一种激光选区熔化成型系统的易夹紧式柔性铺粉装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种激光选区熔化成型系统的易夹紧式柔性铺粉装置，包括铺粉臂以及用于安装铺粉装置的装配面，铺粉装置包括A夹板、B夹板、铺粉刷；A夹板和B夹板端部的内侧面分别开设有对称形状的卡槽；铺粉刷通过A夹板和B夹板的卡槽被夹持在A夹板和B夹板的端部；铺粉刷的头部，一部分伸出卡槽外。本装置使铺粉平面均匀、厚实；而且有一定的柔性，避免铺粉刷跟零件发生刚性碰撞，防止使零件被碰坏。并且硅胶材料弹性差，铺粉过程不会产生扬粉和弹粉现象。本装置的设计结构可以使铺粉刷稳定地固定在A夹板2和B夹板中，使铺粉刷在铺粉过程中不会发生较大的变形，也使铺粉刷位置稳定不会滑落。
【专利说明】一种激光选区熔化成型系统的易夹紧式柔性铺粉装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及应用于激光选区熔化成型系统中，尤其涉及一种激光选区熔化成 型系统的易夹紧式柔性铺粉装置。
【背景技术】
[0002] 随着科学技术的发展，用于金属零件快速成型的方法多种多样，其中激光选区熔 化是在激光选区烧结的基础上发展起来的，目前被广泛应用的快速成型方法。这些工艺按 照粉末的添加方式可以分为：预置粉末（layerbed)方式和实时送粉（powderfeed)方式两 种。
[0003]激光选区熔化按照预置粉末方式添加粉末的成型过程如下：铺粉装置在成型缸上 铺上一层金属粉末，激光束在计算机控制下，根据成型件截面形状信息，对粉末进行选择性 扫描，使扫描区域内的粉末粘结或熔化，得到成型件的单层形状；接着成型缸下降一个层厚 的距离，铺粉装置重新铺粉，继续进行下一层的成型；如此逐层叠加，最终获得特定几何形 状的金属零件。
[0004]激光选区熔化快速成型金属零件的关键指标主要包括致密度、尺寸精度与表面粗 糙度等，而致密度与表面粗糙度的提高与铺粉的质量（表面平整度、紧实度）密切相关。铺 粉平整均匀，则粉末对激光的吸收平稳，激光熔化粉末后容易获得平整的成型表面；铺粉平 面凹凸不平，则导致粉末对激光的吸收不稳定，因离焦量的变化导致粉末吸收激光能量不 足，激光照射在粉末表面功率密度不等，粉末熔化效果有差异，导致成型面也凹凸不平，最 终使得成型件的致密度、表面质量等下降严重。再者，在激光选区熔化过程中，成型表面质 量具有"累加效应"。如铺粉不平，则激光熔化粉末平面呈现凸起或者凹陷，导致下一次铺粉 同样不平，如此循环，则会使成型件表面粗糙度越来越差；而当铺粉均匀平整，激光在整个 粉末表面照射均匀，则获得平整的熔化表面，则使得下一层铺粉平整容易实现，则会使成型 件表面光洁度较好，激光熔化粉末后的成型面平整而光滑，激光辐照金属粉末的熔化凝固 行为稳定。
[0005]所以，铺粉的好坏决定了激光选区熔化快速成型零件质量的优劣，为了获得理想 的成型效果，必须获得平整，均匀且紧实的铺粉效果。
[0006] 而目前，应用于激光选区熔化或激光选区烧结技术的铺粉方式主要包括使用刚性 旋转辊、刮板结构和柔性铺粉装置。
[0007] 刚性旋转辊子的制作材料为高硬度不锈钢，一般为420型号，对其表面的光滑度 与同轴度要求非常高。实用新型专利（ZL201020670962. 5)《一种选择性激光烧结双辊铺粉 装置》采用的刚性旋转辊虽然能较好的压实金属粉末，但是铺粉过程中经常出现撞辊，同轴 度偏差会导致表面波浪形纹等铺粉缺陷。所以刚性旋转辊子主要应用于选择性激光烧结技 术，如石蜡材料等烧结成型，并不能满足金属粉末成型的要求。
[0008]本实验室发明的实用新型专利（ZL200920295730. 3)《用于快速成型的金属粉末铺 粉装置》使用的是刮板结构，虽然能保证铺粉平整，但是板对粉末的压实作用非常小，在激 光辐照后，收缩比较大，容易造成成型件内部残余应力较大，发生变形或者翘曲。并且在铺 粉过程中，刮板容易和零件发生碰撞，使零件破损，最终导致成型失败。
