刮刀机构、铺粉装置、供粉铺粉装置及增材制造设备的制作方法

1.本申请涉及增材制造技术领域，特别是涉及一种刮刀机构、铺粉装置、供粉铺粉装置及增材制造设备。


背景技术：

2.传统选择性激光烧结工艺的基本过程是：送粉装置将一定量的增材粉料送至成型缸的工作台上，常规铺粉装置将工作台面上的增材粉料平铺在成型缸中的待成型零件的上表面，加热装置将增材粉料加热至设定的温度，激光振镜系统控制激光器按照该层的截面轮廓对位于轮廓内的增材粉料进行扫描，使这些增材粉料熔化并与下面已成型的部分实现粘接；当一层截面烧结完后，工作台下降一个层的厚度，送粉装置和铺粉装置重复送粉和铺粉的动作，又在待成型零件上一层烧结的截面上铺设一层均匀密实的增材粉料，进行新一层截面的扫描烧结，经若干层扫描叠加，直至完成整个原型制造。
3.为了节省铺粉等待时长，现在一般采用双向铺粉机构进行铺粉。双向铺粉机构中运用到了一种简单的双刃刮刀结构，增材粉料容于两个刀刃中间的空腔内，刮刀从腔体一侧运动到另一侧即为一次铺粉，无需每次铺粉都要铺粉装置往返到接粉位置进行接粉动作。这种方式无需借助电气动力，简单实用。
4.然而，目前的双向铺粉机构在使用过程中，存在刮刀在已铺完的粉面上掉下多余增材粉料的情况，造成粉面不平，从而导致打印失败。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对刮刀在已铺完的粉面上掉下多余增材粉料导致粉面不平的问题，提供一种结构简单的刮刀机构。
6.根据本申请的一个方面，提供一种刮刀机构，包括：
7.刮刀安装座；
8.刮刀总成，包括第一刮刀和第二刮刀；
9.刮刀固定件，具有第一侧，所述刮刀总成借助所述刮刀固定件配接在所述刮刀安装座上；
10.过粉腔，所述过粉腔被构造为穿设于所述刮刀安装座及刮刀固定件之中并位于所述第一刮刀及所述第二刮刀之间，且在所述刮刀固定件的所述第一侧形成泄粉口；
11.其中，所述刮刀固定件的所述第一侧上还设有缓冲槽，所述缓冲槽包括具有第一溢入口的第一缓冲槽和具有第二溢入口的第二缓冲槽；
12.所述第一缓冲槽位于所述第一刮刀与所述泄粉口之间且与所述第一溢入口朝向所述工作台，所述第二缓冲槽位于所述第二刮刀与所述泄粉口之间且与所述第二溢入口朝向所述工作台。
13.在其中一个实施例中，所述第一刮刀具有第一刀刃面，所述第二刮刀具有第二刀刃面，所述第一刀刃面及所述第二刀刃面用于铺平粉面；
14.所述第一刀刃面与所述第二刀刃面被构造为共面且与所述刮刀固定件的所述第一侧之间形成有第一高度差；
15.其中，所述第一高度差为1.5mm～4mm。
16.在其中一个实施例中，所述第一高度差为2mm～3mm。
17.在其中一个实施例中，所述过粉腔被构造为具有彼此平行且相对设置的第一过粉壁和第二过粉壁，所述第一过粉壁与所述第二过粉壁之间的距离为第一间距；
18.所述第一间距为8mm～15mm。
19.在其中一个实施例中，所述过粉腔还具有彼此相对设置的第一缓冲壁和第二缓冲壁；
20.所述第一缓冲壁与所述第一过粉壁相连且在落粉方向上位于所述第一过粉壁的下游；
21.所述第二缓冲壁与所述第二过粉壁相连且在落粉方向上位于所述第二过粉壁的下游
22.在其中一个实施例中，在落粉方向上，所述第一缓冲壁相对所述第一过粉壁向靠近所述过粉腔的中心轴线方向倾斜设置，且所述第一缓冲壁与水平面之间的夹角为第一休止角；
23.所述第二缓冲壁相对所述第二过粉壁向靠近所述过粉腔的中心轴线方向倾斜设置，且所述第二缓冲壁与水平面之间的夹角为第二休止角；
24.其中，所述第一休止角为所述第一缓冲壁使置于其上的所述增材粉料处于沿所述第一缓冲壁下滑的临界状态时，与水平面形成的最小角度；
25.所述第二休止角为所述第二缓冲壁使置于其上的所述增材粉料处于沿所述第二缓冲壁下滑的临界状态时，与水平面形成的最小角度。
26.在其中一个实施例中，所述第一缓冲壁与所述第二缓冲壁配合形成具有第二间距的所述泄粉口；
