大型SLM3D无人化操作打印设备的制作方法

本实用新型属于增材制造技术领域，特别是涉及一种大型slm3d无人化操作打印设备。

背景技术：

激光选区熔化slm是金属件直接成形的一种方法，是快速成形技术的最新发展。该技术基于快速成形的最基本思想，即逐层熔化的“增量”制造方式，根据三维cad模型直接成形有特定几何形状的零件，成形过程中金属粉末完全熔化，产生冶金结合。采用此技术可以成形传统的机加工手段无法制造出来的形状结构复杂的金属零件，激光选区熔化slm技术是激光快速成形技术应用的主要方向之一。

现有的slm3d打印的设备分三种：一种为不含独立取件舱的设备，另一种为移动光学装置独立取件的设备，第三种为配有独立取件舱的设备。以上三种设备存在以下缺点：

(1)所有的设备均需人工处理打印后剩余的金属粉，对人身体造成伤害。

(2)对于没有独立取件舱的设备：如图1所示，主要包括光学装置1、成型缸2、铺粉装置3、供粉装置4、收粉装置5和成型室6。其工作时，其中，光学装置1统一固定在成型室6的顶部，距离激光烧结面有一定的距离。而这个距离由光学装置内部的参数决定，一般是在800mm以内，如此决定了成型室6的内部高度不能太高，当所打印的工件7高度比较小时，工件7可以完全抬升进成型室6中，进而将其从成型室6中取出。但当所打印的工件过高，高于成型室的内部最大空间高度，造成工件无法完全抬升，完全抬升工件会直接撞击到成型区顶部的光学装置，发生危险。由于打印的工件过大，打印结束后无法将工件从成型室中取出。

(3)对于移动光学装置的设备：如图2所示，移动成型室顶部的光学装置1然后进行取件，打印时光学装置1需返回成型室6。该结构的缺点为移走光学装置，从光学装置的开孔位置取件，会有金属粉散落在光学装置的导轨8下方，影响导轨寿命，光学装置1与成型室6的密封性难以保证，并有取件时碰撞成型室的危险。

(4)对于添加了独立取件舱的设备：如图3所示，另外一个独立的取件舱9用于取件，取件舱9顶部有一个可以打开的舱盖10，打印时，成型缸2部分返回打印区域与成型室6上下对齐；取件时，移动成型缸2，使成型缸2与取件舱9对齐，打开取件舱9舱盖10，在清理零件的过程中，抬升工件7，工件顶部会从取件舱舱盖处伸出来，清理完，工件可以从取件舱舱盖处吊出。不再存在工件撞到光学装置1部分的危险，同时也允许设备打印高度比较高的工件，但是这种方案的缺点是，添加取件舱9，增加了设备提价和造价成本。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种大型slm3d无人化操作打印设备。该打印设备减少了一个取件舱，打印的零件高度高，避免了取件时碰撞成型室或光学装置，且保证了成型室的密封性，实现整个打印至取件过程无人操作。

本实用新型是这样实现的，一种大型slm3d无人化操作打印设备，包括成型室和零件升降机构，所述成型室内设有供粉装置和双向铺粉装置，所述成型室下方设有收粉装置，所述收粉装置连通真空输送机一入口，所述真空输送机一出口连接有筛粉机，所述筛粉机出口通过真空输送机二连接供粉装置，成型室底部两侧设有用于将成型室移动的直线导轨，在打印位置处所述成型室通过锁紧件自动锁紧并定位，所述零件升降机构至少包括一个成型缸，所述成型缸的两侧分别装有一个五轴联动机器人，所述五轴联动机器人上装有吸粉装置。

在上述技术方案中，优选的，所述成型室底部两侧分别设有托板，所述托板在远离成型室一侧的底部与直线导轨的滑块固定连接，所述直线导轨安装在整个设备的框架上。

在上述技术方案中，进一步优选的，所述托板与所述成型室侧壁之间安装有筋板。

在上述技术方案中，优选的，所述锁紧件包括气缸、锥形定位销和锥形定位销导套，所述气缸的活塞杆连接锥形定位销，所述锥形定位销与锥形定位销导套内的锥形定位孔配合，所述锥形定位销导套安装在整个设备的框架上。

