一种爬升式大尺寸工件激光3D打印装置的制作方法

一种爬升式大尺寸工件激光3d打印装置
技术领域
1.本发明涉及3d打印设备技术领域，具体为一种爬升式大尺寸工件激光3d打印装置。


背景技术：

2.激光打印作为一种增材制造技术，具有较高的打印精度和打印速度，材料适用范围广。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。3d激光打印机工作时先将工作区上的工件通过激光器烧结成型，随后摊粉装置将向上爬升一端距离，在片状工件顶部再铺平一层金属粉，完成层层累积的烧结成型，从而能够打印较大尺寸的工件。
3.但现有3d激光打印设备的粉料下料装置对每一层粉料的下料量不能进行控制，导致每一层的粉料量不一致，粉料分布不够均匀，影响打印质量，并且单次下料的厚度不能调节，降低了装置的实用性。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种爬升式大尺寸工件激光3d打印装置，具备了通过设置定量下料部件使得每次铺料部件的下料量保持一致，提高粉料分布的均匀性，保证了打印质量，通过调节组件能够调节铺粉部件每次下料的量，速度调节组件用于调节下料的速度，通过调节组件和速度调节组件的共同作用，能够保证下料均匀性的同时能够实现不同厚度的铺料工作，提高了装置的实用性的效果，解决了上述背景技术中所提到的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种爬升式大尺寸工件激光d打印装置，包括：
6.壳体，所述壳体内壁设置有工作台，所述壳体内壁的上下两面均设置有y轴滑动导轨，所述y轴滑动导轨的数量为四个，每两个所述y轴滑动导轨之间均安装有z轴滑动导轨，两个所述z轴滑动导轨之间安装有x轴滑动导轨，所述x轴滑动导轨上安装有激光器；
7.两个所述z轴滑动导轨均设置有支撑块，两个所述支撑块之间通过输送部件连接有板体一，所述板体一的底部固定连接有板体二；
8.铺粉部件，所述铺粉部件设置在所述板体二的表面，用于向所述工作台表面铺上粉料，所述铺粉部件包括下料速度调节组件；
9.定量下料部件，所述定量下料部件设置在所述板体二的表面，并且与所述铺粉部件连接；
10.调节组件，所述调节组件设置在所述板体二的表面，所述调节组件用于调节所述铺粉部件的下料量，所述调节组件与所述下料速度调节组件连接。
11.可选的，所述铺粉部件包括下料箱，所述板体二的表面开设有用于所述下料箱穿过的通孔一，所述下料箱通过所述通孔一与所述板体二固定连接，所述下料箱的上表面固定连通有进料管，所述进料管与外部加料设备连接。
12.可选的，所述定量下料部件包括：
13.转板，所述板体二的表面固定安装有电机，所述转板固定连接在所述电机的输出端：
14.两个伸缩杆，两个所述伸缩杆均固定安装在所述板体一的侧面，两个所述伸缩杆的伸缩部均固定连接有滑柱，所述转板的表面开设有用于所述滑柱伸入的开口一，所述滑柱通过所述开口一与所述转板滑动连接；
15.两个移动板，两个所述移动板的表面均开设有用于所述滑柱伸入的开口二，所述滑柱通过所述开口二与所述移动板滑动连接，两个移动板的侧面分布固定连接有挡板一和挡板二，所述挡板二的侧面设置有滑轨，挡板三通过所述滑轨与所述挡板二滑动连接，所述下料箱的侧面分别开设有用于所述挡板一和所述挡板三穿过的通孔二和通孔三。
16.可选的，所述下料箱上设置有蓄力敲打部件，所述蓄力敲打部件包括：
17.管体，所述管体通过表面设置的连接板与所述下料箱固定连接，所述管体内壁中部固定连接有固定板；
