(xù)性運(yùn)行方面存在著隱患，對(duì)于大型燒結(jié)機(jī)而言，成型一個(gè)大型的零件必須要連續(xù)運(yùn)行很長時(shí)間，這就要求燒結(jié)機(jī)在連續(xù)作業(yè)下的穩(wěn)定性和精確性必須有很高的保障。

目前，國內(nèi)的相關(guān)研究很少，在實(shí)驗(yàn)室研究與探索雜志中的第32卷第9期中擇性激光燒結(jié)機(jī)設(shè)計(jì)及其實(shí)驗(yàn)文章中雖然采用了通過齒輪傳動(dòng)，但是滾珠絲杠處于懸空狀態(tài)，在傳動(dòng)過程中的整個(gè)作用力全部作用于滾珠絲杠與連接件，不利于大型選擇性激光燒結(jié)機(jī)的連續(xù)性傳動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有的選擇性激光燒結(jié)機(jī)構(gòu)存在的問題，本發(fā)明的目的在于以下兩個(gè)方面：一方面要保證整個(gè)送粉裝置送粉過程的穩(wěn)定性，精確性，另一方面，在保證第一個(gè)方面的的前提下，減小整個(gè)裝置高度，減少能量消耗，降低成本。

本發(fā)明提供的一種選擇性激光燒結(jié)機(jī)成型缸傳動(dòng)裝置，它的主要特征包括：

一種選擇性激光燒結(jié)機(jī)成型缸傳動(dòng)裝置，包括成型缸1、導(dǎo)柱導(dǎo)軌2、導(dǎo)柱3、滾珠絲杠套筒4、六角柱螺栓5、彈簧墊圈6、六角螺母7、滾珠絲杠螺母8、滾珠絲杠9、推力球軸承10、從動(dòng)齒輪11、主動(dòng)齒輪12、基板13、隔熱板14、活塞15；

主動(dòng)齒輪12與步進(jìn)電機(jī)相連，主動(dòng)齒輪12與從動(dòng)齒輪11兩側(cè)對(duì)稱裝配，從動(dòng)齒輪11與滾珠絲杠9同心裝配，在從動(dòng)齒輪11下面同心安裝一個(gè)推力球軸承10，推力球軸承10安裝在底座上面固定；滾珠絲杠螺母8安裝在滾珠絲杠9上面，滾珠絲杠螺母8與滾珠絲杠套筒4安裝在一起；滾珠絲杠套筒4與成型缸的活塞15連接；成型缸1內(nèi)里面安裝基板13、隔熱板14和活塞15，基板13安裝在最上面，隔熱板14安裝在最中間，活塞15安裝在最下面并與滾珠絲杠套筒4連接；在活塞的下面安裝多個(gè)導(dǎo)柱3，導(dǎo)柱3均勻的分布在活塞15的下面，并且讓重心在滾珠絲杠套筒4的位置，在導(dǎo)柱3的外面安裝了導(dǎo)柱導(dǎo)軌2。

進(jìn)一步，滾珠絲杠螺母分別通過六角柱螺栓5、六角螺母7、彈簧墊圈6與滾珠絲杠套筒4安裝在一起；滾珠絲杠套筒4通過8個(gè)六角柱螺栓與成型缸的活塞15連接。

進(jìn)一步，所述主動(dòng)齒輪12小于從動(dòng)齒輪11，且主動(dòng)齒輪12和從動(dòng)齒輪11分度圓重合，主動(dòng)齒輪12和從動(dòng)齒輪11傳動(dòng)比例0.5。

進(jìn)一步，所述推力球軸承10與滾珠絲杠9相連，推力球軸承固定在支撐件上。

進(jìn)一步，所述導(dǎo)柱為三根。

進(jìn)一步，所述活塞15和隔熱板14通過螺釘連接，基板13不與隔熱板14連接。

進(jìn)一步，基板13為網(wǎng)狀孔的平面結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，所述主動(dòng)齒輪12和從動(dòng)齒輪11的中心距120mm，模數(shù)2，齒頂高2mm，齒根高2.5mm。

進(jìn)一步，所述從動(dòng)齒輪11的分度圓直徑200mm，齒數(shù)100，齒寬41mm.

