专利名称：快速成形自动铺粉装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机械技术领域，具体涉及一种快速成形自动铺粉装置。
背景技术：
三维打印成形(Three Dimensional Printing，3DP)和选择性激光烧结成形(SelectiveLaser Sintering，SLS)是目前已商品化的快速成形方法。3DP是采用精密喷头按照零件截面形状，将溶液喷射在预先铺好的粉末层上，使部分粉末粘接在一起，形成截面轮廓。一层粉末成形完成后，再铺上一层粉末，进行下一层粉末的粘接，如此循环，最后经过后处理，得到成形制件。SLS的成形过程与3DP类似，只不过SLS是采用激光烧结的方式使粉末成形。3DP可以使用多种粉末材料，如石膏，淀粉，陶瓷材料，高分子材料以及它们的复合粉末。SLS同样可以使用多种可以烧结的粉末材料以及复合材料。3DP和SLS成形材料的类型广泛，可以回收重复使用，使3DP和SLS的应用范围十分广泛。3DP和SLS成形系统都是多学科交叉的系统工程，其中粉末的铺覆是关键技术，它对3DP和SLS成形的速度，精度和可靠性以及设备的体积、价格等影响很大。
目前3DP和SLS快速成形设备中普遍采用双工作缸式供粉装置结构，即平行布置工作缸和供粉缸。在工作过程中，当一层粉末成形完成后，工作缸中的工作平面下降一层，供粉缸的活塞上升一层，推出一定量的粉末，由辊子或刮板将粉末均匀地铺在工作平面上，再进行下一层的成形。这种供粉方式被称之为下供粉方式。下供粉方式需要与工作缸并列布置供粉缸，结构复杂，实际工作区域小。目前也有一些SLS快速成形设备中出现了上供粉方式，即在工作平面上方进行定量供粉，但是目前的设计不能作为一个独立的模块，存在机械结构复杂，运动惯量大，工作不可靠，控制复杂等不足。
发明内容
本实用新型的目的在于提出一种结构简单、节约空间、工作可靠、控制方便的快速成形自动铺粉装置。
本实用新型提出的快速成形自动铺粉装置，由粉末盒1、搅拌器4、粉末漏斗5、毛刷套筒14、开合挡片15、铺粉辊子11等组成(如图1、图2、图3所示)，其中，粉末盒1由后挡板2、前挡板6、侧板22和侧板22’围成；粉末漏斗5固定于粉末盒1的下部，粉末漏斗5的底部开有出粉口35(如图4所示)；毛刷套筒14位于粉末漏斗35的下方，由侧板22和侧板22’固定，毛刷套筒14的上方开有一长槽37，下方开有漏粉狭缝36，其长槽37与粉末漏斗5的出粉口35相连，毛刷套筒14内设有毛刷12，其外径与毛刷套筒14的内径相匹配；搅拌器4位于粉末漏斗5出粉口35的上部；开合挡片15位于毛刷套筒14外切处；铺粉辊子11通过连接板7固定于粉末盒1的前挡板6的下部。
本实用新型中，开合挡片15为两片，分别与电磁铁24、24′相连，电磁铁24、24′分别通过垫板23、23’固定在侧板22、22′上，拨叉17、17′的一端通过销钉16、16’与电磁铁24、24’的滑杆相连，拨叉17、17′的另一端通过销钉19、19’与固定在开合挡片15上的连接板18、18′相连，销钉19、19′为拨叉的转动中心，固定于与侧板相连的连接板20、20′上。需要供粉时，电磁的吸合，带动拨叉沿着销钉19、19′转动，带动开合挡片15移动，打开毛刷套筒14上的漏粉狭缝。供粉完成后，电磁铁在其弹簧力的作用下回位，开合挡片关闭漏粉狭缝。
本实用新型中，搅拌器4上设有搅拌叶桨3，可以对粉末进行持续搅拌，以防止粉末结块，减少团聚现象。
本实用新型中，后挡板2低于前挡板6，后挡板处为粉末的进料口。
本实用新型中，铺粉辊子11与位置调节螺钉10相连，用来调整与铺粉平面的位置。铺粉辊子11上安装有用于清洁辊子的辊子刷9。
本实用新型中，搅拌器4通过联轴节32与搅拌电机26相连，搅拌电机26固定在与侧板22相连的连接板25上。
本实用新型中，毛刷套筒14上的毛刷轴13通过联轴节34与毛刷电机28相连，毛刷电机28被固定在与侧板22相连的连接板27上。
本实用新型中，铺粉辊子11通过联轴节与辊子电机30相连，辊子电机30固定于电机座29上。
