CN112590205A - 一种梯度材料结构激光熔化沉积成形用自动混粉装置 - Google Patents

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周庆军
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孙国辉
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孙宏波
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Abstract

本发明涉及3D打印领域，特别是一种梯度材料结构激光熔化沉积成形用自动混粉装置，包括送粉器和送粉头，还包括供粉组件、调配组件和回收组件，所述供粉组件安装于调配组件顶部，供粉组件的一端延伸至调配组件内，调配组件安装于回收组件的顶部，送粉头安装于送粉器的一端且送粉器的一端延伸至调配组件的下段。本发明通过阻挡电机驱动旋转轴使阻挡圆盘旋转控制第一供料罐和第二供料罐的通断，从而使第一供料罐和第二供料罐内不同的粉料依次进入Y型管内，通过Y型管逐层在配比箱内堆叠形成层次，通过阻挡圆盘的转动控制第一供料罐或第二供料罐内的粉料进入Y型管内的量，从而避免不同粉料用量配比错误导致烧结的产品质量以及强度达不到标准。

Description

一种梯度材料结构激光熔化沉积成形用自动混粉装置
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，特别是一种梯度材料结构激光熔化沉积成形用自动混粉装置。
背景技术
新一代航天装备为提升系统效能，逐渐向轻质化、整体化和结构-功能一体化方向发展，其中梯度材料结构就是结构-功能一体化的典型代表，其化学成分逐层变化，能够同时满足强度和耐蚀/耐热/轻质等功能的多重要求，具有广泛的应用前景，传统的制造方法无法实现梯度材料结构的成形，但由于梯度材料结构的制备需要两种粉末，并且两者配比逐层变化，因此每层沉积后均需重新进行“粉末调配-装粉-成形”的步骤，引用专利号CN201810047023.6一种选区激光熔化制备功能梯度材料的装置，包括成型室、箱体、舱门、把手、PLC控制器、光路通道、工作平台、凸台、下导轨、下滑块、下连接块、上导轨、上滑块、上连接块、刮板支撑柱I、刮板I、刮板支撑柱II、刮板II、落粉管道、集粉箱、微型振动马达、筛网、拉手I、收粉盒、拉手II、滑槽、隔板、加热室、加热棒、筛粉室、成型缸、活塞、送粉缸I、送粉底板I、送粉缸II、送粉底板II、成型基板、出粉口I、落粉口I、移动挡板I、电动推杆I、移动挡板II、落粉口II、出粉口II、限位块I、限位块II、活塞I、活塞II、电动推杆II；本发明采用下置式送粉节省材料，粉末成型、过筛、烘干与回收一体化设计，简化工序，节约时间。
上述装置虽然能够提供两个粉缸进行供粉，但是仍旧无法解决在激光熔化沉积成形过程中粉末的逐层自动调配、混合与送给的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种梯度材料结构激光熔化沉积成形用自动混粉装置，以解决现有技术中激光熔化沉积成形过程中粉末的逐层自动调配、混合与送给的技术问题。
本发明提供一种梯度材料结构激光熔化沉积成形用自动混粉装置，包括送粉器和送粉头，还包括供粉组件、调配组件和回收组件，所述供粉组件安装于调配组件顶部，供粉组件的一端延伸至调配组件内，所述调配组件安装于回收组件的顶部，所述送粉头安装于送粉器的一端且送粉器的另一端延伸至调配组件的下段，所述调配组件包括配比箱和分粉件，所述配比箱搭接于分粉件的顶部且分粉件的上段延伸至配比箱内。
进一步的，所述供粉组件包括第一供料罐、第二供料罐和输送管道，所述第一供料罐和第二供料罐间隔设置且第一供料罐和第二供料罐的底部均设有出料管，两个出料管内均水平设置有阻挡圆盘，每个所述阻挡圆盘旁侧均设有阻挡电机和旋转轴，所述阻挡电机安装于对应出料管的外侧壁上且旋转轴能够转动的安装于出料管上，阻挡圆盘与旋转轴固定连接且旋转轴与阻挡电机的输出轴固定连接，所述输送管道截面呈Y形且输送管道的上段与两个出料管连接，输送管道的下段延伸至配比箱内。
进一步的，所述输送管道的旁侧设有与其固定连接的支撑架，所述输送管道的下段内设有打散电机和打散块，所述打散电机安装于输送管道内且打散块安装于打散电机的输出轴上，所述打散电机的顶部设有分散板且分散板与打散电机固定连接，所述分散板呈锥形。
