一种连续循环铺粉结构及增材制造成形设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种连续循环铺粉结构及增材制造成形设备，通过在台板设置侧板和顶板，台板与设置于其下端的缸体形成打印成形腔，将连续循环铺粉结构设置于打印成形腔内，实现打印成形过程的连续铺粉，利用驱动装置实现打印基板在缸体内上下运动，然后利用设置于打印成形腔内上端的光路扫描结构对打印基板上的打印面进行打印成形，齿轮轴承和台板中间均成形通孔，便于光路扫描结构激光与台板下端的打印基板上的打印面成形，光路扫描结构位于连续循环铺粉结构上端，可与铺粉刮刀同时工作进行铺粉和扫描成形，即可实现边铺粉边扫描的高效率打印过程，提高了零件的成形效率，同时打印基板在缸体内上下移动，限制了成型区域，提高粉末利用率。

A kind of continuous cycle powder spreading structure and additive manufacturing forming equipment

【技术实现步骤摘要】
一种连续循环铺粉结构及增材制造成形设备
本技术属于增材制造设备领域，具体涉及一种连续循环铺粉结构及增材制造成形设备。
技术介绍
增材制造技术融合了新材料、信息与制造等多学科技术，被誉为有望产生“第三次工业革命”的代表性技术，是大批量制造模式向个性化制造模式发展的引领技术。金属增材制造技术作为整个增材制造体系中最为前沿和最有潜力的技术，是先进制造技术的重要发展方向。适用于复杂构件的近净成形，采用增材制造技术制造出的成形件具有优异的力学性能，适合多种材料的快速成形，且材料利用率高。激光选区激光熔化成形技术(SelectiveLaserMelting,SLM)是增材制造的典型代表，它将传统的三维制造工艺转变为平面制造-累积叠加工艺，通过粉末逐层熔化实现三维复杂精密零部件的制造，适合几乎任意复杂形状金属零部件的制造。同时，SLM成形采用的光斑直径小，成形精度高，可以直接成形具有异性流道的复杂薄壁构件，最小壁厚可达到100μm,成形件性能可达到同成分锻件水平，精度远高于精铸工艺。因此，该技术在航空航天、医疗、模具、汽车等领域得到了广泛的应用，被认为是近年来发展最快和最具发展潜力的金属增材制造技术之一。目前增材制造设备都是采用全幅面间歇性铺粉成形的方式，由于铺粉和扫描同时进行产生干扰，即铺粉过程与扫描打印过程不能同时进行，而且铺粉覆盖范围要远大于成形区域，铺粉时间长，材料利用率低，严重影响了零件的成形效率。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种连续循环铺粉结构及增材制造成形设备，以克服现有设备铺粉和扫描无法进行的缺陷，实现SLM成形过程中铺粉与扫描同时进行，即边铺粉边扫描的高效率打印过程。为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：一种连续循环铺粉结构，包括铺粉刮刀、齿轮轴承和台板，齿轮轴承和台板中间均设有成形通孔，齿轮轴承包括外圈和嵌套于外圈内能够相对外圈转动的内圈，内圈固定于台板上端，铺粉刮刀固定于外圈上端，外圈外侧周向设有传动齿，台板成形通孔下端设有用于零件成形的打印基板，铺粉刮刀上端设有缓冲粉仓，缓冲粉仓内设有沿铺粉刮刀长度方向倾斜设置的导流板，导流板上设有多个导流孔，导流板下端设有导流块，导流块上端面为沿铺粉刮刀宽度方向设置的倾斜表面，铺粉刮刀下端位于导流块倾斜表面低端处设有铺粉槽，铺粉槽沿铺粉刮刀长度方向设置。进一步的，铺粉刮刀沿外圈的直径设置，铺粉刮刀中心点与外圈圆心重合，铺粉刮刀上端的缓冲粉仓内设有两个对称设置的两个导流板，两个导流板靠近一端低于两个导流板的另一端。进一步的，铺粉刮刀通过刮刀支架固定于外圈上，刮刀支架上设有通过沉头螺栓与外圈固定连接的连接通孔，刮刀支架与铺粉刮刀通过螺栓连接或焊接。进一步的，铺粉刮刀下端通过刮刀夹板固定有刮刀体。进一步的，还包括送粉装置，送粉装置包括粉仓以及设置于粉仓下端的送粉盒体，送粉盒体内设有送粉辊，送粉辊通过送粉电机驱动，送粉辊位于送粉盒体内部分设有送粉槽，送粉盒体下端设有用于引流的漏斗，漏斗进料口与送粉盒体出料口连接，漏斗出料口位于铺粉刮刀上端。