增材制造设备用刮刀铺粉装置的制作方法

1.本实用新型属于增材制造设备技术领域，具体涉及一种增材制造设备用刮刀铺粉装置。


背景技术：

2.金属增材制造是一种金属件直接成形的制造方法，成形过程具体如下：铺粉装置将落粉器或送粉平台提供的金属粉末铺设在成形缸上，激光能量束在计算机的控制下，根据成形件截面形状信息，对粉末进行选择性烧熔，形成金属熔道。然后熔道与熔道之间搭接，形成成形件单层成形面，再通过层层堆积，逐层叠加，最终获得特定几何形状的金属零件。
3.在上述成形过程中，要求铺粉装置能够把金属粉末均匀、平整地铺在成形缸上。常用的铺粉方式分为单向铺粉和双向铺粉两种。由于单向铺粉是单行程工作，铺粉机制效率低，耗费时间长。如今，大多数设备已经采用效率更高的双向铺粉方式，这一类设备进行双行程往返铺粉。按照使用刮刀的数量，又进一步分为单刮刀和双刮刀两种类型。双刮刀方案是指两个刮刀安装于同一个刮刀架上，在铺粉动作前，落粉机构将粉末落至刮刀架内，粉末积存在两个刮刀之间的刮刀架内，这样可使刮刀在往复运动中皆能完成铺粉动作。但双刮刀模式装置必须保证两个刮刀的高度一致，否则在往复铺粉的过程中会出现铺粉层厚不均、刮刀卡住或成形工件被刮刀损毁等现象，影响工件的成形质量以及设备运行的稳定性。因此，在打印任务开始之前，必须对刮刀进行调平。此过程一是调平方法繁琐、费时；二是两个刮刀的高度始终存在细微差别。
4.单刮刀双向铺粉方案既能满足高效率的双向铺粉的需求，又能避免双刮刀方案调平误差造成的零件成形质量不稳定。因此单刮刀双向铺粉是目前研究的方向。


技术实现要素：

5.为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种可有效提高成形效率并确保打印质量的增材制造设备用刮刀铺粉装置。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种增材制造设备用刮刀铺粉装置，其特征在于：所述增材制造设备用刮刀铺粉装置包括成形室底板、推粉装置、刮刀组件以及驱动装置；所述刮刀组件沿成形室底板上表面往复运动；所述刮刀组件与推粉装置相对设置；所述驱动装置与推粉装置相连并驱动推粉装置沿直线往复运动；所述刮刀组件的运行末端与推粉装置之间构成临时储粉仓；当刮刀组件逐渐靠近推粉装置并停止时，所述刮刀组件将粉末推至临时储粉仓，此时，所述驱动装置驱动推粉装置将粉末从刮刀组件底部推至刮刀组件的返程路线上。
8.上述推粉装置的上表面所在高度不大于刮刀组件最底部所在水平面的高度。
9.上述增材制造设备用刮刀铺粉装置还包括设置在成形室底板上挡粉台；所述挡粉台顶部所在水平面的高度不大于刮刀组件最底部所在水平面的高度；所述挡粉台的位置靠
近刮刀组件的运行末端所在位置；当刮刀组件逐渐靠近推粉装置时，所述刮刀组件越过挡粉台将粉末推至临时储粉仓。
10.上述挡粉台整体是凸起、凸棱、棱台或圆台。
11.上述驱动装置是气缸式驱动装置或同步带式驱动装置；所述驱动装置是气缸式驱动装置时，所述气缸式驱动装置置于成形室底板的上表面或成形室底板的下表面；所述驱动装置是同步带式驱动装置时，所述同步带式驱动装置置于成形室底板的下表面。
12.上述气缸式驱动装置包括气缸支架、气缸、第一管路接口、第二管路接口以及气缸罩；所述气缸通过气缸支架设置在成形室底板上；所述气缸外部罩有气缸罩；所述第一管路接口以及第二管路接口分别设置在气缸罩上并与气缸内部连通；所述气缸与推粉装置相连并驱动推粉装置沿直线往复运动。