进一步的，所述配比箱的顶部设有进粉孔且配比箱的底部设有四个支撑柱且四个支撑柱呈矩阵排列，每个支撑柱的下方设有称重器，所述配比箱的截面呈漏斗状。
进一步的，所述分粉件包括分料块、推送杆、容纳块和分料壳，所述分料壳与配比箱底部固定连接且分料壳内设有两个过料通道，所述容纳块安装于分料壳上且推送杆插接于容纳块内，所述推送杆的旁侧设有与容纳块滑动配合导向杆，所述容纳块内设有推送电机和推送齿轮，所述推送齿轮安装于推送电机的输出轴上且推送杆上设有与推送齿轮啮合的齿槽，所述分料块截面呈三角形且分料块安装于推送杆和导向杆的顶部，所述分料块的两侧均设有挡粉块，两个挡粉块的顶部延伸至分料壳内且两个挡粉块的底部均设有抵触弹簧，所有所述抵触弹簧的底部均与容纳块顶部固定连接。
进一步的，所述分料壳的旁侧设有抽粉泵和抽粉管道，所述抽粉管道的一端与抽粉泵的输入端插接配合，抽粉管道的另一端穿过分料壳的侧壁与分料壳内部空间相连通，所述送粉器与抽粉泵输出端相连通。
进一步的，所述回收组件包括回收管道和两个封闭板，所述回收管道竖直设置且回收管道的顶部延伸至分料壳内，回收管道的底部设有垫高块，两个所述封闭板对称设置且两个封闭板均位于回收管道内，两个封闭板的上端面与回收管道的上端面共平面设置，两个封闭板与回收管道铰接，两个封闭板的底部均设有倾斜设置的推送板，两个推送板的下段均延伸至回收管道的侧壁外，回收管道的两侧设有推送气缸且两个推送气缸的输出端分别与两个推送板固定连接。
进一步的，所述垫高块内设有与其插接配合的回收箱，所述回收箱上设有把手，所述垫高块上设有运转泵，所述运转泵的输入端设有吸入管道，所述吸入管道截面呈L型且吸入管道的一端延伸至回收管道内，吸入管道的另一端与运转泵的输入端连通，所述运转泵的输出端设有输出管道，所述输出管道的一端延伸至回收管道内，输出管道的另一端与运转泵的输出端连通。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：
将两种不同的粉料分别放置于第一供料罐和第二供料罐内。
其一，需要配比时粉料时，阻挡电机驱动旋转轴使阻挡圆盘旋转控制第一供料罐和第二供料罐的通断，从而使第一供料罐和第二供料罐内不同的粉料依次进入Y型管内，并且通过Y型管逐层在配比箱内堆叠形成层次，通过阻挡圆盘的转动控制第一供料罐或第二供料罐内的粉料进入Y型管内的量，从而避免不同粉料用量配比错误导致烧结的产品质量以及强度达不到标准。
其二，当形成层次不同种类的粉料需要使用时，容纳块内的推送电机驱动推送齿轮使推送杆竖直向下移动，推送杆带动分料块向下移动使配比箱内最下方一层的粉料通过两个过料通道进入分料壳内，抽风泵工作通过抽粉管道将分料壳内的粉料输送至送粉器内并通过送粉头向外排出，从而避免了吸取粉料时始终在配比箱内最上端吸取导致粉料在吸取一段时间后，粉料层下降需要不断调节吸取粉料的吸力，提高了吸取粉料的效率。
其三，进入输送管道内单一的粉料直接通过输送管道进入配比箱内，如若进入输送管道内的粉料是多种粉料时，打散电机驱动打散块进行转动，打散块对进入输送管道内多种粉料进行打散使粉料混合在一起，设置在输送管道内打散电机和打散块提高了多种粉料混合在一起，从而避免多种粉料在需要混合时仍然是一层叠一层没有混合在一起。
其四，设置的回收组件用以回收沉积完成后的粉料，当粉料需要回收时，两个推送气缸驱动两个推送板使两个推送板旋转，分料壳内的粉料通过回收管道进入垫高块内的回收箱内，设置的运转泵用以加快分料壳内的粉料进入回收箱内的速度，从而提高生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明局部的立体结构示意图一；
图3为本发明供粉组件的立体结构示意图；
图4为为图3中A处放大图；
图5为本发明局部的立体结构示意图二；
图6为本发明局部的剖视图；
图7为本发明分粉件的剖视图；
图8为本发明配比箱的剖视图；
图9为本发明分粉件的局部剖视图；
图10为本发明分料壳的局部剖视图；
图11为本发明回收组件的立体结构示意图。
