CN102442546A - 一种用于快速成形设备的铺粉装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于快速成形设备的铺粉装置，包括在成形工作平台上作前后向水平直线往复移动的移动机构、固定安装在移动机构底部的刮板机构以及活动安装在移动机构底部左右两侧的左侧侧翼和右侧侧翼；移动机构包括推块、安装在推块底部的连杆以及分别对称安装在连杆左右两端部的左行走机构和右行走机构；刮板机构包括对称安装在连杆前后两侧的前刮板和后刮板；左侧侧翼和右侧侧翼均为由两个斜向侧板三组成且能沿刮板机构进行左右向水平移动的八字形侧翼二。本发明结构简单、各部分之间组装拆卸简便且调整控制简易，能够独立模块化工作且铺粉快速、可靠性高，能解决现有铺粉装置存在的粉末约束难、结构复杂、铺粉区域难以调整等缺陷。

Description

一种用于快速成形设备的铺粉装置

技术领域

本发明涉及一种以粉末为原料并采用选区沉积/烧结/熔化工艺的快速成形设备的部件，尤其是涉及一种用于快速成形设备的铺粉装置。

背景技术

目前，以粉末为原料，通过选区沉积/烧结/熔化工艺进行零件的快速成形技术是目前快速制造领域研究的热点，其中典型的技术包含有：选区激光烧结(Selective Laser Sintering，SLS)，选区激光熔化(SelectiveLaser Melting，SLM)，电子束熔化(Electron Beam melting，EBM)，三维打印成形(Three Dimensional Printing，3DP)。上述这些技术的工艺流程类似：首先在加工平面上铺好一层原料粉末，然后加工源根据零件截面形状对粉末进行分区作业，成形出零件的截面轮廓。如SLS/SLM技术采用激光对粉末进行烧结/熔化，黏附成形；EBM技术采用电子束对粉末原料进行完全熔化，快速成形；3DP技术采用精密喷头，将粘结剂按既定轮廓形状喷射到粉末层，使部分粉末粘接成形。在一层粉末成形完毕，铺粉装置在成形工作面再铺上一层粉末，加工源对该层粉末再次进行选区作业，并完成新生成层片与原有部分之间的连接，如此循环逐层堆积制造，最后再经后处理(SLS与3DP技术所得零件一般要经过后续热处理或渗金属)得到任意形状的实体零件。

快速成形技术是一种多学科交叉的系统工程技术，在以粉末作为成形原料的快速成形技术中，其成形过程必然包含有粉末原料的存储、供给、铺送及回收工作。作为工艺成形的基础，铺粉装置的稳定运行对成形的速度和精度、工艺的连续性和可靠性等都具有举足轻重的影响，任何因送、铺粉装置导致的成形暂停都将影响零件成形的质量，甚至造成成形件的报废。可见，铺粉装置是快速成形设备中的关键部件之一。现有的铺粉机构按铺粉方式可分为移动料斗式、刮板式、辊子式以及上述几种铺粉机构组合而成的复合式铺粉装置。

上述几种铺粉装置中，移动料斗式铺粉装置及复合式铺粉装置，因为无法铺送流动性差的粉末，因而应用面较窄，只能应用在某些专门铺送高流动性粉末的场合，不适合开展不同性质粉末的成形性研究。棍子式铺粉装置具有较好的压实效果，而刮板式铺粉装置的铺平效果最好，但在推铺粉末过程中，棍子式铺粉装置中的辊子和刮板式铺粉装置中的刮板均不能很好的约束粉末，因而会造成粉末在辊子或刮板垂直于铺粉方向的两侧流散；并且，在铺粉装置的行程前后两端均会出现粉末堆积现象，从而造成粉末的浪费及铺粉过程的效率降低。同时，目前的铺粉装置都存在铺粉区域固定，铺粉区域不易调整的弊端。所以，对于快速成形技术的铺粉装置要求尽量采用铺粉进程可靠性高、设计简单且控制简易的铺粉结构，并且各部分要便于分离拆装，有利于设备在工艺研究过程中根据需要而进行适当调整。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于快速成形设备的铺粉装置，其结构简单、各部分之间组装拆卸简便且调整控制简易，能够独立模块化工作且铺粉快速、可靠性高，能解决现有铺粉装置存在的粉末约束难、结构复杂、铺粉区域难以调整等缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于快速成形设备的铺粉装置，其特征在于：包括由驱动机构带动在快速成型设备的成形工作平台上作前后向水平直线往复移动的移动机构、固定安装在所述移动机构底部的刮板机构以及活动安装在所述移动机构底部左右两侧的左侧侧翼和右侧侧翼，所述左侧侧翼和右侧侧翼的结构相同且二者对称布设在所述刮板机构的左右两侧；所述移动机构包括呈水平布设的推块、安装在所述推块底部的连杆以及分别对称安装在连杆左右两端部的左行走机构和右行走机构，所述连杆为水平直杆且其中心轴线与所述移动机构的前后向移动方向呈垂直布设，所述左行走机构和右行走机构的结构和尺寸均相同，且所述成形工作平台的左右两侧分别设置有与供所述左行走机构和右行走机构前后移动的左移动轨道和右移动轨道，所述左移动轨道和右移动轨道的结构相同且二者呈对称布设；所述刮板机构包括对称安装在连杆前后两侧的前刮板和后刮板，所述前刮板和后刮板的结构和尺寸均相同，所述前刮板和后刮板均与连杆呈平行布设且二者均为柔性刮片，所述连杆的底部高度高于前刮板和后刮板的底部高度；所述左侧侧翼为由斜向侧板一和斜向侧板二组成且能沿所述刮板机构进行左右向水平移动的八字形侧翼一，斜向侧板一和斜向侧板二对称布设在所述刮板机构的前后两侧，斜向侧板一和斜向侧板二之间的间距由右至左逐渐增大且二者右端部之间的间距与前刮板的外侧壁和后刮板的外侧壁之间的间距相同，所述八字形侧翼一的右端部卡装在所述刮板机构外侧；所述右侧侧翼为由斜向侧板三和斜向侧板四组成且能沿所述刮板机构进行左右向水平移动的八字形侧翼二，斜向侧板三和斜向侧板四对称布设在所述刮板机构的前后两侧，斜向侧板三和斜向侧板四之间的间距由左至右逐渐增大且二者左端部之间的间距与前刮板的外侧壁和后刮板的外侧壁之间的间距相同，所述八字形侧翼二的左端部卡装在所述刮板机构外侧；所述斜向侧板一、斜向侧板二、斜向侧板三和斜向侧板四的底部高度与前刮板和后刮板的底部高度相平齐，且斜向侧板一、前刮板和斜向侧板三组成区域大小可调的前侧铺粉区域，斜向侧板二、后刮板和斜向侧板四区域大小可调的后侧铺粉区域。