18.两个滑板，两个所述滑板均滑动连接在所述管体的内部，两个所述滑板与所述固定板之间均固定连接有弹簧一，两个所述滑板的表面均铰接有转臂，两个所述转臂的端部分别于所述挡板一的下表面和所述挡板二的上表面铰接。
19.可选的，所述下料速度调节组件包括齿轮一和限制板，所述板体二的内部开设有凹槽，所述齿轮一定轴转动连接在所述凹槽内，所述下料箱的表面开设有用于所述限制板穿过的穿孔一，所述限制板通过所述穿孔一与所述下料箱滑动连接，所述限制板包括齿牙部，所述齿牙部与所述齿轮一相啮合。
20.可选的，所述调节组件包括：
21.电动推杆，所述电动推杆固定安装在所述板体二的表面，所述电动推杆的输出端设置有滚轮，所述滚轮与所述挡板三的底部抵接；
22.支撑板，所述支撑板固定连接在所述电动推杆的输出端，所述支撑板的底部固定连接有齿条排一，所述板体二的表面开设有用于所述齿条排一穿过的穿口，所述齿条排一与所述齿轮一相啮合；
23.阻隔板，所述阻隔板固定连接在所述挡板三的表面，所述通孔三的内壁开设有用于所述阻隔板伸入且与之滑动连接的滑槽，所述阻隔板包括斜面部。
24.可选的，所述输送部件包括螺纹杆和齿条排二，所述齿条排二固定连接在两个支撑块之间，所述支撑块的表面固定安装有伺服电机，所述伺服电机的输出端与所述螺纹杆固定连接，所述螺纹杆的端部与另一支撑块定轴转动连接，所述板体一的表面开设有用于所述螺纹杆穿过且与之螺纹连接的螺纹孔，所述所述板体一的表面开设有用于所述齿条排二穿过的限位孔。
25.可选的，所述板体二上设置有用于辅助下料的振动部件，所述振动部件包括：
26.齿轮二，所述板体二的表面定轴转动连接有转轴，所述齿轮二固定连接在所述转轴的表面，所述转轴的表面固定连接有凸轮，所述齿轮二与所述齿条排二相啮合；
27.连接杆，所述板体二的上表面固定连接有固定块，所述固定块的表面开设有用于所述连接杆穿过的穿孔二，所述连接杆通过所述穿孔二与所述固定块滑动连接，所述连接杆的端部固定连接有敲板；
28.弹簧二，所述弹簧二套设在所述连接杆的表面，所述弹簧二的两端分别于所述固定块的表面和所述敲板的表面固定连接。
29.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
30.一、本发明通过转板、伸缩杆、移动板和滑柱的共同作用，实现了挡板一和挡板三的不同步移动，使得每次粉料下料量保持一致，实现定量下料的效果，防止粉料在工作台表面分布过多或者过少，保证了粉料分布的均匀性，提高了打印质量。
31.二、本发明通过电动推杆输出端伸长或者收缩，带动挡板三在下料箱内上下移动，从而调节挡板三与挡板一之间的距离，改变每次粉料排出的量，并且通过电动推杆输出端伸长或者收缩，带动支撑板和齿条排移动，使得齿轮一转动，带动限制板移动，从而改变与下料箱内壁之间形成的下料口的大小，以适应不同的下料量，使下料箱在完成一次运动后，粉料均能够正好全部排出，在保证下料均匀性的同时能够实现不同厚度的铺料工作，使该打印装置能够根据需要打印不同厚度的粉料，提高了打印装置的实用性。
32.三、本发明在板体二平移移动过程中，带动转轴与齿轮二平移移动，通过齿轮与齿条排的啮合关系带动转轴转动，使得凸轮转动，并通过弹簧二的作用，带动敲板间歇敲打下料箱的外壁，使其振动，由于此时下料箱处于下料状态，通过敲打下料箱，使内部的粉料摊平，提高下料的均匀性，并且能够防止下料口堵塞和粉料粘附，保证该打印装置的下料速率，提高了打印精度。
33.四、本发明通过转臂转动，带动滑板在管体内滑动，并且同时压缩弹簧一，当转臂的倾斜角度转变后，通过弹簧一的弹性恢复力，并通过转臂的作用向挡板一施加推力，推动正在向下料箱内部移动的挡板一快速移动，并撞在下料箱的内壁，使下料箱进料管处发生振动，使挡板一和挡板三之间的粉料分布更为均匀紧实，使粉料在运动过程中的下料量保持一致，从而在后续激光器打印时，使每层粉料烧结的高度差距减少，提高工件成品的质量。
