CN107471634B - 一种气体输送式增材制造铺粉装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及增材制造装备技术领域内一种气体输送式增材制造铺粉装置，包括粉槽，所述粉槽的两侧端部连接有滑板，所述粉槽下部平行设有两排与滑板滑动连接的导轨，粉槽下部沿长度方向设有狭长的出粉口，出粉口下侧设有粉料扩散区，所述粉料扩散区与出粉方向垂直的侧向设有喷管腔，所述喷管腔与喷气管路连接，所述喷管腔的喷气口长度与出粉口的长度相同，所述喷气口对向的粉料扩散区下侧设有下料口，所述下料口上方对应的粉料扩散区的顶壁上设有排气口，所述排气口部设有过滤网。本发明的铺粉装置通过气流的抽吸作用实现铺粉料的下落，通过喷气气流流量的调节可以控制粉料下落的速度，从而实现均匀铺粉下料，并且减小铺粉器的运动噪音。
Description
技术领域
本发明涉及增材制造装备技术领域，特别涉及一种气体输送式增材制造铺粉装置。
背景技术
对于3DP类型的打印机，需要先在工作平台铺一层粉末物料，粉末物料可以是金属粉末、铸造用砂等，然后再通过激光烧结或者喷涂粘接剂等方式，仅使该层粉料中，由工件切片表面覆盖的区域成型固化，如此逐层打印累积成型所需工件。现有铺粉装置通常是通过振动落粉，经常出现卡死、铺粉不均匀等问题，且铺粉量不可控，无法准确调节铺粉层厚。因振动导致的噪音也是3D打印车间主要的噪声来源。
中国发明专利《一种增材制造落粉装置》（申请号CN201610116333.X，公开号CN105598451A，公开日2016.05.25）中公开了一种铺粉结构。该结构主要部件是一根落粉轴，轴的表面带有多个轴向凹槽，落粉轴固定在粉桶和出粉口的中间，通过电机驱动落粉轴旋转，使轴上的凹槽将粉桶内的粉料带到出粉口落料。该结构可以实现定量送粉及均匀铺粉，但该结构对于落粉轴的直线度要求非常高，加工制造困难。同时，轴的表面与粉槽长期摩擦后精度下降，会影响送粉量的精度，寿命较低。而对于流动性较差的物料，有可能会粘接在轴上凹槽内无法下落，导致送粉不均匀。由于该结构是两端简支梁，轴的中部无法支撑加固，极易变形，因此尤其不适合长度超过2米的大型3D打印设备使用。总之，该结构仅适用于小尺寸且粉料流动性高的工况，不适用粉料流动性差（如掺有固化剂的铸造砂）、设备尺寸较大的工况。
发明内容
本发明针对现有技术中增材制造铺粉装置存在铺粉均匀性差，铺粉量不可控，下粉时振动噪音大，对粉料流动性要求高等的问题提供一种气体输送式增材制造铺粉装置，利用气体输实现均匀平铺粉料的目的。
本发明的目的是这样实现的，一种气体输送式增材制造铺粉装置，包括粉槽，所述粉槽的两侧端部连接有滑板，所述粉槽下部平行设有两排与滑板滑动连接的导轨，所述粉槽下部沿长度方向设有狭长的出粉口，所述出粉口下侧设有粉料扩散区，所述粉料扩散区与出粉方向垂直的侧向设有喷管腔，所述喷管腔与喷气管路连接，所述喷管腔的喷气口长度与出粉口的长度相同，所述喷气口对向的粉料扩散区下侧设有下料口，所述下料口上方对应的粉料扩散区的顶壁上设有排气口，所述排气口部设有过滤网。
本发明的气体输送式增材制造铺粉装置，在出粉口下侧设置喷管腔，并且喷管腔的喷气方向与出粉方向垂直，将下落的粉料吹向粉料扩散区，同时，喷气口的高速气流将周围空气带走，使喷气口上方的粉槽底部出粉口附近形成真空区域，并将该真空区域内的粉料随喷气气流吸走进入粉料扩散区，在粉料扩散区，粉料在重力作用下下落并从下料口进行下料铺粉， 喷气气流经过滤后从排气管排出，从而实现粉料气流的分流排出。本发明的铺粉装置改变了现有技术中振动落料的方式，通过气流的抽吸作用实现铺粉粉流的下落，通过喷气气流流量的调节可以控制粉料下落的速度，从而实现均匀铺粉下料，并且减小铺粉器的运动噪音。
为适应不用粉料的铺粉和下料量要求，所述粉槽下部沿与端面平行的截面设有方形收缩的底部，所述出粉口设置在方形收缩底部的侧壁上，所述出粉口上方的侧壁上设有调节出料口大小的调节板。
