一种纤维植入装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种选择性激光烧结工艺中的纤维植入装置，包括设在滑轨上的基座以及连接在基座上的纤维输送器，其中，纤维输送器包括支架以及设在支架上的牵引辊组，所述支架的端部设有用于切断纤维丝的切断机构；所述牵引辊组由两根牵引辊组成，连续的长纤维丝由该两根牵引辊之间穿过。本实用新型专利技术的纤维植入装置可以将纤维丝有序地排列在烧结粉末层中，使得烧结后的烧结成形件的强度大大提高。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种选择性激光烧结工艺的实施方法及该方法中应用到的设备，具体涉及一种选择性激光烧结工艺的实施方法及纤维植入装置。
技术介绍
选择性激光烧结(Selective Laser Sintering,简称SLS)是目前一种被广泛应用的快速成型技术，其成型工艺原理是:首先建立目标零件的计算机三维模型，然后用分层软件将三维模型进行切片处理，得到每一个加工层面的数据信息，在计算机控制下，根据切片层面信息，利用激光束对可热熔的粉末材料逐层扫描烧结，完成目标加工的制造。该技术的优势在于不受零件形状复杂程度的限制，不需要任何的工装模具，速度快，效率高，能够实现自由形状实体的自动化制造，正在受到越来越广泛的重视。目前SLS技术所采用的原料为粉末材料，其种类包括:高分子粉末材料、高分子与无机物复合粉末材料、高分子与金属复合粉末材料、陶瓷粉末材料和金属粉末材料。粉末材料经过激光烧结之后，其成型件的强度较低，导致其强度不高的主要原因是其质地疏松、密度较低。虽然在粉末材料中混合玻璃纤维、玻璃微珠、矿物纤维、碳纤维等增强材料可以提高成型件的强度，但这些增强材料在粉末材料中的排列是杂乱无序的，而且增强材料在成型产品中的长径比比较低，导致最终成型件的强度特别是冲击强度仍然较低，达不到成型件机械性能测试要求或者作为最终产品直接使用的性能要求。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种选择性激光烧结工艺的实施方法，该实施方法可将连续长纤维有序地植入到选择性激光烧结产品中，从而大大提高成型件的强度。本技术的目的还在于提供一种上述选择性激光烧结工艺的施工方法中所使用的纤维植入装置。本技术实现上述目的的技术方案为:一种选择性激光烧结工艺的实施方法，其特征在于，烧结时，在烧结粉末中植入由高长径比且有序排列的纤维构成的纤维层，烧结后，所述纤维层被包裹在烧结成型件中。上述实施方法的一个优选方案，包括以下步骤:(I)铺粉装置在烧结工作平面上铺覆底层烧结粉末材料层；(2)利用纤维植入装置在底层烧结粉末材料层上铺设纤维层，铺设过程为:(2.1)纤维植入装置将连续的长纤维丝输出，该输出的纤维丝铺设到底层烧结粉末材料层中；(2.2)纤维植入装置中设置的切断机构根据所需的长度将纤维丝切断；(2.3)纤维植入装置不断重复上述步骤(2.1)和步骤(2.2)，将纤维丝有序地铺设在底层烧结粉末材料层上，最终形成纤维层；(3)铺粉装置在底层烧结粉末材料层上铺覆顶层烧结粉末材料层；(4)利用激光装置发出的激光束对上述底层烧结粉末材料层和顶层烧结粉末材料层进行烧结，烧结后，纤维层被包裹在底层烧结粉末材料层和顶层烧结粉末材料层中，完成一个烧结层的烧结工作；(5)不断重复上述步骤(I) (4)，直至所有的烧结层均完成烧结，最终获得成型件。上述优选方案中，在步骤(2.1)中，输出的纤维丝平铺在底层烧结粉末材料层上。上述优选方案中，在步骤(2.1)中，输出的纤维丝的一头竖直或倾斜地插入到底层烧结粉末材料层；在步骤(2.2)中，纤维被切断后，该纤维的另一头伸出底层烧结粉末材料层。上述优选方案中，在步骤(2.3)中，多根纤维相互平行铺设，或者相互交叉铺设形成网状。上述优选方案中，在步骤(2.1)和步骤(2.2)中，纤维植入装置一次输出多根连续纤维，并由切断机构根据所需的长度将多根纤维一次切断。上述优选方案中，也可用纤维布、纤维束或纤维毡替代步骤(2)中的纤维丝，以便提高铺设纤维层的速度，并提高纤维层的强度，进而提高整个成型件的强度。本技术的选择性激光烧结工艺的实施方法，其中，所述纤维层中的纤维为玻璃纤维、碳纤维、尼龙纤维、芳纶纤维、氨纶纤维或金属纤维等。一种上述选择性激光烧结工艺的施工方法中所使用的纤维植入装置，其特征在于，包括设在滑轨上的基座以及连接在基座上的纤维输送器，其中，纤维输送器包括支架以及设在支架上的牵引辊组，所述支架的端部设有用于切断纤维丝的切断机构；所述牵引辊组由两根牵弓I辊组成，连续的长纤维丝由该两根牵弓I辊之间穿过。