CN107012462B - 一种用于激光熔覆的可调式预置铺粉装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于激光熔覆的可调式预置铺粉装置，包括工作台，设置于工作台上方的基板，和安装在工作台上且用于固定基板的基板夹紧机构，所述基板上设置有长度和宽度均可调的边框组件，所述基板夹紧机构上安装有用于固定边框组件的边框夹紧机构，所述边框组件上设置有高度可调的移动横梁机构；所述移动横梁机构包括两个导向块和设置于两个导向块之间的中间块，所述中间块上沿水平方向穿设有用于驱动导向块来回移动的双向丝杠，所述双向丝杠下方设置有可沿水平方向伸缩的伸缩帘。本发明结构简单，设计新颖合理，在预置送粉激光熔覆时，可以精确的控制激光熔覆预置铺粉时的铺粉厚度和铺粉面积，并可实现铺粉面积和铺粉厚度的可调，操作方便。

Description

一种用于激光熔覆的可调式预置铺粉装置

技术领域

本发明属于激光熔覆技术领域，具体涉及一种用于激光熔覆的可调式预置铺粉装置。

背景技术

进入20世纪80年代以后，激光熔覆技术得到了迅速的发展，目前已成为国内外研究的热点。激光熔覆技术就是利用高能密度激光束将具有不同成份、性能的合金粉末在基材表面快速熔化，形成与基材具有完全不同成份和性能的合金层，是一种重要的激光表面改性技术。激光熔覆技术具有很大的技术经济效益，广泛应用于机械制造与维修、汽车制造、纺织机械、航海与航天和石油化工等领域。根据送粉方式的不同，该技术又可分为同步送粉激光熔覆和预置送粉激光熔覆，同步送粉就是将粉末的输送和激光束的照射同步进行，预置送粉就是先将粉末预先铺在被加工基材的表面，在利用激光束照射。同步送粉激光熔覆虽然易实现自动化，但是其所用设备的成本较高，而且容易出现粉末利用率低的现象，预置送粉激光熔覆对设备的要求不高，而且粉末的利用率较好，所以对于一些板类零件，多采用预置送粉激光熔覆。在预置送粉激光熔覆中，铺粉厚度是一个重要的工艺参数，需要得到精确控制。

现在，常采用的预置铺粉方式是手工铺粉，这种方式很难控制铺粉的厚度和面积。还有一种铺粉方式是将被加工的基板放在伺服工作台上，在工作台的正上方放一个送粉器，送粉器可均匀的送出粉末，通过编写程序来控制工作台的运动，使得粉末可以均匀地洒在基板上，这种方法的优点是生产率高，成形精度好，大大降低了熔覆层的不均匀性，但是无法控制铺粉厚度，由于粉粒的滚动性，铺粉的具体面积很难控制，而且边缘处的粉末均匀性很差，浪费材料。一些科研机构在进行预置送粉激光熔覆实验时，有时候需要精确控制铺粉厚度和铺粉面积，但是缺少专用的实验装置，只能订做一个专用的模具，这种方法虽然可以控制铺粉厚度和铺粉面积，但是铺粉厚度和铺粉面积并不可调，具有很大的局限性。

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的不足，提供一种用于激光熔覆的可调式预置铺粉装置。该装置结构简单，设计新颖合理，可以精确的控制激光熔覆预置铺粉时的铺粉厚度和铺粉面积，并可实现铺粉面积和铺粉厚度的可调，操作方便。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于激光熔覆的可调式预置铺粉装置，其特征在于：包括工作台，设置于工作台上方的基板，和安装在工作台上且用于固定基板的基板夹紧机构，所述基板上设置有长度和宽度均可调的边框组件，所述基板夹紧机构上安装有用于固定边框组件的边框夹紧机构，所述边框组件上设置有高度可调的移动横梁机构；所述移动横梁机构包括两个导向块和设置于两个导向块之间的中间块，所述中间块上沿水平方向穿设有用于驱动导向块来回移动的双向丝杠，所述双向丝杠下方设置有可沿水平方向伸缩的伸缩帘，所述伸缩帘的两端分别固定于两个导向块下方，伸缩帘的中部固定于中间块下方，所述双向丝杠的一端设置有滚花轮。