上述一种用于快速成形设备的铺粉装置，其特征是：所述斜向侧板一通过横向滑板一安装在所述推块底部，斜向侧板三通过横向滑板三安装在所述推块底部，且斜向侧板一和斜向侧板三分别在横向滑板一和横向滑板三的带动下沿前刮板的外侧壁左右移动并对所述前侧铺粉区域的区域大小进行相应调整；所述斜向侧板二通过横向滑板二安装在所述推块底部，斜向侧板四通过横向滑板四安装在所述推块底部，且斜向侧板二和斜向侧板四分别在横向滑板二和横向滑板四的带动下沿后刮板的外侧壁左右移动并对所述前侧铺粉区域的区域大小进行相应调整；所述横向滑板一、横向滑板二、横向滑板三和横向滑板四均与连杆呈平行布设。

上述一种用于快速成形设备的铺粉装置，其特征是：所述推块底部分别开有供横向滑板一、横向滑板二、横向滑板三和横向滑板四安装的横向滑移槽，所述横向滑板一、横向滑板二、横向滑板三和横向滑板四的上部均卡装在所述横向滑移槽内。

上述一种用于快速成形设备的铺粉装置，其特征是：所述推块底部开有供连杆、前刮板和后刮板安装的固定安装槽，所述固定安装槽与连杆呈平行布设；所述横向滑移槽为燕尾槽。

上述一种用于快速成形设备的铺粉装置，其特征是：所述推块的底部为水平台面。

上述一种用于快速成形设备的铺粉装置，其特征是：所述推块为横截面为等边三角形的三角柱状推杆，且所述固定安装槽布设在三角柱状推杆的底部中央。

上述一种用于快速成形设备的铺粉装置，其特征是：所述左行走机构和右行走机构均为行走轮；所述左移动轨道包括左前侧上下切换轨道段和左后侧上下切换轨道段，所述左前侧上下切换轨道段位于左后侧上下切换轨道段正前方；所述右移动轨道包括右前侧上下切换轨道段和右后侧上下切换轨道段，所述右前侧上下切换轨道段位于右后侧上下切换轨道段正前方；所述左前侧上下切换轨道段、左后侧上下切换轨道段、右前侧上下切换轨道段和右后侧上下切换轨道段的结构均相同，且左前侧上下切换轨道段和右前侧上下切换轨道段对称布设在成形工作平台中部所设置成形区的前端左右两侧，左后侧上下切换轨道段和右后侧上下切换轨道段对称布设在成形区的后端左右两侧；所述左前侧上下切换轨道段、左后侧上下切换轨道段、右前侧上下切换轨道段和右后侧上下切换轨道段均包括上轨道段、下轨道段和上下轨道切换机构，所述上轨道段与下轨道段均呈水平布设且所述上轨道段位于所述下轨道段的正上方，所述上下轨道切换机构为当所述移动机构向靠近成形区一侧移动时将行走轮切换至下轨道段且当所述移动机构向远离成形区一侧移动时将行走轮切换至上轨道段的轨道切换机构；左前侧上下切换轨道段和左后侧上下切换轨道段中的所述下轨道段均布设在同一直线上，右前侧上下切换轨道段和右后侧上下切换轨道段中的所述下轨道段均布设在同一直线上。

上述一种用于快速成形设备的铺粉装置，其特征是：所述上轨道段和下轨道段由下平板、位于所述下平板中部上方的上平板以及固定于所述上平板和下平板之间的竖向板组成，且所述上平板、下平板和竖向板组成U字形轨道，所述上平板和下平板之间形成所述下轨道段，所述上平板上方为所述上轨道段，所述上平板的长度小于所述下平板的长度；所述上下轨道切换机构包括均安装在所述上平板上的活动板和弹簧片，所述活动板安装在所述上平板靠近成形区的一侧，所述弹簧片安装在所述上平板的另一侧；所述上平板上设置有供活动板安装的转轴且活动板能绕所述转轴进行上下转动：当活动板向上转动至与所述上平板相平齐时，所述下轨道段打开且行走轮在所述下轨道段内连续向前移动；当活动板在自身重力作用下向下转动至其外端部与所述下平板直接接触时，所述上轨道段打开，且此时活动板形成供行走轮上移至所述上轨道段的斜坡；

当所述移动机构向靠近成形区一侧移动时，活动板在行走轮的作用下向上转动并使得行走轮在所述下轨道段内连续向前移动；当所述移动机构向远离成形区一侧移动时，行走轮通过活动板上移至所述上轨道段并沿所述上轨道段连续向前移动，且当行走轮沿所述上轨道段向前移动至弹簧片上时，行走轮在弹簧片的缓冲作用下由所述上轨道段逐渐下移至所述下轨道段内。

