CN115338433B - 一种摆式刮刀装置及粉床选区熔化增材制造设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摆式刮刀装置及粉床选区熔化增材制造设备，涉及3D打印技术领域，解决了现有刮刀装置需要过量取粉才能将粉床铺满，导致余粉量过多的问题。本发明的摆式刮刀装置包括：刮刀支架；两个安装座组件，分别设置在刮刀支架两端；摆式刮刀座，设置在两个安装座组件之间，且与安装座组件转动连接；两个刮刀组件，对称设置在摆式刮刀座两侧，用于跟随摆式刮刀座转动，以使其中一个刮刀组件进行取粉和铺粉操作；并在取粉和铺粉操作完成后，跟随摆式刮刀座再次转动，以使另一个刮刀组件进行二次铺粉操作；限位组件，设置在安装座组件上，用于在取粉和铺粉操作，以及在二次铺粉操作时限制摆式刮刀座的转动角度。

Description

一种摆式刮刀装置及粉床选区熔化增材制造设备

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种摆式刮刀装置及粉床选区熔化增材制造设备。

背景技术

3D打印技术也称增材制造技术，是以三维数字化模型文件进行驱动，通过能量束扫描熔化金属材料，逐层沉积制造3D金属零件的技术。相对于传统的减材制造技术，增材制造技术不仅具有制造速度快、无需加工模具、开发周期短以及制造成本低的优势，还具有工艺简单、可成形复杂形状和梯形结构等特点。该技术在航空航天高性能复杂零部件的制造以及个性化多孔结构医疗植入体的制造领域具有广泛的应用前景。

粉床选区熔化技术是增材制造技术的主流。其工艺原理为：预先在成形平台上铺设一层金属粉末，能量束在模型处理软件切层后的三维模型数据的驱动下，在金属粉末层上进行扫描并选择性熔化金属粉末材料进行材料成形；成形完成后，将成形平台下降一个金属粉末层厚度的高度，并重复上述步骤，逐层沉积实现3D实体零件的成形。

目前，主流的粉床选区熔化增材制造设备有三种。第一种是单粉缸下送粉结构，该结构只有一个位于左侧的粉缸与一个位于右侧的成形缸；为了保证粉床的充分铺粉，需要在铺粉过程中过量取粉，导致余粉量大，打印过程中粉末利用率低。第二种是双粉缸下送粉结构，该结构包括一个成形缸和两个粉缸，成形缸位于中间位置，两个粉缸分别位于成形缸的左右两侧；该结构的铺粉送粉步骤比较复杂，刮刀从一侧铺完粉后返回进行第二次铺粉时，需要等待该侧粉缸抬升送粉，延长了铺粉时间，降低了打印效率。第三种是双箱上送粉结构，该结构利用粉末的堆挤进行铺粉，不仅取粉量大，而且无法定量取粉，打印过程中对粉末的利用率低。

发明内容

本发明提供了一种摆式刮刀装置及粉床选区熔化增材制造设备，解决了现有刮刀装置需要过量取粉才能将粉床铺满，导致余粉量过多的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提供一种摆式刮刀装置，包括：

刮刀支架；

两个安装座组件，分别设置在所述刮刀支架两端；

摆式刮刀座，设置在两个所述安装座组件之间，且与所述安装座组件转动连接；

两个刮刀组件，对称设置在所述摆式刮刀座两侧，用于跟随所述摆式刮刀座转动，以使其中一个所述刮刀组件进行取粉和铺粉操作；并在所述取粉和铺粉操作完成后，跟随所述摆式刮刀座再次转动，以使另一个所述刮刀组件进行二次铺粉操作；

