技术领域
[0001] 本
发明涉及一种
金属粉末激光熔
化成形技术领域，尤其涉及一种选择性激光熔化铺粉装置。
背景技术
[0002] 金属粉末激光熔化成形系统又称3D
打印机，因其可成形结构复杂的、能够直接使用的金属零部件而得到广泛关注，并被预测为可能引发“第三次工业革命”的关键技术之一。铺粉是选择性激光熔化的重要一环，利用铺粉方式来保障粉层的
水平度、均匀性是目前金属粉末激光熔化成形系统普遍采用的解决方案，铺粉效果影响粉末的致密性，进而直接影响零件成型
质量，在铺粉过程中，粉末的致密性与粉末的流动及其所受的压
力等因素有关，
现有技术中的铺粉装置一般包括供粉仓、加工仓、回收仓和铺粉刮刀，其中加工仓的仓底为加工平台，通过供粉仓仓底的上升、加工平台的下降和刮刀的水平移动实现供粉和铺粉，将过量粉末在加工平面上刮动，多余的粉末则刮至回收仓中，其
缺陷是：供粉仓、加工仓和回收仓三者沿同一水平面排列布置，整体结构空间大，铺粉刮刀运动路径长，而且刮刀要完成一次铺粉需要来回运动，产生一次空行程，造成铺粉能耗高和效率低的问题，同时供粉仓内金属粉末呈自然堆积状态，并且始终以供粉仓内顶层粉末作为铺粉来源，该部分金属粉末压力小，铺粉致密性较差，影响零件成型质量。
[0003] 因此，为解决上述问题，需要一种选择性激光熔化铺粉装置，缩减占地面积，降低铺粉能耗，提高铺粉效率及粉末的致密性，提高零件成型质量。
发明内容
[0004] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种选择性激光熔化铺粉装置，占地面积小，能够降低铺粉能耗，提高铺粉效率及粉末的致密性，提高零件成型质量。
[0005] 本发明的选择性激光熔化铺粉装置，包括用于盛装待铺粉末的漏斗式铺粉仓和用于调节包括漏斗式铺粉仓出粉口在内的漏斗式铺粉仓内腔内的粉末压力大小的调节装置；
[0006] 进一步，所述漏斗式铺粉仓包括
箱体和设于所述箱体内部的至少一个调节
门板；所述箱体包括四周围合的
围板；所述围板包括至少一对平行相对设置的侧板；所述调节门板上端铰接于该平行相对的两个侧板之间；
[0007] 进一步，所述调节门板为两个并且水平对称设置，两调节门板与平行相对的两个侧板围合成待铺粉末盛放室；两调节门板下端边沿之间的缝隙形成所述出粉口；
[0008] 进一步，所述调节装置包括用于推动两调节门板转动的
丝杠螺母副；所述丝杠螺母副的
丝杆水平设置并沿平行于侧板的方向单
自由度转动连接于箱体；丝杠螺母副的螺母与调节门板一一对应设置，各螺母均单自由度滑动连接于箱体并
支撑于相应调节门板背向待铺粉末盛放室的一侧；丝杆位于两调节门板对称面两侧的部分
螺纹方向相反；
[0009] 进一步，所述丝杠螺母副共设置两个并对称的布置于两调节门板下端边沿两端；
[0010] 进一步，所述调节装置还包括用于带动两丝杆同步转动的蜗轮
蜗杆副；所述
蜗轮蜗杆副的蜗杆水平设置并沿垂直于丝杆的方向单自由度转动连接于箱体；蜗轮蜗杆副的蜗轮一一对应的同轴固定于丝杆；
[0011] 进一步，所述蜗杆的一端伸出于箱体外部形成旋钮并固定有
角度仪
表盘；
[0012] 进一步，所述螺母上固定有用于支撑相应调节门板的顶针；
[0013] 进一步，所述漏斗式铺粉仓还包括固定于箱体底部的两个刮刀片；两刮刀片平行相对并相对于两调节门板的对称面对称设置；所述漏斗式铺粉仓还包括连接于调节门板背向待铺粉末盛放室的一侧与箱体之间的
拉伸弹簧；
[0014] 进一步，所述调节门板的下端边沿导圆角；所述顶针的外端为球头。
[0015] 本发明的有益效果是：本发明的选择性激光熔化铺粉装置，采用漏斗式结构的铺粉仓，与加工平台沿竖直方向排布，与现有技术中的铺粉装置相比，结构紧凑简单，来回铺粉无空行程，能够节约铺粉装置运动所需的驱
动能，降低铺粉能耗，提高铺粉效率；而且漏斗式铺粉仓内底层粉末作为铺粉来源，该部分粉末受
挤压作用因此压力较大，能提高铺粉的致密性，进而提高零件成型质量；还可应用于粉末流动性的研究，有效测定出口处粉末压力大小对粉末铺展后致密性的影响。
附图说明
[0016] 图1为本发明的结构示意图；
[0017] 图2为图1的俯视图；
[0018] 图3为通过matlab
软件绘制的 图像。
具体实施方式
[0019] 图1为本发明的结构示意图，图2为图1的俯视图，如图所示：本
实施例的选择性激光熔化铺粉装置，包括用于盛装待铺粉末的漏斗式铺粉仓和用于调节包括漏斗式铺粉仓出粉口在内的漏斗式铺粉仓内腔内的粉末压力大小的调节装置；包括漏斗式铺粉仓出粉口在内的漏斗式铺粉仓内腔是指漏斗式铺粉仓内腔包括出粉口的部分，也可以理解为漏斗式铺粉仓内腔的至少出粉口处；漏斗式铺粉仓的至少出粉口处为