27.所述第二间距为3mm～6mm。
28.作为一个总的发明构思，本申请还提供一种铺粉装置，用于沿铺粉路线运动并将增材粉料铺设于增材制造设备的工作台上，所述铺粉装置包括配粉机构及上述的刮刀机构；
29.所述配粉机构包括配粉座及固定于所述配粉座中的配粉组件；
30.所述配粉座上设有入粉区及出粉区；
31.所述出粉区与所述过粉腔连通。
32.作为一个总的发明构思，本申请还提供一种供粉铺粉装置，包括供粉装置及上述的铺粉装置；
33.所述供粉装置设于所述铺粉装置的上方，所述供粉装置用于将增材粉料输送至所述入粉区。
34.作为一个总的发明构思，本申请还提供一种增材制造设备，包括工作台及上述的供粉铺粉装置；
35.所述铺粉装置位于所述工作台的上方且可沿所述工作台的铺粉路线移动，所述铺粉装置用于将所述配粉组件分配到所述出粉区内的增材粉料平铺至所述工作台上。
36.上述刮刀机构、铺粉装置、供粉铺粉装置及增材制造设备，过粉腔用于承接下落的增材粉料，增材粉料通过泄粉口下落至第一刮刀和第二刮刀之间的区域，以使刮刀总成将增材粉料铺平到工作台，使得增材粉料仅与第一刮刀和第二刮刀的内侧接触，而不会粘到第一刮刀和第二刮刀的外侧，从而大大减少了增材粉料的飘落路径。在进行双向铺粉时，下落的增材粉料会由于第一缓冲槽及第二缓冲槽的阻挡作用而减弱自身下落加速度，此外，会有一部分增材粉料进入到第一缓冲槽及第二缓冲槽内，能够降低增材粉料的流动性。如此，能够有效阻止增材粉料外溢，进而避免增材粉料外溢造成已铺粉面失效情况的发生，提高烧结制件的质量。
附图说明
37.图1为本申请一实施例中的刮刀机构的结构示意图；
38.图2为本申请另一实施例中的刮刀机构的结构示意图；
39.图3为图1所示的刮刀机构的另一视角的结构示意图；
40.图4为图1所示的刮刀机构的刮刀总成的结构示意图；
41.图5为图1所示的刮刀机构的刮刀总成的另一视角的结构示意图；
42.图6为本申请一实施例中的供粉铺粉装置的铺粉作业示意图；
43.图7为图6所示的供粉铺粉装置的另一铺粉作业示意图。
具体实施方式
44.为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
45.在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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申请的限制。
46.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
47.在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
48.在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
49.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
50.双刀刃铺粉机构在进行铺粉时，增材粉料从泄粉口下落并形成堆积。增材粉料堆积受自身重力影响会产生方向向下的挤压力，此外，由于采用自上而下的送粉方式，增材粉料从上方掉落在双刃刮刀中间区域的过程中，具有重力加速度，导致增材粉料可能会从刮刀与粉面之间的间距中溢出。
51.基于此，本申请提供一种刮刀机构，能够较佳地改善上述问题。
52.下面将结合附图对本申请的刮刀机构进行说明。
53.图1为本申请一实施例中的刮刀机构的结构示意图；图2为本申请另一实施例中的刮刀机构的结构示意图；图3为图1所示的刮刀机构的另一视角的结构示意图；图4为图1所示的刮刀机构的刮刀总成的结构示意图；图5为图1所示的刮刀机构的刮刀总成的另一视角的结构示意图；图6为本申请一实施例中的供粉铺粉装置的铺粉作业示意图；图7为图6所示的供粉铺粉装置的另一铺粉作业示意图。为便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的结构。