[0009] 而目前应用在激光选区熔化成型系统里边的柔性铺粉装置主要采用金属薄片，这 种金属薄板柔性铺粉装置能够较好的保证铺粉过程的平整度和紧实度。但是金属薄片的弹 性较大，在遇到金属零件发生热膨胀和翘曲时，虽然不至于将零件碰坏，但是会产生较严重 的弹粉和扬粉现象，会使铺粉平面靠近翘曲部位产生一个凹坑，影响铺粉质量。
[0010] 因此，在快速成型的加工中，需要有一种既能使得铺粉平整均匀，铺粉装置不会与 零件发生刚性碰撞，又能保证铺粉紧实，不会产生弹粉和扬粉现象的金属粉末柔性铺粉装 置。
【发明内容】
[0011] 本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种激光选区熔化 成型系统的易夹紧式柔性铺粉装置，其结构简单、易夹紧，且既能使得铺粉平整均匀，铺粉 装置不会与零件发生刚性碰撞，又能保证铺粉紧实，不会产生弹粉和扬粉现象的金属粉末 柔性铺粉装置。
[0012] 本实用新型通过下述技术方案实现：
[0013] 一种激光选区熔化成型系统的易夹紧式柔性铺粉装置，包括铺粉臂1以及用于安 装铺粉装置19的装配面8,所述铺粉装置19包括A夹板2、B夹板3、铺粉刷4 ;
[0014] 所述A夹板2和B夹板3端部的内侧面，分别开设有对称形状的卡槽9 ;
[0015] 所述铺粉刷4通过A夹板2和B夹板3的卡槽9，被夹持在A夹板2和B夹板3的 端部；
[0016] 所述铺粉刷4的头部11，一部分伸出卡槽9外。
[0017] 所述铺粉刷4的尾部结构，由两个矩形平面10叠加构成，这两个矩形平面10之间 相互间隔、并通过连接筋12固定连接；
[0018] 所述铺粉刷4头部11的截面形状呈锥形、三角形或者变渐变曲率的尖曲面。
[0019] 所述卡槽9的形状与铺粉刷4的整体外形结构相适配。
[0020] 所述铺粉刷4头部11，一部分伸出长度为1. 5mm?2. 5mm。
[0021] 所述A夹板2、B夹板3通过螺栓6与装配面8上的固定孔7固定在装配面上。
[0022] 所述A夹板2和B夹板3还包括一个定位机构5,该定位机构由定位孔和定位销构 成。
[0023] 所述铺粉刷4为硅橡胶材料制成。
[0024] 本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
[0025] 本实用新型采用硅胶材料作为铺粉刷，此硅胶铺粉刷不仅有一定的硬度，保证能 够推动粉末，使铺粉平面均匀、厚实；而且有一定的柔性，避免铺粉刷跟零件发生刚性碰撞， 防止使零件被碰坏。并且硅胶材料弹性差，铺粉过程不会产生扬粉和弹粉现象。热硅胶材 料，使得本装置在使用过程中不会因为零件的残余温度影响其使用寿命，可保证其使用寿 命及质量。
[0026] 本实用新型铺粉刷的上下位置，可以通过紧固用的螺栓（螺栓6的外径小于A夹 板2和B夹板3的固定孔7的内径）来进行微调，解决了铺粉刷的水平度无法调节的问题。
[0027] 本实用新型的铺粉刷形状呈锥形、三角形或者变渐变曲率的尖曲面，渐变曲率的 尖曲面，有较好的柔韧性，当熔道产生小凸起或球化缺陷时，柔性铺粉刷也能平顺的刮过凸 起，防止扬粉和弹粉现象。这样的形状还可以使柔性铺粉刷牢固在夹板间。
[0028] 本实用新型的卡槽9具有两道卡槽，这两道卡槽正好用于容置铺粉刷4尾部的两 个矩形平面。这样的形状设计可以使柔性铺粉刷稳定地固定在A夹板2和B夹板3中，使 铺粉刷在铺粉过程中不会发生较大的变形，也使铺粉刷位置稳定不会滑落。
[0029] 本实用新型可用在激光选区烧结和激光选区熔化等快速成型设备中。
【专利附图】
【附图说明】
[0030] 图1为本实用新型总体结构示意图。
[0031] 图2是图1所示铺粉臂与安装铺粉装置的装配面8的结构示意图。
[0032] 图3是图1所示其中一块A夹板的结构示意图。
[0033] 图4是图1铺粉刷结构示意图。
[0034] 图5是激光选区熔化加工过程铺粉示意图。
[0035] 图6是柔性铺粉原理图。
