CN112496351A - 粉床电子束增材制造设备及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粉床电子束增材制造设备及制造方法，该设备包括：成形室，其内设置有隔热框、铺粉平台、刮刀和成形缸；第一上部粉箱和第二上部粉箱，分别设置在隔热框两侧；第一下部粉箱和第二下部粉箱，分别设置在成形缸两侧；以及两个推粉装置，分别设置在铺粉平台上两侧的位置处；所述推粉装置包括支撑板、推粉槽以及连动组件。本发明在成形室及内部结构尺寸不变的前提下，有效利用了成形室内部空间，使粉箱中能够容纳的粉末量大大增加，有效解决了在打印较大尺寸的零件时出现的金属粉末不够而打印终止的问题，足够的粉量保证了设备既可以打印小尺寸零件，也可成形大尺寸打印件。

Description

粉床电子束增材制造设备及制造方法

技术领域

本发明涉及3D打印设备技术领域，尤其涉及一种粉床电子束增材制造设备及制造方法。

背景技术

粉床电子束3D打印技术是一种增材制造技术，这种技术以数字模型为基础，将材料（金属粉末）逐层堆积熔化制造出实体产品。

现有技术中，用于3D打印成形工艺的粉床电子束增材制造设备中，送粉机构通常分为两种：上送粉机构和下送粉机构。上送粉机构即将粉箱分别安装在铺粉平台的上方且位于隔热框两侧的位置处，而下送粉机构即粉箱分别安装在铺粉平台的下方且位于成形缸两侧的位置处。

由于零件打印过程中，受限于粉床电子束增材制造设备本身尺寸和成形室内部其它结构的影响，粉箱的尺寸受限，容纳的金属粉末有限。同时，为了保证金属粉末能够完全填满成形缸内的粉坑，每次刮刀从粉箱中所取的金属粉末均是过量的，存在一定量的粉末浪费。因此，在打印较大尺寸的零件时，经常出现金属粉末不够而打印终止的现象，严重限制了打印零件的成形尺寸。

需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本公开的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

发明内容

本发明实施例提供一种粉床电子束增材制造设备及制造方法，以解决现有技术中的粉床电子束增材制造设备中粉箱内金属粉末不充足而经常出现打印大尺寸零件时金属粉末不够而打印终止的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种粉床电子束增材制造设备，包括：

成形室，其内部上方设置有隔热框，所述隔热框下方设置有铺粉平台，所述铺粉平台上设置有刮刀，所述铺粉平台下方设置有成形缸；

第一上部粉箱和第二上部粉箱，分别设置在所述隔热框两侧；

第一下部粉箱和第二下部粉箱，分别设置在所述成形缸两侧；以及，

两个推粉装置，分别设置在所述铺粉平台的两侧；所述推粉装置包括：

支撑板，竖向设置在所述铺粉平台上；

推粉槽，设置在所述第一上部粉箱或所述第二上部粉箱下方；

连动组件，与所述支撑板固定，其上端连接所述推粉槽，其下端在所述刮刀的推动下带动上端连接的所述推粉槽向相反的方向运动，以使从所述第一上部粉箱或所述第二上部粉箱进入所述推粉槽中的金属粉末落到所述铺粉平台上。

作为本发明第一方面的优选方式，所述连动组件包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆和推杆，所述第一连杆通过第一铰接件与所述第二连杆连接，所述第二连杆通过第二铰接件与所述第三连杆连接，所述第三连杆通过第三铰接件固定在所述支撑板上并可绕所述第三铰接件旋转，所述第三连杆还通过第四铰接件与所述第四连杆连接，所述第四连杆通过第五铰接件与所述推杆连接，所述推杆与所述推粉槽连接，所述第四连杆连接所述第三连杆的一端还设置有复位弹簧；

所述第一连杆和所述推杆均平行于所述铺粉平台设置，且所述推杆位于所述第一连杆的上方。

作为本发明第一方面的优选方式，所述第一连杆未与所述第二连杆连接的一端设置有转轮。

作为本发明第一方面的优选方式，所述第一连杆的上下两侧分别设置有导向轮。

作为本发明第一方面的优选方式，所述推杆上套接有导向块，所述导向块固定在所述支撑板上。

作为本发明第一方面的优选方式，所述推杆与所述推粉槽之间还设置有推块。

作为本发明第一方面的优选方式，所述推块外侧环向设置有石棉绳。

作为本发明第一方面的优选方式，所述铺粉平台的两侧分别设置有第一落粉口和第二落粉口；

所述第一落粉口下端设置有第一引粉盒，所述第一引粉盒下方还设置有第一接粉盒；所述第二落粉口下端设置有第二引粉盒，所述第二引粉盒下方还设置有第二接粉盒。

第二方面，本发明实施例提供一种粉床电子束增材制造方法，该方法应用于上述第一方面中任一项所述的粉床电子束增材制造设备，包括：

通过刮刀将第一下部粉箱中的金属粉末取出，并通过所述刮刀刮送至成形缸内进行打印；

所述第一下部粉箱中的金属粉末取尽后，通过所述刮刀以及设置在所述第一下部粉箱一侧的推粉装置将第一上部粉箱中的金属粉末取出至铺粉平台上，并通过所述刮刀刮送至所述成形缸内进行打印；

