一种基于粉床的机械接触式双向切换铺粉系统的制作方法

本实用新型涉及到一种机械接触式双向切换铺粉系统，适用于基于粉床成形的增材制造装备中，尤其涉及到激光选区熔化/烧结，电子束选区熔化中的铺粉结构。

背景技术：

随着3D打印技术的快速发展，基于粉床形式的3D打印技术受到越来越广泛的关注，特别是激光选区熔化SLM(Selective Laser Melting)，激光选区烧结SLS(Selective Laser Sintering)，电子束选区熔化技术EBM(Electron beam selective melting)等。SLM、SLS、EBM等技术也得到了广泛而深入的研究，其成形装备的改进也不断成熟。相虽然在外观、内部结构以及成型方式上SLM设备的种类繁多，风格多样，但这些设备在原理上都是一样的，均以高能束激光或者电子束为热源，采用分层扫描和逐层叠加的方式成型零件，加工材料涉及到金属、高分子等粉末材料。

基于粉床的增材制造设备通常由控制系统、激光扫描系统、铺粉机构和成型平台等部分组成，其中机械结构的多样性很大程度上都体现在了铺粉机构和成型平台这两个模块上面。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为双缸结构和单缸结构。双缸结构，通过简单的刮刀将粉末从粉料缸移动成形缸中，并铺平。这件铺粉方式结构简单，但是铺粉从粉缸到成形缸是工作行程，而从成形缸到粉缸是辅助空行程，这样每铺一次粉末，都需要铺粉装置从左到右，然后在返回，双行程完成一次铺粉。而3D打印层堆积，层厚往往只有几十微米，成形一个零件往往要上千层，每一层铺粉都有一般的空行程，浪费了大量的时间。缸结构往往采用上送粉，铺粉装置有载粉功能，粉料进入铺粉装置，铺粉装置双向都可以实现供粉，但目前常见的双向铺粉装置往往都是载粉比较多，然后通过定量装置决定每一行程供粉量，这加重了铺粉小车重量，在机械稳定性带来不足，同时加大每一行程的能量消耗。

因此，需要提供一种有效的方式来克服单缸铺粉方式的上述难点，从而使设备的加工效率得到更好的提升。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于粉床的机械接触式双向切换铺粉系统，使设备的加工效率得到更好的提升。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型的一种基于粉床的机械接触式双向切换铺粉系统，包括成型水平板，所述成型水平板上设有直线导轨，所述直线导轨上架设有双向切换铺粉主体，所述双向切换铺粉主体的左右两侧设有直线电机滑块，所述双向切换铺粉主体包括铺粉装置进粉口、限位板、接触回形封口板、铺粉给料口以及刮板，所述的铺粉装置进粉口设置在双向切换铺粉主体的上方，铺粉给料口及刮板设置在双向切换铺粉主体的下方，限位板位于双向切换铺粉主体的下方两侧位置，限位板为长条口字型，接触回形封口板沿主体的纵深方向横跨双向切换铺粉主体且在限位板长条口字型内部，在左右限位时将位于给料口的正下方且可封闭给料口；所述刮板位于接触回形封口板内部位置，在接触回形封口板限位行程内部运行过程中，接触回形封口板与刮板不会发生碰撞；所述成型板的一端上方设有下粉漏斗；所述成型水平板的左右两侧均设有接触弹性探头；所述左侧弹性接触探头包括左上接触弹性探头和左下接触弹性探头；所述右侧弹性接触探头包括右上接触弹性探头和右下接触弹性探头；所述双向切换铺粉主体的底部左右两侧分别设有左侧铺粉给料口和右侧铺粉给料口，所述左侧铺粉给料口和右侧铺粉给料口分别对应设置有接触回形封口右侧板和接触回形封口左侧板；所述铺粉装置进粉口包括左侧分粉口和右侧分粉口；工作时，下粉漏斗下粉一次后，由双向切换铺粉主体完成双行程的给粉。

作为优选的技术方案，在双向切换铺粉主体开始运动时，左上接触弹性探头、左下接触弹性探头与接触回形封口板接触作用力下，接触回形封口板右移动直到限位板右限位点，此时接触回形封口板的接触回形封口左侧板将左侧铺粉给料口封闭，接触回形封口板的接触回形封口左侧板向右移动，右侧铺粉给料口打开，粉末经过左侧分粉口落在粉床上，在刮板作用下，粉末被刮平。