一种基于连续循环铺粉结构的增材制造成形装置，包括Z轴传动组件、气体循环除尘结构及光路扫描结构，Z轴传动组件包括缸体以及用于驱动打印基板在缸体内上下运动的驱动装置，台板固定于缸体上端，台板的成形通孔与缸体同轴设置，台板上端设有侧板和顶板，台板、侧板、顶板和缸体形成打印成形腔，台板上固定有用于驱动外圈转动的铺粉驱动电机；气体循环除尘结构用于对打印成形腔内气体进行置换除尘；光路扫描结构设置于打印成形腔内用于对打印基板上的打印面进行打印成形。进一步的，台板上设有气体入口和气体出口；气体循环除尘结构包括分离器、除尘滤芯与循环风机，分离器的气体入口与台板的气体出口连接，分离器的气体出口与除尘滤芯气体入口连接，循环风机的气体出口与台板的气体入口连接。进一步的，所述光路扫描结构设置于顶板上，光路扫描结构包括激光器、振镜、动态聚焦镜及准直扩束镜，激光束从激光器发出后，通过光纤后依次经过准直扩束镜、动态聚焦镜和振镜，振镜将最后成形激光束射向打印成形面。进一步的，Z轴传动组件的驱动装置包括设置于缸体内的活塞组件，活塞组件包括从上到下依次设置的加热板、隔热板、密封板、水冷板和丝杠，打印基板设置于加热板上端。进一步的，铺粉驱动电机通过驱动齿轮与外圈外侧齿轮啮合。与现有技术相比，本技术具有如下的有益效果：本技术一种连续循环铺粉结构，通过铺粉刮刀、齿轮轴承和台板的结构设计，在齿轮轴承和台板中间设置成形通孔，利用由外圈和嵌套于外圈内能够相对外圈转动的内圈组成的齿轮轴承结构，将内圈固定于台板上端，在台板成形通孔下端设有用于零件成形的打印基板，形成铺粉通道，然后将铺粉刮刀固定于外圈上端，在外圈外侧周向设有传动齿，利用外圈带动铺粉刮刀转动，形成转动铺粉结构，在铺粉刮刀上端设置缓冲粉仓，缓冲粉仓内设有沿铺粉刮刀长度方向倾斜设置的导流板，导流板上设有多个导流孔，引导粉末材料均匀的分布在铺粉刮刀内部的导流块上，然后通过导流块引入铺粉槽进行铺粉，然后通过铺粉刮刀下端铺粉刮平，从而实现在打印基板上进行连续铺粉，提高铺粉效率，本装置结构简单，操作方便。进一步的，铺粉刮刀沿外圈的直径设置，铺粉刮刀中心点与外圈圆心重合，铺粉刮刀上端的缓冲粉仓内设有两个对称设置的两个导流板，两个导流板靠近一端低于两个导流板的另一端，提高铺粉效率。进一步的，铺粉刮刀通过刮刀支架固定于外圈上，刮刀支架上设有通过沉头螺栓与外圈固定连接的连接通孔，刮刀支架与铺粉刮刀通过螺栓连接或焊接，便于铺粉刮刀的维修和更换。本技术一种基于连续循环铺粉结构的增材制造成形装置，通过在台板设置侧板和顶板，台板与设置于其下端的缸体形成打印成形腔，将连续循环铺粉结构设置于打印成形腔内，实现打印成形过程的连续铺粉，利用驱动装置实现打印基板在缸体内上下运动，然后利用设置于打印成形腔内上端的光路扫描结构对打印基板上的打印面进行打印成形，齿轮轴承和台板中间均成形通孔，便于光路扫描结构激光与台板下端的打印基板上的打印面成形，光路扫描结构位于连续循环铺粉结构上端，可与铺粉刮刀同时工作进行铺粉和扫描成形，即可实现边铺粉边扫描的高效率打印过程，提高了零件的成形效率，同时打印基板在缸体内上下移动，限制了成型区域，提高粉末利用率。进一步的，台板与设置于其下端的缸体形成打印成形腔，在台板上设有气体入口和气体出口，利用气体循环除尘结构进行惰性气体置换，确保打印效果。附图说明图1为增材制造成形装置结构示意图。图2为铺粉结构示意图。图3为铺粉成形结构正视图。图4为铺粉结构放大示意图。图5为铺粉刮刀横向剖视图。图6为铺粉刮刀纵向剖视图。其中，1、主机架，2、成形腔组件，3、Z轴传动组件，4、分离器，5、除尘滤芯，6、循环风机，7、电气柜，8、激光器，9、工控机，11、齿轮轴承，12、外圈，13、内圈，14、驱动齿轮，15、铺粉驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续循环铺粉结构，其特征在于，包括铺粉刮刀(16)、齿轮轴承(11)和台板(24)，齿轮轴承(11)和台板(24)中间均设有成形通孔，齿轮轴承(11)包括外圈(12)和嵌套于外圈(12)内能够相对外圈转动的内圈(13)，内圈(13)固定于台板(24)上端，铺粉刮刀(16)固定于外圈(12)上端，外圈(12)外侧周向设有传动齿，台板(24)成形通孔下端设有用于零件成形的打印基板(31)，铺粉刮刀(16)上端设有缓冲粉仓，缓冲粉仓内设有沿铺粉刮刀(16)长度方向倾斜设置的导流板(19)，导流板(19)上设有多个导流孔(42)，导流板(19)下端设有导流块(39)，导流块(39)上端面为沿铺粉刮刀(16)宽度方向设置的倾斜表面，铺粉刮刀(16)下端位于导流块(39)倾斜表面低端处设有铺粉槽(41)，铺粉槽(41)沿铺粉刮刀(16)长度方向设置。/n