附图说明
34.图1为本发明结构的轴测图；
35.图2为本发明图1中a处结构的放大图；
36.图3为本发明下料箱结构的剖视图；
37.图4为本发明图3中b处结构的放大图；
38.图5为本发明转板结构的第一状态图；
39.图6为本发明转板结构的第二状态图；
40.图7为本发明板体二结构的局部剖视图；
41.图8为本发明振动部件的示意图；
42.图9为本发明伺服电机结构的示意图。
43.图中：1、壳体；2、工作台；3、y轴滑动导轨；4、z轴滑动导轨；5、x轴滑动导轨；6、激光器；7、板体二；71、凹槽；8、板体一；9、下料箱；10、电机；11、转板；12、开口一；13、伸缩杆；14、滑柱；15、移动板；151、开口二；16、挡板一；17、转臂；18、管体；19、滑板；20、弹簧一；21、固定板；22、挡板二；23、挡板三；24、滑轨；25、阻隔板；26、滑槽；27、电动推杆；28、支撑板；29、齿条排一；30、齿轮一；31、限制板；311、齿牙部；32、齿条排二；33、齿轮二；34、转轴；35、凸轮；
36、敲板；37、连接杆；38、弹簧二；39、固定块；40、螺纹杆；41、支撑块；42、伺服电机。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.请参阅图1至图9，本实施例中提供一种爬升式大尺寸工件激光3d打印装置，包括：
46.壳体1，壳体1内壁设置有工作台2，壳体1内壁的上下两面均设置有y轴滑动导轨3，y轴滑动导轨3的数量为四个，每两个y轴滑动导轨3之间均安装有z轴滑动导轨4，两个z轴滑动导轨4之间安装有x轴滑动导轨5，x轴滑动导轨5上安装有激光器6；在使用时通过将粉料铺在工作台2表面，然后通过激光器6进行打印工作，通过设置y轴滑动导轨3和x轴滑动导轨5，使激光器6能够在壳体1内前后左右移动来完成工件的打印，通过z轴滑动导轨4使激光器6能够逐层爬升，以完成大尺寸工件的需要。
47.两个z轴滑动导轨4均设置有支撑块41，两个支撑块41之间通过输送部件连接有板体一8，板体一8的底部固定连接有板体二7。
48.铺粉部件，铺粉部件设置在板体二7的表面，用于向工作台2表面铺上粉料，铺粉部件包括下料速度调节组件；在使用时通过输送部件带动板体一8和板体二7移动，同时带动铺粉部件在运动的过程中将粉料铺在工作台2表面。
49.定量下料部件，定量下料部件设置在板体二7的表面，并且与铺粉部件连接；在使用时，通过设置定量下料部件使得每次铺料部件的下料量保持一致，提高粉料分布的均匀性，保证了打印质量。
50.调节组件，调节组件设置在板体二7的表面，调节组件用于调节铺粉部件的下料量，调节组件与下料速度调节组件连接，在使用时，通过调节组件能够调节铺粉部件每次下料的量，速度调节组件用于调节下料的速度，使铺粉部件在完成一次运动后，定量的粉料能够正好全部下料，从而通过调节组件和速度调节组件的共同作用，能够保证下料均匀性的同时能够实现不同厚度的铺料工作，使该打印装置能够根据需要打印不同厚度的粉料，提高了装置的实用性。
51.进一步的，在本实施例中：铺粉部件包括下料箱9，板体二7的表面开设有用于下料箱9穿过的通孔一，下料箱9通过通孔一与板体二7固定连接，下料箱9的上表面固定连通有进料管，进料管与外部加料设备连接。
52.更为具体的来说，在本实施例中，通过外部设备将粉料加入下料箱9内，并通过板体二7移动，带动下料箱9移动，下料箱9移动过程中将粉料铺在工作台2表面。
53.进一步的，在本实施例中：定量下料部件包括：
