一种用于增材制造设备的单刮刀双向铺粉装置的制作方法

1.本发明属于激光选区熔化设备技术领域，特别是涉及一种用于增材制造设备的单刮刀双向铺粉装置。


背景技术：

2.激光选区熔化(又称作增材制造或金属3d打印)技术，是近些年来出现的一种新型加工方法，该技术采用的原材料均为几十到几百微米的粉末，在成形过程中，通过供粉机构与铺粉机构将粉末均匀平摊在成形基板上，再利用激光等能量源将表面特定几何形状区域的粉末熔化，产生冶金结合，最终使零件逐层长出从而实现立体成型的过程。
3.该设备一般由成形腔体、成型仓、送粉仓、铺粉装置和光学系统装置等机构组成。较为先进的设备尤其是大幅面激光选区熔化设备，为了提高铺粉效率，通常会采用双向铺粉装置。目前市场上主流采用双刮刀铺粉装置，然而双刮刀结构必然带来两侧刮刀高度难以调节到同一成形平面的技术问题，而且也无法保证两把刮刀能够完全水平一致，从而导致从左往右刮粉与从右往左刮粉的高度不同，造成所铺粉末厚度的均匀性不一致，最终导致成形零件精度受到较大影响，情况严重的甚至造成刮刀与零件发生剐蹭，导致成形失败。
4.双刮刀铺粉结构在实际操作过程中，需要一边反复使用塞尺去测量两侧刮刀与标准工作平面的缝隙，一边调节刮刀调平架上的四个顶丝，不仅过程繁琐，而且两边刮刀同时调平容易造成相对误差，不易实现一次调好的目的，调平时间长。