侧壁斜度可调式结构，通过调节装置调节该侧壁的斜度进而实现出粉口处粉末压力大小的调节，该侧壁与竖直面的夹角越小，对出粉口处粉末的竖直分力越小，水平分力越大，使出粉口处的粉末压力增大，反之减小；在调节出粉口处粉末压力大小的同时也能实现出粉口大小的调节，进而实现出粉口处粉末流量的控制；本实施例的选择性激光熔化铺粉装置也可应用于粉末流动性的研究，有效测定出口处粉末压力大小对粉末铺展后致密性的影响。
[0020] 本实施例中，所述漏斗式铺粉仓包括箱体1和设于所述箱体1内部的至少一个调节门板2；所述箱体1包括四周围合的围板3；所述围板3包括至少一对平行相对设置的侧板4；所述调节门板2上端铰接于该平行相对的两个侧板4之间；调节门板2倾斜设置，与竖直面之间呈一定夹角，调节门板2的铰轴与该平行相对的两个侧板4垂直，调节门板2侧边沿与相应侧板4之间无隙配合，形成稳定可靠的粉末盛放空间，为实现出粉口处粉末压力大小的调节提供条件，也可应用于粉末流动性的研究，有效测定调节门板2在不同倾角情况下对粉末铺展后致密性的影响。
[0021] 本实施例中，所述调节门板2为两个并且水平对称设置，两调节门板2与平行相对的两个侧板4围合成待铺粉末盛放室；两调节门板2下端边沿之间的缝隙形成所述出粉口，通过调节两调节门板2的倾斜角度实现出粉口处粉末压力及粉末流量大小的调节，可调范围广，出粉口处粉末压力分布均匀，致密性好；也可应用于粉末流动性的研究，有效测定出粉口的大小对粉末铺展后致密性的影响。
[0022] 本实施例中，所述调节装置包括用于推动两调节门板2转动的丝杠螺母副；所述丝杠螺母副的丝杆5水平设置并沿平行于侧板4的方向单自由度转动连接于箱体1；丝杠螺母副的螺母6与调节门板2一一对应设置，各螺母6均单自由度滑动连接于箱体1并支撑于相应调节门板2背向待铺粉末盛放室的一侧；丝杆5位于两调节门板2对称面两侧的部分螺纹方向相反；利用丝杠螺母副的减速传动和自
锁功能可较方便的实现调节门板2倾斜角度的调节和
定位，使用性能好。
[0023] 本实施例中，所述丝杠螺母副共设置两个并对称的布置于两调节门板2下端边沿两端，不妨碍粉末的流动，而且使两调节门板2受力均匀，能够适应更宽的铺粉宽度，使调节门板2结构稳定，避免调节门板2
变形，保证调节门板2与围板3之间的无隙配合性能。
[0024] 本实施例中，所述调节装置还包括用于带动两丝杆5同步转动的蜗轮蜗杆副；所述蜗轮蜗杆副的蜗杆7水平设置并沿垂直于丝杆5的方向单自由度转动连接于箱体1；蜗轮蜗杆副的蜗轮8一一对应的同轴固定于丝杆5；转动蜗杆7即可实现两个丝杠螺母副的同步控制，并产生二次减速和自锁，能实现调节门板2倾斜角度的微调并提高调节门板2的定位
精度。
[0025] 本实施例中，所述蜗杆7的一端伸出于箱体1外部形成旋钮并固定有角度仪表盘，可对应角度仪表盘设置蜗杆7的初始
位置和与之对应的出粉口初始开度，并通过运算得出蜗杆7转角与出粉口开度的变化曲线，使通过角度仪表盘精确的读出出粉口开度值以及操作蜗杆7伸出端控制出粉口达到目标开度。
[0026] 本实施例中，所述螺母6上固定有用于支撑相应调节门板2的顶针9，通过对顶针9与调节门板2
接触端的结构进行合理设计使出粉口开度随螺母6移动形成有规律的变化，便于出粉口开度的微调和精确控制。
[0027] 本实施例中，所述漏斗式铺粉仓还包括固定于箱体1底部的两个刮刀片10；两刮刀片10平行相对并相对于两调节门板2的对称面对称设置；所述漏斗式铺粉仓还包括连接于调节门板2背向待铺粉末盛放室的一侧与箱体1之间的
拉伸弹簧11；设置两个刮刀片10使整个铺粉装置往复运动过程中均能进行铺粉，无空程，能充分利用铺粉驱动能，提高铺粉效率。
[0028] 本实施例中，所述调节门板2的下端边沿导圆角；所述顶针9的外端为球头，顶针9的外端即是与调节门板2接触的一端，调节门板2下端边沿圆角半径为r1，顶针9外端球头半径为r2，调节门板2与竖直面的夹角为变量θ，调节门板2被顶开的距离为c，顶针9移动的变化量cx，调节门板2被顶开的初始距离c1，顶针9中心线与调节门板2铰轴的垂直距离h，调节门板2厚度δ，蜗杆7转动的角度为变量 蜗杆7的齿数z1蜗轮8的齿数z2，两调节门板2铰轴之间的距离a，粉末流动时出粉口的最小有效间隙b，丝杆5的
螺距P，调节门板2全长减去2r1为L，有以下关系式：
[0029] 由
[0030]
[0031]
[0032]
[0033] 由
[0034]
[0035]
[0036] 实例：
[0037]
[0038] 通过matlab软件绘制 如图3：
[0039] 通过图3可知，角度仪表盘转动不同的角度可得到对应的的粉末流动间隙b值，且线性度良好。如下表：
[0040]
[0041] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行
修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的
权利要求范围当中。
