用于三维物体制造的铺料装置及三维物体制造设备的制作方法

文档序号:15788454发布日期:2018-10-30 23:17阅读:167来源:国知局

本实用新型属于增材制造技术领域,具体涉及一种用于三维物体制造的铺料装置及三维物体制造设备。



背景技术:

增材制造技术(Additive Manufacturing,简称AM)是一项具有数字化制造、高度柔性和适应性、直接CAD模型驱动、快速、材料类型丰富多样等鲜明特点的先进制造技术,自二十世纪八十年代末发展至今,己成为现代先进制造技术中的一项支柱技术。选择性激光烧结(简称SLM)是近年来发展最为迅速的增材制造技术之一,其以粉末材料为物料,采用激光对三维实体的截面进行逐层扫描完成原型制造,不受零件形状复杂程度的限制,不需要任何的工装模具,应用范围广。

目前的三维物体制造设备,通常仅采用刮刀对堆积的材料进行铺料,不仅会带来余料外溢以及波浪纹,从而影响三维物体打印制件质量的技术问题,而且,铺料速度较慢,从而影响了设备的整体工作效率。



技术实现要素:

针对现有技术存在的上述技术问题,本实用新型提供了一种铺料速度快、打印效率高,且打印质量好的用于三维物体制造的铺料装置及三维物体制造设备。

为解决上述技术问题,本实用新型提供了一种用于三维物体制造的铺料装置,包括供料组件、喷头,以及用于将物料铺平的至少一个刮刀,所述供料组件用于为喷头提供物料,以使喷头向工作平面喷射物料,同时刮刀将由喷头喷射的物料进行铺平,以实现铺料。

作为本实用新型的进一步优选方案,所述供料组件包括供料槽、螺杆泵、进料管和出料管,所述螺杆泵将物料从供料槽依次经过进料管、出料管进入到喷头内,以为喷头提供物料。

作为本实用新型的进一步优选方案,所述铺料装置还包括支撑架,所述支撑架的两端设有第一弹性顶杆和第二弹性顶杆,且支撑架的两侧分别设有沿铺料运动方向的导板,导板两端具有倾斜部,以使铺料装置在倾斜部的挤压下进行摇摆运动,以调整铺料装置的工作状态,并使铺料装置以该工作状态在支撑架内进行铺料。

作为本实用新型的进一步优选方案,所述铺料装置还包括滑动板,所述刮刀为两个,其分别为第一刮刀和第二刮刀,所述滑动板的两侧设有两端板,所述喷头两端通过摇臂轴设置在两端板上,所述第一刮刀和第二刮刀分别设置于喷头的两侧,且分别通过转轴安装在两端板上,靠近端板的摇臂轴一端设有导轮,以使导轮在倾斜部的挤压下带动喷头进行摇摆运动,进而推动第一刮刀或第二刮刀进行摇摆运动,以实现喷头喷出物料,第一刮刀或第二刮刀刮平工作平面上的物料。

作为本实用新型的进一步优选方案,所述铺料装置还包括摇摆支架,所述摇摆支架的中部安装在喷头上,摇摆支架的两侧设有条形槽,以使第一刮刀的凸柱和第二刮刀的凸柱分别在两条形槽内滑动,以当喷头回到初始位置时带动第一刮刀或第二刮刀回位。

作为本实用新型的进一步优选方案,所述摇摆支架的两条形槽对称设置在摇摆支架的两侧,且条形槽的形状为弧形。

作为本实用新型的进一步优选方案,所述喷头内还设有堵塞磙,以使喷头在竖直状态下,堵塞磙由于重力作用堵塞喷头的出料口。

作为本实用新型的进一步优选方案,所述刮刀的上表面两端设有调整螺丝,用于通过调节调整螺丝使刮刀发生移动以实现两个刮刀的下表面水平高度的一致。

本实用新型还提供了一种三维物体制造设备,包括上述任一项所述的用于三维物体制造的铺料装置。

本实用新型的用于三维物体制造的铺料装置三维物体制造设备具有以下有益效果:

1、采用喷头喷料和刮刀刮出多余物料的方式,极大地提高了铺料的速度;