上述的一种用于激光熔覆的可调式预置铺粉装置，其特征在于：所述中间块下方固定安装有导向条，所述伸缩帘悬挂于导向条上，所述中间块上穿设有两个导向轴，两个所述导向轴均与双向丝杠平行且对称分布于双向丝杠两侧，所述导向轴贯穿导向块。

上述的一种用于激光熔覆的可调式预置铺粉装置，其特征在于：两个所述导向块上均设置有高度调节机构，所述高度调节机构包括设置于导向块下方的移动块和设置于导向块上方的连接块，所述导向块上沿竖直方向穿设有用于连接移动块和连接块的连接杆，所述连接块上穿设有用于调节连接块与导向块之间距离的调节杆，所述调节杆的下端设置有螺纹，所述导向块上开设有与所述螺纹相配合的螺纹孔。

上述的一种用于激光熔覆的可调式预置铺粉装置，其特征在于：两个所述导向块上均安装有指示高度的刻度尺，所述连接块上安装有与刻度尺相配合的指针；所述中间块和双向丝杠之间设置有法兰轴承，所述法兰轴承的数量为两个，两个所述法兰轴承对称分布于中间块的左右两端，位于所述中间块一端的法兰轴承的外侧设置有轴套，所述轴套套装在双向丝杠上，所述双向丝杠上且位于轴套的外侧套装有轴用弹性挡圈。

上述的一种用于激光熔覆的可调式预置铺粉装置，其特征在于：所述移动块和连接杆为一体式机构。

上述的一种用于激光熔覆的可调式预置铺粉装置，其特征在于：所述边框组件包括四个边框条，四个所述边框条围成一个矩形，所述伸缩帘的下端伸入四个边框条围成的矩形空间内，四个所述边框条上均设置有刻度线，所述边框条的一端开放且另一端设置有L形挡块，所述L形挡块包括固定连接于边框条一侧的侧板，和与所述侧板连接的底板，所述底板与边框条的端部之间设置有供另一边框条的开放端穿过的间隙，所述侧板上且与所述间隙对应的位置开设有供所述另一边框条的开放端穿过的通槽，所述底板上设置有用于紧固底板和所述另一边框条的螺钉。

上述的一种用于激光熔覆的可调式预置铺粉装置，其特征在于：所述边框条和设置于其端部的L形挡块为一体式结构。

上述的一种用于激光熔覆的可调式预置铺粉装置，其特征在于：所述基板夹紧机构包括第一夹具体和第二夹具体，所述第一夹具体和第二夹具体相对安装于工作台上，所述第一夹具体上设置有滑槽，所述第一夹具体上安装有可沿所述滑槽滑动的滑块，所述第一夹具体上安装有用于带动所述滑块靠近或远离第二夹具体的第一丝杠，所述第一丝杠远离滑块的一端套装有第一手轮。

上述的一种用于激光熔覆的可调式预置铺粉装置，其特征在于：所述滑块上方固定安装有卡盒，所述边框夹紧机构包括安装在第二夹具体上且位于基板上方的第二丝杠，贯穿所述卡盒的锯齿条，和转动安装在卡盒上且与锯齿条相配合的棘爪，所述第二丝杠靠近边框组件的一端套装有压紧块，第二丝杠的另一端套装有第二手轮，所述边框组件夹紧于压紧块和锯齿条之间。

上述的一种用于激光熔覆的可调式预置铺粉装置，其特征在于：所述卡盒、棘爪和锯齿条的数量均为两个，两个所述锯齿条对称设置于第一丝杠两侧。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的铺粉装置通过设置长度和宽度均可调的边框组件，可精确地控制铺粉面积，用户可根据需要进行调节，并巧妙地运用双向丝杠的传动特点，使得移动横梁的长度可轻松调节，以适应边框组件所围成的矩形的尺寸。