54.转板11，板体二7的表面固定安装有电机10，转板11固定连接在电机10的输出端：
55.两个伸缩杆13，两个伸缩杆13均固定安装在板体一8的侧面，两个伸缩杆13的伸缩部均固定连接有滑柱14，转板11的表面开设有用于滑柱14伸入的开口一12，滑柱14通过开口一12与转板11滑动连接。
56.两个移动板15，两个移动板15的表面均开设有用于滑柱14伸入的开口二151，滑柱
14通过开口二151与移动板15滑动连接，两个移动板15的侧面分布固定连接有挡板一16和挡板二22，挡板二22的侧面设置有滑轨24，挡板三23通过滑轨24与挡板二22滑动连接，下料箱9的侧面分别开设有用于挡板一16和挡板三23穿过的通孔二和通孔三。
57.更为具体的来说，在本实施例中，通过下料箱9表面设置的进料管向下料箱9内部加入粉料，粉料进入下料箱9后会落在挡板三23的表面，粉料加满下料箱9后，启动电机10，带动转板11以图5所示方向顺时针转动，通过转板11转动，率先推动位于图5上方的滑柱14向下料箱9移动，通过滑柱14向下料箱9移动，带动移动板15向下料箱9移动，通过移动板15向下料箱9移动，带动挡板一16向下料箱9内移动，如图5和图6所示，当转板11转动时，还会带动位于图5下方的滑柱14向板体一8方向移动，当滑柱14移动至与开口二151的左端抵接时才会推动下方的移动板15向板体一8方向移动，因此以图5所示，当转板11顺时针转动时，率先推动位于图5上方的移动板15向下料箱9移动，从而使得挡板一16逐渐伸入下料箱9内，当挡板一16堵住下料箱9后，位于图5下方的滑柱14移动至另一移动板15表面开口二151的左端，并推动挡板二22逐渐远离下料箱9，通过挡板二22移动，带动挡板三23远离下料箱9，挡板三23移动至如图6所示位置时即可关闭电机10，如图3所示，当挡板三23远离下料箱9时，此时挡板三23与挡板一16之间的粉料经过下料速度调节组件排出，通过挡板一16和挡板三23的不同步运动，实现了定量下料的效果，使每次下料量保持一致，保证了粉料分布的均匀性。
58.进一步的，在本实施例中：下料箱9上设置有蓄力敲打部件，蓄力敲打部件包括：
59.管体18，管体18通过表面设置的连接板与下料箱9固定连接，管体18内壁中部固定连接有固定板21。
60.两个滑板19，两个滑板19均滑动连接在管体18的内部，两个滑板19与固定板21之间均固定连接有弹簧一20，两个滑板19的表面均铰接有转臂17，两个转臂17的端部分别于挡板一16的下表面和挡板二22的上表面铰接。
61.更为具体的来说，在本实施例中，通过挡板一16移动，带动转臂17转动，通过转臂17转动，带动滑板19在管体18内滑动，并且同时压缩弹簧一20，当转臂17的倾斜角度转变后，通过弹簧一20的弹性恢复力，并通过转臂17向挡板一16施加推力，推动挡板一16快速移动并撞在下料箱9的内壁，使下料箱9进料管处发生振动，使挡板一16和挡板三23之间的粉料分布更为均匀紧实，保证下料质量。
62.进一步的，在本实施例中：下料速度调节组件包括齿轮一30和限制板31，板体二7的内部开设有凹槽71，齿轮一30定轴转动连接在凹槽71内，下料箱9的表面开设有用于限制板31穿过的穿孔一，限制板31通过穿孔一与下料箱9滑动连接，限制板31包括齿牙部311，齿牙部311与齿轮一30相啮合。
63.更为具体的来说，在本实施例中，通过调节组件运动，带动齿轮一30转动，通过齿轮一30转动，并通过与齿牙部311的啮合关系，带动限制板31移动，从而改变与下料箱9内壁之间形成的下料口的大小，以适应不同的下料量，使下料箱9在完成一次运动后，粉料均能够正好全部排出，在保证下料均匀性的同时能够实现不同厚度的铺料工作，提高了装置的实用性。