2、本实用新型的边喷料边刮平的方式,相比传统的堆积方式,可使得铺料的表面效果更好,解决了余料外溢及波浪纹的技术问题,因此,本实用新型打印的制件质量较好。

附图说明

图1为本实用新型用于三维物体制造的铺料装置提供的一优选实施例的结构示意图;

图2为图1的局部立体结构示意图;

图3为铺料组件初始状态的主视图;

图4为图3的A-A剖视图;

图5为铺料组件左摆结束状态结构示意图;

图6为铺料组件右摆结束状态结构示意图;

图7为铺料组件的结构示意图;

图8为图7的结构分解示意图;

图9为第二刮刀的结构示意图。

图中附图标记如下:

1、供料槽,2、出料管,3、螺杆泵,4、进料管,5、支撑架,51、导板,52、导轨,53、第一弹性顶杆,54、第二弹性顶杆,31、导轮,32、滑动板,321、端板,33、第一刮刀,34、第二刮刀,35、喷头,36、摇摆支架,37、摇臂轴,351、堵塞磙,6、工作平面,20、调整螺丝。

具体实施方式

为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本实用新型的技术方案,以下将结合说明书附图和具体实施例做进一步详细说明。

如图1-图4所示,用于三维物体制造的铺料装置包括供料组件、喷头35,以及用于将物料铺平的至少一个刮刀,所述供料组件用于为喷头35提供物料,以使喷头35向工作平面6喷射物料,同时刮刀将由喷头35喷射的物料进行铺平,以实现铺料。所述供料组件包括供料槽1、螺杆泵3、进料管4和出料管2,所述螺杆泵3将物料从供料槽1依次经过进料管4、出料管2进入到喷头35内,以为喷头35提供物料。

所述铺料装置还包括支撑架5,所述支撑架5的两端设有第一弹性顶杆53和第二弹性顶杆54,且支撑架5的两侧分别设有沿铺料运动方向的导板51,导板51两端具有倾斜部,以使铺料装置在倾斜部的挤压下进行摇摆运动,以调整铺料装置的工作状态,并使铺料装置以该工作状态在支撑架5内进行铺料。

优选地,请一并参阅图7和图8,所述铺料装置还包括滑动板32,所述刮刀为两个,其分别为第一刮刀33和第二刮刀34,所述滑动板32的两侧设有两端板321,所述喷头35两端通过摇臂轴37设置在两端板321上,所述第一刮刀33和第二刮刀34分别设置于喷头35的两侧,且分别通过转轴安装在两端板321上,靠近端板321的摇臂轴37一端设有导轮31,以使导轮31在倾斜部的挤压下带动喷头35进行摇摆运动,进而推动第一刮刀33或第二刮刀34进行摇摆运动,以实现喷头35喷出物料,第一刮刀33或第二刮刀34刮平工作平面6上的物料。该优选方案,通过采用摆动式的双刮刀结构,不仅结构简单、设计巧妙,很好地实现了双向铺料,而且两刮刀交替使用,即只有一片刮刀完成,另外一片刮刀抬起,从而可更好确保料面的稳定,进而提高工件打印质量。具体地,导轮31和导轨52的匹配下实现其在支撑架5的往复运动,从而实现双向铺料。

在此需说明的是,如图3所示,所述第一弹性顶杆53和第二弹性顶杆54均有顶杆和套设在顶杆上的压缩弹簧构成,以实现与第一刮刀33、第二刮刀34的弹性接触,以及促使第一刮刀33、第二刮刀34回位。当然所述第一弹性顶杆53和第二弹性顶杆54还可以采用其它结构,如采用弹性体结构形成等,在此不做一一例举。

为了进一步提高第一刮刀33、第二刮刀34的精确回位,所述铺料装置还包括摇摆支架36,所述摇摆支架36的中部安装在喷头35上,摇摆支架36的两侧设有条形槽,以使第一刮刀33的凸柱和第二刮刀34的凸柱分别在两条形槽内滑动,以当喷头35回到初始位置时带动第一刮刀33或第二刮刀34回位。优选地,所述摇摆支架36的两条形槽对称设置在摇摆支架36的两侧,且条形槽的形状为弧形。这样左右弧形的槽与第一刮刀33的凸柱和第二刮刀34的凸柱相连,如此当摇摆支架36发生移动时,就会带动第一刮刀33和第二刮刀34在摇摆支架36的弧形的槽内发生移动,而这些运动都受相互的凸柱和弧形的槽的路径限制,以遵循自由度定位原理。

