本发明属于选择性激光烧结领域，特别涉及一种用于选择性激光烧结铺粉中纤维取向的排布装置及实施方法。
背景技术：
选择性激光烧结（selectivelasersintering，简称sls）是目前被广泛应用的快速成型技术，其成型工艺原理是：首先建立目标零件的计算机三维模型，然后用分层软件对三维模型进行切片分割，计算机控制激光束根据切片层面数据信息对预热过的可热熔的粉末材料逐层扫描烧结，直到完成最后截面层的扫描成形完毕为止。该技术有着制造工艺简单，柔性度高，材料选择范围广、利用率高，成本低，成型速度快等特点，正在受到越来越广泛的重视。
目前sls技术选材较为广泛，包括：高分子材料、金属、陶瓷粉末、覆膜砂等。以应用最广泛的尼龙粉末材料为例，经过激光烧结以后，成型件的强度较低，主要原因是其质地疏松、密度较低。为改善成型件的强度，研究者采用粉末中加入线状纤维等增强体来提高成型件的强度。但现有技术和方法尚不能有效控制纤维材料在粉末中的取向排布，进而表现在制件的力学性能上具有各向异性，从而限制了纤维增强材料在选择性激光烧结中的进一步应用。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供一种用于选择性激光烧结铺粉中纤维取向的排布装置及实施方法。
本发明专利采用的技术方案是一种用于选择性激光烧结铺粉中纤维取向的排布装置，其特征在于包括铺粉辊筒、漏斗装置和取向支架；所述铺粉辊筒与所述漏斗装置分别安装于工作台的两侧，所述取向支架安装在所述漏斗装置的导槽上；
上述的用于选择性激光烧结铺粉中纤维取向的排布装置中，所述漏斗装置（7）底部设置有导槽（72），所述导槽（72）顶部设置有开合板（71），且导槽（72）两侧均开设有长孔，取向支架（9）穿过长孔安装在导槽（72）的侧壁上；
所述开合板（71）上设置有多个矩形孔；
所述矩形孔闭合可控，且矩形孔长度大于纤维的最大长度，宽度大于纤维的最大直径；
所述取向支架（9）由多根横杆和两根纵杆构成，横杆和纵杆之间通过转动副连接，并构成平行四边形机构；工作时相邻两横杆之间的最小距离大于纤维的最大直径，最大距离小于纤维的最小长度，
所述取向支架中横杆的角度可在-45°~45°范围变化；
所述横杆的根数根据导槽（72）的长度确定，具体包括一根主动横杆（92）和多根从动横杆（94），主动横杆（92）的一端与蜗轮蜗杆机构（10）相连；所述纵杆包括一根固定纵杆（93）和一根活动纵杆（91），固定纵杆（93）固定在漏斗装置（7）上，活动纵杆（91）始终保持在导槽（72）外部；
所述导槽（72）外壁设置有振动器（8）；
所述振动器（8）和蜗轮蜗杆机构（10）分别安装在导槽外部两侧；
所述蜗轮蜗杆机构（10）包括蜗轮（101）、蜗杆（102）和蜗轮轴（103），蜗轮（101）与蜗轮轴（103）之间通过花键连接，蜗轮轴（103）与主动横杆（92）的一端固连，蜗轮轴（103）与固定纵杆（93）的一端通过圆柱副连接。
一种用于选择性激光烧结铺粉中纤维取向的实施方法，具体步骤如下：
（a）在送粉缸（5）中预设粉末材料（4），漏斗装置（7）中预设纤维（12）；
（b）铺粉辊筒（3）在工作平面（13）上铺设一层粉层，随后调整取向支架（9）至所需角度，启动振动器（8），通过漏斗装置（7）和取向支架（9）的共同作用，在铺设好的粉层上铺设出与取向支架（9）的横杆方向平行的纤维，并进行激光烧结；
（c）再次铺粉，并通过电机（11）驱动漏斗装置（7）一侧的蜗轮蜗杆机构（10）带动取向支架（9）的主动横杆（92）转动，改变取向支架（9）中横杆和纵杆间的角度，在粉层上铺设另一方向的纤维，实现将烧结粉末层上的纤维呈不同方向有序排列，进行下一层烧结；
（d）不断重复上述步骤（c），直至所有的烧结层均完成烧结，最终获得烧结试样。
附图说明
图1为本发明装置实施过程原理图；
图2为本发明装置的结构示意图；
图3为图2的横截面剖视图；
图4为图2的a处局部放大图；
图5为本发明装置的俯视图（图中隐藏了取向支架）；
图6为取向支架结构示意图；
图7为图6的b处局部放大图；
图中：1-激光装置，2-激光束，3-铺粉辊筒，4-粉末材料，5-供粉缸，6-工作缸，7-漏斗装置，71-开合板，72-导槽，8-振动器，9-取向支架，91-活动纵杆，92-主动横杆，93-固定纵杆，94-从动横杆，10-蜗轮蜗杆机构，101-蜗轮，102-蜗杆，103-蜗轮轴，11-电机，12-纤维，13-工作平面。
具体实施方式
参见图1，本发明公开的的用于选择性激光烧结铺粉中纤维取向的排布装置主要由铺粉辊筒3、漏斗装置7、振动器8、取向支架9、蜗轮蜗杆机构10以及电机11构成。
参见图1~7，本发明的用于选择性激光烧结铺粉中纤维取向的实施方法，具体如下：
（1）在送粉缸5中预设粉末材料4，工作缸6下降一定距离，送粉缸5上升一定距离，铺粉辊筒3在工作平面13上铺设一层粉末材料4；
（2）所述漏斗装置7导槽72顶部设置有开合板71，开合板71上设置的矩形孔闭合可控，所述导槽72外部设置有振动器8；工作前，关闭开合板71上的矩形孔，往漏斗装置7中填入纤维12，工作时，通过电机11带动蜗轮蜗杆机构10驱动取向支架9运动到所需角度，然后打开开合板71上的矩形孔，启动振动器8，此时纤维12可通过开合板71上的矩形孔经取向支架9取向后落到工作平面13上，通过振动器8振动可将堵在取向支架9上的纤维振动到工作平面13上，漏斗装置7在预先铺设好的粉层上来回移动，在粉层上铺设与取向支架9中横杆方向平行的纤维层。然后利用激光装置1发出的激光束2对工作平面13上的粉层和纤维层进行第一层扫描烧结；
（3）所述取向支架9的纵杆和横杆之间通过转动副连接，取向支架9的固定纵杆93与漏斗装置7固连，主动横杆92的一端与蜗轮蜗杆机构10的蜗轮轴103固连，固定纵杆93的一端与蜗轮蜗杆机构10的蜗轮轴103通过圆柱副连接，蜗轮轴103转动时可带动取向支架9的主动横杆92转动，进而带动其他横杆转动，改变取向支架9的横杆和纵杆之间的角度；
（4）所述蜗轮蜗杆机构10的蜗轮101与蜗轮轴103通过花键副连接，蜗杆102与电机11的主轴连接，送粉缸5再上升一定距离，成型缸6下降一定距离，铺粉辊筒3在工作平面13上再次铺设一层粉末，然后电机11驱动蜗轮蜗杆机构10带动取向支架9的主动横杆92转动一定角度，进而改变取向支架9中所有横杆的角度，然后再次铺设与此时横杆方向平行的纤维，实现将烧结粉末层上的纤维呈不同方向有序排列，进行下一层烧结；
（5）不断重复上述步骤（4），直至所有的烧结层均完成烧结，最终获得烧结试样。