一种应用于大尺寸增材制造成型机的双向自动铺粉机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于增材制造成型设备技术领域，涉及一种选区激光烧结(SLS)、选区激光熔化(SLM)、电子束熔化(EBM)以及三维打印成型(3DP)自动铺粉装置，特别是一种应用于大尺寸增材制造成型机的自动铺粉机构。
【背景技术】
[0002]基于粉末的增材制造技术，如选择性激光烧结(SLS)、三维打印技术(SLS)、选区激光熔化(SLM)、电子束熔化(EBM)的粉末铺覆方式是快速成型的关键技术，对最终的成型速度、精度、设备的体积以及成本的影响很大。
[0003]现有的选择性激光烧结成型机采用下述的供粉方式，即平行布置成型缸和送粉缸，在热源根据模型信息对粉末材料选区扫描结束后，成型缸下降一个层厚，供粉缸上升一个层厚，之后再由铺粉辊将材料从供料缸推向成型缸，铺粉结束返回零位完成铺粉。这种铺粉机构较简单，运动稳定性好。但是这种方式增大了设备的整体水平方向的体积，而且铺粉辊完成一次铺粉需要运动一个来回，降低了成型效率。此外在铺粉过程中由于铺粉辊子不能很好的约束粉末材料，会造成粉末在辊子垂直于铺粉方向的两侧流散，并在铺粉行程两端出现粉末堆积现象，造成单次装粉量大、粉末的浪费，尤其当对Im以上的大尺寸制件进行加工时，设备的尺寸会变得庞大，辊子尺寸也随粉末量的变多变大，供粉量也会随之变得冗余，十分不经济。
[0004]除上述缺陷外，现有技术还存在的一个问题是，当成型复合梯度材料时，需要暂停加工过程，对供粉缸以及回收缸内的粉末同时进行更换，这样成型时间会随着粉末的更换变长，使成型效率大大降低。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种结构合理、操作方便、铺粉效率高、粉末供应量小、粉末层均匀性好且换粉不影响整个工作进行的应用于大尺寸增材制造成型机的双向自动铺粉机构。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型采取如下的技术解决方案:
[0007]一种应用于大尺寸增材制造成型机的双向自动铺粉机构，包括自动送粉装置、铺粉装置、辅助轨道装置以及位于成型缸两边的左回收粉装置和右回收粉装置，自动送粉装置设置在左回收粉装置的上方，铺粉装置通过辅助轨道装置安装在成型缸工作平面上方并可沿辅助轨道装置来回移动。
[0008]上述应用于大尺寸增材制造成型机的双向自动铺粉机构中，所述的铺粉装置具有两个并排设置的料斗，料斗的底部为圆弧形且设有出粉微口，料斗内部安装有定量送粉棘轮、粉末预热板和粉末搅拌器，在料斗外侧下部设有粉料压实辊子和粉料刮平板。
[0009]上述应用于大尺寸增材制造成型机的双向自动铺粉机构中，所述定量送粉棘轮的棘轮尖端和料斗底部的圆弧相切，以确保粉末不会从间隙漏出。
[0010]上述应用于大尺寸增材制造成型机的双向自动铺粉机构中，料斗底部出粉微口的狭缝倾斜角应大于成型材料粉末的安息角，确保料斗漏粉流畅。
[0011]上述应用于大尺寸增材制造成型机的双向自动铺粉机构中，粉料压实辊子的外圆由陶瓷材料制成，内部为不锈钢材料以增加刚性，在粉料压实辊子上方配设有清洁器。
[0012]上述应用于大尺寸增材制造成型机的双向自动铺粉机构中，在粉料刮平板和粉料压实辊子两侧均设有弹簧调节机构，其中粉料刮平板的底端比粉料压实辊子的底部切线高出H距离，H为粉末的压实量。
[0013]上述应用于大尺寸增材制造成型机的双向自动铺粉机构中，自动送粉装置包括两个内设有粉末量检测传感器的漏斗，在漏斗下端设有流量控制器、漏粉开关和粉末振动筛。
[0014]实际工作中，布置在机器一端的自动送粉装置对铺粉装置进行定量补充，铺粉装置在辅助轨道装置的带动下从左回收粉装置上方开始运动，同时粉末在送粉棘轮的转动下定量的落下并铺覆在粉末表层，粉料刮平板对粉末进行刮平，同时压实辊子利用滚动对粉末进行压实；当铺粉装置运行到右回收粉装置上方后，设备的热源或者喷头开始对粉末表面进行扫面或者喷射粘结剂；整个过程中由粉末预热板对粉末进行预热，又通过粉末搅拌器的搅拌作用使粉末混合均匀，并减小微小颗粒粉末的团聚。
[0015]若采用该自动铺粉机构进行复合梯度材料加工时，仅需要更换自动送粉装置其中的一个漏斗的粉末，并使之对铺粉装置进行定量送粉，同时收集左、右回收粉装置内的粉末。该行为和某一层粉末扫描加工的时刻同时进行，不会额外增加换粉时间，有效提高了成型效率。
[0016]与现有技术相比，本实用新型具有如下优点:
[0017]一、本实用新型在保证成型精度的前提下，可有效提高铺粉效率，减少粉末的供应量，减小粉末的团聚并增加粉末层的均匀性；另外该铺粉机构在供粉的同时对粉末进行预热，减少粉末的预热时间和粉末预热的不均匀性；
[0018]二、本实用新型在对梯度复合材料制作时，可以利用送粉装置向铺粉装置定量的添加，对多种不同粉末进行快速的铺覆，在铺覆以及激光扫描或者喷头扫描的同时更换送粉料斗以及回收槽的粉末，换粉不影响整个工作的进行，提高了成型效率；
[0019]三、利用本实用新型铺粉装置进行铺粉工作时减少了铺粉的行程，大大提高了铺粉效率，使成型效率大大提高；辊子前端粉末的堆积量变小，辊子自身旋转的速度可以变小，也减小了电机的功率并减少了粉末的供应量，提高了粉末的使用率，而且合理地利用了激光器和粉末层之间的必要空间，有效地减小了机器设备的尺寸，降低了机器设备的成本。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的整体结构示意图。
[0021]图2为本实用新型中铺粉装置的截面图。
[0022]附图中各数字标号的名称分别是:1 一左回收粉装置，2 —工作平台，3 —铺粉装置，4 一自动送粉装置，5 —成型缸，6 —右回收粉装置，7 —辅助轨道装置，8 —粉料压实辊子，9 一粉料刮平板，10 一棍子清洁器，11 一定量送粉棘轮，12 一粉末预热板，13 一料斗，14 一粉末搅拌器；a —压实粉末，b 一刮平粉末，c 一未刮平粉末，d 一已成型区域。
【具体实施方式】
[0023]参见附图1，本实用新型所述的双向自动铺粉机构包括左回收粉装置1、铺粉装置3、自动送粉装置4、右回收粉装置6和辅助轨道装置7。左回收粉装置I和右回收粉装置6分别布置在成型缸3的两边，用于对多余粉末进行回收。自动送粉装置4设置在左回收粉装置I的上方，它包括两个内设有粉末量检测传感器的漏斗，在漏斗下端设有流量控制器、漏粉开关和粉末振动筛，振动筛目数为160目。铺粉装置3通过辅助轨道装置7安装在成型缸工作平面上方并可沿辅助轨道装置7来回移动。
[0024]该双向自动铺粉机构中铺粉装置的结构如图2所示，包括粉料压实棍子8、粉料刮平板9、辊子清洁器1