附图标记：供粉组件1，第一供料罐11，第二供料罐12，输送管道13，支撑架131，打散电机132，打散块133，分散板134，出料管14，阻挡圆盘141，阻挡电机142，旋转轴143，调配组件2，配比箱21，进粉孔211，支撑柱212，称重器213，分粉件22，分料块221，推送杆222，容纳块223，分料壳224，过料通道225，导向杆226，推送电机227，推送齿轮228，挡粉块229，抵触弹簧2210，抽粉泵23，抽粉管道24，回收组件3，回收管道31，封闭板32，垫高块33，回收箱331，运转泵332，吸入管道333，输出管道334，推送板34，推送气缸35，送粉头4，送粉器5。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。
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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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。
下面结合图1至图11所示，本发明实施例提供了一种梯度材料结构激光熔化沉积成形用自动混粉装置，送粉器5和送粉头4，还包括供粉组件1、调配组件2和回收组件3，所述供粉组件1安装于调配组件2顶部，供粉组件1的一端延伸至调配组件2内，所述调配组件2安装于回收组件3的顶部，所述送粉头4安装于送粉器5的一端且送粉器5的另一端延伸至调配组件2的下段，所述调配组件2包括配比箱21和分粉件22，所述配比箱21搭接于分粉件22的顶部且分粉件22的上段延伸至配比箱21内。
具体地，所述供粉组件1包括第一供料罐11、第二供料罐12和输送管道13，所述第一供料罐11和第二供料罐12间隔设置且第一供料罐11和第二供料罐12的底部均设有出料管14，两个出料管14内均水平设置有阻挡圆盘141，每个所述阻挡圆盘141旁侧均设有阻挡电机142和旋转轴143，所述阻挡电机142安装于对应出料管14的外侧壁上且旋转轴143能够转动的安装于出料管14上，阻挡圆盘141与旋转轴143固定连接且旋转轴143与阻挡电机142的输出轴固定连接，所述输送管道13截面呈Y形且输送管道13的上段与两个出料管14连接，输送管道13的下段延伸至配比箱21内，设置的第一供料罐11和第二供料罐12用以容纳两种不同的粉料，需要配比时粉料时，阻挡电机142驱动旋转轴143使阻挡圆盘141旋转控制第一供料罐11和第二供料罐12的通断，从而使第一供料罐11和第二供料罐12内不同的粉料依次进入Y型管内，并且通过Y型管逐层在配比箱21内堆叠形成层次，通过阻挡圆盘141的转动控制第一供料罐11或第二供料罐12内的粉料进入Y型管内的量，从而避免不同粉料用量配比错误导致烧结的产品质量以及强度达不到标准。
具体地，所述输送管道13的旁侧设有与其固定连接的支撑架131，所述输送管道13的下段内设有打散电机132和打散块133，所述打散电机132安装于输送管道13内且打散块133安装于打散电机132的输出轴上，所述打散电机132的顶部设有分散板134且分散板134与打散电机132固定连接，所述分散板134呈锥形，支撑架131用以对输送管道13、第一供料罐11和第二供料罐12进行支撑承重，当进入输送管道13内单一的粉料直接通过输送管道13进入配比箱21内，如若进入输送管道13内的粉料是多种粉料时，打散电机132驱动打散块133进行转动，打散块133对进入输送管道13内多种粉料进行打散使粉料混合在一起，设置在输送管道13内打散电机132和打散块133提高了多种粉料混合在一起，从而避免多种粉料在需要混合时仍然是一层叠一层没有混合在一起，设置的分散板134用以对进入输送管道13内分料进行导向从而避免粉料积攒在打散电机132上。
具体地，所述配比箱21的顶部设有进粉孔211且配比箱21的底部设有四个支撑柱212且四个支撑柱212呈矩阵排列，每个支撑柱212的下方设有称重器213，所述配比箱21的截面呈漏斗状，呈漏斗状的配比箱21会使粉料聚集在配比箱21的下方以便于分料进入分粉件22内，四个支撑柱212用以对配比箱21进行支撑并且每个支撑柱212的下方的称重器213用以对配比箱21内的粉料进行称重，两种粉末同时输送至配比箱21中，当配比箱21中粉末重量达到待沉积层所需重量时，阻挡圆盘141阻止第一供料罐11和第二供料罐12继续向配比箱21进行供料。
