后归位时，首先由升降机构13将刮刀12上升一定距离，随后再由驱动电机驱动竖直轨道131沿水平轨道141向初始位置滑动，随后在垂直方向上下降一定距离，该距离与之前的上升距离相同，也就是说，刮刀12回到了初始位置，以进行下一层的铺粉。
[0049]上述的驱动电机可以是伺服电机或者步进电机，传动件可以是齿轮-齿条传动结构或者螺杆连接结构或者同步带，当传动件为齿轮-齿条结构时，竖直轨道131的一端固接在齿条上，由驱动电机驱动齿轮，使竖直轨道131滑动；当传动件为螺杆连接结构时，可在竖直轨道131的一端设置与螺杆螺纹连接的螺纹孔，驱动电机输出端固接于螺杆，通过螺杆以及螺纹孔的配合，使竖直轨道131滑动；当传动件为同步带时，可将竖直轨道131下端固接在同步带上，并由驱动电机驱动同步带移动，使竖直轨道131滑动。需要说明的是:上述的驱动电机以及传动件并不仅限于以上所述的结构，也可以是本领域技术人员可得知的其他结构，只需满足能够使竖直轨道131沿水平轨道141水平滑动即可。
[0050]上述铺粉装置还包括有控制器，分别连接于升降机构13的超声电机以及水平移动机构14的驱动电机，分别对超声电机和驱动电机进行控制。
[0051]本实施例中，上述的竖直轨道131以及水平轨道141也可以是光杆等具有运动导向的器件，只要实现刮刀12的上下以及左右移动即可。
[0052]上述铺粉装置通过设置升降机构13，使得刮刀12能够相对于铺粉平台11上下移动，进而调整刮刀12下端与铺粉平台11之间的间隙，减少遗漏在铺粉平台11上的上一层粉末材料，避免对下一层的粉末材料的配比造成影响；而通过设置水平移动机构14，在刮刀12将粉末材料铺设完成后，能够将升降机构13连同刮刀12反向移动至原位，以待下一次的铺粉，避免刮刀12与铺设好的粉床发生接触，造成粉床破损，影响后续的增材制造。
[0053]本发明还提供一种增材制造装置，包括上述的铺粉装置，参照图2以及图3，本实施例中将铺粉装置标号为1。本发明的增材制造装置还包括:
[0054]成形室2，提供实体零件制造所需要的密闭腔室，上述铺粉装置1位于成形室2内，具体的，铺粉装置1可活动连接于成形室2，也可固定设置在成形室2内；
[0055]在成形室2内设有至少两个粉箱3，用于放置和供给粉末材料，本实施例中，上述粉箱3中可以放置相同成分的粉末材料，也可以放置不同成分的粉末材料，用于制造高度方向上材料成分不同的实体零件。在粉箱3上设有出料口，用于其内的粉末材料的出料，具体的，可以通过微振的方式将粉末材料从粉箱3内输送出，例如在粉箱3下端设置振动电机作为振动源，通过其振动频率的不同控制出料的快慢；还可以是在粉箱3内部设置计量机构，定量的向外进行送料。
[0056]在上述粉箱3的下方设有可移动的粉末接收盒4，该粉末接收盒4用于接收从粉箱3内输送的粉末材料，而且当设置多个粉箱3时，其可以根据需要移动到待出料的粉箱3下方，本实施例中，上述粉末接收盒4的移动可以可通过电机或气缸、油缸等驱动。优选的，当粉箱3内的粉末材料成分不相同时，该粉末接收盒4还具有混合粉末的功能，具体的，可将粉末接收盒4设置成能够左右摇晃的结构(现有技术中多种结构均可实现，在此不再赘述)，以对不同成分的粉末材料进行摇晃混匀；也可以在粉末接收盒4的内部设置搅拌机构，通过对粉末材料进行搅拌实现混匀的效果。在将粉末材料混匀后，粉末接收盒4将混合后的粉末材料放置在铺粉装置1的铺粉平台11上。
[0057]本实施例在粉末接收盒4上设有称重传感器，用于对每个粉箱3输送的粉末材料进行计量，以精确控制每个粉箱3内的粉末材料的配比。优选的，还可以设置一个称重平台，以便于粉末材料的称重。
[0058]在成形室2内设有成形缸5，具体的该成形缸5包括缸体51以及设于缸体51内且上下移动的活塞52，其中缸体51的上端面平齐且密闭的连接于铺粉平台11，上述至少两个粉箱3均设置在缸体5的一侧，铺粉装置1通过刮刀12将铺粉平台11上混合后的粉末材料平铺在活塞52的顶部，具体是铺满活塞52顶部与缸体51形成的空间，并使混合后的粉末材料形成粉末薄层。本实施例中，刮刀8横跨整个缸体51，以保证铺设在活塞52上的粉末材料能够形成所需的粉末薄层。
[0059]在成形室2的顶部设有射线发生装置6，该射线发生装置6位于成形缸5的上方，并产生熔化粉末材料的射线，对铺设好的粉末薄层进行扫描、熔化。
[0060]本实施例中，射线发生装置6产生的射线可以为电子束，此时成形室2内部为真空状态，电子束的加速电压为60kV，功率最大3kW。成形室2通过真空设备维持0.001-lPa的压力。粉末材料可以是纯金属或金属合金，如钛合金、钛、铝合金、铝、钛铝合金、不锈钢、Co-Cr合金等，粉末粒径范围10-150微米。也可以将电子束改变为激光束，将成形室2内的真空环境替换为惰性气体保护环境，粉末材料不限于金属，可以是尼龙、高分子材料等非金属材料。
[0061]下面以一层增材制造的过程为例，对本实施例的增材制造装置的具体工作过程加以阐述:
[0062]在进行增材制造之前，先对该层的粉末材料的成分以及配比加以设定(成分相同则无需进行配比的设定)，随后通过粉末接收盒4接收粉箱3内的粉末材料，并在接收过程中确定每个粉箱3内的粉末材料的输送量，随后进行粉末材料的混匀并放置在铺粉装置1的铺粉平台11上；
[0063]铺粉装置1的刮刀12通过水平移动机构14停留在铺粉平台11上的粉末材料左侦牝并在升降机构13的带动下调整好与铺粉平台11之间的间隙(如图4所示)；随后在水平移动机构14的带动下向成形缸5的方向移动，进行铺粉(如图5所示)，最终将铺粉平台11上的粉末材料铺设在活塞52上，形成一个粉末薄层101 (如图6所示)，然后刮刀12通过升降机构13抬起，不与粉末薄层101接触，并通过水平移动机构14快速返回至初始位置，以待下一次的铺粉循环(如图7所示)；
[0064]通过射线发生装置6产生射线对粉末薄层101进行扫描、熔化，形成所需的物体层102，完成该层的增材制造。
[0065]完成该层的增材制造后，活塞52下降等于一个层厚度的距离，之后增材制造装置继续重复上述过程，以完成下一层的增材制造。
[0066]通过对上述增材制造过程的多次循环，最终通过逐层叠加的方式制造出所需的实体零件。
[0067]显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1.一种铺粉装置，其特征在于，包括: 铺粉平台(11)，放置待铺设的粉末材料； 刮刀(12)，设于铺粉平台(11)的上方，铺设所述粉末材料； 升降机构(13)，其固接所述刮刀(12)，并带动刮刀(12)沿竖直方向升降； 水平移动机构(14)，连接所述升降机构(13)，并带动升降机构(13)沿水平方向移动； 控制器，分别连接于升降机构(13)以及水平移动机构(14)。2.根据权利要求1所述的铺粉装置，其特征在于，所述升降机构(13)包括竖直轨道(131)，滑动设置在竖直轨道(131)上的滑块(132)，输出端固接于滑块(132)并驱动滑块(132)滑动的超声电机，所述超声电机连接于所述控制器，刮刀(12)固设在所述滑块(132)上。3.根据权利要求1或2所述的铺粉装置，其特征在于，所述水平移动机构(14)包括水平轨道(141)以及驱动电机，所述竖直轨道(131)滑动套设在水平轨道(141)上，所述驱动电机连接有传动件，竖直轨道(131)的一端连接于所述传动件，所述驱动电机通过所述传动件驱动竖直轨道(131)沿水平轨道(141)滑动。4.根据权利要求3所述的铺粉装置，其特征在于，所述传动件包括齿轮-齿条传动结构或螺杆连接结构或者同步带。5.根据权利要求1所述的铺粉装置，其特征在于，所述刮刀(2)包括若干重叠设置且呈梳子状的钢片，且所述钢片倾斜设置。6.根据权利要求5所述的铺粉装置，其特征在于，相邻两个所述钢片之间其中一个钢片的梳齿挡设于另外一个钢片的梳齿缝隙处。7.一种增材制造装置，其特征在于，包括如权利要求1-6任一所述的铺粉装置。8.根据权利要求7所述的增材制造装置，其特征在于，还包括: 成形室(2)，所述铺粉装置位于成形室(2)内； 至少两个粉箱(3)，分别放置相同/不同成分的所述粉末材料； 粉末接收盒(4)，可移动的设于粉箱(3)的下方，接收并混合粉箱(3)输送的粉末材料，并将混合后的粉末材料放置在所述铺粉装置的铺粉平台(11)上； 成形缸(5)，设置在成形室(2)内，其包括缸体(51)以及设于缸体(51)内且上下移动的活塞(52)，所述缸体(51)上端面平齐且密闭的连接于所述铺粉平台(11)，所述铺粉装置将铺粉平台(11)上的粉末材料平铺在所述活塞(52)顶部； 射线发生装置￠)，设置在成形室(2)的顶部，且位于成形缸(5)的上方。9.根据权利要求8所述的增材制造装置，其特征在于，所述粉末接收盒(4)上设有称重传感器。10.根据权利要求8所述的增材制造装置，其特征在于，所述射线发生装置(6)产生的射线为激光或者电子束，所述射线为电子束时，所述成形室(2)为真空状态。
【专利摘要】本发明公开了一种铺粉装置，包括：铺粉平台，放置待铺设的粉末材料；刮刀，设于铺粉平台的上方，铺设所述粉末材料；升降机构，其固接所述刮刀，并带动刮刀沿竖直方向升降；水平移动机构，连接所述升降机构，并带动升降机构沿水平方向移动；控制器，分别连接于升降机构以及水平移动机构。通过升降机构以及水平移动机构可调整刮刀下端与铺粉平台之间的间隙，减少遗漏在铺粉平台上的上一层粉末材料，避免对下一层的粉末材料的配比造成影响；本发明还提供一种增材制造装置，采用上述的铺粉装置，能够对每一层的粉末材料的配比进行指定，可制造出具有多种材料成分的实体零件。
【IPC分类】B29C67/00, B33Y30/00, B33Y40/00
【公开号】CN105328913
【申请号】CN201510855584
【发明人】郭超, 林峰, 葛文君, 张磊, 向虎
【申请人】天津清研智束科技有限公司
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年11月30日