限位组件，设置在所述安装座组件上，用于在所述取粉和铺粉操作，以及在所述二次铺粉操作时限制所述摆式刮刀座的转动角度。

在一种可能的实现方式中，所述摆式刮刀座包括：

转轴，所述转轴转动连接在两个所述安装座组件之间；

刀座本体，所述刀座本体固定在所述转轴远离所述刮刀支架的一侧，两个所述刮刀组件对称设置在所述刀座本体两侧，且所述刮刀组件与所述转轴平行设置。

在一种可能的实现方式中，所述刀座本体两端位于两个所述刮刀组件之间的位置开设有限位槽；

所述限位组件包括：

偏心轮部件，包括偏心且交错设置在所述转轴端部的两个偏心轮；

弹性挤压件，设置在所述两个偏心轮外部，用于为所述两个偏心轮提供顺时针方向以及逆时针方向的扭矩，以控制所述偏心轮带动所述转轴转动；

挤压件安装座，设置在所述安装座组件远离所述刀座本体的一侧，用于安装所述弹性挤压件；

限位块，设置在所述安装座组件靠近所述刀座本体的一侧，且与所述限位槽位置匹配，以使所述限位槽的槽壁与所述限位块配合限制所述刀座本体的转动角度。

在一种可能的实现方式中，所述弹性挤压件为弹性挤压圈，所述弹性挤压圈套设在所述两个偏心轮外部；

所述弹性挤压圈相对的两侧设有内凹处，且两个所述内凹处分别与所述两个偏心轮相对的两侧紧贴。

在一种可能的实现方式中，所述转轴端部外边缘对称开设有两个卡槽；

所述限位组件包括：

两个弹性顶杆组，两个所述弹性顶杆组分别设置在两个卡槽外侧，每个所述弹性顶杆组包括两个弹性顶杆，且每个所述弹性顶杆靠近所述卡槽的端部为球形面，用于在所述摆式刮刀座转动时，使每组所述弹性顶杆组中的一个所述弹性顶杆卡入所述卡槽内；

顶杆安装座，设置在所述安装座组件远离所述刀座本体的一侧，用于固定所述弹性顶杆。

在一种可能的实现方式中，两个所述安装座组件中至少包括一个活动安装座，所述活动安装座与所述刮刀支架可拆卸连接。

在一种可能的实现方式中，所述活动安装座包括：

活动轴承座，可拆卸安装在所述刮刀支架一端的底部；所述转轴的一端转动穿射在所述活动轴承座上；

顶板，设置在所述活动轴承座远离所述刀座本体的一侧，所述顶板上穿射有至少一个顶丝，所述顶丝与所述顶板配合用于压紧所述活动轴承座。

另一方面，本发明提供一种粉床选区熔化增材制造设备，包括单粉缸下送粉增材制造设备本体以及上述任一项所述的摆式刮刀装置；

所述摆式刮刀装置设置在所述单粉缸下送粉增材制造设备本体内部。

在一种可能的实现方式中，所述单粉缸下送粉增材制造设备本体包括：成形室，垂直设置在所述成形室顶部的能量束发射装置，以及设置在所述成形室内部的粉缸组件、成形缸组件、第一铺粉平台、第二铺粉平台和导向组件；

所述粉缸组件与所述成形缸组件并排设置，所述第一铺粉平台设置在所述粉缸组件顶部，所述第二铺粉平台与所述第一铺粉平台对接且设置在所述成形缸组件顶部；

所述摆式刮刀装置设置在所述第一铺粉平台与所述第二铺粉平台上方，且滑动连接在所述导向组件上，所述摆式刮刀装置沿所述导向组件在所述第一铺粉平台与所述第二铺粉平台上方往复运动。

在一种可能的实现方式中，所述摆式刮刀装置还包括两个拨杆，两个所述拨杆分别设置在所述摆式刮刀装置的摆式刮刀座两端的底部；

所述第一铺粉平台与所述第二铺粉平台互相远离的一端的两侧均设置有弹性拨片，所述弹性拨片与所述拨杆位置匹配，用于在所述弹性拨片碰撞到所述拨杆后拨动所述拨杆转动所述摆式刮刀座。

本发明实施例提供的摆式刮刀装置，在使用时安装在具有单粉缸下送粉结构的粉床选区熔化增材制造设备内，通过其中一个刮刀组件进行取粉和铺粉操作，之后转动摆式刮刀座使另一个刮刀组件进行二次铺粉操作，本发明的摆式刮刀装置能够对第一次铺粉后的余粉进行二次铺粉，并对二次铺粉后的余粉进行回收，使得整个铺粉过程中没有多余的金属粉末遗漏。

本发明实施例提供的摆式刮刀装置采用偏心轮部件、弹性挤压件、限位块和限位槽，或采用卡槽和弹性顶杆等纯机械结构来实现两个刮刀组件的左右交替铺送粉，通过摆式刮刀装置本身的左右往复运动来改变刮刀组件的铺粉方向，不仅结构简单可靠，而且能在高温、高真空以及高粉尘的恶劣环境下长期使用。