所述第一上部粉箱中的金属粉末取尽后，通过所述刮刀将第二下部粉箱中的金属粉末取出，并通过所述刮刀刮送至成形缸内进行打印；

所述第二下部粉箱中的金属粉末取尽后，通过所述刮刀以及设置在所述第二下部粉箱一侧的推粉装置将第二上部粉箱中的金属粉末取出至铺粉平台上，并通过所述刮刀刮送至所述成形缸内进行打印。

作为本发明第二方面的优选方式，所述第一下部粉箱中的金属粉末取尽后，通过所述刮刀以及设置在所述第一下部粉箱一侧的推粉装置将第一上部粉箱中的金属粉末取出至铺粉平台上，并通过所述刮刀刮送至所述成形缸内进行打印，具体包括：

所述第一下部粉箱中的金属粉末取尽后，使所述刮刀向设置在所述第一下部粉箱一侧的推粉装置移动；

通过所述刮刀推动所述推粉装置的下端带动其上端连接的推粉槽向相反的方向运动，使从所述第一上部粉箱进入所述推粉槽中的金属粉末落到所述铺粉平台上；

通过所述刮刀将所述铺粉平台上的金属粉末刮送至所述成形缸内进行打印；

其中，通过所述刮刀从所述第一上部粉箱或所述第一下部粉箱取粉后，当所述刮刀越过所述成形缸后继续向远离所述第一上部粉箱或所述第一下部粉箱的方向运动时，下降所述第二下部粉箱；当所述刮刀将过量的金属粉末刮入所述第二下部粉箱中并运动至所述第二下部粉箱另一侧时，上升所述第二下部粉箱；

通过所述刮刀从所述第二上部粉箱或所述第二下部粉箱取粉后，当所述刮刀越过所述成形缸后继续向远离所述第二上部粉箱或所述第二下部粉箱的方向运动时，下降所述第一下部粉箱；当所述刮刀将过量的金属粉末刮入所述第一下部粉箱中并运动至所述第一下部粉箱另一侧时，上升所述第一下部粉箱。

本发明实施例提供的粉床电子束增材制造设备及制造方法，通过在成形室内部上方位于隔热框的两侧分别设置第一上部粉箱和第二上部粉箱，同时在铺粉平台两侧分别设置了推粉装置，通过推粉装置中设置的固定在支撑板上的连动组件，其上端连接设置在第一上部粉箱或第二上部粉箱下方的推粉槽，其下端在刮刀的推动下带动上端连接的推粉槽向相反的方向运动，从而能够使从第一上部粉箱或第二上部粉箱进入推粉槽中的金属粉末落到铺粉平台上，实现了从第一上部粉箱或第二上部粉箱中间接取粉的目的。

同时，还在成形室内部下方位于成形缸的两侧分别设置第一下部粉箱和第二下部粉箱，第一下部粉箱和第二下部粉箱中的金属粉末通过刮刀直接取粉，而第一上部粉箱和第二上部粉箱中的金属粉末则通过推粉装置间接取粉，从而在成形室及内部结构尺寸不变的前提下，有效利用了成形室内部空间，设置了多个粉箱，使粉箱中能够容纳的粉末量大大增加，有效解决了在打印较大尺寸的零件时出现的金属粉末不够而打印终止的问题，足够的粉量保证了设备既可以打印小尺寸零件，也可成形大尺寸打印件。

此外，还可以通过下降第一下部粉箱或第二下部粉箱，以使过量的金属粉末通过刮刀刮入第一下部粉箱或第二下部粉箱中，能够进一步提高金属粉末的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种粉床电子束增材制造设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种粉床电子束增材制造设备中推粉装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种粉床电子束增材制造方法的流程示意图。

其中，10、成形室；20、第一上部粉箱；30、推粉装置，301、第一连杆，302、第一铰接件，303、第二连杆，304、第二铰接件，305、第三铰接件，306、第三连杆，307、支撑板，308、复位弹簧，309、第四铰接件，310、第四连杆，311、第五铰接件，312、导向块，313、推杆，314、推块，315、石棉绳，316、推粉槽，317、转轮，318、导向轮；40、刮刀；50、铺粉平台；60、第一引粉盒；70、第一接粉盒；80、第一下部粉箱；90、第二上部粉箱；100、第二引粉盒； 110、第二接粉盒；120、第二下部粉箱；130、隔热框；140、成形缸。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