13.上述推粉装置包括推粉板推刃以及与推粉板推刃相连的推板；所述气缸与推板相连并通过推板带动推粉板推刃沿直线往复运动；所述临时储粉仓置于刮刀组件的运行末端与推粉板推刃之间；所述气缸驱动推粉板推刃将粉末从刮刀组件底部推至刮刀组件的返程路线上。
14.上述推粉装置还包括刮粉硅胶垫；所述刮粉硅胶垫通过硅胶垫压板设置在推粉板推刃上表面；所述刮粉硅胶垫整体呈l型；所述刮粉硅胶垫的上端面比刮刀组件底部所在水平面高3-5mm。
15.上述气缸式驱动装置置于成形室底板的下表面时，所述气缸式驱动装置还包括罩在推粉装置和成形室底板之间的防尘伸缩罩。
16.上述同步带式驱动装置包括同步轮组件、同步带以及防护罩；所述同步带套装在同步轮组件上并随同步轮组件的运动而运动；所述同步轮组件外部罩有防护罩；所述同步带带动粉末从刮刀组件底部推至刮刀组件的返程路线上；所述同步带在运动的过程中构成推粉装置；优选的，所述同步带上设置有刮粉刃，所述临时储粉仓置于刮刀组件的运行末端与刮粉刃之间；优选的，所述刮粉刃上端面比刮刀组件底部所在水平面高3-5mm。
17.上述刮刀组件包括刮刀架、刮刀压板、刮刀以及刮刀架支撑组件；所述刮刀架固定设置在刮刀架支撑组件上；所述刮刀通过刮刀压板固定在刮刀架上；所述推粉板的上表面、挡粉台顶部所在水平面以及刮刀底部所在水平面重合。
18.上述刮刀组件还包括导轨滑块以及导轨滑块支撑座；所述导轨滑块设置在导轨滑块支撑座上并沿导轨滑块支撑座的轴向移动；所述刮刀架支撑组件与导轨滑块相连并与导轨滑块同步运动。
19.本实用新型的有益效果是：
20.本实用新型提供了一种增材制造设备用刮刀铺粉装置，包括成形室底板、推粉装置、刮刀组件以及驱动装置；刮刀组件沿成形室底板上表面往复运动；刮刀组件与推粉装置相对设置；驱动装置与推粉装置相连并驱动推粉装置沿直线往复运动；刮刀组件的运行末端与推粉装置之间构成临时储粉仓；当刮刀组件逐渐靠近推粉装置并停止时，刮刀组件将粉末推至临时储粉仓，此时，驱动装置驱动推粉装置将粉末从刮刀组件底部推至刮刀组件的返程路线上。本实用新型通过推粉板将粉末从刮刀运行前侧推到回程侧一侧，达到刮刀与粉末位置互换的目的，实现单刀双向铺粉。此外，推粉板上附带有刮粉硅胶垫，可清理刮刀上粘附的粉末，有效避免刮刀回程过程中，由于粘着粉末掉落到成形区，影响打印质量等
问题。刮刀组件在铺粉的过程中高度、形态和状况不变，有效保证了铺粉层厚，提高了成形效率和成形质量。
21.本实用新型结构简单，成本低廉，市场前景可观，值得推广。
附图说明
22.图1是本实用新型所提供的增材制造设备用刮刀铺粉装置的第一实施例的结构示意图；
23.图2是图1的立体结构示意图；
24.图3是图1的局部放大结构示意图；
25.图4是图3的局部放大结构示意图；
26.图5是本实用新型所提供的增材制造设备用刮刀铺粉装置在推粉状态时的结构示意图；
27.图6是本实用新型所提供的增材制造设备用刮刀铺粉装置在铺粉状态的结构示意图；
28.图7是本实用新型所提供的增材制造设备用刮刀铺粉装置的第二实施例的结构示意图；
29.图8是图7的局部放大结构示意图；
30.图9是本实用新型所提供的增材制造设备用刮刀铺粉装置的第三实施例的结构示意图；