本发明实施例提供的粉床选区熔化增材制造设备在使用前，摆式刮刀装置位于粉缸组件正上方，转动摆式刮刀座使远离成形缸组件一侧的刮刀组件底端与成形缸组件上表面齐平，控制摆式刮刀装置整体向成形缸组件所在方向移动，以使该刮刀组件从粉缸组件内取出金属粉末，并将金属粉末均匀地铺送至成形缸组件上表面；转动摆式刮刀座使另一侧的刮刀组件底端与成形缸组件上表面齐平，控制摆式刮刀装置整体向粉缸组件所在的方向移动，以使该刮刀组件将第一次铺粉后的余粉再次均匀地铺送至成形缸组件上表面，之后摆式刮刀装置刮送余粉继续向粉缸组件所在方向移动，将余粉送至粉缸组件进行回收，使得整个铺粉过程中没有多余的金属粉末遗漏，同时降低了取粉量，提高了设备打印过程中粉缸组件中粉末的利用率，从而可以减小粉缸组件的装粉量，缩小成形室的体积。

本发明实施例提供的粉床选区熔化增材制造设备的弹性拨片能够缓冲摆式刮刀装置左右往复运动过程中拨杆碰撞弹性拨片的冲击力，起到软碰撞保护作用。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的一种摆式刮刀装置的整体结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的一种摆式刮刀装置的部分爆炸图；

图3为本发明实施例1提供的一种摆式刮刀装置的另一角度的部分爆炸图；

图4为本发明实施例1提供的一种摆式刮刀装置第一次铺粉时隐藏安装座组件、顶板和顶丝后的左视图；

图5为本发明实施例1提供的一种摆式刮刀装置第二次铺粉时隐藏安装座组件、顶板和顶丝后的左视图；

图6为本发明实施例2提供的一种摆式刮刀装置的限位组件第一次铺粉时的结构示意图；

图7为本发明实施例2提供的一种摆式刮刀装置的限位组件第一次铺粉与第二次铺粉切换过程中的中间状态的结构示意图；

图8为本发明实施例2提供的一种摆式刮刀装置的限位组件第二次铺粉时的结构示意图；

图9为本发明实施例3提供的粉床选区熔化增材制造设备的整体结构示意图；

图10为本发明实施例3提供的粉床选区熔化增材制造设备开始第一次铺粉时的状态图；

图11为本发明实施例3提供的粉床选区熔化增材制造设备取完粉后的状态图；

图12为本发明实施例3提供的粉床选区熔化增材制造设备完成第一次铺粉后的状态图；

图13为本发明实施例3提供的粉床选区熔化增材制造设备开始第二次铺粉时的状态图；

图14为本发明实施例3提供的粉床选区熔化增材制造设备的弹性拨片部分的放大图。

部件和附图标记说明：

1、摆式刮刀装置；11、刮刀支架；12、安装座组件；121、活动轴承座；122、顶板；123、顶丝；124、固定轴承座；13、摆式刮刀座；131、转轴；132、刀座本体；14、刮刀组件；141、刮片；142、刮片压板；15、限位组件；151、偏心轮；152、弹性挤压圈；153、挤压件安装座；154、限位块；155、限位槽；156、卡槽；157、弹性顶杆；158、顶杆安装座；16、拨杆；17、防尘圈；2、成形室；3、能量束发射装置；4、粉缸组件；41、粉缸升降托板；42、粉缸升降件；5、成形缸组件；51、成形缸升降件；52、成型托板；53、调平旋片；54、成型底板；6、第一铺粉平台；7、第二铺粉平台；8、导向组件；9、弹性拨片。

具体实施方式

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作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。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。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个该特征。在本公开实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。另外，“基于”或“根据”的使用意味着开放和包容性，因为“基于”或“根据”一个或多个条件或值的过程、步骤、计算或其他动作在实践中可以基于额外条件或超出的值。

为了解决现有刮刀装置需要过量取粉才能将粉床铺满，导致余粉量过多的问题，本发明实施例提供了一种摆式刮刀装置及粉床选区熔化增材制造设备。

实施例1

本发明实施例1提供了一种摆式刮刀装置。

图1为本发明实施例1提供的一种摆式刮刀装置的整体结构示意图；图2为本发明实施例1提供的一种摆式刮刀装置的部分爆炸图；图3为本发明实施例1提供的一种摆式刮刀装置的另一角度的部分爆炸图；图4为本发明实施例1提供的一种摆式刮刀装置第一次铺粉时隐藏安装座组件、顶板和顶丝后的左视图。