上述一种用于快速成形设备的铺粉装置，其特征是：还包括镶嵌于所述快速成型设备的落粉机构内的嵌入式落粉装置，所述嵌入式落粉装置包括镶嵌于成形工作平台中部所设置成形区内的铺粉平板、安装在铺粉平板正下方的落粉方筒和安装在所述落粉方筒内且与所述落粉方筒配合使用的活塞，所述活塞包括活塞平板和安装在活塞平板下方的活塞杆；所述落粉方筒的底部外侧设置有对所述落粉方筒在所述落粉机构内的纵向移动进行约束的约束机构。

上述一种用于快速成形设备的铺粉装置，其特征是：所述移动机构在成形工作平台中部所设置的成形区上移动过程中，前刮板和后刮板的底部均与成形工作平台相接触以进行连续刮粉；所述前刮板和后刮板的底部均设置有多个呈均匀分布的弹性梳齿，且前刮板和后刮板上所设置的弹性梳齿呈交错布设；所述连杆的底部高度不低于所述弹性梳齿的顶部高度。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明采用刮板式铺粉机构、可调侧翼及上下切换轨道结构进行粉末的铺放，其结构简单紧凑，成本低廉，并可作为一整体化模块，在快速成形设备中自由加载。

2、占用空间小，能够最大限度地减小铺粉机构的占用空间，有利于一些对成形空间环境要求较高(如需真空的成形空间环境)的快速成形技术。

3、控制简便且工作性能可靠，可应用于不同类型的粉末铺放。

4、结构简单紧凑且拆装方便，使用效果好，区域可调式的铺粉机构由三角柱状推块、连杆、柔性刮片、侧翼、行走机构、移动轨道等组成；嵌入式落粉机构由铺粉平板、侧板、圆角、活塞平板等组成，三角柱状推块底部设计有卡槽及燕尾槽，并通过其与连杆、柔性刮片及侧翼连接，相应在柔性刮片前后两侧分别形成一个区域大小可调的梯形刮粉区域；连杆与柔性刮片采用紧配合方式固定于卡槽中，便于柔性刮片更换；而侧翼与燕尾槽之间采用间隙配合，可进行横向滑动，搭配不同尺寸的落粉机构即可实现快速成形设备铺粉范围的自由调整。连杆两端装有行走轮，整个铺粉机构在驱动电机的推动下由滑块带动在成形工作平台两侧的轨道内滑动，随着轨道高度的变化上升下降，可实现在单向铺粉完成后段铺粉机构抬高并越过刮片前端堆的积粉末，以保证在往复铺粉过程中粉末始终处于粉末刮片的前端，从而提高粉末的有效利用率及整个铺粉工艺的流畅。

5、设计合理，设计合理，能最大限度减少铺粉过程中粉末在铺粉机构两侧流散的现象，并避免了粉末在成形工作平台两端堆积的情况，大大提高了粉末利用率，同时有利于保持成形工作环境的清洁。

6、所采用的柔性刮片，在遇到成形表面凸起不平的时候，其梳齿可随表面现状弯曲，保证铺粉动作的流畅、平整，并且该刮片在梳齿断裂时可简便进行更换。

7、所采用的可调式侧翼与刮板机构形成区域大小可调的刮粉区域，实际使用时，可根据用户的具体要求配合不同尺寸的落粉机构，以简单、方便且高效地调整快速成形设备的成形区域。

综上所述，本发明结构简单、各部分之间组装拆卸简便且调整控制简易，能够独立模块化工作且铺粉快速、可靠性高，由于其各组成部件便于分离拆装，因而有利于设备在工艺研究过程中根据需要而进行适当调整，能有效解决现有铺粉装置存在的粉末约束难、结构复杂、铺粉区域难以调整等缺陷。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的使用状态参考图。