31.图10是图9的局部放大结构示意图；
32.其中：
33.1-气缸罩；2-气缸支架；3-气缸；4-推粉装置；5-硅胶垫压板；6-刮粉硅胶垫；7-第一管路接口；8-第二管路接口；9-成形室底板；10-刮刀架；11-刮刀压板；12-刮刀；13-刮刀架支撑组件；14-导轨滑块；15-导轨滑块支撑座；16-挡粉台；17-粉末；18-成形缸；19-防尘伸缩罩；20-刮粉刃；21-同步轮组件；22-同步带；23-防护罩；24-推粉板推刃。
具体实施方式
34.参见图1以及图2，本实用新型提供了一种增材制造设备用刮刀铺粉装置，包括成形室底板9、推粉装置4、刮刀组件以及驱动装置；刮刀组件沿成形室底板9上表面往复运动；刮刀组件与推粉装置4相对设置；驱动装置与推粉装置4相连并驱动推粉装置4沿直线往复运动；刮刀组件的运行末端与推粉装置4之间构成临时储粉仓；当刮刀组件逐渐靠近推粉装置4并停止时，刮刀组件将粉末17推至临时储粉仓，此时，驱动装置驱动推粉装置4将粉末17从刮刀组件底部推至刮刀组件的返程路线上。为了便于推粉装置4从刮刀组件底部通过，推粉装置4的上表面所在高度不大于刮刀组件最底部所在水平面的高度。示例性的，推粉装置4可以设置在成形缸的一侧或两侧，当推粉装置4置于成形缸的一侧时，落粉装置(现有技术，本实用新型不做赘述)直接落下单次铺粉量两倍量的粉末，刮刀组件从起始位置开始运动并推动粉末运动，并将粉末铺设在成形室底板9上，随着刮刀组件逐渐停止(即到达终止位置)，多余的粉末17被推至终止位置处的临时储粉仓，此时开启推粉装置4，将多余的粉末17从刮刀组件底部推至刮刀组件的返程路线上，刮刀组件从终止位置开始运动，将多余的
粉末17铺设在成形室底板9上，完成一个完整的往返铺粉过程。当推粉装置4置于成形缸的两侧时，落粉落粉装置(现有技术，本实用新型不做赘述)直接落下单次铺粉量多倍量(大于2，例如3倍量)的粉末，刮刀组件从起始位置开始运动并推动粉末运动，并将粉末铺设在成形室底板9上，随着刮刀组件逐渐停止(即到达终止位置)，多余的粉末17被推至终止位置处的临时储粉仓，此时开启推粉装置4，将多余的粉末17从刮刀组件底部推至刮刀组件的返程路线上，刮刀组件从终止位置开始运动，将多余的粉末17铺设在成形室底板9上，随着刮刀组件逐渐停止(即到达起始位置)，多余的粉末17被推至起始位置处的临时储粉仓，开启位于起始位置处的推粉装置4，将多余的粉末17从刮刀组件底部推至刮刀组件的来程路线上，刮刀组件第二次从起始位置开始运动并推动粉末运动，并将粉末铺设在成形室底板9上，即刮刀组件可以沿之字来回往返运动，实现一次落粉，多次铺粉的工作，可有效提高工作效率。
35.参见图3以及图4，本实用新型所采用的增材制造设备用刮刀铺粉装置还包括设置在成形室底板9上挡粉台16；挡粉台16顶部所在水平面的高度不大于刮刀组件最底部所在水平面的高度；挡粉台16的位置靠近刮刀组件的运行末端所在位置；当刮刀组件逐渐靠近推粉装置4时，刮刀组件越过挡粉台16将粉末17推至临时储粉仓。挡粉台16的整体是凸起、凸棱、棱台或圆台，示例性的，挡粉台16整体呈鲨鱼鳍状；挡粉台16包括倾斜面以及与倾斜面相连的凹型阻挡面；倾斜面与推粉装置4相对设置。推粉板推刃24通过刮刀12与成形室底板9之间间隙(3～5mm)将粉末17沿倾斜面回推。粉末17借助成形室底板9上的挡粉台16(挡粉台16可与成型室底板9一体，也可独立安装)将粉末堆起，推粉装置4通过刮刀12底部后停止，刮刀12返程方向出现粉末堆。