作为优选的技术方案，双向切换铺粉主体移动到右边行程终点时，右上接触弹性探头、在右上接触弹性探头与接触回形封口板接触作用力下，接触回形封口板左移动直到限位板左限位点，此时接触回形封口板的接触回形封口右侧板将右侧铺粉给料口封闭，接触回形封口板的接触回形封口右侧板向左移动， 左侧铺粉给料口打开，粉末经过右侧分粉口落在粉床上，在刮板作用下，粉末被刮平。

作为优选的技术方案，所述左侧铺粉给料口和右侧铺粉给料口分别对称设置在双向切换铺粉主体底部的左右两侧。

作为优选的技术方案，所述左侧分粉口和右侧分粉口大小相同且数量相等，左侧分粉口和右侧分粉口间隔分布，左侧分粉口为口字型沿左斜下方延伸，倾斜角度大于铺粉系统所载粉料的流动角度；右侧分粉口为口字型沿右斜下方延伸，倾斜角度大于铺粉系统所载粉料的流动角度。

作为优选的技术方案，所述左侧分粉口和右侧分粉口以特定角度向下延伸，且在左侧分粉口、右侧分粉口下方分别设有锥形板收集落向两侧的粉末。

作为优选的技术方案，所述左侧分粉口和右侧分粉口向下延伸的角度大于粉末流动接触角；所述锥形板的锥形角度大于粉末流动接触角。

作为优选的技术方案，所述双向切换铺粉主体的底部设有凹型刮板负载件、右侧刮板夹紧块以及左侧刮板夹紧块，所述刮板设置在凹型刮板负载件内，并通过右侧刮板夹紧块以及左侧刮板夹紧块固定。

作为优选的技术方案，右侧刮板夹紧块以及左侧刮板夹紧块通过螺丝预紧顶力作用将刮板夹紧。

作为优选的技术方案，所述成型水平板上设有成型区，所述成型区的左右两侧分别设有左侧分料回收区和右侧分料回收区。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型的一种基于粉床的机械接触式双向切换铺粉系统采用简单的机械结构，实现了储粉，分粉，双侧分时给粉功能，采用机械接触式回形封板在限位板行程内移动，在特定的时序内实现左右给粉的开合，实现了准确高效率换向铺粉的功能，免去了附加控制电机来实现换向的复杂结构，并且没有降低换向精度和效率，极大减小了设备的制造成本。

2、本实用新型的双向切换铺粉系统可以减少铺粉过程冗余动作，提升了铺粉效率。

附图说明

图1是本实用新型铺粉系统的结构示意图；

图2是图1中双向铺粉主体的结构示意图；

图3是铺粉装置回形接触封闭板的结构示意图；

图4是铺粉装置右侧分粉口下延剖视图；

图5(a)-图5(b)是铺粉装置从左往右运动过程中回形接触封闭板的位置示意图；

图6(a)-图6(b)是铺粉装置从右往左运动过程中回形接触封闭板的位置示意图。

附图标号说明：1、下粉漏斗；2、左上接触弹性探头；3、直线导轨；4、铺粉装置进粉口；5、直线电机滑块；6、成形水平面板；7、右上接触弹性探头；8、成形区；9、右侧粉料回收区；10、右下接触弹性探头；11、双向切换铺粉主体；12、限位板；13、接触回形封口板；14、左侧粉料回收区；15、左下接触弹性探头；16、左侧分粉口；17、右侧铺粉给料口；18、接触回形封口右侧板；19、凹型刮板负载件；20、右侧刮板夹紧块；21、刮板；22、左侧刮板夹紧块；23、左侧铺粉给料口；24、接触回形封口左侧板；25、右侧分粉口。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