進(jìn)一步，所述主動(dòng)齒輪12的分度圓直徑50mm，齒數(shù)20，齒寬36mm。

與現(xiàn)有的選擇性激光燒結(jié)機(jī)送粉裝置結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明專利具有以下優(yōu)點(diǎn)：

一、結(jié)構(gòu)緊湊，減小了整體的體積，傳動(dòng)穩(wěn)定，送粉運(yùn)行時(shí)能夠精確定位，可以更好地進(jìn)行鋪粉。

二、通過一對(duì)齒輪傳動(dòng)，可以有效地減小主動(dòng)力矩，降低成本

三、通過推力球軸承，滾珠絲杠與底部接觸，可以承受更大的重量，對(duì)于大型的選擇性激光燒結(jié)機(jī)而言，可以更好地長時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)。

附圖說明

圖1是選擇性激光燒結(jié)機(jī)成型缸傳動(dòng)裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是選擇性激光燒結(jié)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖(省略成型缸)。

圖3是基板、隔熱板和活塞的裝配圖

圖4是基板的結(jié)構(gòu)圖

圖5是主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪裝配圖。

圖中各標(biāo)號(hào)的名稱分別是：1、成型缸；2、導(dǎo)柱導(dǎo)軌；3、導(dǎo)柱；4、滾珠絲杠套筒；5、六角柱螺栓；6、彈簧墊圈；7、六角螺母；8、滾珠絲杠螺母；9、滾珠絲杠；10、推力球軸承；11、從動(dòng)齒輪；12、主動(dòng)齒輪；13、基板；14、隔熱板；15、活塞

具體實(shí)施方式

為了可以讓本領(lǐng)域技術(shù)相關(guān)人員更好地理解和實(shí)施本發(fā)明的相關(guān)技術(shù)，以下結(jié)合相關(guān)說明書附圖和具體安裝操作步驟來做進(jìn)一步地詳細(xì)說明。

本選擇性激光燒結(jié)機(jī)的成型缸傳動(dòng)裝置主要包括：成型缸1、導(dǎo)柱導(dǎo)軌2、導(dǎo)柱3、滾珠絲杠套筒4、六角柱螺栓5、彈簧墊圈6、六角螺母7、滾珠絲杠螺母8、滾珠絲杠9、推力球軸承10、從動(dòng)齒輪11、主動(dòng)齒輪12、基板13、隔熱板14、活塞15。如圖1所示，主動(dòng)齒輪12與步進(jìn)電機(jī)(圖中未畫出)相連，主動(dòng)齒輪12與從動(dòng)齒輪11兩側(cè)對(duì)稱裝配，從動(dòng)齒輪11與滾珠絲杠9同心裝配，在從動(dòng)齒輪11下面同心安裝一個(gè)推力球軸承10，推力球軸承10安裝在底座上面，固定。滾珠絲杠螺母8安裝在滾珠絲杠9上面，滾珠絲杠螺母通過8個(gè)六角柱螺栓5、六角螺母7和彈簧墊圈6與滾珠絲杠套筒4安裝在一起。同樣的，滾珠絲杠套筒4通過8個(gè)六角柱螺栓與成型缸的活塞15連接。如圖2所示，成型缸1內(nèi)里面安裝基板13、隔熱板14和活塞15，基板13安裝在最上面，隔熱板14安裝在最中間，活塞15安裝在最下面，通過六角柱螺栓與滾珠絲杠套筒4連接，具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。為了防止在選擇性激光燒結(jié)機(jī)工作的時(shí)候基板13與成型缸1卡死，所以在活塞的下面安裝了三個(gè)導(dǎo)柱3，導(dǎo)柱3均勻的分布在活塞15的下面，并且讓重心在滾珠絲杠套筒4的位置，為了防止導(dǎo)柱3與成型缸1之間摩擦力太大，在導(dǎo)柱3的外面安裝了導(dǎo)柱導(dǎo)軌2。

