一种激光选区熔化成型平台及设备的制作方法

1.本实用新型涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种激光选区熔化成型平台及设备。


背景技术：

2.利用激光选区熔化成形技术成形零件的操作，需要利用成型基板。现有技术中，常在承载平台上安装同类型材质的成型基板，通过铺粉刮刀将金属粉末均匀地铺在成型基板上，再利用激光按照几何形状熔化金属粉末，逐层往复铺粉和熔化凝固，最终形成想要的零件。
3.目前，随着激光选区熔化技术的应用和发展，激光选区熔化成形技术越来越成熟，随着应用零件的需求越来越大，对成形效率的追求也逐渐提高。这使得激光选区熔化成形设备趋于大尺寸、多激光的结构，大尺寸的设计能够一次成形多个零件，多激光的设计能成倍降低激光扫描时间，此外随着对大尺寸的零件应用需求越来越高，导致了对大尺寸平台的需求也越来越多。
4.对于大尺寸平台，需要匹配大尺寸的基板，以及配套尺寸的热处理、线切割设备，这导致热处理的成本因为尺寸的变化而数倍增加，处理周期也大大地延长。
5.大尺寸的激光选区熔化成形的零件往往因为高度过高追求大尺寸，相对大尺寸的横截面，零件的成形截面积较小，很多时候只占成形平台一部分区域，成形版面内全幅面的成形区域往往得不到很好的利用，造成了打印幅面的浪费。但每次成形结束后基板均需要进行铣平磨光加工处理保证下一次的成形，基板加工为了保证版面的平面度，都是要采用全幅面加工的方式，对于大尺寸基板未利用的版面，基板加工导致了成型基板极大的浪费，为了尽可能最大化利用大尺寸平台的打印版面，对于成形平台大尺寸幅面往往需要进行多个同种材料的零件的拼版操作，以增加大尺寸版面的利用率，而由于各零件的工况不同所需要的性能不同，对应的热处理有很大的差异，如果同一版面拼版多个热处理制度不同的零件，为了保证零件的热处理过程的尺寸精度和控型要求，需要连同基板一起热处理，热处理制度不同的工件，往往需要对基板进行切割，上述方式不止浪费了大尺寸整块基板，还使得成型操作的后处理周期大大地延长，从而增加了零件的加工周期。
6.此外，即使相同热处理制度的零件拼版或者单独打印的零件，结束后在进行后处理，尤其是热处理过程，随着尺寸的增大也需要配备更大的热处理炉以及线切割设备进行后处理，而往往零件本身截面积没有全幅面尺寸那么大，这种后处理尺寸的变化带来数倍成本的增加，在工业应用上极大的增加了后处理成本和后处理周期。
7.同时，大尺寸基板还需要和承载平台进行固定，往往是通过在四周加工螺纹孔的方式进行固定，这种固定方式将会导致基板成形尺寸有效面积的减少与浪费，导致一些尺寸接近设备的极限尺寸的零件难以加工，或者只能采用更大尺寸的设备进行成形，而相对更大成形设备的成形尺寸，零件的尺寸小，也面临上述的成形幅面的浪费，另外更大成形设备成形零件的成本将是数倍的增加，同样会因此造成零件成本的极大增加。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于提供一种激光选区熔化成型平台及设备，以提高成型平台的利用率，并缩短零件的加工周期。
9.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
10.一种激光选区熔化成型平台，包括承载平台、固定基板和至少一个成型基板；所述固定基板中部均布有多个第一定位孔，所述固定基板顶面的边角均开设有第一沉头槽，所述有第一沉头槽内设有第一连接件，所述承载平台与所述固定基板通过所述第一连接件固定连接；所述成型基板底面的边角均开设有第二定位孔，所述第二定位孔内设有第二连接件，所述成型基板与所述固定基板通过所述第二连接件固定连接，所述第二连接件的最高点的高度低于所述成型基板顶面的高度。
11.其中，所述第一定位孔贯通所述固定基板的顶面和底面。
12.优选地，所述成型基板的侧壁开设有侧面凹槽，所述第二定位孔与所述侧面凹槽相连通；所述第二连接件为第二螺栓，所述第二螺栓依次螺接于所述第二定位孔和所述第一定位孔，所述第二螺栓的头部位于所述侧面凹槽内。