图2为本发明移动机构、刮板机构以及左侧侧翼和右侧侧翼的结构示意图。

图3为本发明左前侧上下切换轨道的结构示意图。

图4为本发明嵌入式落粉装置的结构示意图。

图5为本发明刮板机构与左侧侧翼和右侧侧翼之间的安装关系示意图。

附图标记说明：

1-连杆；           2-1-前刮板；          2-2-后刮板；

3-1-左侧侧翼；     3-11-斜向侧板         一；3-12-斜向侧板二；

3-13-横向滑板一；  3-14-横向滑板         二；3-2-右侧侧翼；

3-21-斜向侧板三；  3-22-斜向侧板         四；3-23-横向滑板三；

3-24-横向滑板四；  4-三角柱状推杆；      5-滚轮块；

6-滑块；           7-3-左前侧上下切换轨  7-4-左后侧上下切换

                   道段；                轨道段；

7-5-右前侧上下切换 7-6-右后侧上下切换轨  8-U字形轨道；

轨道段；           道段；

9-活动板；         10-弹簧片；          11-销钉；

12-铺粉平板；      13-侧板；            14-圆角；

15-活塞平板；      16-约束块；          17-成形工作平台；

18-中字形卡槽；    19-燕尾槽；          20-螺栓安装孔；

21-成形区；        22-行走轮。

具体实施方式

如图1、图2及图5所示，本发明包括由驱动机构带动在快速成型设备的成形工作平台17上作前后向水平直线往复移动的移动机构、固定安装在所述移动机构底部的刮板机构以及活动安装在所述移动机构底部左右两侧的左侧侧翼3-1和右侧侧翼3-2，所述左侧侧翼3-1和右侧侧翼3-2的结构相同且二者对称布设在所述刮板机构的左右两侧。所述移动机构包括呈水平布设的推块、安装在所述推块底部的连杆1以及分别对称安装在连杆1左右两端部的左行走机构和右行走机构，所述连杆1为水平直杆且其中心轴线与所述移动机构的前后向移动方向呈垂直布设，所述左行走机构和右行走机构的结构和尺寸均相同，且所述成形工作平台17的左右两侧分别设置有与供所述左行走机构和右行走机构前后移动的左移动轨道和右移动轨道，所述左移动轨道和右移动轨道的结构相同且二者呈对称布设。所述刮板机构包括对称安装在连杆1前后两侧的前刮板2-1和后刮板2-2，所述前刮板2-1和后刮板2-2的结构和尺寸均相同，所述前刮板2-1和后刮板2-2均与连杆1呈平行布设且二者均为柔性刮片，所述连杆1的底部高度高于前刮板2-1和后刮板2-2的底部高度。所述左侧侧翼3-1为由斜向侧板一3-11和斜向侧板二3-12组成且能沿所述刮板机构进行左右向水平移动的八字形侧翼一，斜向侧板一3-11和斜向侧板二3-12对称布设在所述刮板机构的前后两侧，斜向侧板一3-11和斜向侧板二3-12之间的间距由右至左逐渐增大且二者右端部之间的间距与前刮板2-1的外侧壁和后刮板2-2的外侧壁之间的间距相同，所述八字形侧翼一的右端部卡装在所述刮板机构外侧。所述右侧侧翼3-2为由斜向侧板三3-21和斜向侧板3-22组成且能沿所述刮板机构进行左右向水平移动的八字形侧翼二，斜向侧板三3-21和斜向侧板3-22对称布设在所述刮板机构的前后两侧，斜向侧板三3-21和斜向侧板3-22之间的间距由左至右逐渐增大且二者左端部之间的间距与前刮板2-1的外侧壁和后刮板2-2的外侧壁之间的间距相同，所述八字形侧翼二的左端部卡装在所述刮板机构外侧。所述斜向侧板一3-11、斜向侧板二3-12、斜向侧板三3-21和斜向侧板3-22的底部高度与前刮板2-1和后刮板2-2的底部高度相平齐，且斜向侧板一3-11、前刮板2-1和斜向侧板三3-21组成区域大小可调的前侧铺粉区域，斜向侧板二3-12、后刮板2-2和斜向侧板3-22区域大小可调的后侧铺粉区域。所述斜向侧板一3-11、斜向侧板二3-12、斜向侧板三3-21和斜向侧板3-22与连杆1之间的夹角为45°±15°，实际使用过程中可以根据实际具体需要进行相应调整。

本实施例中，左侧侧翼3-1和右侧侧翼3-2的结构和尺寸均相同，所述左移动轨道和右移动轨道的结构和尺寸均相同，左侧侧翼3-1中斜向侧板一3-11和斜向侧板二3-12的结构和尺寸均相同，右侧侧翼3-2中斜向侧板三3-21和斜向侧板3-22的结构和尺寸均相同。

本实施例中，所述斜向侧板一3-11通过横向滑板一3-13安装在所述推块底部，斜向侧板三3-21通过横向滑板三3-23安装在所述推块底部，且斜向侧板一3-11和斜向侧板三3-21分别在横向滑板一3-13和横向滑板三3-23的带动下沿前刮板2-1的外侧壁左右移动并对所述前侧铺粉区域的区域大小进行相应调整。所述斜向侧板二3-12通过横向滑板二3-14安装在所述推块底部，斜向侧板3-22通过横向滑板3-24安装在所述推块底部，且斜向侧板二3-12和斜向侧板3-22分别在横向滑板二3-14和横向滑板3-24的带动下沿后刮板2-2的外侧壁左右移动并对所述前侧铺粉区域的区域大小进行相应调整。所述横向滑板一3-13、横向滑板二3-14、横向滑板三3-23和横向滑板3-24均与连杆1呈平行布设。实际安装时，斜向侧板一3-11安装在横向滑板一3-13的侧下方，斜向侧板三3-21安装在横向滑板三3-23的侧下方，斜向侧板二3-12安装在横向滑板二3-14的侧下方，斜向侧板3-22安装在横向滑板3-24的侧下方。

实际安装时，所述推块底部分别开有供横向滑板一3-13、横向滑板二3-14、横向滑板三3-23和横向滑板3-24安装的横向滑移槽，所述横向滑板一3-13、横向滑板二3-14、横向滑板三3-23和横向滑板3-24的上部均卡装在所述横向滑移槽内。

同时，所述推块底部开有供连杆1、前刮板2-1和后刮板2-2安装的固定安装槽，所述固定安装槽与连杆1呈平行布设。所述横向滑移槽的数量为多个，且多个所述横向滑移槽分别布设在所述固定安装槽的前后两侧。

本实施例中，所述横向滑移槽为燕尾槽19，所述固定安装槽为中字形卡槽18。实际使用时，也可以采用其他形状的横向滑移槽和固定安装槽。

另外，为开槽和安装方便，所述推块的底部为水平台面。本实施例中，所述推块为横截面为等边三角形的三角柱状推杆4，且所述固定安装槽布设在三角柱状推杆4的底部中央。

实际加工制作时，所述三角柱状推杆4为不锈钢推杆，随着移动机构的移动，易于推开工作区的隔热挡板及送粉区挡板，底部正中设计有用于安装连杆1以及前刮板2-1和后刮板2-2的中字形卡槽18，前刮板2-1和后刮板2-2通过螺栓与连杆1连接后可与中字形卡槽18配合并固定于三角柱状推杆4内，形成横向及纵向的共同约束。所述中字形卡槽18的两侧，设计有用于安装左侧侧翼3-1和右侧侧翼3-2的燕尾槽，左侧侧翼3-1和右侧侧翼3-2中的横向滑板与燕尾槽配合并可在燕尾槽内滑动，以调整左侧侧翼3-1和右侧侧翼3-2的横向位置，且左侧侧翼3-1和右侧侧翼3-2与前刮板2-1和后刮板2-2共同形成了可调节面积的铺粉区域，尽量避免粉末从前刮板2-1和后刮板2-2的两侧流散。