進(jìn)一步地，基板13是成型缸的一個(gè)重要組成部分，零件的成型都是在基板上進(jìn)行的，在零件的成型過程中，鋪粉裝置在鋪粉過程中，有很大的可能會(huì)對(duì)零件造成推動(dòng)，這樣就會(huì)造成零件的燒結(jié)失敗。所以為了防止成型過程中零件的滑移，對(duì)基板13的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一種網(wǎng)狀孔的平面結(jié)構(gòu)，如圖4所示，這樣不僅可以解決滑移的問題，還可以釋放燒結(jié)第一層零件時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力。

進(jìn)一步地，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中的一對(duì)齒輪是整個(gè)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，如圖5所示，這對(duì)齒輪的中心距120mm，模數(shù)2，齒頂高2mm，齒根高2.5mm，從動(dòng)齒輪的分度圓直徑200mm，齒數(shù)100，齒寬41mm，主動(dòng)齒輪的分度圓直徑50mm，齒數(shù)20，齒寬36mm。

所述的傳動(dòng)裝置還包括六角柱螺栓、彈簧墊圈、六角螺母，滾珠絲杠螺母和套筒各設(shè)置八個(gè)螺栓孔，螺栓通過螺栓孔使?jié)L珠絲杠螺母與套筒相連，確保滾珠絲杠螺母和套筒能夠同步運(yùn)動(dòng)。所述主動(dòng)齒輪小于從動(dòng)齒輪，傳動(dòng)比例0.5。所述推力球軸承與滾珠絲杠相連，推力球軸承固定在支撐件上。所述滾珠絲杠套筒與滾珠絲杠螺母相連，套在滾珠絲杠外面，套筒與活塞相連。所述三根導(dǎo)柱均勻分布，三根導(dǎo)柱的重心在滾珠絲杠套筒位置。所述活塞在最下面，隔熱板在中間，通過螺釘連接，基板在最上面，不與隔熱板連接。

選擇性激光燒結(jié)機(jī)的成型缸傳動(dòng)裝置安裝完成之后，就可以正常工作，該燒結(jié)機(jī)成型缸傳動(dòng)裝置工作原理為：控制系統(tǒng)輸出脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)齒輪12和步進(jìn)電機(jī)相連，主動(dòng)齒輪12旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)從動(dòng)齒輪11旋轉(zhuǎn)，從動(dòng)齒輪11連接滾珠絲杠套筒4，從而帶動(dòng)滾珠絲杠螺母8旋轉(zhuǎn)，繼而滾珠絲杠9就會(huì)上升，步進(jìn)電機(jī)如果反向旋轉(zhuǎn)，最后滾珠絲杠9就會(huì)下降，最終成型缸1里的基板13就會(huì)上升或者下降一個(gè)鋪粉層厚。

綜上，本發(fā)明的一種選擇性激光燒結(jié)機(jī)成型缸傳動(dòng)裝置，它的主要特征包括：步進(jìn)電機(jī)、主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪、推力球軸承、滾珠絲杠、滾珠絲杠螺母、滾珠絲杠套筒、成型缸推板，成型缸、導(dǎo)柱和導(dǎo)柱導(dǎo)軌。步進(jìn)電機(jī)的軸與主動(dòng)齒輪同心連接，主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪兩側(cè)對(duì)稱連接，從動(dòng)齒輪與滾珠絲杠同心相連，從動(dòng)齒輪帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，滾珠絲杠套筒套在滾珠絲杠外面，滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)套筒向上運(yùn)動(dòng)，從而完成鋪粉。三根導(dǎo)柱均勻分布在成型缸推板下面。本發(fā)明專利不僅縮小了機(jī)械結(jié)構(gòu)的體積，保證了燒結(jié)機(jī)運(yùn)動(dòng)過程的精確性，還能保證大型燒結(jié)機(jī)在長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行的情況下，機(jī)械結(jié)構(gòu)傳動(dòng)過程的穩(wěn)定性和連續(xù)性。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示意性實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。