参照图1和图2所示，本发明实施例公开了一种粉床电子束增材制造设备，该设备主要包括：

成形室10，其内部上方设置有隔热框130，隔热框130下方设置有铺粉平台50，铺粉平台50上设置有刮刀40，铺粉平台50下方设置有成形缸140；

第一上部粉箱20和第二上部粉箱90，分别设置在隔热框130两侧；

第一下部粉箱80和第二下部粉箱120，分别设置在成形缸140两侧；以及，

两个推粉装置30，分别设置在铺粉平台50的两侧；推粉装置30包括：

支撑板307，竖向设置在铺粉平台50上；

推粉槽316，设置在第一上部粉箱20或第二上部粉箱90下方；

连动组件，与支撑板307固定，其上端连接推粉槽316，其下端在刮刀40的推动下带动上端连接的推粉槽316向相反的方向运动，以使从第一上部粉箱20或第二上部粉箱90进入推粉槽316中的金属粉末落到铺粉平台50上。

本实施例中，该粉床电子束增材制造设备主要包括成形室，其内部上方设置有隔热框，隔热框下方设置有铺粉平台，铺粉平台上设置有刮刀，铺粉平台下方设置有成形缸。

同时，为了实现成形室中的粉箱能够提供足够的金属粉末的目的，分别在隔热框两侧设置了第一上部粉箱和第二上部粉箱，还在成形缸两侧分别设置了第一下部粉箱和第二下部粉箱。其中，第一上部粉箱位于第一下部粉箱的上方，第二上部粉箱位于第二下部粉箱的上方。

这样，在成形室内部安装了四个粉箱，分别位于成形室右上角、右下角、左上角、左下角的位置处。与现有上送粉机构和下送粉机构相比，在成形室及内部结构尺寸不变的前提下，粉箱中能够容纳的粉末量大大增加，有效利用了成形室内部空间。

具体地，第一下部粉箱和第二下部粉箱为升降式结构，第一下部粉箱和第二下部粉箱的下部箱板的下方分别设置有升降组件，通过该升降组件可实现下部箱板在竖直方向的升降运动。初始状态时，第一下部粉箱和第二下部粉箱的下部箱板均下降至最低处，然后向第一下部粉箱和第二下部粉箱加入金属粉末，直至加满整个第一下部粉箱或第二下部粉箱，即加入的金属粉末上端面与铺粉平台齐平。

上述的升降组件采用现有技术中的升降机构实现，例如，可以在下部箱板下方设置一个支撑杆，在支撑杆的下端连接一个螺母，且使该螺母套设在一个丝杆上，该丝杆再由电机驱动旋转。当丝杆在电极的驱动下旋转时，可带动螺母在竖直方向上运动，从而通过支撑杆带动下部箱板实现在竖直方向的升降运动。当然，本领域技术人员还可以通过其他方式实现该升降组件，上述结构仅用来举例说明，并不是对升降组件结构的限定。

供粉时，第一下部粉箱或第二下部粉箱的下部箱板在对应的升降组件的驱动下上升一定距离，将金属粉末顶出第一下部粉箱或第二下部粉箱，此时金属粉末的上端面高出铺粉平台，从而刮刀向成形缸的方向运动时，可将曝露在外的金属粉末水平刮送至铺粉平台上，并进一步刮送至成形缸内进行打印。当下一次供粉时，第一下部粉箱或第二下部粉箱的下部箱板在对应的升降组件的驱动下继续上升一定距离，如此反复，直至该下部箱板上升至与铺粉平台齐平时，说明此时第一下部粉箱或第二下部粉箱中的金属粉末已经取尽。

此外，为实现刮刀依次从四个粉箱中独立取粉的目的，在铺粉平台的两侧分别设置了两个推粉装置。推粉装置设置在铺粉平台上，其主要包括支撑板、推粉槽和连动组件。

其中，支撑板竖向设置在铺粉平台上，连动组件固定在支撑板上，其上端与设置在第一上部粉箱或第二上部粉箱下方的推粉槽连接，其下端能够在刮刀的推动下带动上端连接的推粉槽向相反的方向运动，从而从第一上部粉箱或第二上部粉箱中进入推粉槽内的金属粉末会从推粉槽的前端下落到铺粉平台上，然后进一步通过刮刀将金属粉末刮送至成形缸内进行零件的打印。

该推粉装置可实现刮刀从上部的第一上部粉箱或第二上部粉箱中间接取粉的目的，从而可实现在成形室中上下同时设置多个粉箱来提供金属粉末，能够有效解决在打印较大尺寸的零件时出现的金属粉末不够而打印终止的问题。