本实用新型的工作过程为将铺粉装置移动到工作区域，搅拌器4和毛刷轴13分别在电机26和28的驱动下转动，同时电磁铁24、24′吸合，带动拨叉17、17′转动，使开合挡片15移动，开启毛刷套筒14上的漏粉狭缝，粉末在毛刷12的作用下，从漏粉狭缝中下落到工作平面上，并随着铺粉装置的移动，将粉末均匀地铺覆在工作平面上。粉末铺覆完成后，电磁铁在其弹簧力的作用下回位，开合挡片15关闭毛刷套筒14上的漏粉狭缝，搅拌电机26和毛刷电机28也被关闭。铺粉装置开始反向移动，铺粉辊子11旋转，通过辊子11的平动和转动将粉末展平压实。辊子11压实粉末层的同时，喷头/激光头也随着铺粉装置的移动进行扫描，在已铺平的粉末层上成形所需的截面轮廓，辊子11还会将每层多余的粉末推入与集粉装置相连接的矩形槽中加以回收利用。一层粉末成形完成后，工作平面下降一层，再进行下一层的铺粉和的成形扫描，如此反复。在成形过程中，粉末盒1中的粉末用完后会自动移动至补粉装置处补粉。
本实用新型特点为1、结构简单，空间紧凑。采用上供料式供粉方式，将均匀供粉和辊子压实集成在一起，是一种模块化设计。铺粉运动可以和快速成形的喷头/激光头共用一套传动单元，使机械结构大大简化，设备体积减小。
2、工作可靠，控制方便。均匀供粉是采用粉末盒中的圆柱状毛刷，基于摩擦学原理，将粉末从狭缝处送出，该供送粉方式结构简单，粉末输送率可控，并且可以输送不同类型的粉末。粉末的压实通过辊子的平动和转动将粉末展平压实。毛刷和辊子的旋转分别采用带减速的直流电机进行驱动，而开合挡片的移动用电磁铁来驱动，结构简单，工作可靠，控制十分方便。
3、节约粉末，环境清洁。该铺粉装置能够根据需要控制送粉率，每层多余的粉末由铺粉辊子推入到易于收集的位置，便于粉末的回收利用。此外漏粉狭缝与工作平面距离小，可以防止粉末撒落到工作区域之外，减少环境污染和浪费。
本实用新型可作为一独立模块的铺粉装置，本装置能够适合石膏、陶瓷、高分子聚合物等多种粉末的铺覆，并能够节约粉末原料，使工作环境更清洁。
图1为本实用新型的主视图。
图2为本实用新型的左视图。
图3为图2中A-A线的剖视图。
图4为粉末漏斗三维示意图。
图5为毛刷套筒三维示意图。
图中标号1为粉末盒，2为后挡板，3为搅拌叶桨，4为搅拌器，5为粉末漏斗，6为前挡板，7为连接板，8为固定块，9为辊子刷，10为位置调节螺钉，11为辊子，12为毛刷，13为毛刷轴，14为毛刷套筒，15为开合挡片，16、16’、18、18’、20、20’均为销钉，17、17’为拨叉，19、19’、21、21’均为连接板，22、22’为侧板，23、23’为垫板，24、24’为电磁铁，25、25’、27、27’、29、29’均为电机座，26、26’为搅拌电机，28、28’为毛刷电机，30为辊子电机，31，33均为滑动轴承，32，34均为联轴器，35为粉末漏斗的出粉口，36为毛刷套筒的铺粉狭缝，37为毛刷套筒的长槽。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型的技术方案。
实施例1，粉末盒1由后挡板2、前挡板6、侧板22和侧板22′组成，后挡板2比前挡板6低，可以作为粉末的进料口。后挡板2的高度为42mm，前挡板6的高度为88mm，侧板22和22’的高度为130mm，采用的材料为铝合金。粉末漏斗5位于粉末盒的下部，对粉末有导向作用。位于粉末漏斗5上方的搅拌器4为四叶平直叶桨式搅拌器，搅拌器上安装有搅拌叶桨3。搅拌器4的一端与带减速的直流电机26相连接，其两端分别由尼龙材质的滑动轴承31、31′支撑。毛刷套筒的尺寸为Φ22×274mm，材料为不锈钢无缝钢管，毛刷12的材料为钢丝毛刷。毛刷轴13一端与带减速的直流电机28相连，另一端由尼龙材质的滑动轴承33支撑。搅拌电机26和毛刷电机28的型号相同，功率为1.2W，额定电压为24V，额定转速为3800rpm，所带减速器的减速比为60。搅拌器4和毛刷轴13分别通过联轴节32和联轴节34与其搅拌电机26和毛刷电机28相连接，搅拌电机26和毛刷电机28分别被固定在与侧板22相连的连接板25和27上。毛刷套筒12的上方中间被切一长槽，长槽的长度为220mm，毛刷套筒12的下方中间开有一2mm宽的漏粉狭缝，粉末的持续供给是采用毛刷基于摩擦学原理，将粉末从漏粉狭缝处送出，并随着铺粉装置的平移将粉末均匀撒在工作平面上。