【具体实施方式】
[0036] 下面结合具体实施例对本实用新型作进一步具体详细描述。
[0037] 实施例
[0038] 如图1至4所示。本实用新型一种激光选区熔化成型系统的易夹紧式柔性铺粉装 置，包括铺粉臂1以及用于安装铺粉装置19的装配面8,所述铺粉装置19包括A夹板2、B 夹板3、铺粉刷4;
[0039] 所述A夹板2和B夹板3端部的内侧面，分别开设有对称形状的卡槽9 ;
[0040]所述铺粉刷4通过A夹板2和B夹板3的卡槽9，被夹持在A夹板2和B夹板3的 端部；
[0041] 所述铺粉刷4的头部11，一部分伸出卡槽9外。
[0042] 所述铺粉刷4的尾部结构，由两个矩形平面10叠加构成，这两个矩形平面10之间 相互间隔、并通过连接筋12固定连接；
[0043] 所述铺粉刷4头部11的截面形状呈锥形、三角形或者变渐变曲率的尖曲面。
[0044] 所述卡槽9的形状与铺粉刷4的整体外形结构相适配。
[0045] 所述铺粉刷4头部11，一部分伸出长度为1. 5mm?2. 5mm。
[0046] 所述A夹板2、B夹板3通过螺栓6与装配面8上的固定孔7固定在装配面上。
[0047] 所述A夹板2和B夹板3还包括一个定位机构5,该定位机构由定位孔和定位销构 成。
[0048] 所述铺粉刷4为硅橡胶材料制成。
[0049] 如图5所示，金属粉末20预置于粉缸18内，铺粉装置19将金属粉末20从粉缸18 处刮到成型缸22处，铺于待成型金属零件21上，然后铺粉装置19回到粉缸处，完成一次铺 粉。
[0050] 如图6所示，铺粉装置19将金属粉末20平铺到已成型表面24上。所述铺粉装置 19碰到翘曲23,局部变形后顺利越过翘曲23,避免了刚性碰撞和弹粉扬粉现象。
[0051] 所述铺粉臂1和A夹板2和B夹板3的材质可采用马氏体不锈钢。
[0052] 如上所述，便可较好地实现本实用新型。
[0053] 本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他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。
【权利要求】
1. 一种激光选区熔化成型系统的易夹紧式柔性铺粉装置，包括铺粉臂以及用于安装铺 粉装置的装配面，其特征在于： 所述铺粉装置包括A夹板、B夹板、铺粉刷； 所述A夹板和B夹板端部的内侧面，分别开设有对称形状的卡槽； 所述铺粉刷通过A夹板和B夹板的卡槽，被夹持在A夹板和B夹板的端部； 所述铺粉刷的头部，一部分伸出卡槽外。
2. 根据权利要求1所述激光选区熔化成型系统的易夹紧式柔性铺粉装置，其特征在 于：所述铺粉刷的尾部结构，由两个矩形平面叠加构成，这两个矩形平面之间相互间隔、并 通过连接筋固定连接； 所述铺粉刷头部的截面形状呈锥形、三角形或者变渐变曲率的尖曲面。
3. 根据权利要求2所述激光选区熔化成型系统的易夹紧式柔性铺粉装置，其特征在 于：所述卡槽的形状与铺粉刷的整体外形结构相适配。
4. 根据权利要求1所述激光选区熔化成型系统的易夹紧式柔性铺粉装置，其特征在 于：所述铺粉刷头部，一部分伸出长度为1. 5mm?2. 5mm。
5. 根据权利要求1所述激光选区熔化成型系统的易夹紧式柔性铺粉装置，其特征在 于：所述A夹板、B夹板通过螺栓与装配面上的固定孔固定在装配面上。
6. 根据权利要求1所述激光选区熔化成型系统的易夹紧式柔性铺粉装置，其特征在 于：所述A夹板和B夹板还包括一个定位机构，该定位机构由定位孔和定位销构成。
7. 根据权利要求1所述激光选区熔化成型系统的易夹紧式柔性铺粉装置，其特征在 于：所述铺粉刷为硅橡胶材料制成。
【文档编号】B22F3/105GK203863021SQ201420272756
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年5月26日 优先权日:2014年5月26日
【发明者】王迪, 杨永强, 白玉超, 刘睿诚, 宋长辉 申请人:华南理工大学