在本申请提供的一种可选实施例中，具体参照图2所示，连动组件包括第一连杆301、第二连杆303、第三连杆306、第四连杆310和推杆313，第一连杆301通过第一铰接件302与第二连杆303连接，第二连杆303通过第二铰接件304与第三连杆306连接，第三连杆306通过第三铰接件305固定在支撑板307上并可绕第三铰接件305旋转，第三连杆306还通过第四铰接件309与第四连杆310连接，第四连杆310通过第五铰接件311与推杆313连接，推杆313与推粉槽316连接，第四连杆310连接第三连杆306的一端还设置有复位弹簧308；

第一连杆301和推杆313均平行于铺粉平台50设置，且推杆313位于第一连杆301的上方。

具体地，连动组件主要包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆和推杆，各自通过铰接件连接起来，同时还使第三连杆通过铰接件固定在支撑板上并可绕第三铰接件旋转，第一连杆和推杆均平行于铺粉平台设置，且推杆位于第一连杆的上方，从而在刮刀的推动下，下端的第一连杆能够带动上端的推杆连接的推粉槽向相反的方向运动。

需要说明的是，图2中所示的推粉装置为设置在铺粉平台右侧时的结构，即设置在第一上部粉箱下方，当推粉装置设置在铺粉平台左侧时，即设置在第二上部粉箱下方时，其结构与图2中所示的结构是对称的。

示例性地，如图2中所示的推粉装置，刮刀向右碰触第一连杆的端部时，会推动第一连杆向右移动，第一连杆依次通过第一铰接件、第二连杆、第二铰接件带动第三连杆围绕第三铰接件逆时针方向转动，第三连杆逆时针方向转动时，依次通过第四铰接件、第四连杆、第五铰接件带动推杆向左移动。

当推粉槽向与刮刀的推力相反的方向运动时，从第一上部粉箱中进入推粉槽内的金属粉末会从推粉槽的前端下落到铺粉平台上，使刮刀达到间接取粉的目的。

进一步地，在第四连杆连接第三连杆的一端还设置有复位弹簧。当刮刀不推动第一连杆的端部时，复位弹簧带动第四连杆，进而带动整个连动组件复位，推块恢复到初始位置，即刮刀未与第一连杆的端部接触时推块所在的位置。推块复位过程中第一上部粉箱中的部分金属粉末进入到推粉槽中，从第一上部粉箱中进入推粉槽内的金属粉末不会从推粉槽的前端下落到铺粉平台上。

在本申请提供的一种可选实施例中，第一连杆301未与第二连杆303连接的一端设置有转轮317。

具体地，在第一连杆的端部，即其未与第二连杆连接的一端还设置有转轮，从而刮刀轻轻碰触转轮即可达到推动第一连杆的目的，从第一上部粉箱或第二上部粉箱中取粉更加方便。

在本申请提供的一种可选实施例中，第一连杆301的上下两侧分别设置有导向轮318。

具体地，在第一连杆的上下两侧还分别设置了两个导向轮。导向轮与连杆接触，可以在第一连杆运动时使其保持水平状态，从而使上部的推杆的运动方向不发生偏移，达到导向的目的。

在本申请提供的一种可选实施例中，推杆313上套接有导向块312，导向块312固定在支撑板307上。

具体地，在推杆上设置了导向块，并使推杆穿过该导向块。该导向块固定在支撑板上，可以在推杆运动时使其保持水平状态，从而使与推杆连接的推粉槽能够在第一上部粉箱或第二上部粉箱下方水平地移动，达到导向的目的。

在本申请提供的一种可选实施例中，推杆313与推粉槽316之间还设置有推块314。

具体地，在推杆与推粉槽之间还设置了推块，在推杆的推动下，推块可以推走从第一上部粉箱或第二上部粉箱中进入推粉槽中的金属粉末，使金属粉末下落到铺粉平台上。

在本申请提供的一种可选实施例中，推块314外侧环向设置有石棉绳315。

具体地，在推块的外侧还环向设置有石棉绳，能够保证在推块推走推粉槽中的金属粉末时，金属粉末不会从推块与推粉槽之间的缝隙流走。

在本申请提供的一种可选实施例中，铺粉平台50的两侧分别设置有第一落粉口和第二落粉口；

第一落粉口下端设置有第一引粉盒60，第一引粉盒下方还设置有第一接粉盒70；第二落粉口下端设置有第二引粉盒100，第二引粉盒下方还设置有第二接粉盒110。

具体地，为将过量的金属粉末收集起来，在铺粉平台的两侧分别设置了第一落粉口和第二落粉口。

同时，在第一落粉口的下端设置有第一引粉盒，在第一引粉盒下方还设置了第一接粉盒，在第二落粉口的下端设置有第二引粉盒，第二引粉盒下方还设置了第二接粉盒，这样可以方便从第一落粉口或第二落粉口下落的金属粉末通过第一引粉盒或第二引粉盒进入第一接粉盒或第二接粉盒中，不会造成金属粉末的洒落。