技术实现要素：

5.本发明针对现有技术中所存在的问题，提供了一种用于增材制造设备的单刮刀双向铺粉装置，该铺粉装置仅有一把刮刀，同时具有调平功能，避免了双边刮刀调节产生相对误差的问题，且保证了每次铺粉量相同。
6.本发明是这样实现的，一种用于增材制造设备的单刮刀双向铺粉装置，包括落粉过渡连接件、刮刀粉末均分机构、刮刀架连接板、兜粉板、侧限位板、刮刀架、刮刀调平机构、刮刀换向机构；
7.所述落粉过渡连接件位于铺粉装置主体上方，用于将供粉机构提供的金属粉末平稳过渡到位于其下方的刮刀粉末均分机构中；所述刮刀粉末均分机构用于将落进其内部的粉末均分为两等份，并通过重力流动到位于其下方的刮刀架连接板两侧的储粉槽中；所述刮刀架连接板的两端分别安装有侧限位板，所述储粉槽下方为兜粉板，所述兜粉板的两端和下方分别通过滚针与侧限位板接触，并与刮刀架连接板之间留有间隙；所述兜粉板的中间敞口，两侧分别设置有落粉孔，兜粉板运动至限位位置时相应侧的所述落粉孔位置与储粉槽位置对应；
8.所述刮刀调平机构位于刮刀架连接板上方，并通过连接轴与穿过兜粉板中间敞口的刮刀架连接，用于将含有刮刀的刮刀架进行上下调整至与基板完全平行；所述刮刀架用于安装刮刀；
9.所述刮刀换向机构分别位于铺粉装置运动的前后换向位置处，可与兜粉板碰撞，实现铺粉装置往复运动。
10.在上述技术方案中，优选的，所述刮刀调平机构安装在刮刀架连接板上，所述刮刀调平机构由侧面连接板、连接轴、安装法兰、精密调节螺栓、压缩弹簧组成，所述侧面连接板上设置有凹槽，所述连接轴穿过压缩弹簧置于侧面连接板的凹槽内，并与下方刮刀架固定连接；所述安装法兰固定在侧面连接板上，所述精密调节螺栓螺纹连接在安装法兰上，通过压缩弹簧弹力使连接轴上端面与精密调节螺栓下端面进行完全贴合，所述侧面连接板两侧设置有顶丝孔一，顶丝一穿过顶丝孔一固定刮刀架。
11.在上述技术方案中，优选的，所述刮刀架整体呈u字形结构，两端设置有凸台，并在凸台处设置有通孔，所述刮刀架通过连接螺栓穿过通孔与刮刀调平机构的连接轴连接，所述连接轴上设置内螺纹沉孔。
12.在上述技术方案中，优选的，所述落粉过渡连接件与刮刀粉末均分机构通过螺栓连接，所述落粉过渡连接件上设置有多个顶丝孔二，所述顶丝孔二内螺纹连接用于调节落粉过渡连接件高度的顶丝二。
13.在上述技术方案中，优选的，所述刮刀粉末均分机构安装在刮刀架连接板上，所述刮刀粉末均分机构由两件结构相同的导粉板组成，两件所述导粉板采用交叉堆叠形式组合，使铺粉装置两侧粉末落入的面积相同。
14.在上述技术方案中，优选的，所述兜粉板通过位于刮刀架连接板底部的限位凸起进行行程限位。
15.在上述技术方案中，优选的，所述侧限位板的高度可调节。
16.在上述技术方案中，优选的，每个所述刮刀换向机构由单刮刀缓冲板、换向顶杆、换向弹簧、固定螺母组成，所述单刮刀缓冲板上设置有通孔，所述单刮刀缓冲板安装在成形室底板上，所述换向顶杆依次穿过换向弹簧和单刮刀缓冲板的通孔与固定螺母连接。
17.在上述技术方案中，优选的，该铺粉装置两端通过刮刀架连接机构安装在3d打印机的水平运动机构上。
18.在上述技术方案中，进一步优选的，所述刮刀架连接机构由单刮刀挂架和刮刀架连接块组成，所述单刮刀挂架与所述刮刀调平机构的侧面连接板连接，所述刮刀架连接块与3d打印机的水平运动机构连接。
19.本发明具有的优点和积极效果是：
20.1、本发明的单刮刀双向铺粉装置，完美避免了双刮刀双向铺粉的所有缺点，例如：前后刮刀高低不一致，两把刮刀没有一致性，刮刀调节困难，零件层厚不一致容易导致零件报废的问题。
21.2、本发明的刮刀安装方便，调节便捷，安装调节基本能在十分钟内完成，大大降低了人工成本，中途若出现需要更换刮刀的情况也很方便便捷，基准面单一调节方便，不会出现无法调平的现象。
22.3、本发明的单刮刀双向铺粉装置，刮刀粉末均分机构保证了每次铺粉的粉末量相同，换向机构采用简单纯机械驱动不需要额外驱动装置，结构可靠，使用寿命长，成本低。
附图说明
23.图1是本发明实施例提供的单刮刀双向铺粉装置的结构示意图；
24.图2是本发明实施例提供的单刮刀双向铺粉装置的布置结构示意图；
25.图3是本发明实施例提供的单刮刀双向铺粉装置的剖视图；
26.图4是本发明实施例提供的单刮刀双向铺粉装置与供粉机构配合的结构示意图；
27.图5是本发明实施例提供的兜粉板与侧限位板配合的结构示意图；
28.图6是本发明实施例提供的刮刀调平机构的结构示意图；
29.图7是本发明实施例提供的刮刀换向机构的结构示意图；
30.图8是本发明实施例提供的刮刀换向机构与兜粉板碰撞的结构示意图。
31.图中：1、刮刀架连接机构；1-1、刮刀架连接块；1-2、单刮刀挂架；2、落粉过渡连接件；2-1、顶丝孔二；3、刮刀粉末均分机构；4、刮刀架；5、刮刀调平机构；5-1、精密调节螺栓；5-2、安装法兰；5-3、侧面连接板；5-4、压缩弹簧；5-5、连接轴；5-6、顶丝孔一；6、刮刀架连接板；6-1、储粉槽；6-2、限位凸起；7、兜粉板；7-1、落粉孔；7-2、滚针；8、侧限位板；9、刮刀换向机构；9-1、换向顶杆；9-2、换向弹簧；9-3、单刮刀缓冲板；9-4、固定螺母；10、供粉机构；11、成形室底板。
具体实施方式
32.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，并配合附图对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施案例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