参照图1-图4，摆式刮刀装置1包括：

刮刀支架11；

两个安装座组件12，分别设置在刮刀支架11两端；

摆式刮刀座13，设置在两个安装座组件12之间，且与安装座组件12转动连接；

两个刮刀组件14，对称设置在摆式刮刀座13两侧，用于跟随摆式刮刀座13转动，以使其中一个刮刀组件14进行取粉和铺粉操作；并在取粉和铺粉操作完成后，跟随摆式刮刀座13再次转动，以使另一个刮刀组件14进行二次铺粉操作；

限位组件15，设置在安装座组件12上，用于在取粉和铺粉操作，以及在二次铺粉操作时限制摆式刮刀座13的转动角度。

其中，摆式刮刀座13包括：

转轴131，转轴131转动连接在两个安装座组件12之间；

刀座本体132，刀座本体132固定在转轴131远离刮刀支架11的一侧，两个刮刀组件14对称设置在刀座本体132两侧，且刮刀组件14与转轴131平行设置。

本实施例中，刀座本体132为等腰梯台，等腰梯台上底的长度与下底的长度相等，上底的宽度小于下底的宽度，两个刮刀组件14对称设置在等腰梯台的两个腰上，且刮刀组件14的长度与等腰梯台的长度相等，即刮刀组件14沿等腰梯台腰的长度方向设置。

具体的，每个刮刀组件14均包括刮片141与刮片压板142，刮片压板142对称固定在等腰梯台的两个腰上，刮片141通过螺栓可拆卸安装在对应的刮片压板142上，便于用户对刮片141进行更换。

图5为本发明实施例1提供的一种摆式刮刀装置第二次铺粉时隐藏安装座组件、顶板和顶丝后的左视图。

参照图2-图5，刀座本体132两端位于两个刮刀组件14之间的位置开设有限位槽155。

限位组件15包括：

偏心轮151部件，包括偏心且交错设置在转轴131端部的两个偏心轮151。

弹性挤压件，设置在两个偏心轮151外部，用于为两个偏心轮151提供顺时针方向以及逆时针方向的扭矩，以控制偏心轮151带动转轴131转动。

具体的，弹性挤压件为弹性挤压圈152，弹性挤压圈152套设在两个偏心轮151外部；弹性挤压圈152相对的两侧设有内凹处，且两个内凹处分别与两个偏心轮151相对的两侧紧贴。

挤压件安装座153，设置在安装座组件12远离刀座本体132的一侧，用于安装弹性挤压件。

限位块154，设置在安装座组件12靠近刀座本体132的一侧，且与限位槽155位置匹配，以使限位槽155的槽壁与限位块154配合限制刀座本体132的转动角度。

参照图2、图3，本实施例中，限位槽155为与刀座本体132端面形状匹配的梯形槽，限位块154为设置在安装座组件12上且一端伸入梯形槽内部的限位钉。挤压件安装座153靠近安装座组件12一侧开设有安装槽，弹性挤压圈152安装在安装槽内。

参照图4、图5，刮刀组件14包括左刮刀与右刮刀。

参照图4，图中箭头方向为刀座本体132的转动方向，当左刮刀转动到转轴131正下方时，弹性挤压圈152的内凹处挤压两个偏心轮151，使转轴131有带动刀座本体132逆时针转动的趋势，同时限位钉抵在梯形槽左侧腰上，给刀座本体132一个逆向的力，使左刮刀保持图4的状态。

参照图5，图中箭头方向为刀座本体132的转动方向，当右刮刀转动到转轴131正下方时，弹性挤压圈152的内凹处挤压两个偏心轮151，使转轴131有带动刀座本体132顺时针转动的趋势，同时限位钉抵在梯形槽右侧腰上，给刀座本体132一个逆向的力，使右刮刀保持图5的状态。