64.进一步的，在本实施例中：调节组件包括：
65.电动推杆27，电动推杆27固定安装在板体二7的表面，电动推杆27的输出端设置有
滚轮，滚轮与挡板三23的底部抵接，通过设置滚轮，能够减少挡板三23左右平移移动时产生的磨损，延长使用寿命。
66.支撑板28，支撑板28固定连接在电动推杆27的输出端，支撑板28的底部固定连接有齿条排一29，板体二7的表面开设有用于齿条排一29穿过的穿口，齿条排一29与齿轮一30相啮合。
67.阻隔板25，阻隔板25固定连接在挡板三23的表面，通孔三的内壁开设有用于阻隔板25伸入且与之滑动连接的滑槽26，阻隔板25包括斜面部，通过设置斜面部，防止粉料残留在阻隔板25表面。
68.更为具体的来说，在本实施例中，通过启动电动推杆27，通过电动推杆27输出端伸长或者收缩，带动挡板三23在下料箱9内上下移动，从而调节挡板三23与挡板一16之间的距离，从而改变每次粉料排出的量，实现对下料量的调节，并与下料速度调节组件配合实现不同厚度的铺料工作。
69.进一步的，在本实施例中：输送部件包括螺纹杆40和齿条排二32，齿条排二32固定连接在两个支撑块41之间，支撑块41的表面固定安装有伺服电机42，伺服电机42的输出端与螺纹杆40固定连接，螺纹杆40的端部与另一支撑块41定轴转动连接，板体一8的表面开设有用于螺纹杆40穿过且与之螺纹连接的螺纹孔，板体一8的表面开设有用于齿条排二32穿过的限位孔。
70.更为具体的来说，在本实施例中，通过启动伺服电机42，带动螺纹杆40转动，通过螺纹杆40转动，带动板体一8平移移动，伺服电机42稳定性好，精度高，能够使板体一8保持匀速运动，提高铺料质量。
71.进一步的，在本实施例中：板体二7上设置有用于辅助下料的振动部件，振动部件包括：
72.齿轮二33，板体二7的表面定轴转动连接有转轴34，齿轮二33固定连接在转轴34的表面，转轴34的表面固定连接有凸轮35，齿轮二33与齿条排二32相啮合。
73.连接杆37，板体二7的上表面固定连接有固定块39，固定块39的表面开设有用于连接杆37穿过的穿孔二，连接杆37通过穿孔二与固定块39滑动连接，连接杆37的端部固定连接有敲板36。
74.弹簧二38，弹簧二38套设在连接杆37的表面，弹簧二38的两端分别于固定块39的表面和敲板36的表面固定连接。
75.更为具体的来说，在本实施例中，板体二7平移移动过程中，带动转轴34与齿轮二33平移移动，通过齿轮二33与齿条排二32的啮合关系带动转轴34转动，通过转轴34转动，带动凸轮35转动，通过凸轮35转动，并通过弹簧二38的作用，带动敲板36间歇敲打下料箱9的外壁，使其振动，由于此时下料箱9处于下料状态，通过敲打下料箱9，使内部的粉料摊平，提高下料的均匀性，并且能够防止下料口堵塞，保证下料的质量。
76.工作原理：该爬升式大尺寸工件激光3d打印装置在使用时，如图1至图3所示，此时为装置初始状态，通过下料箱9表面设置的进料管向下料箱9内部加入粉料，粉料进入下料箱9后会落在挡板三23的表面，粉料加满下料箱9后，启动电机10，带动转板11以图5所示方向顺时针转动，通过转板11转动，并通过伸缩杆13和开口一12的共同作用，率先推动位于图5上方的滑柱14向下料箱9移动，通过滑柱14向下料箱9移动，带动移动板15向下料箱9移动，