33.实施例
34.请参阅图1～图8，本发明的实施例提供一种用于增材制造设备的单刮刀双向铺粉装置，包括落粉过渡连接件2、刮刀粉末均分机构3、刮刀架连接板6、兜粉板7、侧限位板8、刮刀架4、刮刀调平机构5、刮刀换向机构9。
35.所述落粉过渡连接件2位于铺粉装置主体上方，用于将供粉机构10提供的金属粉末平稳过渡到位于其下方的刮刀粉末均分机构3中。所述落粉过渡连接件2与刮刀粉末均分机构3通过螺栓连接，所述落粉过渡连接件2上设置有多个顶丝孔二2-1，顶丝孔二2-1内螺纹连接顶丝二，其目的是调节落粉过渡连接件2的高度，实现与供粉机构10之间的间隙大小调节，当铺粉装置运动到供粉机构10下方时，通过塞尺对落粉过渡连接件2进行高低调节，至落粉过渡连接件2两侧间隙均匀且粉末不会扬尘溢出，且落粉过渡连接件2两侧与刮刀粉末均分机构3之间设置有密封圈。
36.所述刮刀粉末均分机构3用于将落进其内部的粉末均分为两等份，并通过重力流动到位于其下方的刮刀架连接板6两侧的储粉槽6-1中。所述刮刀粉末均分机构3安装在刮刀架连接板6上，所述刮刀粉末均分机构3由两件结构相同的导粉板组成，两件所述导粉板采用交叉堆叠形式组合，使铺粉装置两侧粉末落入的面积相同，当粉末通过重力流到刮刀粉末均分机构3时，导粉板会将粉末分别导入两侧的储粉槽6-1内，由于两侧导粉面积相同所以两侧的粉末量也是相同的。
37.所述刮刀架连接板6的两端分别安装有侧限位板8，所述储粉槽6-1下方为兜粉板7，所述兜粉板7的两端和下方分别通过滚针7-2与侧限位板8接触，并与刮刀架连接板6之间
留有间隙，所述兜粉板7的中间敞口，两侧分别设置有落粉孔7-1，兜粉板7具有可移动性，并通过位于刮刀架连接板6底部的限位凸起6-2进行行程限位，兜粉板7运动至限位位置时相应侧的所述落粉孔7-1位置与储粉槽6-1位置对应。在铺粉装置往复运动过程中，每次运动到前后换向位置时，兜粉板7与刮刀换向机构9进行碰撞，实现兜粉板7在两个限位位置往复运动；当兜粉板7由一侧限位位置运动至另一侧限位位置时，将限制在储粉槽6-1中的粉末通过落粉孔7-1落到粉床上，以实现铺粉装置的落粉；在铺粉装置完成落粉后，通过事先调整好的刮刀进行铺粉动作。
38.所述侧限位板8能够高低调节，实现兜粉板7的高低调节，刮刀架连接板6下方与兜粉板7为间隙配合，其间隙通过侧限位板8进行调节，保证不同粉末不同高度，不会产生卡顿现象。
39.所述刮刀调平机构5位于刮刀架连接板6上方，并通过连接轴与穿过兜粉板7中间敞口的刮刀架4连接，用于将含有刮刀的刮刀架4进行上下调整至与基板完全平行。所述刮刀调平机构5安装在刮刀架连接板6上，所述刮刀调平机构5由侧面连接板5-3、连接轴5-5、安装法兰5-2、精密调节螺栓5-1、压缩弹簧5-4组成，所述侧面连接板5-3上设置有凹槽，所述连接轴5-5穿过压缩弹簧5-4置于侧面连接板5-3的凹槽内，并与下方刮刀架4固定连接；所述安装法兰5-2固定在侧面连接板5-3上，所述精密调节螺栓5-1螺纹连接在安装法兰5-2上，通过压缩弹簧5-4弹力使连接轴5-5上端面与精密调节螺栓5-1下端面进行完全贴合，所述侧面连接板5-3两侧设置有顶丝孔一5-6，顶丝一穿过顶丝孔一5-6固定刮刀架4。当需要进行刮刀高度调节时，仅需要对精密调节螺栓5-1进行高低调节便能实现刮刀的高度调节，调节完成后再通过侧面连接板5-3两侧的顶丝孔一5-6对刮刀架4进行固定。
40.所述刮刀架4用于安装刮刀，其安装刮刀的种类包含毛刷刮刀、橡胶刮刀、钢刮刀、陶瓷刮刀等。所述刮刀架4整体呈u字形结构，两端设置有凸台，并在凸台处设置有通孔，所述刮刀架4通过连接螺栓穿过通孔与刮刀调平机构5的连接轴5-5连接，所述连接轴5-5上设置内螺纹沉孔，当调节刮刀调平机构5的连接轴5-5时，刮刀架4便跟随连接轴5-5运动，以实现刮刀与基板调至完全平行，且使得刮刀架4拆卸方便。
41.所述刮刀换向机构9分别位于铺粉装置运动的前后换向位置处，可与兜粉板7碰撞，实现铺粉装置往复运动。所述刮刀换向机构9由单刮刀缓冲板9-3、换向顶杆9-1、换向弹簧9-2和固定螺母9-4组成，所述单刮刀缓冲板9-3上设置有通孔，所述单刮刀缓冲板9-3安装在成形室底板11上，所述换向顶杆9-1依次穿过换向弹簧9-2和单刮刀缓冲板9-3的通孔与固定螺母9-4连接。刮刀换向机构9共有四组，铺粉前后换向位置各两组，实现铺粉过程换向的受力均匀，保证换向的可靠性，稳定性。
42.该铺粉装置两端通过刮刀架连接机构1安装在3d打印机的水平运动机构上，使得该铺粉装置能够跟随水平运动机构进行往复运动实现打印铺粉动作。具体的，所述刮刀架连接机构1由单刮刀挂架1-2和刮刀架连接块1-1组成，所述单刮刀挂架1-2与所述刮刀调平机构5的侧面连接板5-3连接，所述刮刀架连接块1-1与3d打印机的水平运动机构连接，铺粉装置主体通过单刮刀挂架1-2整体落在刮刀架连接块1-1上，实现与水平运动机构的固定连接。
43.本发明的单刮刀双向铺粉装置，刮刀安装调节便捷，安装调节基本能在十分钟内完成，大大降低了人工成本，中途若出现需要更换刮刀的情况也很方便便捷，基准面单一调
节方便，不会出现无法调平的现象。
44.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。