54.本申请至少一实施例公开的刮刀机构100，用于将增材粉料沿铺粉方向铺平到工作台300，包括刮刀安装座110、刮刀总成120、刮刀固定件130、过粉腔140及缓冲槽150。刮刀总成120位于刮刀安装座110的底部，刮刀固定件130用于将刮刀总成120固定安装在刮刀安装座110底部。刮刀总成120包括第一刮刀121和第二刮刀122，第一刮刀121和第二刮刀122之间的中间区域形成有落粉储存区，第一刮刀121和第二刮刀122用于将落粉储存区内的增材粉料铺送到工作台300上。刮刀固定件130具有第一侧131，过粉腔140穿设于刮刀安装座110及刮刀固定件130之中并位于第一刮刀121和第二刮刀122之间，且在刮刀固定件130的第一侧131上还形成有用于排出增材粉料的泄粉口141。其中，刮刀固定件130上的第一侧131为刮刀固定件130背离刮刀安装座110的一侧。刮刀固定件130的第一侧131上还设有缓冲槽150，缓冲槽150包括具有第一溢入口的第一缓冲槽151和具有第二溢入口的第二缓冲槽152。第一缓冲槽151位于第一刮刀121与泄粉口141之间且与第一溢入口朝向工作台300，第二缓冲槽152位于第二刮刀122与泄粉口141之间且与第二溢入口朝向工作台300。具体到实际使用中，从泄粉口141排出的增材粉料具有一定的加速度，增材粉料经第一溢入口及第二溢入口进入到第一缓冲槽151及第二缓冲槽152中后，由于第一缓冲槽151及第二缓冲槽152与增材粉料相接触会形成摩擦力，因而会削弱增材粉料的自由落体加速度，降低增材粉料的流动速度。如此，缓冲槽150的设置能够有效防止增材粉料从刮刀总成120与粉面之间外溢。
55.具体到一些实施例中，刮刀固定件130可以为压板，第一刮刀121和第二刮刀122通过压板固定安装在刮刀安装座110上。还具体到一些实施例中，缓冲槽150的截面形状可以
为半圆形、梯形或者其他的形状，优选地，缓冲槽150的截面形状选为半圆形或者梯形。如此，能够方便第一缓冲槽151及第二缓冲槽152的加工成型。可以理解，上述举例仅为了说明，并不能理解为对本申请的限定。
56.在一些实施例中，第一刮刀121具有第一刀刃面1211，第二刮刀122具有第二刀刃面1221，第一刀刃面1211与第二刀刃面1221共面设置。可以理解的是，第一刀刃面1211和第二刀刃面1221的共面性越好，在进行双向铺粉时，两个方向上的铺粉层厚就越一致。具体到一些实施例中，第一刀刃面1211和第二刀刃面1221的平面度被设置为0.03mm～0.05mm。如此，可以提高双向铺粉作业的层厚一致性。
57.在一些实施例中，第一刀刃面1211及第二刀刃面1221凸出于刮刀固定件130的第一侧131设置，从而与刮刀固定件130的第一侧131之间行成有第一高度差。具体到一些实施例中，第一高度差设置为1.5mm～4mm之间。应当理解的是，当第一高度差太小，第一刮刀121和第二刮刀122之间的落粉储存区太小，不利于第一刀刃面1211及第二刀刃面1221的铺平粉面作业；当第一高度差太大，会扩大第一刮刀121和第二刮刀122之间形成的落粉储存区，从而会增大增材粉料的堆积体积，增加增材粉料的堆积重量，进而导致在打印过程中，堆积的增材粉料会对前面已铺好的粉床产生挤压，从而会对已铺好的粉床产生破坏，且增材粉料因为自重而具有流向第一刮刀121及第二刮刀122外侧的倾向，从而造成增材粉料外溢。为了避免粉床破坏以及增材粉料外溢情况的发生，故将第一高度差的范围限定为1.5mm～4mm之间。作为一种优选地实施方式，第一高度差处于2mm～3mm之间，使落粉储存区的大小更趋合理。较佳地，第一高度差为2mm/2.5mm/3mm。
58.在一些实施例中，第一刮刀121和第二刮刀122的刃口形状可以为倒圆角、倒直角及无倒角的形式。作为一种优选地实施方式，第一刮刀121和第二刮刀122的刃口形状为倒直角，使第一刮刀121及第二刮刀122的耐磨性提高。