通过移动板15向下料箱9移动，带动挡板一16向下料箱9内移动，如图5和图6所示，当转板11转动时，还会带动位于图5下方的滑柱14向板体一8方向移动，当滑柱14移动至与开口二151的左端抵接时才会推动下方的移动板15向板体一8方向移动，因此以图5所示，当转板11顺时针转动时，率先推动位于图5上方的移动板15向下料箱9移动，从而使得挡板一16逐渐伸入下料箱9内，通过挡板一16移动，带动转臂17转动，通过转臂17转动，带动滑板19在管体18内滑动，并且同时压缩弹簧一20，当转臂17的倾斜角度由图5向图6转变后，通过弹簧一20的弹性恢复力，并通过转臂17的作用向挡板一16施加推力，推动正在向下料箱9内部移动的挡板一16快速移动，直至开口二151的另一端与滑柱14接触，此时挡板一16将下料箱9挡住，并且通过挡板一16快速移动，撞在下料箱9的内壁，使下料箱9进料管处发生振动，使挡板一16和挡板三23之间的粉料分布更为均匀紧实，当挡板一16堵住下料箱9后，位于图5下方的滑柱14移动至另一移动板15表面开口二151的左端，并推动挡板二22逐渐远离下料箱9，通过挡板二22移动，带动挡板三23远离下料箱9，挡板三23移动至如图6所示位置时即可关闭电机10，如图3所示，当挡板三23远离下料箱9时，此时挡板三23与挡板一16之间的粉料通过重力落在限制板31表面，并通过限制板31与下料箱9内壁之间形成的下料口排出，并且由于下料箱9上方被挡板一16挡住，因此此次下料量为挡板三23与挡板一16之间的粉料，从而实现了定量下料的效果，使每次下料量保持一致，保证了粉料分布的均匀性。
77.当粉料从下料箱9排出的同时即可启动伺服电机42，带动螺纹杆40转动，通过螺纹杆40转动，带动板体一8和板体二7平移移动，通过板体二7平移移动，带动下料箱9平移移动，使箱内粉料均匀落在工作台2表面，并通过y轴滑动导轨3和z轴滑动导轨4的作用可带动支撑块41与板体一8前后上下移动，通过板体一8的不断爬升，使该装置能够适用大尺寸工件的打印，当下料箱9从图1左端位置移动到另一端时，通过设置限制板31与下料箱9内壁之间形成的下料口的初始大小，使得初始位置下的挡板三23与挡板一16之间的粉料，在下料箱9完成一次移动后能够正好将粉料排在工作台2表面，防止粉料在工作台2表面发生堆积，影响后续打印质量，在完成一次铺料后，并且在板体二7平移移动过程中，带动转轴34与齿轮二33平移移动，通过齿轮二33与齿条排二32的啮合关系带动转轴34转动，通过转轴34转动，带动凸轮35转动，通过凸轮35转动，并通过弹簧二38的作用，带动敲板36间歇敲打下料箱9的外壁，使其振动，由于此时下料箱9处于下料状态，通过敲打下料箱9，使内部的粉料摊平，提高下料的均匀性，并且能够防止下料口堵塞，保证下料的质量，在完成一次铺料后，可根据打印需要前后移动板体一8，然后再重复上述操作，以增大铺粉面积，在完成一层铺粉后，通过激光器6进行打印，在完成一层的打印后，通过z轴滑动导轨4带动激光器6与下料箱9向壳体顶部爬升，以便进行后续打印。
78.在使用时，通过启动电动推杆27，通过电动推杆27输出端伸长或者收缩，带动挡板三23在下料箱9内上下移动，从而调节挡板三23与挡板一16之间的距离，从而改变每次粉料排出的量，并且通过电动推杆27输出端伸长或者收缩，带动支撑板28移动，通过支撑板28移动，带动齿条排29移动，通过齿条排29移动，带动齿轮一30转动，通过齿轮一30转动，并通过与齿牙部311的啮合关系，带动限制板31移动，从而改变与下料箱9内壁之间形成的下料口的大小，以适应不同的下料量，使下料箱9在完成一次运动后，粉料均能够正好全部排出，在保证下料均匀性的同时能够实现不同厚度的铺料工作，提高了装置的实用性。
79.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以
理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。