CN113953538B - 一种环形粉缸增材制造成形装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环形粉缸增材制造成形装置，在环形缸体上设有环形成型仓，环形成型仓内设有环形基板，环形基板下端设有驱动装置，环形缸体上端设有导向板，导向板位于环形成型仓内圈上端，光路系统通过支架固定于环形缸体上，光路系统的成型光束能够作用于环形基板上，环形缸体上设有铺粉刮刀装置，铺粉刮刀装置能够沿环形成型仓环向运动进行铺粉，通过设置环形缸体，利用导向板作用于环形缸体内圈上端，在铺粉刮刀装置进行铺粉过程中，能够有效避免粉末在成型区域内圈铺设，可有效减小铺粉幅面，降低原材料消耗体积，同时利用环形缸体，针对环形、薄壁特征的零件，环形粉缸与目标零件结构特征匹配性高，大幅度提高材料利用率及扫描成形效率。

Description

一种环形粉缸增材制造成形装置
技术领域
本发明属于增材制造技术领域，提出了一种环形粉缸增材制造成形装置，可以实现环形零件环形铺粉环形扫描的成形过程。
背景技术
增材制造技术融合了新材料、信息与制造等多学科技术，被誉为有望产生“第三次工业革命”的代表性技术，是大批量制造模式向个性化制造模式发展的引领技术。金属增材制造技术作为整个增材制造体系中最为前沿和最有潜力的技术，是先进制造技术的重要发展方向。适用于复杂构件的近净成形，采用增材制造技术制造出的成形件具有优异的力学性能，适合多种材料的快速成形，且材料利用率高。
激光选区激光熔化成形技术(Selective Laser Mel ting,SLM)是增材制造的典型代表，它将传统的三维制造工艺转变为平面制造-累积叠加工艺，通过粉末逐层熔化实现三维复杂精密零部件的制造，适合几乎任意复杂形状金属零部件的制造。同时，SLM成形采用的光斑直径小，成形精度高，可以直接成形具有异性流道的复杂薄壁构件，最小壁厚可达到100μm,成形件性能可达到同成分锻件水平，精度远高于精铸工艺。因此，该技术在航空航天、医疗、模具、汽车等领域得到了广泛的应用，被认为是近年来发展最快和最具发展潜力的金属增材制造技术之一。
目前增材制造设备都是采用全幅面铺粉成形的方式，即成形零件最小包络长方体内都需要填充粉末材料。而对于环形零件，大多为薄壁结构，中部内空，自身质量较轻，若是采用传统铺粉方式，原材料需填充整个零件的包络体积，铺粉时间长，材料利用率低，最终导致环形零件成形效率低，价格昂贵，因此急需寻找与环形零件结构特征相匹配的成形方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环形粉缸增材制造成形装置，以克服现有技术的不足。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种环形粉缸增材制造成形装置，包括环形缸体和光路系统，环形缸体上设有环形成型仓，环形成型仓内设有环形基板，环形基板下端设有驱动装置，环形缸体上端设有导向板，导向板位于环形成型仓内圈上端，光路系统通过支架固定于环形缸体上，光路系统的成型光束能够作用于环形基板上，环形缸体上设有铺粉刮刀装置，铺粉刮刀装置能够沿环形成型仓环向运动进行铺粉。
进一步的，支架包括侧向支撑板和顶部支撑板，侧向支撑板设置于环形缸体外侧，顶部支撑板固定于侧向支撑板上端，顶部支撑板上端设置有导轨，光路系统设置于导轨上。
进一步的，环形缸体包括外缸体和内缸体，外缸体和内缸体同轴嵌套组成环形缸体。
进一步的，驱动装置包括导向臂和驱动丝杠，导向臂的一端与驱动丝杠转动连接，驱动丝杠连接于驱动电机，环形缸体的内壁开设有竖直开口，导向臂的另一端穿过竖直开口与环形基板底部固定连接。