2、本发明优选在移动横梁机构中设置高度调节机构，可调节铺粉厚度，更进一步的优选设置指针和刻度尺，可精确地控制铺粉厚度，用户可根据需要设置铺粉厚度，操作简单，使用方便。

3、本发明优选带有刻度线的边框组件，并对边框组件的结构进行设计，使得铺粉面积易于控制和调节，方便实用。

4、本发明结构简单，设计新颖合理，可以精确的控制激光熔覆预置铺粉时的铺粉厚度和铺粉面积，并可实现铺粉面积和铺粉厚度的可调，操作方便。

5、本发明的铺粉装置拆卸方便，加工制造方便，易于大批量生产。

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细说明。

附图说明

图1为本发明铺粉装置的立体结构示意图。

图2为本发明铺粉装置的俯视图。

图3为本发明铺粉装置的分解示意图。

图4为本发明移动横梁机构的立体结构示意图。

图5为本发明移动横梁机构的主视图。

图6为图5的A-A剖视图。

图7为图6的B处的局部放大图。

图8为本发明移动横梁机构的后视图。

图9为图8的C-C剖视图。

图10为本发明边框组件的立体结构示意图。

图11为本发明L形挡块的立体结构示意图。

图12为本发明基板夹紧机构、边框组件和边框夹紧机构的位置关系示意图。

图13为本发明工作台、基板和基板夹紧机构的位置关系示意图。

图14为本发明基板夹紧机构的结构示意图。

图15为图14的D处的局部放大图。

附图标记说明：

1—工作台； 2—基板； 3—基板夹紧机构；

3-1—第一夹具体； 3-2—卡盒； 3-3—第二夹具体；

3-4—滑块； 3-5—法兰盘； 3-6—第一丝杠；

3-7—第一手轮； 3-8—轴用挡圈； 4—边框夹紧机构；

4-1—第二手轮； 4-2—第二丝杠； 4-3—压紧块；

4-4—锯齿条； 4-5—棘爪； 5—边框组件；

5-1—边框条； 5-2—螺钉； 5-3—L形挡块；

5-31—侧板； 5-32—底板； 6—移动横梁机构；

6-1—导向轴； 6-2—调节杆； 6-3—刻度尺；

6-4—导向块； 6-5—中间块； 6-6—连接杆；

6-7—连接块； 6-8—双向丝杠； 6-9—滚花轮；

6-10—指针； 6-11—第一压板； 6-12—伸缩帘；

6-13—第二压板； 6-14—移动块； 6-15—导向条；

6-16—法兰轴承； 6-17—轴套； 6-18—轴用弹性挡圈；

6-19—第一伸缩帘安装板； 6-20—第二伸缩帘安装板；

6-21—螺母； 6-22—垫片； 6-23—挡圈。

具体实施方式

如图1、图2、图3和图4所示，本发明的用于激光熔覆的可调式预置铺粉装置，包括工作台1，设置于工作台1上方的基板2，和安装在工作台1上且用于固定基板2的基板夹紧机构3，所述基板2上设置有长度和宽度均可调的边框组件5，所述基板夹紧机构3上安装有用于固定边框组件5的边框夹紧机构4，所述边框组件5上设置有高度可调的移动横梁机构6；所述移动横梁机构6包括两个导向块6-4和设置于两个导向块6-4之间的中间块6-5，所述中间块6-5上沿水平方向穿设有用于驱动导向块6-4来回移动的双向丝杠6-8，所述双向丝杠6-8下方设置有可沿水平方向伸缩的伸缩帘6-12，所述伸缩帘6-12的两端分别固定于两个导向块6-4下方，伸缩帘6-12的中部固定于中间块6-5下方，所述双向丝杠6-8的一端设置有滚花轮6-9。

如图4和图5所示，本实施例中，所述中间块6-5下方固定安装有导向条6-15，所述伸缩帘6-12悬挂于导向条6-15上，所述中间块6-5上穿设有两个导向轴6-1，两个所述导向轴6-1均与双向丝杠6-8平行且对称分布于双向丝杠6-8两侧，所述导向轴6-1贯穿导向块6-4。