13.优选地，所述第一定位孔的底面连通有沉头孔；所述第二连接件为第三螺栓，所述第三螺栓依次螺接于所述第一定位孔和所述第二定位孔，所述第三螺栓的头部位于所述沉头孔内。
14.优选地，所述成型基板顶面的边角均开设有第二沉头槽，所述第二定位孔与所述第二沉头槽的槽底连通；所述第二连接件为第四螺栓，所述第四螺栓依次螺接于所述第二定位孔和所述第一定位孔内，所述第四螺栓的头部位于所述第二沉头槽内。
15.优选地，所述固定基板的侧面可拆卸连接有悬吊件。
16.进一步地，所述固定基板的侧面开设有辅助盲孔，所述悬吊件为第五螺栓，所述第五螺栓部分螺接于所述辅助盲孔内。
17.优选地，所述承载平台顶面开设有多个平台盲孔，所述第一沉头槽的槽底开设有连通所述固定基板底面的平台通孔；所述第一连接件为第一螺栓，所述第一螺栓穿过所述平台通孔并螺接于所述平台盲孔内，所述第一螺栓的头部位于所述第一沉头槽内。
18.进一步地，所述第一沉头槽连通所述固定基板的侧面。
19.一种激光选区熔化成型设备，包括上述的激光选区熔化成型平台。
20.本实用新型的有益效果：
21.本激光选区熔化成型平台通过在固定基板顶面的边角开设第一沉头槽以及第一连接件设于第一沉头槽内的设计，能够实现固定基板与承载平台的固定连接；通过在成型基板底面的边角开设第二定位孔以及第二连接件设于第二定位孔内的设计，能够实现固定基板与成型基板的固定连接；同时，通过第一连接件设于第一沉头槽内以及第二连接件的最高点的高度低于成型基板顶面的高度的设计，能够保证第一连接件不会与固定基板顶面上的空间相冲突，第二连接件不会与成型基板顶面上的空间相冲突，进而有效地减少了成型基板顶面面积的缩减与浪费，使得部分尺寸接近设备极限的零件也能够顺利加工。固定基板中部第一定位孔的均布设计，便于不同尺寸或形状的成型基板在固定基板上的安装固定，借助上述设计能够有效地避免了固定基板版面的浪费，为此使得成型基板的规格尺寸与安装位置均可以灵活变动，进而缩减了后续零件加工的周期的同时，还降低了后续零件
加工的成本。
附图说明
22.图1是本实用新型实施例提供的承载平台和固定基板的结构示意图；
23.图2是本实用新型实施例一提供的激光选区熔化成型平台的结构示意图；
24.图3是图2中a的局部放大图；
25.图4是本实用新型实施例二提供的激光选区熔化成型平台的剖面爆炸图；
26.图5是本实用新型实施例三提供的激光选区熔化成型平台的结构示意图。
27.图中：
28.100、承载平台；200、固定基板；210、第一定位孔；211、沉头孔；220、第一沉头槽；230、辅助盲孔；
29.300、成型基板；310、侧面凹槽；320、第二定位孔；340、第二沉头槽；
30.410、第一螺栓；420、第二螺栓；430、第三螺栓。
具体实施方式
31.为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。
32.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。
33.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
34.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
35.实施例一
36.如图1和图2所示，本实施例提供了一种激光选区熔化成型平台，包括承载平台100、固定基板200和至少一个成型基板300；固定基板200中部均布有多个第一定位孔210，固定基板200顶面的边角均开设有第一沉头槽220，有第一沉头槽220内设有第一连接件，承载平台100与固定基板200通过第一连接件固定连接；成型基板300底面的边角均开设有第二定位孔320，第二定位孔320内设有第二连接件，成型基板300与固定基板200通过第二连接件固定连接，第二连接件的最高点的高度低于成型基板300顶面的高度。