进一步的，导向臂中间设有导向孔，导向孔与驱动丝杠转动连接，驱动丝杠同轴设置于环形缸体内侧，导向臂上周向均匀阵列有多个连接臂，通过连接臂与环形基板底部固定连接。
进一步的，竖直开口处设有密封带。
进一步的，封带采用钢带或平皮带。
进一步的，驱动丝杠与环形缸体同轴设置于环形缸体轴心。
进一步的，导轨上圆周阵列有多个光路系统。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种环形粉缸增材制造成形装置，包括环形缸体和光路系统，环形缸体上设有环形成型仓，环形成型仓内设有环形基板，环形基板下端设有驱动装置，环形缸体上端设有导向板，导向板位于环形成型仓内圈上端，光路系统通过支架固定于环形缸体上，光路系统的成型光束能够作用于环形基板上，环形缸体上设有铺粉刮刀装置，铺粉刮刀装置能够沿环形成型仓环向运动进行铺粉，通过设置环形缸体，利用导向板作用于环形缸体内圈上端，在铺粉刮刀装置进行铺粉过程中，能够有效避免粉末在成型区域内圈铺设，可有效减小铺粉幅面，降低原材料消耗体积，同时利用环形缸体，针对环形、薄壁特征的零件，环形粉缸与目标零件结构特征匹配性高，大幅度提高材料利用率及扫描成形效率。
进一步的，采用丝杠驱动结构，稳定性高。
进一步的，驱动丝杠与环形缸体同轴设置于环形缸体轴心，同时结合导向板结构，能够有效避免驱动丝杠受成型粉末的影响，确保了设备运行的稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例中成形装置立体结构示意图。
图2是本发明实施例中成形装置主视图。
图3是本发明实施例中成形装置缸体安装图。
图中，1、左立柱，2、竖直开口，3、环形基板，4、外缸体，5、铺粉刮刀装置，6、导轨，7、光路系统，8、顶部支撑板，9、驱动丝杠，10、导向臂，11、右立柱，12、密封带，13、内缸体，14、打印材料，15、导向板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1至图3所示，一种环形粉缸增材制造成形装置，包括环形缸体和光路系统7，环形缸体上设有环形成型仓，环形成型仓内设有环形基板3，环形基板3下端设有驱动装置，环形缸体上端设有导向板15，导向板15位于环形成型仓内圈上端，光路系统7通过支架固定于环形缸体上，光路系统7的成型光束能够作用于环形基板3上，环形缸体上设有铺粉刮刀装置5，铺粉刮刀装置5能够沿环形成型仓环向运动进行铺粉。本发明通过设置环形缸体，利用导向板15作用于环形缸体内圈上端，在铺粉刮刀装置5进行铺粉过程中，能够有效避免粉末在成型区域内圈铺设，可有效减小铺粉幅面，降低原材料消耗体积，同时利用环形缸体，针对环形、薄壁特征的零件，环形粉缸与目标零件结构特征匹配性高，大幅度提高材料利用率及扫描成形效率。
具体，支架包括侧向支撑板和顶部支撑板8，侧向支撑板设置于环形缸体外侧，顶部支撑板8固定于侧向支撑板上端，顶部支撑板8上端设置有导轨6，光路系统7设置于导轨6上，能够沿导轨6滑动。
侧向支撑板包括左立柱1与右立柱11正上方，光路系统7通过导轨6设置在顶部支撑板8上方。
环形缸体包括外缸体4和内缸体13，外缸体4和内缸体13同轴嵌套组成环形缸体，且位于顶部支撑板8下方；环形基板3设在外缸体4与内缸体13之间的环形成型仓内。
驱动装置包括导向臂10和驱动丝杠9，导向臂10的一端与驱动丝杠9转动连接，驱动丝杠9连接于驱动电机，环形缸体的内壁开设有竖直开口2，导向臂10的另一端穿过竖直开口2与环形基板3底部固定连接，采用丝杠驱动结构，稳定性高。
