一種基于粉床的機械接觸式雙向切換鋪粉系統的制作方法

本發明涉及到一種機械接觸式雙向切換鋪粉系統，適用于基于粉床成形的增材制造裝備中，尤其涉及到激光選區熔化/燒結，電子束選區熔化中的鋪粉結構。

背景技術：

隨著3D打印技術的快速發展，基于粉床形式的3D打印技術受到越來越廣泛的關注，特別是激光選區熔化SLM(Selective Laser Melting)，激光選區燒結SLS(Selective Laser Sintering)，電子束選區熔化技術EBM(Electron beam selective melting)等。SLM、SLS、EBM等技術也得到了廣泛而深入的研究，其成形裝備的改進也不斷成熟。相雖然在外觀、內部結構以及成型方式上SLM設備的種類繁多，風格多樣，但這些設備在原理上都是一樣的，均以高能束激光或者電子束為熱源，采用分層掃描和逐層疊加的方式成型零件，加工材料涉及到金屬、高分子等粉末材料。

基于粉床的增材制造設備通常由控制系統、激光掃描系統、鋪粉機構和成型平臺等部分組成，其中機械結構的多樣性很大程度上都體現在了鋪粉機構和成型平臺這兩個模塊上面。按照供粉方式的不同，基于粉床成形的增材制造方式可以分為雙缸結構和單缸結構。雙缸結構，通過簡單的刮刀將粉末從粉料缸移動成形缸中，并鋪平。這件鋪粉方式結構簡單，但是鋪粉從粉缸到成形缸是工作行程，而從成形缸到粉缸是輔助空行程，這樣每鋪一次粉末，都需要鋪粉裝置從左到右，然后在返回，雙行程完成一次鋪粉。而3D打印層堆積，層厚往往只有幾十微米，成形一個零件往往要上千層，每一層鋪粉都有一般的空行程，浪費了大量的時間。缸結構往往采用上送粉，鋪粉裝置有載粉功能，粉料進入鋪粉裝置，鋪粉裝置雙向都可以實現供粉，但目前常見的雙向鋪粉裝置往往都是載粉比較多，然后通過定量裝置決定每一行程供粉量，這加重了鋪粉小車重量，在機械穩定性帶來不足，同時加大每一行程的能量消耗。

因此，需要提供一種有效的方式來克服單缸鋪粉方式的上述難點，從而使設備的加工效率得到更好的提升。

技術實現要素：

本發明的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種基于粉床的機械接觸式雙向切換鋪粉系統，使設備的加工效率得到更好的提升。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的一種基于粉床的機械接觸式雙向切換鋪粉系統，包括成型水平板，所述成型水平板上設有直線導軌，所述直線導軌上架設有雙向切換鋪粉主體，所述鋪粉主體的左右兩側設有直線電機滑塊，所述雙向切換鋪粉主體包括鋪粉裝置進粉口、限位板、接觸回形封口板、鋪粉給料口以及刮板所述的鋪粉裝置進粉口設置在雙向切換鋪粉主體的上方，鋪粉給料口及刮板設置在雙向切換鋪粉主體的的下方，限位板位于雙向切換鋪粉主體的下方兩側位置，限位板為長條口字型，接觸回形封口板沿主體的縱深方向橫跨雙向切換鋪粉主體且在限位板長條口字型內部，在左右限位時將位于給料口的正下方且可封閉給料口；所述刮板位于接觸回形封口板內部位置，在接觸回形封口板限位行程內部運行過程中，接觸回形封口板與刮板不會發生碰撞；所述成型板的一端上方設有下粉漏斗；所述成型水平板的左右兩側均設有接觸彈性探頭；所述左側彈性接觸探頭包括左上接觸彈性探頭和左下接觸彈性探頭；所述右側彈性接觸探頭包括右上接觸彈性探頭和右下接觸彈性探頭；所述雙向切換鋪粉主體的底部左右兩側分別設有左側鋪粉給料口和右側鋪粉給料口，所述左側鋪粉給料口和右側鋪粉給料口分別對應設置有接觸回形封口右側板和接觸回形封口左側板；所述鋪粉裝置進粉口包括左側分粉口和右側分粉口；工作時，下粉漏斗下粉一次后，由雙向切換鋪粉主體完成雙行程的給粉。

作為優選的技術方案，在雙向切換鋪粉主體開始運動時，左上接觸彈性探頭、左下接觸彈性探頭與接觸回形封口板接觸作用力下，接觸回形封口板右移動直到限位板右限位點，此時接觸回形封口板的接觸回形封口左側板將左側鋪粉給料口封閉，接觸回形封口板的接觸回形封口左側板向右移動，右側鋪粉給料口打開，粉末經過左側分粉口落在粉床上，在刮板作用下，粉末被刮平。