如图4所示,所述喷头35内还设有堵塞磙351,以使喷头35在竖直状态下(初始状态),堵塞磙351由于重力作用堵塞喷头35的出料口,即不进行物料喷射;而当喷头35在非竖直状态下,由于喷头35进行了摆动,其出料口也随着改变了位置,而堵塞磙351由于重力作用仍处于原来位置,从而无法堵塞喷头35的出料口,即可进行物料喷射,该喷头35采用的堵塞磙351结构可以很好地实现喷头35根据情况自动喷料,结构非常简单,且根本不需要软件控制。

在铺料开始之前,为了确保第一刮刀33和第二刮刀34高度的一致性,从而保证不同的刮刀刮平打印表面的物料时达到一致,即保证打印的工件Z向精度,所述刮刀的上表面两端设有调整螺丝20(如图9所示),用于通过调节调整螺丝20使刮刀发生移动以实现第一刮刀33和第二刮刀34的下表面水平高度的一致。

本实用新型还提供了一种三维物体制造设备,包括上述任一实施例所述的用于三维物体制造的铺料装置。在此需说明的是,本实用新型的三维物体制造设备不仅可为SLS设备,还可以为SLA设备,也就是说上述用于三维物体制造的铺料装置可用于SLS或SLA。另外,本实用新型的用于三维物体制造的铺料装置仅仅指的是铺料装置,而对于三维物体制造设备来说,其还可以包括供料装置,由于其属于现有技术,不是本实用新型保护的核心,因此在此对其不做详细阐述。

为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本实用新型的技术方案,下面结合附图并以SLA设备为例,详细阐述本实用新型的工作原理:

当光固化成型设备开始运行时,螺杆泵3开始工作,此时喷头35处于垂直状态,而喷头35内置了堵塞磙351,堵塞磙351在竖直状态时是堵住喷头35的,导致喷头35此状态下是无法实现喷液动作(如图3所示)。

其次,当铺液由右至左铺液时,导轮31由于受到导板51右端倾斜部的作用,以使铺料组件(本文中铺料组件由喷头35、第一刮刀33和第二刮刀34、滑动板32等组成)形成向左下方斜摆的状态,即第一刮刀33和喷头35同时呈斜左下方摆状态,第二刮刀34呈竖直状态,此时由第二刮刀34完成对储液缸的表面刮平,且喷头35一直喷液,持续完成整个工作表面的铺液,当铺料组件完成该层铺液时,铺料组件移动至最左端,如图5所示,此时,第一刮刀33若与第一弹性顶杆53接触,便导致第一刮刀33和喷头35被第一弹性顶杆53推至垂直状态,此时第一刮刀33、喷头35和第二刮刀34均为竖直状态(如图3所示)。

然后,当铺液由左至右时,此时所有动作正好相反,导轮31由于受到板左端倾斜部的作用,形成向右下方斜摆的状态,即第二刮刀34和喷头35同时呈斜右下方摆状态,第一刮刀33呈竖直状态,此时由第一刮刀33完成对储液缸的表面刮平,且喷头35一直喷液,持续完成整个工作表面的铺液,当铺料组件完成该层铺液时,铺料组件移动至最右端,如图6所示,此时,第二刮刀34若与第二弹性顶杆54接触,则导致第二刮刀34和喷头35被第二弹性顶杆54推至垂直状态,此时第二刮刀34、喷头35和第一刮刀33均为竖直状态(如图3所示)。

如此往复运行,以完成光固化成型过程中的铺液工作。

以上实施例仅是本实用新型的优选实施方式,本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本实用新型思路下的技术方案均应属于本实用新型的保护范围。应当指出,在不脱离本实用新型原理前提下的若干修改和修饰,应视为本实用新型的保护范围。

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