具体的，导向臂10中间设有导向孔，导向孔与驱动丝杠9转动连接，驱动丝杠9同轴设置于环形缸体内侧，导向臂10上周向均匀阵列有多个连接臂，通过连接臂与环形基板3底部固定连接；在环形缸体内壁即内缸体13壁上圆周阵列多个竖直开口2，在驱动丝杠9的牵引下导向臂10带动环形基板3一起上下运动，从而实现打印过程。
竖直开口2处设有密封带12，用于密封竖直开口2与导向臂10之间的缝隙，防止成型过程中粉末进入环形仓底部。密封带12的上下端固接在竖直开口12的上下端，用于防止打印材料17泄露。密封带12采用钢带或平皮带，采用钢带结构，钢带固定于导向臂10上，随导向臂10一起上下运动，钢带长度大于导向臂10的运动行程；采用平皮带结构，在中间设置开口，导向臂10贴合平皮带的中间开口上下滑动，滑动过后平皮带中间自动贴合，形成密封结构。每个竖直开口2处均有导向臂10伸入内缸体13与环形基板3固接在一起。
驱动丝杠9设置在内缸体13中心处，其轴线与内缸体13轴线平行。
光路系统7圆周阵列均布在导轨6上，数量可以是两个或者更多，其可以饶导轨6的轴心转动，从而实现环形扫描过程；
铺粉刮刀装置5设置在外缸体3与内缸体13侧母线正上方，并可以绕外缸体4轴线旋转运动，实现环形铺粉过程。
本发明采用环形缸体结构，成型过程中，根据成型零件需求，选择环形铺粉仓规格，利用导向板15结构，防止铺粉进入成型仓内圈，在铺粉刮刀装置5进行铺粉过程中，能够有效避免粉末在成型区域内圈铺设，可有效减小铺粉幅面，降低原材料消耗体积，同时利用环形缸体，针对环形、薄壁特征的零件，环形粉缸与目标零件结构特征匹配性高，大幅度提高材料利用率及扫描成形效率，环形分缸可以用于环形薄壁特征零件成形，有效减小铺粉幅面，降低原材料消耗体积，大幅度提高材料利用率及扫描成形效率；圆形粉缸缸体可以满足一般实体零件成形要求。

Claims (6)

1.一种环形粉缸增材制造成形装置，其特征在于，包括环形缸体和光路系统(7)，环形缸体上设有环形成型仓，环形成型仓内设有环形基板(3)，环形基板(3)下端设有驱动装置，环形缸体上端设有导向板(15)，导向板(15)位于环形成型仓内圈上端，光路系统(7)通过支架固定于环形缸体上，光路系统(7)的成型光束能够作用于环形基板(3)上，环形缸体上设有铺粉刮刀装置(5)，铺粉刮刀装置(5)能够沿环形成型仓环向运动进行铺粉，驱动装置包括导向臂(10)和驱动丝杠(9)，导向臂(10)的一端与驱动丝杠(9)转动连接，驱动丝杠(9)连接于驱动电机，环形缸体的内壁开设有竖直开口(2)，导向臂(10)的另一端穿过竖直开口(2)与环形基板(3)底部固定连接，导向臂(10)上周向均匀阵列有多个连接臂，通过连接臂与环形基板(3)底部固定连接，竖直开口(2)处设有密封带(12)。
2.根据权利要求1所述的一种环形粉缸增材制造成形装置，其特征在于，支架包括侧向支撑板和顶部支撑板(8)，侧向支撑板设置于环形缸体外侧，顶部支撑板(8)固定于侧向支撑板上端，顶部支撑板(8)上端设置有导轨(6)，光路系统(7)设置于导轨(6)上。
3.根据权利要求1所述的一种环形粉缸增材制造成形装置，其特征在于，环形缸体包括外缸体(4)和内缸体(13)，外缸体(4)和内缸体(13)同轴嵌套组成环形缸体。
4.根据权利要求1所述的一种环形粉缸增材制造成形装置，其特征在于，密封带(12)采用钢带或平皮带。
5.根据权利要求1所述的一种环形粉缸增材制造成形装置，其特征在于，驱动丝杠(9)与环形缸体同轴设置于环形缸体轴心。
6.根据权利要求1所述的一种环形粉缸增材制造成形装置，其特征在于，导轨(6)上圆周阵列有多个光路系统(7)。
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