每次打印时，刮刀先从铺粉平台的初始一侧运动至其另一侧，然后再从铺粉平台的另一侧运动至其初始一侧，从而完成一次取粉打印过程。

通过刮刀从第一上部粉箱或第一下部粉箱取粉后，刮刀将铺粉平台上的金属粉末刮送至成形缸内进行打印，当刮刀越过成形缸后继续向远离第一上部粉箱或第一下部粉箱的方向运动时，下降第二下部粉箱，以使过量的金属粉末能够刮入第二下部粉箱中；当刮刀将过量的金属粉末刮入第二下部粉箱中并运动至第二下部粉箱另一侧时，上升第二下部粉箱使金属粉末的上端面与铺粉平台齐平，刮刀从第二下部粉箱另一侧再重新运动至第一上部粉箱或第一下部粉箱一侧，完成一次取粉打印过程，这样刮入第二下部粉箱中的金属粉末可以重新得到利用，能够有效提高金属粉末的利用率。

未刮入第二下部粉箱中的过量的金属粉末进一步从铺粉平台上的第二落粉口进入对应的第二接粉盒内进行收集，避免造成金属粉末的浪费。

通过刮刀从第二上部粉箱或第二下部粉箱取粉后，刮刀将铺粉平台上的金属粉末刮送至成形缸内进行打印，当刮刀越过成形缸后继续向远离第二上部粉箱或第二下部粉箱的方向运动时，下降第一下部粉箱，以使过量的金属粉末能够刮入第一下部粉箱中；当刮刀将过量的金属粉末刮入第一下部粉箱中并运动至第一下部粉箱另一侧时，上升第一下部粉箱使金属粉末的上端面与铺粉平台齐平即可，这样能够有效提高金属粉末的利用率。

未刮入第一下部粉箱中的过量的金属粉末进一步从铺粉平台上的第一落粉口进入对应的第一接粉盒内进行收集，避免造成金属粉末的浪费。

需要说明的是，为了使打印过程中第一下部粉箱和第二下部粉箱能够收集过量的金属粉末，在初始状态时，不应将金属粉末加满整个第一下部粉箱或第二下部粉箱，需留有一定的用于收集过量的金属粉末的空间。

在上述实施例公开的结构的基础上，下面将详细说明该粉床电子束增材制造设备的工作流程。

安装好各部分组件，第一上部粉箱、第一下部粉箱、第二上部粉箱、第二下部粉箱中装满需要打印的金属粉末，进行成形缸内的底板以及第一下部粉箱或第二下部粉箱的下部箱板调平及抽真空、充入惰性保护气体等前期准备工作。

开始打印时，刮刀先从第一下部粉箱中取粉，刮刀不接触该侧的推粉装置，第一下部粉箱中的金属粉末由刮刀刮送至进入成形缸内进行打印，未刮入第二下部粉箱中的过量的金属粉末通过第二落粉口经由第二引粉盒进入第二接粉盒中。

当第一下部粉箱中的金属粉末取尽后，刮刀碰触该侧的推粉装置，刮刀向右移动碰触转轮，推动第一连杆向右移动，第一连杆依次通过第一铰接件、第二连杆、第二铰接件带动第三连杆围绕第三铰接件逆时针方向转动。第三连杆逆时针方向转动时，依次通过第四铰接件、第四连杆、第五铰接件带动推杆向左移动。导向轮和导向块可以确保第一连杆和推杆在运动时是水平状态的。当推杆向左移动时带动推杆一端的推块向左移动，从第一上部粉箱中进入推粉槽的金属粉末被推块向左推走，一定量的金属粉末从推粉槽的前端下落至铺粉平台上，推块与推粉槽之间安装有石棉绳，保证金属粉末不会从推块与推粉槽之间的缝隙流走。然后，刮刀向左移动将落至铺粉平台上的金属粉末刮送至成形缸内进行打印，未刮入第二下部粉箱中的过量的金属粉末通过第二落粉口经由第二引粉盒进入第二接粉盒中。当刮刀向左移动时，复位弹簧带动该推粉装置复位，使推块恢复到初始位置，即刮刀未与转轮接触时推块所在的位置，之后重复刮刀从第一上部粉箱中取粉的上述动作。

当第一上部粉箱中的金属粉末取尽后，刮刀依次从第二下部粉箱和第二上部粉箱中取粉，取粉动作同上，在此不再赘述。

需要说明的是，为了使打印过程中第一下部粉箱和第二下部粉箱能够收集过量的金属粉末，在初始状态时，不应将金属粉末加满整个第一下部粉箱或第二下部粉箱，需留有一定的用于收集过量的金属粉末的空间。