如图1-图4所示，本实施例基于粉床的机械接触式双向切换铺粉系统，包括成型水平板6，所述成型水平板6上设有直线导轨3，所述直线导轨3上架设有双向切换铺粉主体11，所述双向切换铺粉主体11的左右两侧设有直线电机滑块5，所述双向切换铺粉主体11包括铺粉装置进粉口4、限位板12、接触回形封口板13、铺粉给料口以及刮板21，所述的铺粉装置进粉口4设置在双向切换铺粉主体11的上方，铺粉给料口及刮板21设置在双向切换铺粉主体11的下方， 限位板12位于双向切换铺粉主体的下方两侧位置，限位板为长条口字型，接触回形封口板13沿主体的纵深方向横跨双向切换铺粉主体11且在限位板12长条口字型内部，在左右限位时将位于给料口的正下方且可封闭给料口；所述刮板21位于接触回形封口板13内部位置，在接触回形封口板13限位行程内部运行过程中，接触回形封口板13与刮板21不会发生碰撞；所述成型板的一端上方设有下粉漏斗1；所述成型水平板的左右两侧均设有接触弹性探头；所述左侧弹性接触探头包括左上接触弹性探头2和左下接触弹性探头15；所述右侧弹性接触探头包括右上接触弹性探头7和右下接触弹性探头10；所述双向切换铺粉主体11的底部左右两侧分别设有左侧铺粉给料口23和右侧铺粉给料口17，所述左侧铺粉给料口23和右侧铺粉给料口17分别对应设置有接触回形封口右侧板18和接触回形封口左侧板24；所述铺粉装置进粉口4包括左侧分粉口16和右侧分粉口25；工作时，下粉漏斗1下粉一次后，由双向切换铺粉主体11完成双行程的给粉。

如图5(a)-图5(b)以及图6(a)-图6(b)所示，本实施例中，基于粉床的机械接触式双向切换铺粉系统通过上送粉方式，将定量粉末(两次铺粉量)置入下粉漏斗1中，粉末在重力作用下，经下粉漏斗置入铺粉装置进粉口4，在一字排列大小相同，数量相等左侧分粉口16和右侧分粉口25作用下均匀分到铺粉装置的两侧。在初始位置时，通过左上接触弹性探头2、左下接触弹性探头15与接触回形封口板13接触作用力下，接触回形封口板13右移动直到限位板12右限位点，此时接触回形封口板13的接触回形封口左侧板24将左侧铺粉给料口23封闭，接触回形封口板13的接触回形封口左侧板18右移动，右侧铺粉给料口17打开，粉末经过左侧分粉口16落在粉床上，在刮板21在直线导轨3和直线电机滑块5带动下，从左向右边移动，粉末被刮板刮平。直到铺粉装置移动到右边限位点后，右上接触弹性探头7、右下接触弹性探头10与接触回形封口板13接触作用力下，接触回形封口板13左移动直到限位板12左限位点，时接触回形封口板13的接触回形封口右侧板18将右侧铺粉给料口17封闭，接触回形封口板13的接触回形封口右侧板18左移动，左侧铺粉给料口23打开，粉末经过右侧分粉口25落在粉床上。而此时高能束与粉床的粉末作用，将粉末熔化或者烧结后，成形缸自动下降一层，铺粉装置在电机带动下，从右往左边行驶，刮刀将右侧分粉口25落在粉床上的粉末刮平。直到铺粉装置行驶到左边，左上接触弹性探头2、左下接触弹性探头15与接触回形封口板13接触作用力下， 接触回形封口板13右移动直到限位板12右限位点高能束与粉床的粉末作用，将粉末熔化或者烧结后，成形缸自动下降一层。而此时重复刚开始动作，落粉，完成一个周期性动作。如此反复完成层堆积成形。

在本实施例中，为了更好的解决铺粉的问题，所述左侧分粉口16和右侧分粉口25以特定角度向下延伸，且在左侧分粉口16、右侧分粉口25下方分别设有锥形板收集落向两侧的粉末。并且所述左侧分粉口16和右侧分粉口25向下延伸的角度大于粉末流动接触角；所述锥形板的锥形角度大于粉末流动接触角。左侧分粉口16和右侧分粉口25间隔分布，左侧分粉口16为口字型沿左斜下方延伸，倾斜角度大于铺粉系统所载粉料的流动角度；右侧分粉口25为口字型沿右斜下方延伸，倾斜角度大于铺粉系统所载粉料的流动角度。

所述双向切换铺粉主体11的底部设有凹型刮板负载件19、右侧刮板夹紧块20以及左侧刮板夹紧块22，所述刮板21设置在凹型刮板负载件19内，并通过右侧刮板夹紧块20以及左侧刮板夹紧块22固定。本实施例中，是通过右侧刮板夹紧块20以及左侧刮板夹紧块22通过螺丝预紧顶力作用将刮板21夹紧。

所述成型水平板6上设有成型区8，所述成型区8的左右两侧分别设有左侧分料回收区14和右侧分料回收区9。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。