在上述技术方案中，进一步优选的，所述气缸安装在托板上，并在托板上开设有供气缸活塞杆和锥形定位销穿过的通孔。

在上述技术方案中，优选的，所述成型缸的下部设有卸粉装置，所述卸粉装置出口连接有打印后收粉装置，所述打印后收粉装置连通真空输送机一入口。

在上述技术方案中，优选的，所述吸粉装置连通真空输送机一入口。

在上述技术方案中，优选的，所述真空输送机一出口和筛粉机出口均设有储粉筒。

在上述技术方案中，优选的，该设备内部还设有除尘净化柜，除尘净化柜内设有净化滤芯。

打印零件时，成型室与零件升降机构对正，保证零件的打印精度，除尘净化柜内置设备内部，净化滤芯采用1备1用来实现长时间打印大型零件时更换滤芯或者反吹滤芯暂停打印的风险。零件打印完成后，移动成型室部分，使成型室与成型缸彻底分离开，将成型缸外侧的卸粉装置打开使成型缸内没烧结的金属粉自动流入打印后收粉装置内。真空输送机一将收粉装置和打印后收粉装置内的金属粉输送到筛粉机内进行筛粉，实现打印过程中自动回收筛选金属粉，并将筛选后的金属粉通过真空输送机二输送回成型室内的供粉装置内，来实现打印过程中的溢出粉循环使用。卸粉完成后关闭卸粉装置，零件升降机构通过双螺杆驱动将零件往上输送，在输送的过程中零件升降机构两边的两个五轴联动机器人上的吸粉装置根据指定路径吸零件上的残留粉，吸取的残留粉通过真空输送机一自动回到筛粉机进行筛粉回收。零件顶出零件升降机构后直接从顶部取走，零件取走后成型室回到打印位置，成型室移动到打印位置时由气缸驱动锥形定位销自动锁紧并定位，整个打印过程完成。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

本实用新型由于采用上述技术方案，使得本实用新型的打印设备减少了一个取件舱，使设备与同类设备相比占地面积减小，打印的零件高度高，避免了取件时碰撞成型室，并实现了整个打印至取件过程无人操作；成型室底部固定双直线导轨，保证成型室移动的直线度，成型室移动到打印位置时由气缸驱动锥形定位销自动锁紧并定位，实现成型室精准定位。

附图说明

图1是本实用新型提供的现有的没有独立取件舱的设备结构示意图；

图2是本实用新型提供的现有的移动光学结构的设备结构示意图；

图3是本实用新型提供的现有的有独立取件舱的设备的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的打印设备的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的打印设备成型室和零件升降机构部分的侧视图；

图6是本实用新型实施例提供的成型室移动和锁紧定位处的结构示意图。

图中：1、光学装置；2、成型缸；3、铺粉装置；4、供粉装置；5、收粉装置；6、成型室；7、工件；8、导轨；9、取件舱；10、舱盖；11、双向铺粉装置；12、真空输送机一；13、筛粉机；14、真空输送机二；15、直线导轨；16、锁紧件；16-1、气缸；16-2、锥形定位销；16-3锥形定位销导套；16-4、锥形定位孔；17、五轴联动机器人；18、吸粉装置；19、托板；19-1、通孔；20、筋板；21、卸粉装置；22、打印后收粉装置；23、储粉筒；24、除尘净化柜；25、净化滤芯。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，并配合附图对本实用新型进行进一步详细说明。本领域技术人员应当知晓，下述具体实施例或具体实施方式，是本实用新型为进一步解释具体的

技术实现要素：
而列举的一系列优化的设置方式，而这些设置方式之间均是可以相互结合或者相互关联使用的，除非在本实用新型中明确提出了其中某些或某一具体实施例或实施方式无法与其他的实施例或实施方式进行关联设置或共同使用。同时，下述的具体实施例或实施方式仅作为最优化的设置方式，而不作为限定本实用新型的保护范围的理解。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图4-6，本实施例提供一种大型slm3d无人化操作打印设备，包括成型室6和零件升降机构，所述成型室6内设有供粉装置4和双向铺粉装置11，所述成型室6下方设有收粉装置5，本实施例中在成型缸的左右两侧均设有收粉装置5，双向铺粉装置在进行铺粉时，将多余的金属粉从两侧进行回收，所述收粉装置5连通真空输送机一12入口，所述真空输送机一12出口连接有筛粉机13，所述筛粉机13出口通过真空输送机二14连接供粉装置4，成型室6底部两侧设有用于将成型室移动的直线导轨15，在打印位置处所述成型室6通过锁紧件16自动锁紧并定位，所述零件升降机构至少包括一个成型缸2，所述成型缸2的两侧分别装有一个五轴联动机器人17，所述五轴联动机器人17上装有吸粉装置18。