与毛刷套筒12外切的位置安装有开合挡片15，开合挡片15的尺寸为42×2×240mm，开合挡片的移动通过两个相同的电磁铁24、24′来驱动的，电磁铁24、24’的型号为SDO-0530L-24A。销钉16、16′、19、19′、21、21′的型号为Φ2mm×8mm，拨叉17、17′的宽度为6mm，厚度为4mm。
为了保证粉末工作平面的平整无缺陷，辊子表面喷涂了聚四氟乙烯，以减小与粉末之间的摩擦，此外橡胶辊子刷9将粘在辊子11上的粉末刷除。铺粉辊子11的一端通过联轴节与带减速的直流电机30相连接，该电机被固定在电机座29上，辊子的另一端由滑动轴承支撑。铺粉辊子11的尺寸为Φ20mm×250mm，辊子电机30与搅拌电机26、毛刷电机28的型号相同，铺粉辊子11上安装有与之配合的橡胶辊子刷9，该辊子刷的位置可由固定块8确定和调整。铺粉辊子的高度可由位置调节螺钉10来调整，以确定合适的辊子与工作平面之间的距离。将粉末盒和铺粉辊子集成为一个模块可以与不同的移动装置相连接，便于快速成形设备的多种配置。
权利要求1.一种快速成形自动铺粉装置，由粉末盒(1)、搅拌器(4)、粉末漏斗(5)、毛刷套筒(14)、开合挡片(15)、铺粉辊子(11)组成，其特征在于粉末盒(1)由后挡板(2)、前挡板(6)、侧板(22)和侧板(22’)围成；粉末漏斗(5)固定于粉末盒(1)的下部，粉末漏斗(5)的底部开有出粉口(35)；毛刷套筒(14)位于粉末漏斗(5)的下方，由侧板(22)和侧板(22’)固定，毛刷套筒(14)的上方开有一长槽(37)，下方开有漏粉狭缝(36)，其长槽(37)与粉末漏斗(5)的出粉口(35)相连，毛刷套筒(14)内设有毛刷(12)，其外径与毛刷套筒(14)的内径相匹配；搅拌器(4)位于粉末漏斗(5)出粉口(35)的上部；开合挡片(15)位于毛刷套筒(14)外切处；铺粉辊子(11)通过连接板(7)固定于粉末盒(1)的前挡板(6)的下部。
2.根据权利要求1所述的快速成形自动铺粉装置，其特征在于开合挡片(15)为两片，分别与电磁铁(24)、(24′)相连，电磁铁(24)、(24′)分别通过垫板(23)、(23’)固定在侧板(22)、(22′)上，拨叉(17)、(17′)的一端通过销钉(16)、(16’)与电磁铁(24)、(24’)的滑杆相连，拨叉(17)、(17′)的另一端通过销钉(19)、(19’)与固定在开合挡片(15)上的连接板(18)、(18′)相连，销钉(19)、(19′)分别固定于与侧板相连的连接板(20)、(20′)上。
3.根据权利要求1所述的快速成形自动铺粉装置，其特征在于搅拌器(4)上设有搅拌叶桨(3)。
4.根据权利要求1所述的快速成形自动铺粉装置，其特征在于后挡板(2)低于前挡板(6)。
5.根据权利要求1所述的快速成形自动铺粉装置，其特征在于铺粉辊子(11)与位置调节螺钉(10)相连，铺粉辊子(11)上装有辊子刷(9)。
6.根据权利要求1所述的快速成形自动铺粉装置，其特征在于搅拌器(4)通过联轴节(32)与搅拌电机(26)相连，搅拌电机(26)固定在与侧板(22)相连的连接板(25)上。
7.根据权利要求1所述的快速成形自动铺粉装置，其特征在于毛刷套筒(14)上的毛刷轴(13)通过联轴节(34)与毛刷电机(28)相连，毛刷电机(28)固定在与侧板(22)相连的连接板(27)上。
8.根据权利要求1所述的快速成形自动铺粉装置，其特征在于铺粉辊子(11)通过联轴节与辊子电机(30)相连。
专利摘要本实用新型属机械技术领域，具体涉及一种快速成形自动铺粉装置。由粉末盒、搅拌器、转动毛刷、开合挡片、铺粉辊子、开合挡片驱动等组成，粉末盒中装有搅拌器和转动毛刷，转动毛刷在毛刷套筒中转动。毛刷套筒的上方与粉末漏斗相接，下方的铺粉狭缝由开合挡片控制，开合挡片的移动是由电磁铁通过拨叉杠杆来驱动的。铺粉辊子集成在铺粉装置中，其位置可调整，铺粉辊子上安装有辊子刷。本实用新型具有结构简单，节约空间，工作可靠，控制方便等特点，可作为一独立模块用于使用粉末的快速成形设备的不同配置。
文档编号B29C67/04GK2767104SQ20052003993
公开日2006年3月29日 申请日期2005年3月3日 优先权日2005年3月3日
发明者李晓燕, 张曙 申请人:同济大学