如图4、图5和图8所示，本实施例中，所述中间块6-5下方设置有第一伸缩帘安装板6-19，所述第一伸缩帘安装板6-19上安装有用于将伸缩帘6-12固定于第一伸缩帘安装板6-19上的第一压板6-11；所述导向块6-4下方设置有第二伸缩帘安装板6-20，所述第二伸缩帘安装板6-20上安装有用于将伸缩帘6-12固定于第二伸缩帘安装板6-20上的第二压板6-13。

如图4、图5、图6、图8和图9所示，本实施例中，两个所述导向块6-4上均设置有高度调节机构，所述高度调节机构包括设置于导向块6-4下方的移动块6-14和设置于导向块6-4上方的连接块6-7，所述导向块6-4上沿竖直方向穿设有用于连接移动块6-14和连接块6-7的连接杆6-6，所述连接杆6-6和移动块6-14为一体式结构，所述连接块6-7上穿设有用于调节连接块6-7与导向块6-4之间距离的调节杆6-2，所述调节杆6-2的下端设置有螺纹，所述导向块6-4上开设有与所述螺纹相配合的螺纹孔，所述调节杆6-2上套装有垫片6-22，所述垫片6-22位于连接块7的下方，所述调节杆6-2上且位于垫片6-22的下方套装有用于将调节杆6-2轴向定位的挡圈6-23；所述连接杆6-6的数量为两个，两个所述连接杆6-6平行设置且上端均穿出连接块7，连接杆6-6穿出连接块7的部位套装有用于固定连接杆6-6和连接块7的螺母6-21。

如图4、图5、图6和图7所示，本实施例中，两个所述导向块6-4上均安装有指示高度的刻度尺6-3，所述连接块6-7上安装有与刻度尺6-3相配合的指针6-10；所述中间块6-5和双向丝杠6-8之间设置有法兰轴承6-16，所述法兰轴承6-16的数量为两个，两个所述法兰轴承6-16对称分布于中间块6-5的左右两端，位于所述中间块6-5一端的法兰轴承6-16的外侧设置有轴套6-17，所述轴套6-17套装在双向丝杠6-8上，所述双向丝杠6-8上且位于轴套6-17的外侧套装有轴用弹性挡圈6-18。

本实施例中，所述移动块6-14和连接杆6-6为一体式机构。

如图10、图11和图12所示，本实施例中，所述边框组件5包括四个边框条5-1，四个所述边框条5-1围成一个矩形，所述伸缩帘6-12的下端伸入四个边框条5-1围成的矩形空间内，四个所述边框条5-1上均设置有刻度线，所述边框条5-1的一端开放且另一端设置有L形挡块5-3，所述L形挡块5-3包括固定连接于边框条5-1一侧的侧板5-31，和与所述侧板5-31连接的底板5-32，所述底板5-32与边框条5-1的端部之间设置有供另一边框条5-1的开放端穿过的间隙，所述侧板5-31上且与所述间隙对应的位置开设有供所述另一边框条5-1的开放端穿过的通槽，所述底板5-32上设置有用于紧固底板5-32和所述另一边框条5-1的螺钉5-2。

本实施例中，所述边框条5-1和设置于其端部的L形挡块5-3为一体式结构。

如图12、图13、图14和图15所示，本实施例中，所述基板夹紧机构3包括第一夹具体3-1和第二夹具体3-3，所述第一夹具体3-1和第二夹具体3-3相对安装于工作台1上，所述第一夹具体3-1上设置有滑槽，所述第一夹具体3-1上安装有可沿所述滑槽滑动的滑块3-4，所述第一夹具体3-1上安装有用于带动所述滑块3-4靠近或远离第二夹具体3-3的第一丝杠3-6，所述第一丝杠3-6远离滑块3-4的一端套装有第一手轮3-7，第一丝杠3-6的另一端通过法兰盘3-5转动安装于滑块3-4上，所述法兰盘3-5固定安装于滑块3-4上，所述滑块3-4上安装有法兰盘3-5的部位开设有凹槽，第一丝杠3-6的端部穿过法兰盘3-5伸入所述凹槽内，第一丝杠3-6伸入凹槽内的部位套装有轴用挡圈3-8。