从而通过刀座本体132的往复摆动实现左刮刀与右刮刀的交替工作，通过弹性挤压圈152、偏心轮151以及限位钉的配合对左刮刀与右刮刀进行定位。

参照图1、图2，两个安装座组件12中至少包括一个活动安装座，活动安装座与刮刀支架11可拆卸连接，方便用户安装或更换摆式刮刀座13。

本实施例中，安装座组件12包括固定安装座与活动安装座，图1中左侧安装座组件12为活动安装座，右侧安装座组件12为固定安装座。

其中，活动安装座包括活动轴承座121和顶板122。

活动轴承座121可拆卸安装在刮刀支架11一端的底部；转轴131的一端转动穿射在活动轴承座121上。

具体的，刮刀支架11一端底部开设有长条安装槽，活动轴承座121顶端设置有安装凸块，安装凸块滑动连接在长条安装槽内。

顶板122设置在活动轴承座121远离刀座本体132的一侧，顶板122上穿射有至少一个顶丝123，顶丝123与顶板122配合用于压紧活动轴承座121。

其中，固定安装座为固定轴承座124，摆式刮刀座13一端与活动轴承座121同轴转动连接，另一端与固定轴承座124同轴转动连接。

参照图3，进一步的摆式刮刀装置1还包括防尘圈17，防尘圈17为耐高温材质。活动轴承座121和固定轴承座124靠近刀座本体132的一侧均开设有安置槽，防尘圈17设置在安置槽内，且与刀座本体132的端面接触，通过转动顶板122上的顶丝123使防尘圈17紧贴刀座本体132，防止金属粉末进入活动轴承座121和固定轴承座124内。

实施例2

本发明实施例2提供了一种摆式刮刀装置。

图6为本发明实施例2提供的一种摆式刮刀装置的限位组件第一次铺粉时的结构示意图；图7为本发明实施例2提供的一种摆式刮刀装置的限位组件第一次铺粉与第二次铺粉切换过程中的中间状态的结构示意图；图8为本发明实施例2提供的一种摆式刮刀装置的限位组件第二次铺粉时的结构示意图。

参照图6-8，与实施例1的不同之处在于，转轴131端部外边缘对称开设有两个卡槽156。

限位组件15包括两个弹性顶杆组和顶杆安装座158。

其中，两个弹性顶杆组分别设置在两个卡槽156外侧，每个弹性顶杆组包括两个弹性顶杆157，且每个弹性顶杆157靠近卡槽156的端部为球形面，用于在摆式刮刀座13转动时，使每个弹性顶杆组中的一个弹性顶杆157卡入卡槽156内。

顶杆安装座158设置在安装座组件12远离刀座本体132的一侧，用于固定弹性顶杆157。

本实施例中，顶杆安装座158为用于固定转轴131的轴承座，顶杆安装座158上开设有用于安装弹性顶杆157的槽孔；弹性顶杆157包括滑杆及弹簧，滑杆一端插入槽孔内，另一端紧抵转轴131侧壁，弹簧设置在槽孔底壁与滑杆端部之间，调整弹簧的压缩量能够调节滑杆伸出槽孔的长度，滑杆伸出槽孔的端部为球形面，槽孔的孔壁为光滑弧面。

参照图6，转动转轴131带动刀座本体132逆时针移动，当左刮刀转动到转轴131正下方时，位于转轴131左下方和右上方的滑杆在弹簧的顶推下卡入卡槽156内，使左刮刀保持图6的状态。

参照图7，在刀座本体132转动到转轴131正下方的过程中，转轴131转动带动其上的卡槽156转动，使卡入卡槽156内的滑杆的端部逐渐滑出卡槽156。

参照图8，转动转轴131带动刀座本体132顺时针移动，当右刮刀转动到转轴131正下方时，位于转轴131左上方和右下方的滑杆在弹簧的顶推下卡入卡槽156内，使右刮刀保持图8的状态。

从而通过刀座本体132的往复摆动实现左刮刀和右刮刀的交替切换工作，通过卡槽156与对弹性顶杆157的配合对左刮刀和右刮刀进行定位。

本发明实施例提供的摆式刮刀装置，在使用时安装在具有单粉缸下送粉结构的粉床选区熔化增材制造设备内，通过其中一个刮刀组件14进行取粉和铺粉操作，之后转动摆式刮刀座13使另一个刮刀组件14进行二次铺粉操作，本发明的摆式刮刀装置1能够对第一次铺粉后的余粉进行二次铺粉，并对二次铺粉后的余粉进行回收，使得整个铺粉过程中没有多余的金属粉末遗漏。