为防止出粉口处的真空度过高而影响出粉，所述出粉口对向的粉槽底部的侧壁上沿粉槽长度方向设有若干补气阀。对粉槽底部出粉口附近的真空区域适当补气，可以防止该真空区域真空度过高，并有利于精确控制出粉量。
作为本发明的改进，所述喷气管路包括进气管、稳压阀，稳压阀的出口端连接若干导管，所述导管沿粉槽的长度方向均布，各导管的出口端与喷管腔连通，所述喷管腔沿喷气方向设有收缩的喷气狭缝，所述喷气狭缝的末端连接喷气口，所述喷气口的截面呈嗽叭装大放。本发明的喷管腔，气体从导管进入喷管腔，气流沿喷管腔经喷气狭缝，再经放大的喷气口部进入粉料扩散区，气流截面的急剧变化，使高速气流带走周围的空气，形成上方的粉槽底部的真空，并使该真空区域的粉料随气流吸走，进入扩散区。
为便于扩散区固体粉料与气休的分离，所述下料口位于粉料扩散区的底侧壁与远离喷气口对侧侧壁的交角处，靠近下料口的底侧壁设有向上倾斜的导料段，所述排气口与下料口之间的粉料散扩区的外侧壁从上至下向内侧倾斜5-10º。进入扩散区的粉料在向前流动过程中，在导料段的导料作用下，冲向对向的侧壁上，在重力作用下，固体粉料下落，气排从排气口经过滤网过滤后排出。
为减小排气口排气气流的噪音，所述排气口上方设有消音器。
为适应不同粉料的下料要求，所述调节板下部设有向出粉口内部倾斜的挡料端，所述挡料端的末端与出粉口下侧边缘之间连线的夹角Ø小于粉料的堆积角。此处的堆积角是粉末颗粒物料在自然堆积状态下所形成的锥面边线，会与水平线形成一个角度，当堆积物料持续增加，但该角度仍保持不变时，此时的恒定角度即为堆积角。相同成分粉料的堆积角可以通过实验测得，通过上下调节调节板的位置，可以改变Ø角的大小，使Ø小于粉料的堆积角，可以防止粉料自动从出粉口流出导致出粉量的误差。
为使各导管的气流均匀进入喷管腔，所述喷管腔固定于粉槽底部，所述喷管腔的进气端通过连接部密封套接各导管，所述导管与喷管腔套接的连接段为并列排布的扁管段。
附图说明
图1为本发明的气体输送式增材制造铺粉装置的立体图。
图2为本发明的气体输送式增材制造铺粉装置的结构示意图。
图3为图2中Ⅰ处的局部放大图。
图4为图2中Ⅱ处的局部放大图。
图5为图2沿A-A向的剖面图。
其中，1进气管；2稳压阀；3导管；4连接部；5喷管腔；6补气阀；7粉槽；8调节板；9消声器；10滑板；11导轨；12工作台；13粉料扩散区；13A导料段；14下料口；15过滤网。
具体实施例
如图1—图5所示，为本发明的一种气体输送式增材制造铺粉装置，包括粉槽7，粉槽7的两侧端部连接有滑板10，粉槽7下部平行设有两排与滑板10滑动连接的导轨11，粉槽7下部沿长度方向设有狭长的出粉口，出粉口下侧设有粉料扩散区13，粉料扩散区13与出粉方向垂直的侧向设有喷管腔5，喷管腔5与喷气管路连接，喷管腔5的喷气口长度与出粉口的长度相同，喷气口对向的粉料扩散区13下侧设有下料口14，下料口14上方对应的粉料扩散区13的顶壁上设有排气口，排气口部设有过滤网15，过滤网的上方设有消音器9。
为适应不用粉料的铺粉和下料量要求，粉槽7下部沿与端面平行的截面设有方形收缩的底部，出粉口设置在方形收缩底部的侧壁上，出粉口上方的侧壁上设有调节出料口大小的调节板8，该调节板8的安装高度可沿粉槽侧壁调节，以适应不同的粉料下料要求；为近一步准确调节，调节板8下部设有向出粉口内部倾斜的挡料端8A，挡料端的末端A与出粉口下侧边缘B之间连线的夹角Ø小于粉料的堆积角。此处的堆积角是粉末颗粒物料在自然堆积状态下所形成的锥面边线与水平线形成一个角度，当堆积物料持续增加，但该角度仍保持不变时，此时的恒定角度即为堆积角。相同成分粉料的堆积角可以通过实验测得，通过上下调节调节板8的位置，可以改变Ø角的大小，使Ø小于粉料的堆积角，可以防止粉料自动从出粉口流出导致出粉量的误差。
为防止出粉口处的真空度过高而影响出粉，出粉口对向的粉槽底部的侧壁上沿粉槽7长度方向设有若干补气阀6。该结构中，对粉槽底部出粉口附近的真空区域适当补气，可以防止该真空区域真空度过高，并通过调节补气量可以精确控制出粉量。