如图12和图13所示，本实施例中，所述滑块3-4上方固定安装有卡盒3-2，所述边框夹紧机构4包括安装在第二夹具体3-3上且位于基板2上方的第二丝杠4-2，贯穿所述卡盒3-2的锯齿条4-4，和转动安装在卡盒3-2上且与锯齿条4-4相配合的棘爪4-5，所述第二丝杠4-2靠近边框组件5的一端套装有压紧块4-3，第二丝杠4-2的另一端套装有第二手轮4-1，所述边框组件5夹紧于压紧块4-3和锯齿条4-4之间。

本实施例中，所述卡盒3-2、棘爪4-5和锯齿条4-4的数量均为两个，两个所述锯齿条4-4对称设置于第一丝杠3-6两侧。

本发明的可调式预置铺粉装置在使用时，先将基板2放置在基板夹紧机构3上，转动第一手轮3-7，使滑块3-4将基板2夹紧；然后调节边框组件5至想要的矩形的大小，即铺粉的面积，调好后，将边框组件5放在基板2上，调节锯齿条4-4，使其与边框组件5相接触，再转动第二手轮4-1，使压紧块4-3将边框组件5夹紧；接着转动滚花轮6-9调整伸缩帘6-12的长度，使其长度与边框组件5所围成的矩形的长度相适应，根据所需的铺粉厚度，拧动调节杆6-2以调整伸缩帘6-12伸入到边框组件5中的长度，再将粉末缓慢地倒入边框组件5中，并往复移动移动横梁机构6，利用伸缩帘6-12将粉末铺平；最后将移动横梁机构6拿走，转动第二手轮4-1，使压紧块4-3将边框组件5脱离，再取下边框组件5，即可进行激光熔覆。

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 (8)

1.一种用于激光熔覆的可调式预置铺粉装置，其特征在于：包括工作台(1)，设置于工作台(1)上方的基板(2)，和安装在工作台(1)上且用于固定基板(2)的基板夹紧机构(3)，所述基板(2)上设置有长度和宽度均可调的边框组件(5)，所述基板夹紧机构(3)上安装有用于固定边框组件(5)的边框夹紧机构(4)，所述边框组件(5)上设置有高度可调的移动横梁机构(6)；所述移动横梁机构(6)包括两个导向块(6-4)和设置于两个导向块(6-4)之间的中间块(6-5)，所述中间块(6-5)上沿水平方向穿设有用于驱动导向块(6-4)来回移动的双向丝杠(6-8)，所述双向丝杠(6-8)下方设置有可沿水平方向伸缩的伸缩帘(6-12)，所述伸缩帘(6-12)的两端分别固定于两个导向块(6-4)下方，伸缩帘(6-12)的中部固定于中间块(6-5)下方，所述双向丝杠(6-8)的一端设置有滚花轮(6-9)；所述中间块(6-5)下方固定安装有导向条(6-15)，所述伸缩帘(6-12)悬挂于导向条(6-15)上，所述中间块(6-5)上穿设有两个导向轴(6-1)，两个所述导向轴(6-1)均与双向丝杠(6-8)平行且对称分布于双向丝杠(6-8)两侧，所述导向轴(6-1)贯穿导向块(6-4)；两个所述导向块(6-4)上均设置有高度调节机构，所述高度调节机构包括设置于导向块(6-4)下方的移动块(6-14)和设置于导向块(6-4)上方的连接块(6-7)，所述导向块(6-4)上沿竖直方向穿设有用于连接移动块(6-14)和连接块(6-7)的连接杆(6-6)，所述连接块(6-7)上穿设有用于调节连接块(6-7)与导向块(6-4)之间距离的调节杆(6-2)，所述调节杆(6-2)的下端设置有螺纹，所述导向块(6-4)上开设有与所述螺纹相配合的螺纹孔。