作為優選的技術方案，雙向切換鋪粉主體移動到右邊行程終點時，右上接觸彈性探頭、在右上接觸彈性探頭與接觸回形封口板接觸作用力下，接觸回形封口板左移動直到限位板左限位點，此時接觸回形封口板的接觸回形封口右側板將右側鋪粉給料口封閉，接觸回形封口板的接觸回形封口右側板向左移動，左側鋪粉給料口打開，粉末經過右側分粉口落在粉床上，在刮板作用下，粉末被刮平。

作為優選的技術方案，所述左側鋪粉給料口和右側鋪粉給料口分別對稱設置在雙向切換鋪粉主體底部的左右兩側。

作為優選的技術方案，所述左側分粉口和右側分粉口大小相同且數量相等，左側分粉口和右側分粉口間隔分布，左側分粉口為口字型沿左斜下方延伸，傾斜角度大于鋪粉系統所載粉料的流動角度；右側分粉口為口字型沿右斜下方延伸，傾斜角度大于鋪粉系統所載粉料的流動角度。

作為優選的技術方案，所述左側分粉口和右側分粉口以特定角度向下延伸，且在左側分粉口、右側分粉口下方分別設有錐形板收集落向兩側的粉末。

作為優選的技術方案，所述左側分粉口和右側分粉口向下延伸的角度大于粉末流動接觸角；所述錐形板的錐形角度大于粉末流動接觸角。

作為優選的技術方案，所述雙向切換鋪粉主體的底部設有凹型刮板負載件、右側刮板夾緊塊以及左側刮板夾緊塊，所述刮板設置在凹型刮板負載件內，并通過右側刮板夾緊塊以及左側刮板夾緊塊固定。

作為優選的技術方案，右側刮板夾緊塊以及左側刮板夾緊塊通過螺絲預緊頂力作用將刮板夾緊。

作為優選的技術方案，所述成型水平板上設有成型區，所述成型區的左右兩側分別設有左側分料回收區和右側分料回收區。

本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果：

1、本發明的一種基于粉床的機械接觸式雙向切換鋪粉系統采用簡單的機械結構，實現了儲粉，分粉，雙側分時給粉功能，采用機械接觸式回形封板在限位板行程內移動，在特定的時序內實現左右給粉的開合，實現了準確高效率換向鋪粉的功能，免去了附加控制電機來實現換向的復雜結構，并且沒有降低換向精度和效率，極大減小了設備的制造成本。

2、本發明的雙向切換鋪粉系統可以減少鋪粉過程冗余動作，提升了鋪粉效率。

附圖說明

圖1是本發明鋪粉系統的結構示意圖；

圖2是圖1中雙向鋪粉主體的結構是有圖；

圖3是鋪粉裝置回形接觸封閉板的結構示意圖；

圖4是鋪粉裝置右側分粉口下延剖視圖；

圖5(a)-圖5(b)是鋪粉裝置從左往右運動過程中回形接觸封閉板的位置示意圖；

圖6(a)-圖6(b)是鋪粉裝置從右往左運動過程中回形接觸封閉板的位置示意圖。

附圖標號說明：1、下粉漏斗；2、左上接觸彈性探頭；3、直線導軌；4、鋪粉裝置進粉口；5、直線電機滑塊；6、成形水平面板；7、右上接觸彈性探頭；8、成形區；9、右側粉料回收區；10、右下接觸彈性探頭；11、雙向切換鋪粉主體；12、限位板；13、接觸回形封口板；14、左側粉料回收區；15、左下接觸彈性探頭；16、左側分粉口；17、右側鋪粉給料口；18、接觸回形封口右側板；19、凹型刮板負載件；20、右側刮板夾緊塊；21、刮板；22、左側刮板夾緊塊；23、左側鋪粉給料口；24、接觸回形封口左側板；25、右側分粉口。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。