综上，三角柱状推杆4底部两侧设计有燕尾槽，左侧侧翼3-1和右侧侧翼3-2安装于燕尾槽内并可进行横向滑动，且三角柱状推杆4的设计高度与刮板机构以及左侧侧翼3-1和右侧侧翼3-2相配合，形成前后半封闭且可调整面积的铺粉区域，该可调整面积的铺粉区域为梯形，详见图5。

本实施例中，所述左行走机构和右行走机构均为行走轮22。所述行走轮22通过滚轮块5安装在连杆1的左右两端，且滚轮块5与连杆1之间通过螺栓进行紧固连接，因而滚轮块5与行走轮22的拆装方便，同时也便于拆卸连杆1前后侧所安装的前刮板2-1和后刮板2-2。所述滚轮块5上装有供行走轮22安装的轮轴，所述轮轴安装在滑块6内所设置的滑动槽内且所述轮轴与所述滑动槽配合使用，以对滚轮块5和连杆1的上下运动进行约束，所述行走轮22与左移动轨道和右移动轨道相配合使用。

所述左移动轨道包括左前侧上下切换轨道段7-3和左后侧上下切换轨道段7-4，所述左前侧上下切换轨道段7-3位于左后侧上下切换轨道段7-4正前方；所述右移动轨道包括右前侧上下切换轨道段7-5和右后侧上下切换轨道段7-6，所述右前侧上下切换轨道段7-5位于右后侧上下切换轨道段7-6正前方。所述左前侧上下切换轨道段7-3、左后侧上下切换轨道段7-4、右前侧上下切换轨道段7-5和右后侧上下切换轨道段7-6的结构均相同，且左前侧上下切换轨道段7-3和右前侧上下切换轨道段7-5对称布设在成形工作平台17中部所设置成形区21的前端左右两侧，左后侧上下切换轨道段7-4和右后侧上下切换轨道段7-6对称布设在成形区21的后端左右两侧。所述左前侧上下切换轨道段7-3、左后侧上下切换轨道段7-4、右前侧上下切换轨道段7-5和右后侧上下切换轨道段7-6均包括上轨道段、下轨道段和上下轨道切换机构，所述上轨道段与下轨道段均呈水平布设且所述上轨道段位于所述下轨道段的正上方，所述上下轨道切换机构为当所述移动机构向靠近成形区21一侧移动时将行走轮22切换至下轨道段且当所述移动机构向远离成形区21一侧移动时将行走轮22切换至上轨道段的轨道切换机构。所述左前侧上下切换轨道段7-3和左后侧上下切换轨道段7-4中的所述下轨道段均布设在同一直线上，右前侧上下切换轨道段7-5和右后侧上下切换轨道段7-6中的所述下轨道段均布设在同一直线上。

本实施例中，实际安装时，所述前刮板2-1和后刮板2-2均通过固定螺栓安装在连杆1前后两侧，且前刮板2-1、后刮板2-2和连杆1上均对应开有多个螺栓安装孔20。

结合图3，所述上轨道段和下轨道段由下平板、位于所述下平板中部上方的上平板以及固定于所述上平板和下平板之间的竖向板组成，且所述上平板、下平板和竖向板组成U字形轨道8，所述上平板和下平板之间形成所述下轨道段，所述上平板上方为所述上轨道段，所述上平板的长度小于所述下平板的长度。所述上下轨道切换机构包括均安装在所述上平板上的活动板9和弹簧片10，所述活动板9安装在所述上平板靠近成形区21的一侧，所述弹簧片10安装在所述上平板的另一侧；所述上平板上设置有供活动板9安装的转轴且活动板9能绕所述转轴进行上下转动：当活动板9向上转动至与所述上平板相平齐时，所述下轨道段打开且行走轮22在所述下轨道段内连续向前移动；当活动板9在自身重力作用下向下转动至其外端部与所述下平板直接接触时，所述上轨道段打开，且此时活动板9形成供行走轮22上移至所述上轨道段的斜坡。

当所述移动机构向靠近成形区21一侧移动时，活动板9在行走轮22的作用下向上转动并使得行走轮22在所述下轨道段内连续向前移动；当所述移动机构向远离成形区21一侧移动时，行走轮22通过活动板9上移至所述上轨道段并沿所述上轨道段连续向前移动，且当行走轮22沿所述上轨道段向前移动至弹簧片10上时，行走轮22在弹簧片10的缓冲作用下由所述上轨道段逐渐下移至所述下轨道段内。

本实施例中，所述转轴为销钉11。实际安装时，活动板9安装在所述上平板上所开的凹槽内，且弹簧片10安装在所述上平板上所开的割槽内。

初始状态下，弹簧片10在自身弹力作用下与所述上平板相平齐，以保证下轨道段畅通；而当行走轮22移动至弹簧片10上时，在行走轮22的压力作用下，弹簧片10逐渐向下转动并将行走轮22下移至所述下轨道段内，且当所述行走轮22下移至所述下轨道段内后，弹簧片10在自身弹力作用下又回复到初始状态。

综上，所述左前侧上下切换轨道段7-3、左后侧上下切换轨道段7-4、右前侧上下切换轨道段7-5和右后侧上下切换轨道段7-6设计为上下轨道形式，以适应成形腔的空间限制，其主要由U字形轨道8、活动板9和弹簧片10构成。实际安装时，活动板9通过销钉11安装在U字形轨道8的凹槽中，活动板9可绕销钉11活动，使行走轮22在下轨道段运行并推开活动板9；且行走轮22推开活动板9向前运行后，活动板9可随重力自行落下，为行走轮22返程时运行至上轨道段做准备，弹簧片10安装在U字形轨道8的割槽中，为行走轮22由上轨道段落回下轨道段时提供缓冲。