具体地，所述分粉件22包括分料块221、推送杆222、容纳块223和分料壳224，所述分料壳224与配比箱21底部固定连接且分料壳224内设有两个过料通道225，所述容纳块223安装于分料壳224上且推送杆222插接于容纳块223内，所述推送杆222的旁侧设有与容纳块223滑动配合导向杆226，所述容纳块223内设有推送电机227和推送齿轮228，所述推送齿轮228安装于推送电机227的输出轴上且推送杆222上设有与推送齿轮228啮合的齿槽，所述分料块221截面呈三角形且分料块221安装于推送杆222和导向杆226的顶部，所述分料块221的两侧均设有挡粉块229，两个挡粉块229的顶部延伸至分料壳224内且两个挡粉块229的底部均设有抵触弹簧2210，所有所述抵触弹簧2210的底部均与容纳块223顶部固定连接，设置的两个挡粉板用以防止分料壳224内的分料脱离分料壳224弥漫至配比箱21外，抵触弹簧2210始终提供抵触力从而防止两个挡粉板脱离分料壳224内。
具体地，所述分料壳224的旁侧设有抽粉泵23和抽粉管道24，所述抽粉管道24的一端与抽粉泵23的输入端插接配合，抽粉管道24的另一端穿过分料壳224的侧壁与分料壳224内部空间相连通，所述送粉器5与抽粉泵23输出端相连通，当形成层次不同种类的粉料需要使用时，容纳块223内的推送电机227驱动推送齿轮228使推送杆222竖直向下移动，推送杆222带动分料块221向下移动使配比箱21内最下方一层的粉料通过两个过料通道225进入分料壳224内，抽风泵工作通过抽粉管道24将分料壳224内的粉料输送至送粉器5内并通过送粉头4向外排出，从而避免了吸取粉料时始终在配比箱21内最上端吸取导致粉料在吸取一段时间后，粉料层下降需要不断调节吸取粉料的吸力，提高了吸取粉料的效率。
具体地，所述回收组件3包括回收管道31和两个封闭板32，所述回收管道31竖直设置且回收管道31的顶部延伸至分料壳224内，回收管道31的底部设有垫高块33，两个所述封闭板32对称设置且两个封闭板32均位于回收管道31内，两个封闭板32的上端面与回收管道31的上端面共平面设置，两个封闭板32与回收管道31铰接，两个封闭板32的底部均设有倾斜设置的推送板34，两个推送板34的下段均延伸至回收管道31的侧壁外，回收管道31的两侧设有推送气缸35且两个推送气缸35的输出端分别与两个推送板34固定连接，当粉料需要回收时，两个推送气缸35驱动两个推送板34使两个推送板34旋转，分料壳224内的粉料进入回收管道31内，设置的，两个推送板34用于将回收管道31关闭，当两个推送板34移动时能够带动推送板34旋转从而控制回收管道31的通断。
具体地，所述垫高块33内设有与其插接配合的回收箱331，所述回收箱331上设有把手，所述垫高块33上设有运转泵332，所述运转泵332的输入端设有吸入管道333，所述吸入管道333截面呈L型且吸入管道333的一端延伸至回收管道31内，吸入管道333的另一端与运转泵332的输入端连通，所述运转泵332的输出端设有输出管道334，所述输出管道334的一端延伸至回收管道31内，输出管道334的另一端与运转泵332的输出端连通，设置的运转泵332用以加快分料壳224内的粉料进入回收箱331内的速度，从而提高生产效率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种梯度材料结构激光熔化沉积成形用自动混粉装置，包括送粉器(5)和送粉头(4)，其特征在于：还包括供粉组件(1)、调配组件(2)和回收组件(3)，所述供粉组件(1)安装于调配组件(2)顶部，供粉组件(1)的一端延伸至调配组件(2)内，所述调配组件(2)安装于回收组件(3)的顶部，所述送粉头(4)安装于送粉器(5)的一端且送粉器(5)的另一端延伸至调配组件(2)的下段，所述调配组件(2)包括配比箱(21)和分粉件(22)，所述配比箱(21)搭接于分粉件(22)的顶部且分粉件(22)的上段延伸至配比箱(21)内。
2.根据权利要求1所述的一种梯度材料结构激光熔化沉积成形用自动混粉装置，其特征在于：所述供粉组件(1)包括第一供料罐(11)、第二供料罐(12)和输送管道(13)，所述第一供料罐(11)和第二供料罐(12)间隔设置且第一供料罐(11)和第二供料罐(12)的底部均设有出料管(14)，两个出料管(14)内均水平设置有阻挡圆盘(141)，每个所述阻挡圆盘(141)旁侧均设有阻挡电机(142)和旋转轴(143)，所述阻挡电机(142)安装于对应出料管(14)的外侧壁上且旋转轴(143)能够转动的安装于出料管(14)上，阻挡圆盘(141)与旋转轴(143)固定连接且旋转轴(143)与阻挡电机(142)的输出轴固定连接，所述输送管道(13)截面呈Y形且输送管道(13)的上段与两个出料管(14)连接，输送管道(13)的下段延伸至配比箱(21)内。