59.在一些实施例中，第一刮刀121及第二刮刀122的材质可以为橡胶或是金属。具体到一些实施例中，刮刀总成120还包括刮刀连接部，第一刮刀121和第二刮刀122与刮刀连接部连接。其中，第一刮刀121、第二刮刀122以及刮刀连接部都由橡胶材料加工而成；或者第一刮刀121及第二刮刀122由橡胶材料加工而成，而刮刀连接部是由金属材料加工而成；或者第一刮刀121、第二刮刀122以及刮刀连接部都是由金属材料加工而成。
60.在一些实施例中，过粉腔140被构造为具有彼此平行且相对设置的第一过粉壁142及第二过粉壁143，第一过粉壁142及第二过粉壁143之间的距离设为第一间距。具体到一些实施例中，第一间距的大小为8mm～15mm。可以理解的是，若第一间距太小，增材粉料不易从过粉腔140中下落，导致增材粉料在过粉腔140中滞留并堵塞；若第一间距太大，增材粉料的下降速度过快，增材粉料的泄出速度会加快，增材粉料的泄出量会增加，从而在铺粉作业时，易出现已铺粉床破坏以及增材粉料外溢的情况。为避免过粉腔140堵塞、已铺粉床破坏以及增材粉料溢出现象的发生，能够将第一间距的大小设置为8mm～15mm之间。作为一种优选地实施方式，第一间距处于8mm～12mm之间，能够更为有效地避免过粉腔140堵塞、已铺粉床破坏以及增材粉料溢出现象的发生。较佳地，第一间距选为8mm/10mm/12mm。
61.在一些实施例中，过粉腔140还具有彼此相对设置的第一缓冲壁144和第二缓冲壁145。第一缓冲壁144与第一过粉壁142相连且在落粉方向上位于第一过粉壁142的下游；第二缓冲壁145与第二过粉壁143相连且在落粉方向上位于第二过粉壁143的下游。具体到实
际运用中，增材粉料从过粉腔140中下落时，部分增材粉料会先降落在第一缓冲壁144和第二缓冲壁145上，再从第一缓冲壁144和第二缓冲壁145上滑落至泄粉口141并从泄粉口141排出。如此，第一缓冲壁144和第二缓冲壁145能够有效降低增材粉料的下落加速度，减小增材粉料的冲力，从而避免已铺粉床破坏及增材粉料外溢现象的发生。
62.在一些实施例中，在落粉方向上，第一缓冲壁144相对第一过粉壁142向靠近过粉腔140的中心轴线方向倾斜设置，且第一缓冲壁144与水平面之间的夹角为第一休止角，第二缓冲壁145相对第二过粉壁143向靠近过粉腔140的中心轴线方向倾斜设置，且第二缓冲壁145与水平面之间的夹角为第二休止角。(粉末的休止角是粉体自然堆积时的自由表面在静止平衡状态下与水平面所形成的最大角度。休止角可以用来衡量和评价粉体的流动性，每种粉末的休止角根据粉末的特性决定)。
63.其中，第一休止角为第一缓冲壁144使置于其上的增材粉料处于沿第一缓冲壁144下滑的临界状态时，与水平面形成的最小角度；第二休止角为第二缓冲壁145使置于其上的增材粉料处于沿第二缓冲壁145下滑的临界状态时，与水平面形成的最小角度。可以理解的是，第一休止角和第二休止角的大小与增材粉料的特性相关。具体地，如果第一缓冲壁144与水平面之间形成的夹角大于第一休止角，第二缓冲壁145与水平面之间形成的夹角大于第二休止角，增材粉料能够在第一缓冲壁144和第二缓冲壁145上流动，且随第一休止角和第二休止角增大，第一缓冲壁144和第二缓冲壁145对增材粉料流动性的限制能力逐渐下降，增材粉料在第一缓冲壁144和第二缓冲壁145上的流动能力逐渐上升，增材粉料的下泄量增加，从而导致已铺粉床破坏及增材粉料外溢现象的发生；如果第一缓冲壁144与水平面之间形成的夹角小于第一休止角，第二缓冲壁145与水平面之间形成的夹角小于第二休止角，那么会导致增材粉料下落到第一缓冲壁144和第二缓冲壁145上后停止流动，增材粉料无法到达工作台300，从而造成无效铺粉。而将第一缓冲壁144与水平面之间形成的夹角设置为等于第一休止角，第二缓冲壁145与水平面之间形成的夹角设置为等于第二休止角，能够使下落到第一缓冲壁144和第二缓冲壁145上的增材粉料刚好处于可滑动的临界状态。如此，既能避免因增材粉料下泄量过大而导致的已铺粉床破坏及增材粉料外溢现象，也能避免因增材粉料下泄量不足而导致无效铺粉动作。