结合图4，本发明还包括镶嵌于所述快速成型设备的落粉机构内的嵌入式落粉装置，所述嵌入式落粉装置包括镶嵌于成形区21内的铺粉平板12、安装在铺粉平板12正下方的落粉方筒和安装在所述落粉方筒内且与所述落粉方筒配合使用的活塞，所述活塞包括活塞平板15和安装在活塞平板15下方的活塞杆。所述落粉方筒的底部外侧设置有对所述落粉方筒在所述落粉机构内的纵向移动进行约束的约束机构。

本实施例中，所述落粉方筒由四个侧板13和安装在相邻两个侧板13之间的圆角14围成，所述约束机构由分别安装在四个侧板13上的多个约束块16组成，铺粉平板12与成形区21之间密封连接。

实际安装时，所述嵌入式落粉装置镶嵌于快速成形设备固有的落粉机构中，意在改变成形区域的大小，配合铺粉装置中的左侧侧翼3-1和右侧侧翼3-2调整铺粉区域。本实施例中，所述侧板13和圆角14的数量均为四个，约束块16的数量为8个且每个侧板13上设置有2个约束块16。铺粉平板12镶嵌于原成形区域内，其尺寸与快速成形设备的原成形区域尺寸相同，两侧设有密封槽，通过密封圈与快速成形设备设备的原铺粉平台密封，铺粉平板12上根据用户要求开有用于成形的新的落粉区域。所述侧板13与圆角14之间通过螺栓连接形成落粉方筒，所述落粉方筒的内部尺寸与新的落粉区域相同，通过螺栓连接于铺粉平板12下并与新的落粉区域同心，在四块侧板13的底侧各设有两个螺纹孔，通过安装螺栓使整个嵌入式落粉机构放置于铺粉平台下的平板上并便于调平；在侧板13的外侧分别设有螺纹孔用来安装约束块16，将落粉方筒与原落粉机构的方筒固定，约束整个落粉机构在纵向上移动；活塞平板15的尺寸与新落粉区域相同，四周设有密封圈，通过其上的螺栓孔与活塞杆连接，配合于落粉方筒内。

所述移动机构在成形工作平台17中部所设置的成形区21上移动过程中，前刮板2-1和后刮板2-2的底部均与成形工作平台17相接触以进行连续刮粉。所述前刮板2-1和后刮板2-2的底部均设置有多个呈均匀分布的弹性梳齿，且前刮板2-1和后刮板2-2上所设置的弹性梳齿呈交错布设。也就是说，在柔性刮片的中部以固定间距切开使其成梳子状，每个梳齿具备弹性。所述连杆1的底部高度不低于所述弹性梳齿的顶部高度。本实施例中，所述连杆1的底部高度与所述弹性梳齿的顶部高度相平齐，所述连杆1的厚度为2.5mm  5mm。

本发明的工作过程是：通过调整三角柱状推杆4上所安装的左侧侧翼3-1和右侧侧翼3-2，以对铺粉区域进行调整，同时确认铺粉装置的刮粉区域，之后完成后开启系统；在驱动机构带动下，带动滚轮块5、三角柱状推杆4、连杆1、刮板机构以及左侧侧翼3-1和右侧侧翼3-2平移到储粉箱的后侧，停止于成形工作平台17的左侧即整个铺粉装置的行程始端，进行落粉(具体是落到刮板机构的一侧中部)；当储粉箱落粉完成后，驱动机构带动开始移动，且通过成形区21前侧的左前侧上下切换轨道段7-3和右前侧上下切换轨道段7-5时，行走轮22处于左前侧上下切换轨道段7-3和右前侧上下切换轨道段7-5中的下轨道段内并推开活动板9连续向前移动，此时刮板机构处于工作状态，且完成成形区21的刮粉工作后，经过成形区21后侧的左后侧上下切换轨道段7-4和右后侧上下切换轨道段7-6并借助左后侧上下切换轨道段7-4和右后侧上下切换轨道段7-6上的活动板9，行走轮22上移至上轨道段并带动整个铺粉机构(具体指移动机构、刮板机构以及左侧侧翼3-1和右侧侧翼3-2)抬升越过粉堆，行进一段距离后借助左后侧上下切换轨道段7-4和右后侧上下切换轨道段7-6上的弹簧片10落回下轨道段，平移至成形工作平台17后侧且碰触行程开关后开始返程；返程过程与上述前进过程原理相同，经过成形区21后侧的左后侧上下切换轨道段7-4和右后侧上下切换轨道段7-6时，行走轮22处于下轨道段，并同步推开左后侧上下切换轨道段7-4和右后侧上下切换轨道段7-6上的活动板9进入成形区21，此时整个铺粉机构处于铺粉状态，直至运行到成形区21前侧的左前侧上下切换轨道段7-3和右前侧上下切换轨道段7-5时，借助活动板9进入上轨道段并相应越过粉堆，达到阻止成形工作平台17两端堆粉并节约粉末的目的，行进一段距离后借助左前侧上下切换轨道段7-3和右前侧上下切换轨道段7-5上的弹簧片10落回下轨道段，之后向前平移并回到储粉箱后侧，即回到行程始端，完成一次铺粉过程，等待储粉箱落粉开始下一次铺粉行程。

