激光选区熔化成形设备振动铺粉装置的制作方法

本发明涉及3d打印技术领域，尤其涉及一种激光选区熔化成形设备振动铺粉装置。

背景技术：

激光选区熔化(slm)成形，是以粉末为原料，通过选区熔化工艺进行零件的快速成形技术，是目前快速制造领域研究的热点，其工艺流程为:铺粉装置首先在加工平面上铺好一层原料粉末，然后加工源根据零件截面形状对粉末进行分区作业，成形出零件的截面轮廓。一层粉末成形完毕后，铺粉装置在成形工作面再铺上一层粉末，加工源对该层粉末再次进行选区作业，并完成新生成层片与原有部分之间的熔合，如此循环逐层堆积制造，最后形成实体。

目前，常用铺粉方式，如《电子束选区熔化技术中可控振动落粉铺粉系统的研究》，晏耐生等，中国机械工程第21卷第19期2010年10月,中所述的，包括以下几种：

a、刮板式铺粉方式

该机构运动方式简单，易于控制；缺点是刮板对粉末层的压实作用小，且对设备及粉末材料精度要求较高，当粉末粒径较大或流动性不好时，刮板与工作平面之间容易夹粉而造成铺粉层不均匀，金属刮板则容易粘粉；

b、辊子式铺粉方式

该机构可以较大程度地提高粉末层的压实密度；缺点是辊子滚动会在粉末层表面留下波纹，影响粉末层表面的平整度，同时粉末承受的辊子压应力传到下面已成形的坯件上，容易使强度不高的零件产生裂纹，金属辊子则容易粘粉；

c、移动料斗式铺粉方式

该机构采用移动料斗铺压粉，兼具刮板功能，可以避免粉末堆积在辊子或刮板前方，减小对粉床的压力；缺点是压实粉末的效果不是很理想，并且当成形材料为流动性差的粉末时，粉末由于架桥现象不能从料斗狭缝中流出。

技术实现要素：

本发明的目的就在于提供激光选区熔化成形设备振动铺粉装置，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：

一种激光选区熔化成形设备振动铺粉装置，包括压板、刮板、刮板座和振动装置，其中，所述刮板通过压板和连接件固定在所述刮板座上，所述振动装置通过连接件与所述刮板座固定，所述刮板座为弹性结构。

作为优选的技术方案：所述振动装置为振动电机。

作为优选的技术方案：所述连接件为螺钉。

本发明是在刮板式铺粉装置基础上，通过改进其结构，并增加振动源而形成的新型刮板式铺粉装置。相比较传统刮板式和辊子式铺粉装置，本发明的装置不仅保留了其结构简单的特点，而且可以明显改善粉末流动性，并显著降低刮板或辊子粘粉、夹粉带来的负面影响。

现有的刮板式铺粉装置在铺粉作业时，其迎粉面与运动方向之间存在前角α，一般来说，较小的前角α由于产生较大的竖向分力，往往会有较好的压实效果，但若前角α过小，在遇到大粒径粉末颗粒时，刮板与成形面间产生夹粉的可能性会明显增加，限制了压实效果。

本发明的振动铺粉装置在改进刮板座结构后，在其合适位置安装振动电机作为激振源，迫使刮板迎粉面在竖直和水平方向均产生高频微幅振动分量，铺粉作业过程中，水平方向的振动分量主要作用于刮板前方粉末，使其受惯性力作用而增加流动性，使得小颗粒粉末能够迅速填充大颗粒粉末间隙，提高铺粉层致密度；竖直方向的振动分量用于振捣、压实刮板下方粉层，排除粉末颗粒间气体，进一步增加粉层致密度。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、相对于辊子式或移动料斗式铺粉方式，结构及运动方式简单，易于控制；

2、利用振动压实粉层更有效，刮板无需设计铺粉前角，减少夹粉现象；

3、利用振动可使得刮板粘粉提前脱落，提高铺粉质量；

4、提高粉末流动性，降低对粉末材料的性能要求，节约加工成本。

附图说明

图1为本发明铺粉装置的结构示意图；

图2为本发明铺粉装置的主视图；

图3为本发明铺粉装置的左视图。

图中：1、压板；2、刮板；3、振动电机；4、刮板座；5、加强筋；6、通槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

实施例：

参见图1-3，一种激光选区熔化成形设备振动铺粉装置，包括压板1、刮板2、刮板座4和振动电机3，刮板2通过压板1和螺钉固定在刮板座4上，刮板座4为弹性结构，振动电机3通过螺钉与刮板座4固定，振动电机3的轴线与刮板2和工作平面均保持平行；

如图3所示，刮板座4整体呈l形，拐角处设三角形加强筋5，刮板座4在刮板2安装位置上方区域加工出镂空通槽6，通槽6外部呈矩形狭缝状，根部呈圆孔状，截面仅保留很细窄一部分连接区域，形成弹性变形区域，即刮板座4在激振力作用下的弯曲变形主要集中在这一区域。发生变形时，刮板2迎粉面可近似看作绕这一弹性区域中心做转动，进而在竖直和水平方向上均形成振动位移分量；

振动电机3用螺钉固定在刮板座4右侧悬臂座板上，转动时利用偏心轮产生周期性激振力，联动刮板座4、刮板2及压板1随同振动，当振动电机3工作时，结构对激振力的位移响应将主要发生在刮板座4弹性区域下方部分结构，同时迫使刮板2及压板1随同发生有效的受迫振动，进而作用于铺粉层，提高铺粉质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种激光选区熔化成形设备振动铺粉装置，包括压板、刮板、刮板座和振动装置，其中，所述刮板通过压板和连接件固定在所述刮板座上，所述振动装置通过连接件与所述刮板座固定，所述刮板座为弹性结构；本发明结构及运动方式简单，易于控制；利用振动压实粉层更有效，刮板无需设计铺粉前角，减少夹粉现象；利用振动可使得刮板粘粉提前脱落，提高铺粉质量；还可以提高粉末流动性，降低对粉末材料的性能要求，节约加工成本。

技术研发人员：杨振宇;丑西平;胡东;罗恒;张虎
受保护的技术使用者：中国航天科技集团公司长征机械厂
技术研发日：2017.12.08
技术公布日：2018.03.16