需要说明的是，本实施例中，刮刀的取粉顺序不限于上述的第一下部粉箱、第一上部粉箱、第二下部粉箱、第二上部粉箱的顺序，上述顺序仅为一种示例性说明，并不是对本实施例中粉床电子束增材制造设备的取粉顺序的限制。

综上所述，本发明实施例提供的粉床电子束增材制造设备，通过在成形室内部上方位于隔热框的两侧分别设置第一上部粉箱和第二上部粉箱，同时在铺粉平台两侧分别设置了推粉装置，通过推粉装置中设置的固定在支撑板上的连动组件，其上端连接设置在第一上部粉箱或第二上部粉箱下方的推粉槽，其下端在刮刀的推动下带动上端连接的推粉槽向相反的方向运动，从而能够使从第一上部粉箱或第二上部粉箱进入推粉槽中的金属粉末落到铺粉平台上，实现了从第一上部粉箱或第二上部粉箱中间接取粉的目的。

同时，还在成形室内部下方位于成形缸的两侧分别设置第一下部粉箱和第二下部粉箱，第一下部粉箱和第二下部粉箱中的金属粉末通过刮刀直接取粉，而第一上部粉箱和第二上部粉箱中的金属粉末则通过推粉装置间接取粉，从而在成形室及内部结构尺寸不变的前提下，有效利用了成形室内部空间，设置了多个粉箱，使粉箱中能够容纳的粉末量大大增加，有效解决了在打印较大尺寸的零件时出现的金属粉末不够而打印终止的问题，足够的粉量保证了设备既可以打印小尺寸零件，也可成形大尺寸打印件。

此外，还可以通过下降第一下部粉箱或第二下部粉箱，以使过量的金属粉末通过刮刀刮入第一下部粉箱或第二下部粉箱中，能够进一步提高金属粉末的利用率。

参照图3所示，基于同一技术构思，本发明实施例提供了一种粉床电子束增材制造方法，该方法应用于上述实施例所述的粉床电子束增材制造设备中，主要包括如下步骤：

301、通过刮刀将第一下部粉箱中的金属粉末取出，并通过刮刀刮送至成形缸内进行打印；

302、第一下部粉箱中的金属粉末取尽后，通过刮刀以及设置在第一下部粉箱一侧的推粉装置将第一上部粉箱中的金属粉末取出至铺粉平台上，并通过刮刀刮送至成形缸内进行打印；

303、第一上部粉箱中的金属粉末取尽后，通过刮刀将第二下部粉箱中的金属粉末取出，并通过刮刀刮送至成形缸内进行打印；

304、第二下部粉箱中的金属粉末取尽后，通过刮刀以及设置在第二下部粉箱一侧的推粉装置将第二上部粉箱中的金属粉末取出至铺粉平台上，并通过刮刀刮送至成形缸内进行打印。

本实施例中，通过对设置在成形室内的四个粉箱依次取粉，从而在成形室及内部结构尺寸不变的前提下，有效利用了成形室内部空间，使粉箱中能够容纳的粉末量大大增加，有效解决了在打印较大尺寸的零件时出现的金属粉末不够而打印终止的问题，足够的粉量保证了设备既可以打印小尺寸零件，也可成形大尺寸打印件。

步骤301中，先通过刮刀将第一下部粉箱中的金属粉末取出，并通过刮刀刮送至成形缸内进行打印，刮刀不接触该侧的推粉装置。

通过刮刀从第一下部粉箱取粉后，当刮刀越过成形缸后继续向远离第一下部粉箱的方向运动时，下降第二下部粉箱，以使过量的金属粉末能够刮入第二下部粉箱中；当刮刀将过量的金属粉末刮入第二下部粉箱中并运动至第二下部粉箱另一侧时，上升第二下部粉箱，这样能够有效提高金属粉末的利用率。

未刮入第二下部粉箱中的过量的金属粉末则进一步通过第二落粉口经由第二引粉盒进入第二接粉盒中。

步骤302中，当第一下部粉箱中的金属粉末取尽后，刮刀碰触该侧的推粉装置，通过该侧的推粉装置将第一上部粉箱中的金属粉末取出至铺粉平台上。然后，刮刀将落至铺粉平台上的金属粉末刮送至成形缸内进行打印。

通过刮刀从第一上部粉箱取粉后，当刮刀越过成形缸后继续向远离第一上部粉箱的方向运动时，下降第二下部粉箱，以使过量的金属粉末能够刮入第二下部粉箱中；当刮刀将过量的金属粉末刮入第二下部粉箱中并运动至第二下部粉箱另一侧时，上升第二下部粉箱，这样能够有效提高金属粉末的利用率。