37.本激光选区熔化成型平台通过在固定基板200顶面的边角开设第一沉头槽220以及第一连接件设于第一沉头槽220内的设计，能够实现固定基板200与承载平台100的固定连接；通过在成型基板300底面的边角开设第二定位孔320以及第二连接件设于第二定位孔320内的设计，能够实现固定基板200与成型基板300的固定连接；同时，通过第一连接件设于第一沉头槽220内以及第二连接件的最高点的高度低于成型基板300顶面的高度的设计，能够保证第一连接件不会与固定基板200顶面上的空间相冲突，第二连接件不会与成型基板300顶面上的空间相冲突，进而有效地减少了成型基板300顶面面积的缩减与浪费，使得部分尺寸接近设备极限的零件也能够顺利加工。固定基板200中部第一定位孔210的均布设计，便于不同尺寸或形状的成型基板300在固定基板200上的安装固定，借助上述设计能够有效地避免了固定基板200版面的浪费，为此使得成型基板300的规格尺寸与安装位置均可以灵活变动，进而缩减了后续零件加工的周期的同时，还降低了后续零件加工的成本。
38.在本实施例中，通过对固定基板200顶面面积的调整与设计，能够同时满足多种不同尺寸或形状的成型基板300在固定基板200顶面布置位置和方式的需求，进而能够调整至成型基板300最大限度地利用成型基板300的幅面，上述设计可以灵活地变动不同尺寸与规格零件的生产方式，降低了零件在大设备上打印零件的后处理周期及后处理成本。
39.根据本实施例中成型基板300在固定基板200顶面布置方式的改进，本领域内技术人员能够以改进零件的大小来与形状的方式对成型基板300进行定制。带到零件加工操作结束后，经过上述改进的成型基板300能实现直接将对应零件和成型基板300一同分离的效果。面对一个固定基板200上安装多个成型基板300的情形，操作人员可以单独地对成型基板300进行相应的后处理操作，进而使得后续处理所需的设备也会相应的降低尺寸要求，以上技术调整可以加速零件的流转，缩短生产的周期。另外在此类设计中，固定基板200上配置不同大小的成型基板300的设计，能分散打印所需的不同零件的加工位置，使得激光选区熔化成型平台在打印过程中激光作用所累积的热应力不单单作用在单个成型基板300上，上述工艺可以有效规避了应力累积到单个成型基板300上的风险，进而降低了成型基板300因应力累计过大而变形起翘的风险，保证了零件加工操作能够顺利且高效地完成。
40.作为优选，固定基板200和成型基板300均为长方体结构，第一沉头槽220和第二定位孔320均为四个；四个第一沉头槽220分别设置于固定基板200的四个角上，四个第二定位孔320分别设置于成型基板300的四个角上。在本实施例的其他实施方式中，固定基板200的形状可以为正方体或圆柱体等，成型基板300的形状可以为正方体或圆柱体等。
41.具体地，承载平台100能够带动与其相固连的固定基板200和成型基板300位移；承载平台100还能够预热与其相固连的固定基板200和成型基板300。
42.作为优选，固定基板200的侧面可拆卸连接有悬吊件。悬吊件的设置保证了固定基板200能够顺利地在外部悬吊设备的悬吊下进行位移。悬吊件在固定基板200侧面的凸设方便了固定基板200固定悬吊位置的确定，同时还降低了悬吊操作发生意外时固定基板200自身受到损伤的风险，固定基板200可拆卸连接的设置使得悬吊件能够在损伤时及时有效的更换，上述设计提高了对固定基板200悬吊的效率，保证了对固定基板200悬吊操作的成功率。作为优选，固定基板200的每个侧面上均开设有至少两个辅助盲孔230。
43.进一步地，固定基板200的侧面开设有辅助盲孔230，悬吊件为第五螺栓，第五螺栓部分螺接于辅助盲孔230内。第五螺栓与固定基板200的螺接实现了第五螺栓与固定基板
200的可拆卸连接，上述结构稳定可靠、生产成本低且拆装简单。通过选用螺栓作为悬吊件以及第五螺栓部分螺接于辅助盲孔230内的设计，使得悬吊设备的悬吊绳能够与第五螺栓螺杆的侧面以及第五螺栓头部与螺杆连接的端面充分接触，从而提高了悬吊操作的定位效果，降低了悬吊过程中悬吊绳与悬吊件发生位置偏移的风险，保证了悬吊操作能够安全且稳定的运行。