3.根据权利要求2所述的一种梯度材料结构激光熔化沉积成形用自动混粉装置，其特征在于：所述输送管道(13)的旁侧设有与其固定连接的支撑架(131)，所述输送管道(13)的下段内设有打散电机(132)和打散块(133)，所述打散电机(132)安装于输送管道(13)内且打散块(133)安装于打散电机(132)的输出轴上，所述打散电机(132)的顶部设有分散板(134)且分散板(134)与打散电机(132)固定连接，所述分散板(134)呈锥形。
4.根据权利要求1所述的一种梯度材料结构激光熔化沉积成形用自动混粉装置，其特征在于：所述配比箱(21)的顶部设有进粉孔(211)且配比箱(21)的底部设有四个支撑柱(212)且四个支撑柱(212)呈矩阵排列，每个支撑柱(212)的下方设有称重器(213)，所述配比箱(21)的截面呈漏斗状。
5.根据权利要求1所述的一种梯度材料结构激光熔化沉积成形用自动混粉装置，其特征在于：所述分粉件(22)包括分料块(221)、推送杆(222)、容纳块(223)和分料壳(224)，所述分料壳(224)与配比箱(21)底部固定连接且分料壳(224)内设有两个过料通道(225)，所述容纳块(223)安装于分料壳(224)上且推送杆(222)插接于容纳块(223)内，所述推送杆(222)的旁侧设有与容纳块(223)滑动配合导向杆(226)，所述容纳块(223)内设有推送电机(227)和推送齿轮(228)，所述推送齿轮(228)安装于推送电机(227)的输出轴上且推送杆(222)上设有与推送齿轮(228)啮合的齿槽，所述分料块(221)截面呈三角形且分料块(221)安装于推送杆(222)和导向杆(226)的顶部，所述分料块(221)的两侧均设有挡粉块(229)，两个挡粉块(229)的顶部延伸至分料壳(224)内且两个挡粉块(229)的底部均设有抵触弹簧(2210)，所有所述抵触弹簧(2210)的底部均与容纳块(223)顶部固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种梯度材料结构激光熔化沉积成形用自动混粉装置，其特征在于：所述分料壳(224)的旁侧设有抽粉泵(23)和抽粉管道(24)，所述抽粉管道(24)的一端与抽粉泵(23)的输入端插接配合，抽粉管道(24)的另一端穿过分料壳(224)的侧壁与分料壳(224)内部空间相连通，所述送粉器(5)与抽粉泵(23)输出端相连通。
7.根据权利要求5所述的一种梯度材料结构激光熔化沉积成形用自动混粉装置，其特征在于：所述回收组件(3)包括回收管道(31)和两个封闭板(32)，所述回收管道(31)竖直设置且回收管道(31)的顶部延伸至分料壳(224)内，回收管道(31)的底部设有垫高块(33)，两个所述封闭板(32)对称设置且两个封闭板(32)均位于回收管道(31)内，两个封闭板(32)的上端面与回收管道(31)的上端面共平面设置，两个封闭板(32)与回收管道(31)铰接，两个封闭板(32)的底部均设有倾斜设置的推送板(34)，两个推送板(34)的下段均延伸至回收管道(31)的侧壁外，回收管道(31)的两侧设有推送气缸(35)且两个推送气缸(35)的输出端分别与两个推送板(34)固定连接。
8.根据权利要求7所述的一种梯度材料结构激光熔化沉积成形用自动混粉装置，其特征在于：所述垫高块(33)内设有与其插接配合的回收箱(331)，所述回收箱(331)上设有把手，所述垫高块(33)上设有运转泵(332)，所述运转泵(332)的输入端设有吸入管道(333)，所述吸入管道(333)截面呈L型且吸入管道(333)的一端延伸至回收管道(31)内，吸入管道(333)的另一端与运转泵(332)的输入端连通，所述运转泵(332)的输出端设有输出管道(334)，所述输出管道(334)的一端延伸至回收管道(31)内，输出管道(334)的另一端与运转泵(332)的输出端连通。
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