【技术特征摘要】
1.一种连续循环铺粉结构，其特征在于，包括铺粉刮刀(16)、齿轮轴承(11)和台板(24)，齿轮轴承(11)和台板(24)中间均设有成形通孔，齿轮轴承(11)包括外圈(12)和嵌套于外圈(12)内能够相对外圈转动的内圈(13)，内圈(13)固定于台板(24)上端，铺粉刮刀(16)固定于外圈(12)上端，外圈(12)外侧周向设有传动齿，台板(24)成形通孔下端设有用于零件成形的打印基板(31)，铺粉刮刀(16)上端设有缓冲粉仓，缓冲粉仓内设有沿铺粉刮刀(16)长度方向倾斜设置的导流板(19)，导流板(19)上设有多个导流孔(42)，导流板(19)下端设有导流块(39)，导流块(39)上端面为沿铺粉刮刀(16)宽度方向设置的倾斜表面，铺粉刮刀(16)下端位于导流块(39)倾斜表面低端处设有铺粉槽(41)，铺粉槽(41)沿铺粉刮刀(16)长度方向设置。


2.根据权利要求1所述的一种连续循环铺粉结构，其特征在于，铺粉刮刀(16)沿外圈(12)的直径设置，铺粉刮刀(16)中心点与外圈(12)圆心重合，铺粉刮刀(16)上端的缓冲粉仓内设有两个对称设置的两个导流板(19)，两个导流板(19)靠近一端低于两个导流板(19)的另一端。


3.根据权利要求1所述的一种连续循环铺粉结构，其特征在于，铺粉刮刀(16)通过刮刀支架(17)固定于外圈(12)上，刮刀支架(17)上设有通过沉头螺栓与外圈(12)固定连接的连接通孔，刮刀支架(17)与铺粉刮刀(16)通过螺栓连接或焊接。


4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种连续循环铺粉结构，其特征在于，铺粉刮刀(16)下端通过刮刀夹板(40)固定有刮刀体(43)。


5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种连续循环铺粉结构，其特征在于，还包括送粉装置，送粉装置包括粉仓(23)以及设置于粉仓(23)下端的送粉盒体(21)，送粉盒体(21)内设有送粉辊(20)，送粉辊(20)通过送粉电机(22)驱动，送粉辊(20)位于送粉盒体(21)内部分设有送粉槽，送粉盒体(21)下端设有用于引流的漏斗(18)，漏斗(18)进料口与送粉盒体(21)出料口连接，漏斗(18)出料口位...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈祯，邹亚桐，张树哲，卢秉恒，赵纪元，韦继翀，刘亮，魏培，
申请(专利权)人：西安增材制造国家研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61