44.在本实施例中，承载平台100顶面开设有多个平台盲孔，第一沉头槽220的槽底开设有连通固定基板200底面的平台通孔；第一连接件为第一螺栓410，第一螺栓410穿过平台通孔并螺接于平台盲孔内，第一螺栓410的头部位于第一沉头槽220内。上述结构稳定可靠，拆装方便且生产成本低。第一螺栓410的头部位于第一沉头槽220内的设置，准确地完成了第一螺栓410对固定基板200顶面面积进行避让的目的。
45.进一步地，第一沉头槽220连通固定基板200的侧面。上述设计降低了对第一沉头槽220加工的成本，同时在第一螺栓410的拆装操作时为旋拧第一螺栓410的工具避让了操作的空间。
46.在本实施例中，第一定位孔210贯通固定基板200的顶面和底面。第一定位孔210的贯通设置，扩展了成型基板300与固定基板200的连接方式，使得同一个固定基板200能与多个成型基板300以不同的方式进行连接，从而进一步地提高了成型基板300在固定基板200上安装的灵活性。
47.如图3所示，成型基板300的侧壁开设有侧面凹槽310，第二定位孔320与侧面凹槽310相连通；第二连接件为第二螺栓420，第二螺栓420依次螺接于第二定位孔320和第一定位孔210，第二螺栓420的头部位于侧面凹槽310内。通过上述结构设计，能够避免在成型基板300顶面打孔，从而保证成型基板300顶面的可使用面积能够被充分地使用。第二螺栓420的头部位于侧面凹槽310内的设置，准确地完成了第二螺栓420对成型基板300顶面面积进行避让的目的。
48.作为优选，侧面凹槽310为长方体，当第二螺栓420依次螺接于第二定位孔320和第一定位孔210时，第二螺栓420头部连接有螺杆的端面贴设于侧面凹槽310的侧壁上。具体地，侧面凹槽310设于成型基板300的角上，同时连通相邻的两个侧面。
49.在本实施例的其他实施方式中，第一连接件和/或第二连接件为销钉。
50.实施例二
51.如图4所示，该实施例二的激光选区熔化成型平台与上述实施例一基本相同，二者的区别在于，第一定位孔210的底面连通有沉头孔211；第二连接件为第三螺栓430，第三螺栓430依次螺接于第一定位孔210和第二定位孔320，第三螺栓430的头部位于沉头孔211内。通过上述结构设计，能够避免在成型基板300顶面打孔，从而保证成型基板300顶面的可使用面积能够被充分地使用，同时保证了固定基板200的螺丝孔加工更加简单。第三螺栓430的头部位于沉头孔211内的设置，准确地完成了第三螺栓430在固定基板200底面的安装操作，沉头孔211的设计保证了第三螺栓430完成安装后，第三螺栓430的头部最低点高于固定基板200的底面，避免了因固定基板200底面不平整而影响固定基板200和100平台固定的情况。
52.实施例三
53.如图5所示，该实施例二的激光选区熔化成型平台与上述实施例一基本相同，二者
的区别在于，成型基板300顶面的边角均开设有第二沉头槽340，第二定位孔320与第二沉头槽340的槽底连通；第二连接件为第四螺栓，第四螺栓依次螺接于第二定位孔320和第一定位孔210内，第四螺栓的头部位于第二沉头槽340内。上述结构稳定可靠，拆装方便且生产成本低。第四螺栓的头部位于第二沉头槽340内的设置，准确地完成了第四螺栓对成型基板300顶面面积进行避让的目的。
54.进一步地，第二沉头槽340连通成型基板300的侧面。上述设计降低了对第二沉头槽340加工的成本，同时在第四螺栓的拆装操作时为旋拧第四螺栓的工具避让了操作的空间。
55.本实施例还提供了一种激光选区熔化成型设备，包括上述的激光选区熔化成型平台。
56.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。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。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。