未刮入第二下部粉箱中的过量的金属粉末则进一步通过第二落粉口经由第二引粉盒进入第二接粉盒中。

在本申请提供的一种可选实施例中，步骤302具体包括：

3021、第一下部粉箱中的金属粉末取尽后，使刮刀向设置在第一下部粉箱一侧的推粉装置移动；

3022、通过刮刀推动推粉装置的下端带动其上端连接的推粉槽向相反的方向运动，使从第一上部粉箱进入推粉槽中的金属粉末落到铺粉平台上；

3023、通过刮刀将铺粉平台上的金属粉末刮送至成形缸内进行打印。

在上述过程中，针对第一上部粉箱一侧的推送装置，刮刀向该推粉装置移动并碰触该推粉装置。

刮刀向右移动碰触转轮，推动第一连杆向右移动，第一连杆依次通过第一铰接件、第二连杆、第二铰接件带动第三连杆围绕第三铰接件逆时针方向转动。第三连杆逆时针方向转动时，依次通过第四铰接件、第四连杆、第五铰接件带动推杆向左移动。导向轮和导向块可以确保第一连杆和推杆在运动时是水平状态的。当推杆向左移动时带动推杆一端的推块向左移动，从第一上部粉箱中进入推粉槽的金属粉末被推块向左推走，一定量的金属粉末从推粉槽的前端下落至铺粉平台上，推块与推粉槽之间安装有石棉绳，保证金属粉末不会从推块与推粉槽之间的缝隙流走。

然后，刮刀向左移动将落至铺粉平台上的金属粉末刮送至成形缸内进行打印。当刮刀向左移动时，复位弹簧带动该推粉装置复位，使推块恢复到初始位置，即刮刀未与转轮接触时推块所在的位置，之后重复刮刀从第一上部粉箱中取粉的上述动作。

步骤303中，当第一上部粉箱中的金属粉末取尽后，通过刮刀将第二下部粉箱中的金属粉末取出，并通过刮刀刮送至成形缸内进行打印，刮刀不接触该侧的推粉装置。

通过刮刀从第二下部粉箱取粉后，当刮刀越过成形缸后继续向远离第二下部粉箱的方向运动时，下降第一下部粉箱，以使过量的金属粉末能够刮入第一下部粉箱中；当刮刀将过量的金属粉末刮入第一下部粉箱中并运动至第一下部粉箱另一侧时，上升第一下部粉箱，这样能够有效提高金属粉末的利用率。

未刮入第一下部粉箱中的过量的金属粉末则进一步通过第一落粉口经由第一引粉盒进入第一接粉盒中。

步骤304中，当第二下部粉箱中的金属粉末取尽后，刮刀碰触该侧的推粉装置，通过该侧的推粉装置将第二上部粉箱中的金属粉末取出至铺粉平台上。然后，刮刀将落至铺粉平台上的金属粉末刮送至成形缸内进行打印。

通过刮刀从第二上部粉箱取粉后，当刮刀越过成形缸后继续向远离第二上部粉箱的方向运动时，下降第一下部粉箱，以使过量的金属粉末能够刮入第一下部粉箱中；当刮刀将过量的金属粉末刮入第一下部粉箱中并运动至第一下部粉箱另一侧时，上升第一下部粉箱，这样能够有效提高金属粉末的利用率。

未刮入第一下部粉箱中的过量的金属粉末则进一步通过第一落粉口经由第一引粉盒进入第一接粉盒中。

其具体过程与步骤302相同，可参照步骤302中的内容。

需要说明的是，为了使打印过程中第一下部粉箱和第二下部粉箱能够收集过量的金属粉末，在初始状态时，不应将金属粉末加满整个第一下部粉箱或第二下部粉箱，需留有一定的用于收集过量的金属粉末的空间。

需要说明的是，上述步骤301~304没有严格的执行顺序，取粉顺序不限于上述步骤中所述的顺序，上述顺序仅为一种示例性说明，并不是对本实施例中粉床电子束增材制造设备的取粉顺序的限制。

需要说明的是，为使说明更加简洁，本实施例中所述的退粉方法中各步骤的具体操作过程，可进一步参照前述实施例中所述的推粉装置及粉床电子束增材制造设备的具体操作过程，在此不再赘述。

综上所述，本发明实施例提供的粉床电子束增材制造方法，在成形室及内部结构尺寸不变的前提下，有效利用了成形室内部空间，使粉箱中能够容纳的粉末量大大增加，有效解决了在打印较大尺寸的零件时出现的金属粉末不够而打印终止的问题，足够的粉量保证了设备既可以打印小尺寸零件，也可成形大尺寸打印件。

此外，还可以通过下降第一下部粉箱或第二下部粉箱，以使过量的金属粉末通过刮刀刮入第一下部粉箱或第二下部粉箱中，能够进一步提高金属粉末的利用率。

在本发明的描述中，需要说明的是，“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”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本公开实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种粉床电子束增材制造设备，其特征在于，包括：