64.在一些实施例中，将第一缓冲壁144与水平面之间形成的夹角设置为稍大于第一休止角，第二缓冲壁145与水平面之间形成的夹角设置为稍大于第二休止角。具体到一些实施例中，第一缓冲壁144与水平面之间形成的夹角大于第一休止角的度数不超过10
°
，第二缓冲壁145与水平面之间形成的夹角大于第二休止角的度数不超过10
°
。再具体到一些实施例中，若增材粉料在第一缓冲壁144上的第一休止角为30
°
，增材粉料在第二缓冲壁144上的第二休止角为30
°
，则将第一缓冲壁144与水平面之间形成的夹角设置为35
°‑
40
°
，将第二缓冲壁144与水平面之间形成的夹角设置为35
°‑
40
°
。如此，能够使增材粉料在第一缓冲壁144和第二缓冲壁145上的流动性处在合理且可控的范围。
65.在一些实施例中，第一缓冲壁144与第二缓冲壁145配合形成有泄粉口141，泄粉口141具有第二间距。具体到一些实施例中，第二间距可为3mm～6mm。可以理解的是，若第二间距太小，增材粉料不易从过粉腔140中下落，导致增材粉料在过粉腔140中滞留并堵塞；若第二间距太大，增材粉料的下降速度过快，增材粉料的泄出速度会加快，增材粉料的泄出量会增加，从而在进行铺粉作业时，易导致已铺粉床的破坏以及增材粉料溢出。为了避免过粉腔
140堵塞、已铺粉床破坏以及增材粉料外溢现象的发生，可将第二间距的大小限定在3mm～6mm之间。作为一种优选地实施方式，第二间距处于4mm～5mm之间，给为有效地避免过粉腔140堵塞、已铺粉床破坏以及增材粉料外溢现象的发生。较佳地，第二间距为4mm/4.5mm/5mm。
66.本申请还提供一种铺粉装置，用于沿铺粉路线运动并将增材粉料铺设于增材制造设备的工作台300上，包括配粉机构200及如上述的刮刀机构100。具体到一些实施例中，配粉机构200包括配粉座及设于配粉座中的配粉组件，配粉座上设有入粉区及出粉区，出粉区与过粉腔140连通。再具体到一些实施例中，配粉组件包括配粉辊，配粉辊上设有动态容置腔，配粉辊转动过程中，当动态容置腔与入粉区连通时，动态容置腔实现接粉动作，配粉辊再转动至动态容置腔与出粉区连通时，动态容置腔实现送粉动作。具体到实际运用中，增材粉料从配粉座上的入粉区进入，经配粉组件后进入出粉区，再由出粉区进入到过粉腔140，并下落至工作台300上。
67.作为一个总的发明构思，本申请还提供一种供粉铺粉装置，包括供粉装置及如上述的铺粉装置，供粉装置设于铺粉装置的上方，用于将增材粉料输送至入粉区。具体到实际运用中，供粉装置固定于铺粉路线上方的供粉工位处，铺粉装置沿铺粉路线运动至供粉工位的正下方，供粉装置将增材粉料输送至入粉区内。
68.作为一个总的发明构思，本申请还提供一种增材制造设备，包括工作台300及如上述的供粉铺粉装置，铺粉装置位于工作台300的上方且可沿工作台300的铺粉路线移动，铺粉装置用于将配粉组件分配到出粉区内的增材粉料平铺至工作台300上。
69.上述刮刀机构100，通过设置缓冲槽150、限定第一刀刃面1211及第二刀刃面1221与刮刀固定件130的第一侧131之间形成的第一高度差、设置第一缓冲壁144和第二缓冲壁145、限定第一缓冲壁144与水平面之间形成的夹角及第二缓冲壁145与水平面之间形成的夹角、限定过粉腔140的第一间距及泄粉口141的第二间距等，能够有效防止已铺粉床破坏及增材粉料外溢现象的发生，从而提高粉面平整度。
70.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
71.以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。