实际使用过程中，采用左侧侧翼3-1和右侧侧翼3-2的宽度为150mm且成形区21面积为100mm×100mm的本发明进行铺粉时，统计的铺粉效果见

表1：

表1采用本发明铺粉50次的铺粉效果统计表

采用左侧侧翼3-1和右侧侧翼3-2的宽度为230mm且成形区21面积为180mm ×180mm的本发明进行铺粉时，统计的铺粉效果见表2：

表2采用本发明铺粉50次的铺粉效果统计表

采用左侧侧翼3-1和右侧侧翼3-2的宽度为300mm且成形区21面积为250mm ×250mm的本发明进行铺粉时，统计的铺粉效果见表3：

表3采用本发明铺粉50次的铺粉效果统计表

采用，采用刮片宽度为400mm且成形区21面积为250mm ×250mm的现有快速成型设备进行铺粉时，统计的铺粉效果见表4：

表4采用现有快速成型设备铺粉50次的铺粉效果统计表

对表1、表2、表3与表4的统计结果进行比较可知，本发明借助左侧侧翼3-1和右侧侧翼3-2及整个铺粉结构在行程两端的跳跃动作(具体是借助左前侧上下切换轨道段7-3、右前侧上下切换轨道段7-5、左后侧上下切换轨道段7-4和右后侧上下切换轨道段7-6完成的上下轨道段切换动作，即整个铺粉机构的整体抬升及回落动作)，能最大限度减少粉末在刮片两端流散及粉末在行程两端堆积的现象；且通过实验验证，落粉次数可由原来的一次落粉一次铺粉提升调整为平均一次落粉十多次铺粉，粉末利用效率提升80％以上，较原有的铺粉系统有很大提升。综上，通过燕尾槽滑动及轨道高度的变化(即上下轨道段的切换)，可实现铺粉区域的自由调整，提高在往复铺粉过程中粉末的有效利用率及整个铺粉工艺的流畅。因此，本发明可靠性高、结构简单紧凑、控制简易，并可作为一独立模块加载到快速成形设备中。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于快速成形设备的铺粉装置，其特征在于：包括由驱动机构带动在快速成型设备的成形工作平台(17)上作前后向水平直线往复移动的移动机构、固定安装在所述移动机构底部的刮板机构以及活动安装在所述移动机构底部左右两侧的左侧侧翼(3-1)和右侧侧翼(3-2)，所述左侧侧翼(3-1)和右侧侧翼(3-2)的结构相同且二者对称布设在所述刮板机构的左右两侧；所述移动机构包括呈水平布设的推块、安装在所述推块底部的连杆(1)以及分别对称安装在连杆(1)左右两端部的左行走机构和右行走机构，所述连杆(1)为水平直杆且其中心轴线与所述移动机构的前后向移动方向呈垂直布设，所述左行走机构和右行走机构的结构和尺寸均相同，且所述成形工作平台(17)的左右两侧分别设置有与供所述左行走机构和右行走机构前后移动的左移动轨道和右移动轨道，所述左移动轨道和右移动轨道的结构相同且二者呈对称布设；所述刮板机构包括对称安装在连杆(1)前后两侧的前刮板(2-1)和后刮板(2-2)，所述前刮板(2-1)和后刮板(2-2)的结构和尺寸均相同，所述前刮板(2-1)和后刮板(2-2)均与连杆(1)呈平行布设且二者均为柔性刮片，所述连杆(1)的底部高度高于前刮板(2-1)和后刮板(2-2)的底部高度；所述左侧侧翼(3-1)为由斜向侧板一(3-11)和斜向侧板二(3-12)组成且能沿所述刮板机构进行左右向水平移动的八字形侧翼一，斜向侧板一(3-11)和斜向侧板二(3-12)对称布设在所述刮板机构的前后两侧，斜向侧板一(3-11)和斜向侧板二(3-12)之间的间距由右至左逐渐增大且二者右端部之间的间距与前刮板(2-1)的外侧壁和后刮板(2-2)的外侧壁之间的间距相同，所述八字形侧翼一的右端部卡装在所述刮板机构外侧；所述右侧侧翼(3-2)为由斜向侧板三(3-21)和斜向侧板四(3-22)组成且能沿所述刮板机构进行左右向水平移动的八字形侧翼二，斜向侧板三(3-21)和斜向侧板四(3-22)对称布设在所述刮板机构的前后两侧，斜向侧板三(3-21)和斜向侧板四(3-22)之间的间距由左至右逐渐增大且二者左端部之间的间距与前刮板(2-1)的外侧壁和后刮板(2-2)的外侧壁之间的间距相同，所述八字形侧翼二的左端部卡装在所述刮板机构外侧；所述斜向侧板一(3-11)、斜向侧板二(3-12)、斜向侧板三(3-21)和斜向侧板四(3-22)的底部高度与前刮板(2-1)和后刮板(2-2)的底部高度相平齐，且斜向侧板一(3-11)、前刮板(2-1)和斜向侧板三(3-21)组成区域大小可调的前侧铺粉区域，斜向侧板二(3-12)、后刮板(2-2)和斜向侧板四(3-22)区域大小可调的后侧铺粉区域。

2.按照权利要求1所述的一种用于快速成形设备的铺粉装置，其特征在于：所述斜向侧板一(3-11)通过横向滑板一(3-13)安装在所述推块底部，斜向侧板三(3-21)通过横向滑板三(3-23)安装在所述推块底部，且斜向侧板一(3-11)和斜向侧板三(3-21)分别在横向滑板一(3-13)和横向滑板三(3-23)的带动下沿前刮板(2-1)的外侧壁左右移动并对所述前侧铺粉区域的区域大小进行相应调整；所述斜向侧板二(3-12)通过横向滑板二(3-14)安装在所述推块底部，斜向侧板四(3-22)通过横向滑板四(3-24)安装在所述推块底部，且斜向侧板二(3-12)和斜向侧板四(3-22)分别在横向滑板二(3-14)和横向滑板四(3-24)的带动下沿后刮板(2-2)的外侧壁左右移动并对所述前侧铺粉区域的区域大小进行相应调整；所述横向滑板一(3-13)、横向滑板二(3-14)、横向滑板三(3-23)和横向滑板四(3-24)均与连杆(1)呈平行布设。

3.按照权利要求2所述的一种用于快速成形设备的铺粉装置，其特征在于：所述推块底部分别开有供横向滑板一(3-13)、横向滑板二(3-14)、横向滑板三(3-23)和横向滑板四(3-24)安装的横向滑移槽，所述横向滑板一(3-13)、横向滑板二(3-14)、横向滑板三(3-23)和横向滑板四(3-24)的上部均卡装在所述横向滑移槽内。