作为优选的实施例，所述成型室6底部两侧分别设有托板19，所述托板19在远离成型室6一侧的底部与直线导轨15的滑块固定连接，所述直线导轨15安装在整个设备的框架上。成型室通过底部两侧的托板和双直线导轨进行移动，保证成型室移动的直线度，并且五轴联动机器人在进行吸粉工作时，直线导轨远离成型室且位于吸粉装置的侧下方，保证了零件上的残留粉不会散落在直线导轨上，保证直线导轨的使用寿命。

作为进一步优选的实施例，所述托板19与所述成型室6侧壁之间安装有筋板20，本实施例中的筋板为三角形筋板，保证托板与成型室之间的连接强度。

作为优选的实施例，所述锁紧件16包括气缸16-1、锥形定位销16-2和锥形定位销导套16-3，所述气缸16-1的活塞杆连接锥形定位销16-2，所述锥形定位销16-2与锥形定位销导套16-3内的锥形定位孔16-4配合，所述锥形定位销导套16-3安装在整个设备的框架上。通过气缸驱动锥形定位销锁紧定位，可实现成型室精准定位。

作为进一步优选的实施例，所述气缸16-1安装在托板19上，并在托板19上开设有供气缸活塞杆和锥形定位销穿过的通孔19-1，锁紧定位成型室时，气缸驱动锥形定位销穿过通孔与锥形定位销导套配合，气缸既不影响成型室的移动，又能实现精准定位。

作为优选的实施例，所述成型缸2的下部设有卸粉装置21，所述卸粉装置21出口连接有打印后收粉装置22，所述打印后收粉装置22连通真空输送机一12入口，卸粉装置打开可将成型缸内没烧结的金属粉自动流入打印后收粉装置内，真空输送机一将打印后收粉装置内的金属粉输送到筛粉机内进行筛粉。

作为优选的实施例，所述吸粉装置18连通真空输送机一12入口，吸粉装置吸取的残留粉自动回到筛粉机进行筛粉回收。

作为优选的实施例，所述真空输送机一12出口和筛粉机13出口均设有储粉筒23，既便于筛粉回收，又能保证随时为供粉装置供粉。

作为优选的实施例，该设备内部还设有除尘净化柜24，除尘净化柜24内设有净化滤芯25，净化滤芯采用1备1用来实现长时间打印大型零件时更换滤芯或者反吹滤芯暂停打印的风险。

本实用新型的具体工作过程如下：

打印零件时，成型室6与零件升降机构对正，保证零件的打印精度，除尘净化柜24内置设备内部，净化滤芯25采用1备1用来实现长时间打印大型零件时更换滤芯或者反吹滤芯暂停打印的风险。零件打印完成后，移动成型室6部分，使成型室6与成型缸2彻底分离开，将成型缸2外侧的卸粉装置21打开使成型缸内没烧结的金属粉自动流入打印后收粉装置22内。真空输送机一12将收粉装置5和打印后收粉装置22内的金属粉输送到筛粉机13内进行筛粉，实现打印过程中自动回收筛选金属粉，并将筛选后的金属粉通过真空输送机二14输送回成型室6内的供粉装置4内，来实现打印过程中的溢出粉循环使用。卸粉完成后关闭卸粉装置21，零件升降机构通过双螺杆驱动将零件往上输送，在输送的过程中零件升降机构两边的两个五轴联动机器人17上的吸粉装置18根据指定路径吸零件上的残留粉，吸取的残留粉通过真空输送机一12自动回到筛粉机13进行筛粉回收。零件顶出零件升降机构后直接从顶部取走，零件取走后成型室6回到打印位置，成型室6移动到打印位置时由气缸16-1驱动锥形定位销16-2自动锁紧并定位，整个打印过程完成。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。