36.参见图1、图3、图7、图8、图9以及图10，本实用新型所采用的驱动装置是气缸式驱动装置或同步带式驱动装置。参见图1、图3、图7以及图8，驱动装置是气缸式驱动装置时，气缸式驱动装置置于成形室底板9的上表面或成形室底板9的下表面；驱动装置是同步带式驱动装置时，同步带式驱动装置置于成形室底板9的下表面。
37.参见图1以及图3，气缸式驱动装置包括气缸支架2、气缸3、第一管路接口7、第二管路接口8以及气缸罩1；气缸3通过气缸支架2设置在成形室底板9上，并用气缸罩1包裹进行保护。气缸3的两个管路接口(第一管路接口7以及第二管路接口8)分别连通到气路系统上并形成一个回路。当活塞后侧的第一管路接口7进气，活塞前侧的第二管路接口8排气时，气压推动活塞杆伸出并带动推粉装置4进行推粉。当刮刀开始回程铺粉时，活塞后侧的第一管路接口7排气，活塞前侧的第二管路接口8进气时，活塞杆带动推粉装置4进行复位，如此反复。气缸3的活塞杆与推粉装置4相连并驱动推粉装置4沿直线往复运动。
38.参见图3以及图4，推粉装置4包括推粉板推刃24以及与推粉板推刃24相连的推板；气缸3与推板相连并通过推板带动推粉板推刃24沿直线往复运动；临时储粉仓置于刮刀组件的运行末端与推粉板推刃24之间；气缸3驱动推粉板推刃24将粉末17从刮刀组件底部推至刮刀组件的返程路线上。
39.推粉装置4还包括刮粉硅胶垫6；刮粉硅胶垫6通过硅胶垫压板5设置在推粉板推刃24上表面；刮粉硅胶垫6整体呈l型；刮粉硅胶垫6的上端面比刮刀组件底部所在水平面高3-5mm。当推粉板推刃24从刮刀组件下方通过时，柔性的刮粉硅胶垫6会刮蹭刮刀组件尤其是刮刀上粘附的粉末，从而达到清理刮刀的目的。
40.参见图7以及图8，气缸式驱动装置置于成形室底板9的下表面时，成形室底板9上设置有开口，推粉装置4尤其是推粉板推刃24穿过成形室底板9上的开口，使推粉板推刃24底部高于成形室底板9的上表面0.1～0.3mm；推粉板推刃24长度在推粉装置4移动的过程中，完全覆盖成形室底板9的通孔，推粉板后方安装有防尘伸缩罩19，以防止粉末漏入气缸罩1中。
41.参见图9以及图10，同步带式驱动装置包括刮粉刃20、同步轮组件21、同步带22以及防护罩23；同步带22套装在同步轮组件21上并随同步轮组件21(由电机组件驱动转动常规技术，本实用新型不做赘述)的运动而运动；同步轮组件21外部罩有防护罩23；同步带22带动粉末17从刮刀组件底部推至刮刀组件的返程路线上；同步带22在运动的过程中构成推粉装置4；优选的，同步带22上设置有刮粉刃20，临时储粉仓置于刮刀组件的运行末端与刮粉刃20之间；优选的，刮粉刃20上端面比刮刀组件底部所在水平面高3-5mm。
42.参见图1以及图2，刮刀组件和常规的现有技术相同，均包括刮刀架10、刮刀压板11、刮刀12以及刮刀架支撑组件13；刮刀架10通过螺钉固定设置在刮刀架支撑组件13上；刮刀12通过刮刀压板11固定在刮刀架10上；推粉板推刃24的上表面、挡粉台16顶部所在水平面以及刮刀12底部所在水平面重合，刮刀12将落粉机构或送粉平台提供的粉末均匀、平整地铺在成形缸18上。此外，刮刀组件还包括导轨滑块14以及导轨滑块支撑座15；导轨滑块14设置在导轨滑块支撑座15上并在直线电机(也可以是其他形式的驱动方式，现有技术，本实用新型不做赘述)的作用下沿导轨滑块支撑座15的轴向往复移动；刮刀架支撑组件13与导轨滑块14相连并与导轨滑块14同步运动。