4.按照权利要求3所述的一种用于快速成形设备的铺粉装置，其特征在于：所述推块底部开有供连杆(1)、前刮板(2-1)和后刮板(2-2)安装的固定安装槽，所述固定安装槽与连杆(1)呈平行布设；所述横向滑移槽为燕尾槽(19)。

5.按照权利要求4所述的一种用于快速成形设备的铺粉装置，其特征在于：所述推块的底部为水平台面。

6.按照权利要求5所述的一种用于快速成形设备的铺粉装置，其特征在于：所述推块为横截面为等边三角形的三角柱状推杆(4)，且所述固定安装槽布设在三角柱状推杆(4)的底部中央。

7.按照权利要求1至6中任一权利要求所述的一种用于快速成形设备的铺粉装置，其特征在于：所述左行走机构和右行走机构均为行走轮(22)；所述左移动轨道包括左前侧上下切换轨道段(7-3)和左后侧上下切换轨道段(7-4)，所述左前侧上下切换轨道段(7-3)位于左后侧上下切换轨道段(7-4)前方；所述右移动轨道包括右前侧上下切换轨道段(7-5)和右后侧上下切换轨道段(7-6)，所述右前侧上下切换轨道段(7-5)位于右后侧上下切换轨道段(7-6)前方；所述左前侧上下切换轨道段(7-3)、左后侧上下切换轨道段(7-4)、右前侧上下切换轨道段(7-5)和右后侧上下切换轨道段(7-6)的结构均相同，且左前侧上下切换轨道段(7-3)和右前侧上下切换轨道段(7-5)对称布设在成形工作平台(17)中部所设置成形区(21)的前端左右两侧，左后侧上下切换轨道段(7-4)和右后侧上下切换轨道段(7-6)对称布设在成形区(21)的后端左右两侧；所述左前侧上下切换轨道段(7-3)、左后侧上下切换轨道段(7-4)、右前侧上下切换轨道段(7-5)和右后侧上下切换轨道段(7-6)均包括上轨道段、下轨道段和上下轨道切换机构，所述上轨道段与下轨道段均呈水平布设且所述上轨道段位于所述下轨道段的正上方，所述上下轨道切换机构为当所述移动机构向靠近成形区(21)一侧移动时将行走轮(22)切换至下轨道段且当所述移动机构向远离成形区(21)一侧移动时将行走轮(22)切换至上轨道段的轨道切换机构；左前侧上下切换轨道段(7-3)和左后侧上下切换轨道段(7-4)中的所述下轨道段均布设在同一直线上，右前侧上下切换轨道段(7-5)和右后侧上下切换轨道段(7-6)中的所述下轨道段均布设在同一直线上。

8.按照权利要求7所述的一种用于快速成形设备的铺粉装置，其特征在于：所述上轨道段和下轨道段由下平板、位于所述下平板中部上方的上平板以及固定于所述上平板和下平板之间的竖向板组成，且所述上平板、下平板和竖向板组成U字形轨道(8)，所述上平板和下平板之间形成所述下轨道段，所述上平板上方为所述上轨道段，所述上平板的长度小于所述下平板的长度；所述上下轨道切换机构包括均安装在所述上平板上的活动板(9)和弹簧片(10)，所述活动板(9)安装在所述上平板靠近成形区(21)的一侧，所述弹簧片(10)安装在所述上平板的另一侧；所述上平板上设置有供活动板(9)安装的转轴且活动板(9)能绕所述转轴进行上下转动：当活动板(9)向上转动至与所述上平板相平齐时，所述下轨道段打开且行走轮(22)在所述下轨道段内连续向前移动；当活动板(9)在自身重力作用下向下转动至其外端部与所述下平板直接接触时，所述上轨道段打开，且此时活动板(9)形成供行走轮(22)上移至所述上轨道段的斜坡；

当所述移动机构向靠近成形区(21)一侧移动时，活动板(9)在行走轮(22)的作用下向上转动并使得行走轮(22)在所述下轨道段内连续向前移动；当所述移动机构向远离成形区(21)一侧移动时，行走轮(22)通过活动板(9)上移至所述上轨道段并沿所述上轨道段连续向前移动，且当行走轮(22)沿所述上轨道段向前移动至弹簧片(10)上时，行走轮(22)在弹簧片(10)的缓冲作用下由所述上轨道段逐渐下移至所述下轨道段内。

9.按照权利要求1至6中任一权利要求所述的一种用于快速成形设备的铺粉装置，其特征在于：还包括镶嵌于所述快速成型设备的落粉机构内的嵌入式落粉装置，所述嵌入式落粉装置包括镶嵌于成形工作平台(17)中部所设置成形区(21)内的铺粉平板(12)、安装在铺粉平板(12)正下方的落粉方筒和安装在所述落粉方筒内且与所述落粉方筒配合使用的活塞，所述活塞包括活塞平板(15)和安装在活塞平板(15)下方的活塞杆；所述落粉方筒的底部外侧设置有对所述落粉方筒在所述落粉机构内的纵向移动进行约束的约束机构。

10.按照权利要求1至6中任一权利要求所述的一种用于快速成形设备的铺粉装置，其特征在于：所述移动机构在成形工作平台(17)中部所设置的成形区(21)上移动过程中，前刮板(2-1)和后刮板(2-2)的底部均与成形工作平台(17)相接触以进行连续刮粉；所述前刮板(2-1)和后刮板(2-2)的底部均设置有多个呈均匀分布的弹性梳齿，且前刮板(2-1)和后刮板(2-2)上所设置的弹性梳齿呈交错布设；所述连杆(1)的底部高度不低于所述弹性梳齿的顶部高度。

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