本实施例的喷气管路包括进气管1、稳压阀2，稳压阀2的出口端连接若干导管3，所述导管沿粉槽的长度方向均布，各导管3的出口端与喷管腔5连通，为便于喷管腔与导管的配合连接，喷管腔5固定于粉槽7底部，喷管腔5的进气端通过连接部4密封套接各导管3，导管3与喷管腔5套接的连接段为并列排布的扁管段，如图5所示；喷管腔5沿喷气方向设有收缩的喷气狭缝，该喷气狭缝的末端连接喷气口，喷气口的截面呈嗽叭装大放。工作时，气体从导管3进入喷管腔5，气流沿喷管腔5经喷气狭缝，再经放大的喷气口部进入粉料扩散区13，气流截面的急剧变化，使高速气流带走周围的空气，形成上方的粉槽底部的真空，并使该真空区域的粉料随气流吸走，进入扩散区。
为便于扩散区固体粉料与气休的分离，下料口位于粉料扩散区13的底侧壁与远离喷气口对侧侧壁的交角处，靠近下料口的底侧壁设有向上倾斜的导料段13A，排气口与下料口14之间的粉料散扩区13的外侧壁从上至下向内侧倾斜5-10º。进入扩散区的粉料在向前流动过程中，在导料段13A的导料作用下，冲向对向的侧壁上，在重力作用下，固体粉料从下料口下落至工作台12，气体从排气口经过滤网15过滤后排出。
本发明的气体输送式增材制造铺粉装置，在出粉口下侧设置喷管腔5，并且喷管腔5的喷气方向与出粉方向垂直，将下落的粉料吹向粉料扩散区13，同时，气流行喷管腔的作用从喷气口喷出，高速气流将周围的空气带走，使喷气口上方的粉槽底部出粉口附近形成真空区域，并将该真空区域内的粉料随喷气气流吸走进入粉料扩散区13，在粉料扩散区，粉料在重力作用下下落并从下料口14下料至工作台12，进行铺粉， 喷气气流经过滤后从排气口排出，从而实现粉料与气流的分流排出。本发明的铺粉装置改变了现有技术中振动落料的方式，通过气流的抽吸作用实现铺粉粉流的下落，通过喷气气流流量的调节可以控制粉料下落的速度，从而实现均匀铺粉下料，并且减小铺粉器的运动噪音。
Claims (5)
1.一种气体输送式增材制造铺粉装置，包括粉槽，所述粉槽的两侧端部连接有滑板，所述粉槽下部平行设有两排与滑板滑动连接的导轨，所述粉槽下部沿长度方向设有狭长的出粉口，其特征在于，所述出粉口下侧设有粉料扩散区，所述粉料扩散区与出粉方向垂直的侧向设有喷管腔，所述喷管腔与喷气管路连接，所述喷管腔的喷气口长度与出粉口的长度相同，所述喷气口对向的粉料扩散区下侧设有下料口，所述下料口上方对应的粉料扩散区的顶壁上设有排气口，所述排气口部设有过滤网；所述粉槽下部沿与端面平行的截面设有方形收缩的底部，所述出粉口设置在方形收缩底部的侧壁上，所述出粉口上方的侧壁上设有调节出料口大小的调节板；所述出粉口对向的粉槽底部的侧壁上沿粉槽长度方向设有若干补气阀；所述喷气管路包括进气管、稳压阀，所述稳压阀的出口端连接若干导管，所述导管沿粉槽的长度方向均布，各导管的出口端与喷管腔连通，所述喷管腔沿喷气方向设有收缩的喷气狭缝，所述喷气狭缝的末端连接喷气口，所述喷气口的截面呈喇叭状大放。
2.根据权利要求1所述的气体输送式增材制造铺粉装置，其特征在于，所述下料口位于粉料扩散区的底侧壁与远离喷气口对侧侧壁的交角处，靠近下料口的底侧壁设有向上倾斜的导料段，所述排气口与下料口之间的粉料散扩区的外侧壁从上至下向内侧倾斜5-10º。
3.根据权利要求1所述的气体输送式增材制造铺粉装置，其特征在于，所述排气口上方设有消音器。
4.根据权利要求1所述的气体输送式增材制造铺粉装置，其特征在于，所述调节板下部设有向出粉口内部倾斜的挡料端，所述挡料端的末端与出粉口下侧边缘之间连线的夹角Ø小于粉料的堆积角。
5.根据权利要求1所述的气体输送式增材制造铺粉装置，其特征在于，所述喷管腔固定于粉槽底部，所述喷管腔的进气端通过连接部密封套接各导管，所述导管与喷管腔套接的连接段为并列排布的扁管段。
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