43.参见图1，本实用新型所提供的增材制造设备用刮刀铺粉装置，在铺粉前，落粉器或送粉平台将大于两层厚度粉量的粉末17提供于刮刀12前侧，刮刀12推动粉末铺粉。其中，粉末17可以是金属粉末、非金属粉末等任一种或多种增材制造用粉末，本技术对此不作限定。铺粉过程中，导轨滑块14运动，导轨滑块14连接刮刀架支撑组件13带动刮刀架10运动。固定于刮刀架10上的刮刀12推动粉末17在成形室底板9上进行铺粉，当逐渐移动至挡粉台16时，粉末17均匀平铺在成形室底板9上并填充在挡粉台16与成形缸18之间的区域，使该区域与成形面平齐。刮刀架10移动到行驶末端时(行驶末端由各生产厂家制定)，刮刀12越过挡粉台16后停止。参见图5，是采用推粉装置4将置于临时储粉仓中的粉末17进行推粉的过程。该过程中，刮刀架10不动，电磁阀控制气流从第一管路接口7进气，第二管路接口8排气，气体推动气缸3的活塞杆伸出并带动推粉装置4以及推粉板推刃24进行推粉，推粉板推刃24促使粉末17从刮刀12与成形室底板9之间的间隙通过，并借助挡粉台的倾斜面堆起，粉末17高于成形平面，刮刀12回程方向出现粉末堆。同时，固定在推粉板推刃24上的刮粉硅胶垫6剐蹭刮刀12，对粘附于刮刀12上的粉末进行清理。当推粉完成后，进行回程铺粉作业，详见图6。推粉板推刃24推粉完成后静止不动，导轨滑块14在直线电机的作用下运动，导轨滑块14连接刮刀架支撑组件13带动刮刀架10运动。刮刀12将高于成形平面的粉末17推动，开始回程铺粉。当刮刀12通过挡粉台16后，电磁阀控制气流从第一管路接口7排气，第二管路接口8进气，活塞杆收缩并带动推粉板推刃24进行复位。回程铺粉完成后，刮刀12移动到初始位置。准备接收落粉器或送粉平台提供的粉末17，开始下一次的铺粉过程。
44.参见图9以及图10，铺粉前，落粉器或送粉平台将大于两层厚度粉量的粉末17提供于刮刀12前侧，刮刀12推动粉末铺粉。铺粉过程中，导轨滑块14运动，导轨滑块14连接刮刀
架支撑组件13带动刮刀架10运动。固定于刮刀架10上的刮刀12推动粉末17在成形室底板9上进行铺粉，当逐渐移动至挡粉台16时，粉末17均匀平铺在成形室底板9上并填充在挡粉台16与成形缸18之间的区域，使该区域与成形面平齐。刮刀架10移动到行驶末端时(行驶末端由各生产厂家制定)，刮刀12越过挡粉台16后停止。送粉过程，刮刀架10不动，电机组件带动同步轮组件21转动，同步轮组件21带动同步带22转动，铺设在同步带22上的粉末17通过刮刀下方运送到刮刀回程一侧，并借助挡粉台堆起，粉末高于成形平面，在刮刀回程方向出现粉末堆。同时，在推粉过程中，同步带22上的刮粉刃20对粘附于刮刀12上的粉末进行清理。回程铺粉过程，同步带送粉完成后静止不动，导轨滑块14在直线电机的作用下运动，导轨滑块14连接刮刀架支撑组件13带动刮刀架10运动。刮刀12将高于成形平面的粉末17推动，开始回程铺粉。当刮刀通过挡粉台后，电机组件带动同步轮组件反转，同步轮组件带动同步带反转，进行复位。回程铺粉完成后，刮刀移动到初始位置，准备接收落粉器或送粉平台提供的粉末，开始下一次的铺粉过程。