上述纤维植入装置的一个优选方案，其中，所述的滑轨为具有四个自由度的运动机构，所述四个自由度分别为沿X轴、Y轴以及Z轴方向的直线运动以及绕Z轴的转动。上述纤维植入装置的一个优选方案，其中，所述支架与基座通过转动关节连接。具体地，该关节可以手动调节角度，也可以通过设置电机来自动调节角度。上述纤维植入装置的一个优选方案，其中，所述的支架上还设有辅助辊组，该辅助辊组由两根辅助辊组成，连续的纤维丝由牵引辊组中的两牵引辊以及辅助辊组中的两辅助辊之间穿过；所述牵引辊或/和辅助辊上设有用于引导和定位纤维丝的环形的导向槽。特别地，所述牵引辊或/和辅助辊上的导向槽为并排的多个，以便能同时输出多根纤维丝。上述纤维植入装置的一个优选方案，其中，所述的切断机构包括上刀座、下刀座以及切刀，其中，上刀座和下刀座之间形成有让纤维丝穿过的间隙；所述切刀设置在上刀座内，其刀刃朝向下刀座，该切刀上连接有驱动其作上下运动的驱动机构。在驱动机构作用下，切刀山下运动，从而将纤维丝切断。进一步地，所述上刀座与下刀座的相对面上分别设有向里凹陷的凹槽，所述切刀设置在上刀座的凹槽内，该切刀由刀体和刀头两部分构成，刀体的刀刃部朝向下刀座的凹槽，上刀座的中部设有向上延伸至上刀座顶面的通孔，切刀的刀头由该通孔中伸出上刀座的上端面。更进一步地，所述的驱动机构由拉力弹簧以及驱动装置组成，其中，拉力弹簧设在刀体的顶部与上刀座之间，所述驱动装置由驱动电机和凸轮组成，其中，凸轮与切刀的刀头的顶面相接触。上述纤维植入装置的一个优选方案，其中，所述的转动关节上连接有用于调节支架倾斜角度的旋钮或角度调整电机；所述牵引辊由弹性材料制成；所述牵引辊组中的一根牵引棍与步进电机连接。上述纤维植入装置的一个优选方案，其中，所述的纤维植入装置为两套，这两套纤维植入装置中的纤维输送器倾斜相对设置。本技术与现有技术相比具有以下的有益效果:1、本技术的实施方法中，由于在每一烧结层中植入了由高长径比且有序排列的纤维构成的纤维层，与现有技术中在烧结粉末中混杂短小无序的纤维相比，本技术的烧结层中的纤维长径比大大提高，且有序排列，从而大大提高了成型件的强度，使之能够符合更高的强度使用要求。2、本技术的纤维植入装置中，通过纤维输送器中的牵引辊组的作用，使得连续的长纤维丝得以连续地输出，并通过切断机构将其切断成需要的长度，从而确保了可在底层烧结粉末材料层上铺设长纤维丝(即长径比大的纤维丝)；并且通过滑轨的作用，纤维输送器可以在底层烧结粉末材料层上按需要的轨迹及目标位置移动，从而可实现纤维层中多根长纤维丝的有序排列；整个纤维植入装置实现了本技术的选择性激光烧结工艺的实施方法中纤维层的铺设，为生产具有高强度的选择性激光烧结产品提供了重要的技术支持。附图说明图1为本技术的实施例1中纤维植入装置的结构示意图。图2为图1中的纤维输送器内部结构的结构示意图。图3为图2中牵引辊的局部结构示意图。图4为图2中辅助辊的局部结构示意图。图5为图1中纤维输送器和基座的横向剖视图。图6为图5的A-A剖视图。 图7为图6的B-B剖视图。图8为本技术的实施例1中选择性激光烧结工艺的实施方法的原理图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维植入装置，其特征在于，包括设在滑轨上的基座以及连接在基座上的纤维输送器，其中，纤维输送器包括支架以及设在支架上的牵引辊组，所述支架的端部设有用于切断纤维丝的切断机构；所述牵引辊组由两根牵引辊组成，连续的长纤维丝由该两根牵引辊之间穿过。

【技术特征摘要】
1.一种纤维植入装置，其特征在于，包括设在滑轨上的基座以及连接在基座上的纤维输送器，其中，纤维输送器包括支架以及设在支架上的牵引辊组，所述支架的端部设有用于切断纤维丝的切断机构；所述牵引辊组由两根牵引辊组成，连续的长纤维丝由该两根牵引辊之间穿过。2.根据权利要求1所述的纤维植入装置，其特征在于，所述的滑轨为具有四个自由度的运动机构，所述四个自由度分别为沿X轴、Y轴以及Z轴方向的直线运动以及绕Z轴的转动。3.根据权利要求1或2所述的纤维植入装置，其特征在于，所述支架与基座通过转动关节连接。4.根据权利要求3所述的纤维植入装置，其特征在于，所述的支架上还设有辅助辊组，该辅助辊组由两根辅助辊组成，连续的纤维丝由牵引辊组中的两牵引辊以及辅助辊组中的两辅助辊之间穿过；所述牵引辊或/和辅助辊上设有用于引导和定位纤维丝的环形的导向槽。5.根据权利要求4所述的纤维植入装置，其特征在于，所述牵引辊或/和辅助辊上的导向槽为并排的多个。6.根据权利要求1、2、4或5中任一项所述的纤维植入装置，其特征在于，所述的切断机构包括上刀座、下刀座...

【专利技术属性】
技术研发人员：余金文，凌毅，
申请(专利权)人：余金文，凌毅，
类型：实用新型
国别省市：