實施例

如圖1-圖4所示，本實施例基于粉床的機械接觸式雙向切換鋪粉系統，包括成型水平板6，所述成型水平板6上設有直線導軌3，所述直線導軌3上架設有雙向切換鋪粉主體11，所述鋪粉主體11的左右兩側設有直線電機滑塊5，所述雙向切換鋪粉主體11包括鋪粉裝置進粉口4、限位板12、接觸回形封口板13、鋪粉給料口以及刮板21，所述的鋪粉裝置進粉口4設置在雙向切換鋪粉主體11的上方，鋪粉給料口及刮板21設置在雙向切換鋪粉主體的11的下方，限位板12位于雙向切換鋪粉主體的下方兩側位置，限位板為長條口字型，接觸回形封口板13沿主體的縱深方向橫跨雙向切換鋪粉主體11且在限位板12長條口字型內部，在左右限位時將位于給料口的正下方且可封閉給料口；所述刮板21位于接觸回形封口板13內部位置，在接觸回形封口板13限位行程內部運行過程中，接觸回形封口板13與刮板21不會發生碰撞；所述成型板的一端上方設有下粉漏斗1；所述成型水平板的左右兩側均設有接觸彈性探頭；所述左側彈性接觸探頭包括左上接觸彈性探頭2和左下接觸彈性探頭15；所述右側彈性接觸探頭包括右上接觸彈性探頭7和右下接觸彈性探頭10；所述雙向切換鋪粉主體11的底部左右兩側分別設有左側鋪粉給料口23和右側鋪粉給料口17，所述左側鋪粉給料口23和右側鋪粉給料口17分別對應設置有接觸回形封口右側板18和接觸回形封口左側板24；所述鋪粉裝置進粉口4包括左側分粉口16和右側分粉口25；工作時，下粉漏斗1下粉一次后，由雙向切換鋪粉主體11完成雙行程的給粉。

如圖5(a)-圖5(b)以及圖6(a)-圖6(b)所示，本實施例中，基于粉床的機械接觸式雙向切換鋪粉系統通過上送粉方式，將定量粉末(兩次鋪粉量)置入下粉漏斗1中，粉末在重力作用下，經下粉漏斗置入鋪粉裝置進粉口4，在一字排列大小相同，數量相等左側分粉口16和右側分粉口25作用下均勻分到鋪粉裝置的兩側。在初始位置時，通過左上接觸彈性探頭2、左下接觸彈性探頭15與接觸回形封口板13接觸作用力下，接觸回形封口板13右移動直到限位板12右限位點，此時接觸回形封口板13的接觸回形封口左側板24將左側鋪粉給料口23封閉，接觸回形封口板13的接觸回形封口左側板18右移動，右側鋪粉給料口17打開，粉末經過左側分粉口16落在粉床上，在刮板21在直線導軌3和直線電機滑塊5帶動下，從左向右邊移動，粉末被刮板刮平。直到鋪粉裝置移動到右邊限位點后，右上接觸彈性探頭7、右下接觸彈性探頭10與接觸回形封口板13接觸作用力下，接觸回形封口板13左移動直到限位板12左限位點，時接觸回形封口板13的接觸回形封口右側板18將右側鋪粉給料口17封閉，接觸回形封口板13的接觸回形封口右側板18左移動，左側鋪粉給料口23打開，粉末經過右側分粉口25落在粉床上。而此時高能束與粉床的粉末作用，將粉末熔化或者燒結后，成形缸自動下降一層，鋪粉裝置在電機帶動下，從右往左邊行駛，刮刀將右側分粉口25落在粉床上的粉末刮平。直到鋪粉裝置行駛到左邊，左上接觸彈性探頭2、左下接觸彈性探頭15與接觸回形封口板13接觸作用力下，接觸回形封口板13右移動直到限位板12右限位點高能束與粉床的粉末作用，將粉末熔化或者燒結后，成形缸自動下降一層。而此時重復剛開始動作，落粉，完成一個周期性動作。如此反復完成層堆積成形。

在本實施例中，為了更好的解決鋪粉的問題，所述左側分粉口16和右側分粉口25以特定角度向下延伸，且在左側分粉口16、右側分粉口25下方分別設有錐形板收集落向兩側的粉末。并且所述左側分粉口16和右側分粉口25向下延伸的角度大于粉末流動接觸角；所述錐形板的錐形角度大于粉末流動接觸角。左側分粉口16和右側分粉口25間隔分布，左側分粉口16為口字型沿左斜下方延伸，傾斜角度大于鋪粉系統所載粉料的流動角度；右側分粉口25為口字型沿右斜下方延伸，傾斜角度大于鋪粉系統所載粉料的流動角度。

所述雙向切換鋪粉主體11的底部設有凹型刮板負載件19、右側刮板夾緊塊20以及左側刮板夾緊塊22，所述刮板21設置在凹型刮板負載件19內，并通過右側刮板夾緊塊20以及左側刮板夾緊塊22固定。本實施例中，是通過右側刮板夾緊塊20以及左側刮板夾緊塊22通過螺絲預緊頂力作用將刮板21夾緊。

所述成型水平板6上設有成型區8，所述成型區8的左右兩側分別設有左側分料回收區14和右側分料回收區9。

上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。