成形室，其内部上方设置有隔热框，所述隔热框下方设置有铺粉平台，所述铺粉平台上设置有刮刀，所述铺粉平台下方设置有成形缸；

第一上部粉箱和第二上部粉箱，分别设置在所述隔热框两侧；

第一下部粉箱和第二下部粉箱，分别设置在所述成形缸两侧；以及，

两个推粉装置，分别设置在所述铺粉平台的两侧；所述推粉装置包括：

支撑板，竖向设置在所述铺粉平台上；

推粉槽，设置在所述第一上部粉箱或所述第二上部粉箱下方；

连动组件，与所述支撑板固定，其上端连接所述推粉槽，其下端在所述刮刀的推动下带动上端连接的所述推粉槽向相反的方向运动，以使从所述第一上部粉箱或所述第二上部粉箱进入所述推粉槽中的金属粉末落到所述铺粉平台上。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述连动组件包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆和推杆，所述第一连杆通过第一铰接件与所述第二连杆连接，所述第二连杆通过第二铰接件与所述第三连杆连接，所述第三连杆通过第三铰接件固定在所述支撑板上并可绕所述第三铰接件旋转，所述第三连杆还通过第四铰接件与所述第四连杆连接，所述第四连杆通过第五铰接件与所述推杆连接，所述推杆与所述推粉槽连接，所述第四连杆连接所述第三连杆的一端还设置有复位弹簧；

所述第一连杆和所述推杆均平行于所述铺粉平台设置，且所述推杆位于所述第一连杆的上方。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第一连杆未与所述第二连杆连接的一端设置有转轮。

4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第一连杆的上下两侧分别设置有导向轮。

5.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述推杆上套接有导向块，所述导向块固定在所述支撑板上。

6.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述推杆与所述推粉槽之间还设置有推块。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述推块外侧环向设置有石棉绳。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述铺粉平台的两侧分别设置有第一落粉口和第二落粉口；

所述第一落粉口下端设置有第一引粉盒，所述第一引粉盒下方还设置有第一接粉盒；所述第二落粉口下端设置有第二引粉盒，所述第二引粉盒下方还设置有第二接粉盒。

9.一种粉床电子束增材制造方法，其特征在于，该方法应用于权利要求1~8中任一项所述的粉床电子束增材制造设备，包括：

通过刮刀将第一下部粉箱中的金属粉末取出，并通过所述刮刀刮送至成形缸内进行打印；

所述第一下部粉箱中的金属粉末取尽后，通过所述刮刀以及设置在所述第一下部粉箱一侧的推粉装置将第一上部粉箱中的金属粉末取出至铺粉平台上，并通过所述刮刀刮送至所述成形缸内进行打印；

所述第一上部粉箱中的金属粉末取尽后，通过所述刮刀将第二下部粉箱中的金属粉末取出，并通过所述刮刀刮送至成形缸内进行打印；

所述第二下部粉箱中的金属粉末取尽后，通过所述刮刀以及设置在所述第二下部粉箱一侧的推粉装置将第二上部粉箱中的金属粉末取出至铺粉平台上，并通过所述刮刀刮送至所述成形缸内进行打印；

其中，通过所述刮刀从所述第一上部粉箱或所述第一下部粉箱取粉后，当所述刮刀越过所述成形缸后继续向远离所述第一上部粉箱或所述第一下部粉箱的方向运动时，下降所述第二下部粉箱；当所述刮刀将过量的金属粉末刮入所述第二下部粉箱中并运动至所述第二下部粉箱另一侧时，上升所述第二下部粉箱；

通过所述刮刀从所述第二上部粉箱或所述第二下部粉箱取粉后，当所述刮刀越过所述成形缸后继续向远离所述第二上部粉箱或所述第二下部粉箱的方向运动时，下降所述第一下部粉箱；当所述刮刀将过量的金属粉末刮入所述第一下部粉箱中并运动至所述第一下部粉箱另一侧时，上升所述第一下部粉箱。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一下部粉箱中的金属粉末取尽后，通过所述刮刀以及设置在所述第一下部粉箱一侧的推粉装置将第一上部粉箱中的金属粉末取出至铺粉平台上，并通过所述刮刀刮送至所述成形缸内进行打印，具体包括：

所述第一下部粉箱中的金属粉末取尽后，使所述刮刀向设置在所述第一下部粉箱一侧的推粉装置移动；

通过所述刮刀推动所述推粉装置的下端带动其上端连接的推粉槽向相反的方向运动，使从所述第一上部粉箱进入所述推粉槽中的金属粉末落到所述铺粉平台上；

通过所述刮刀将所述铺粉平台上的金属粉末刮送至所述成形缸内进行打印。

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