2.按照权利要求1所述的一种用于激光熔覆的可调式预置铺粉装置，其特征在于：两个所述导向块(6-4)上均安装有指示高度的刻度尺(6-3)，所述连接块(6-7)上安装有与刻度尺(6-3)相配合的指针(6-10)；所述中间块(6-5)和双向丝杠(6-8)之间设置有法兰轴承(6-16)，所述法兰轴承(6-16)的数量为两个，两个所述法兰轴承(6-16)对称分布于中间块(6-5)的左右两端，位于所述中间块(6-5)一端的法兰轴承(6-16)的外侧设置有轴套(6-17)，所述轴套(6-17)套装在双向丝杠(6-8)上，所述双向丝杠(6-8)上且位于轴套(6-17)的外侧套装有轴用弹性挡圈(6-18)。

3.按照权利要求1所述的一种用于激光熔覆的可调式预置铺粉装置，其特征在于：所述移动块(6-14)和连接杆(6-6)为一体式机构。

4.按照权利要求1所述的一种用于激光熔覆的可调式预置铺粉装置，其特征在于：所述边框组件(5)包括四个边框条(5-1)，四个所述边框条(5-1)围成一个矩形，所述伸缩帘(6-12)的下端伸入四个边框条(5-1)围成的矩形空间内，四个所述边框条(5-1)上均设置有刻度线，所述边框条(5-1)的一端开放且另一端设置有L形挡块(5-3)，所述L形挡块(5-3)包括固定连接于边框条(5-1)一侧的侧板(5-31)，和与所述侧板(5-31)连接的底板(5-32)，所述底板(5-32)与边框条(5-1)的端部之间设置有供另一边框条(5-1)的开放端穿过的间隙，所述侧板(5-31)上且与所述间隙对应的位置开设有供所述另一边框条(5-1)的开放端穿过的通槽，所述底板(5-32)上设置有用于紧固底板(5-32)和所述另一边框条(5-1)的螺钉(5-2)。

5.按照权利要求4所述的一种用于激光熔覆的可调式预置铺粉装置，其特征在于：所述边框条(5-1)和设置于其端部的L形挡块(5-3)为一体式结构。

6.按照权利要求1所述的一种用于激光熔覆的可调式预置铺粉装置，其特征在于：所述基板夹紧机构(3)包括第一夹具体(3-1)和第二夹具体(3-3)，所述第一夹具体(3-1)和第二夹具体(3-3)相对安装于工作台(1)上，所述第一夹具体(3-1)上设置有滑槽，所述第一夹具体(3-1)上安装有可沿所述滑槽滑动的滑块(3-4)，所述第一夹具体(3-1)上安装有用于带动所述滑块(3-4)靠近或远离第二夹具体(3-3)的第一丝杠(3-6)，所述第一丝杠(3-6)远离滑块(3-4)的一端套装有第一手轮(3-7)。

7.按照权利要求6所述的一种用于激光熔覆的可调式预置铺粉装置，其特征在于：所述滑块(3-4)上方固定安装有卡盒(3-2)，所述边框夹紧机构(4)包括安装在第二夹具体(3-3)上且位于基板(2)上方的第二丝杠(4-2)，贯穿所述卡盒(3-2)的锯齿条(4-4)，和转动安装在卡盒(3-2)上且与锯齿条(4-4)相配合的棘爪(4-5)，所述第二丝杠(4-2)靠近边框组件(5)的一端套装有压紧块(4-3)，第二丝杠(4-2)的另一端套装有第二手轮(4-1)，所述边框组件(5)夹紧于压紧块(4-3)和锯齿条(4-4)之间。

8.按照权利要求7所述的一种用于激光熔覆的可调式预置铺粉装置，其特征在于：所述卡盒(3-2)、棘爪(4-5)和锯齿条(4-4)的数量均为两个，两个所述锯齿条(4-4)对称设置于第一丝杠(3-6)两侧。