本发明实施例提供的摆式刮刀装置采用偏心轮部件、弹性挤压件、限位块154和限位槽155，或采用卡槽156和弹性顶杆157等纯机械结构来实现两个刮刀组件14的左右交替铺送粉，通过摆式刮刀装置1本身的左右往复运动来改变刮刀组件14的铺粉方向，不仅结构简单可靠，而且能在高温、高真空以及高粉尘的恶劣环境下长期使用，还具有结构紧凑，轻量化的特点。

实施例3

本发明实施例3提供了一种粉床选区熔化增材制造设备。

图9为本发明实施例3提供的粉床选区熔化增材制造设备的整体结构示意图。

参照图9，粉床选区熔化增材制造设备包括单粉缸下送粉增材制造设备本体以及上述中任一项的摆式刮刀装置1。

其中，单粉缸下送粉增材制造设备本体包括：成形室2，垂直设置在成形室2顶部的能量束发射装置3，以及设置在成形室2内部的粉缸组件4、成形缸组件5、第一铺粉平台6、第二铺粉平台7和导向组件8。

粉缸组件4与成形缸组件5并排设置，第一铺粉平台6设置在粉缸组件4顶部，第二铺粉平台7与第一铺粉平台6对接且设置在成形缸组件5顶部；

摆式刮刀装置1设置在第一铺粉平台6与第二铺粉平台7上方，且滑动连接在导向组件8上，摆式刮刀装置1沿导向组件8在第一铺粉平台6与第二铺粉平台7上方往复运动。

图10为本发明实施例3提供的粉床选区熔化增材制造设备开始第一次铺粉时的状态图。图11为本发明实施例3提供的粉床选区熔化增材制造设备取完粉后的状态图。图12为本发明实施例3提供的粉床选区熔化增材制造设备完成第一次铺粉后的状态图。图13为本发明实施例3提供的粉床选区熔化增材制造设备开始第二次铺粉时的状态图。图14为本发明实施例3提供的粉床选区熔化增材制造设备的弹性拨片部分的放大图。图中箭头方向为摆式刮刀装置1的运动方向。

参照图10-图14，本实施例中，成形室2为单腔体结构，粉缸组件4设置在成形室2内左侧，成形缸组件5设置在成形室2内右侧，且与粉缸组件4并排设置。第一铺粉平台6安装在粉缸组件4正上方，第二铺粉平台7安装在成形缸组件5正上方，第一铺粉平台6与第二铺粉平台7并排对接形成铺粉路径。能量束发射装置3垂直设置在成形室2顶部，且位于成形缸组件5正上方。

其中，粉缸组件4包括粉缸升降托板41及粉缸升降件42。粉缸升降托板41设置在粉缸升降件42顶部，用于存储打印需要的金属粉末；粉缸升降件42用于驱动粉缸升降托板41上升或下降。

成形缸组件5包括成形缸升降件51、成型托板52、调平旋片53及成型底板54，成型托板52设置在成形缸升降件51顶部，调平旋片53为四个且呈矩形顶角安装在成型托板52顶部，成型底板54安装在调平旋片53顶部；通过成形缸升降件51控制成型托板52、调平旋片53及成型底板54的高度；通过调平旋片53对成型底板54的高度进行微调。

粉缸升降件42和成形缸升降件51均为直线驱动装置，用于高精度的控制粉缸升降托板41和成型托板52的高度。

导向组件8包括导向杆、滑块及驱动电机，导向杆安装在成形室2的后壁上，且位于铺粉路径上方，滑块滑动设置在导向杆上，驱动电机用于驱动滑块沿导向杆往复直线运动。摆式刮刀装置1一端与滑块连接，通过滑块带动摆式刮刀装置1沿铺粉路径往复运动。

进一步的，摆式刮刀装置1还包括两个拨杆16，两个拨杆16分别设置在摆式刮刀座13两端的底部。

第一铺粉平台6与第二铺粉平台7互相远离的一端的两侧均设置有弹性拨片9，弹性拨片9与拨杆16位置匹配，用于在弹性拨片9碰撞到拨杆16后拨动拨杆16转动摆式刮刀座13。

具体的，弹性拨片9为弹性可变性件，固定在铺粉路径的左右两侧，用于在摆式刮刀装置1左右往复运动碰撞拨杆16进行左刮刀和右刮刀的交替，同时在拨杆16碰撞弹性拨片9时起到缓冲保护的作用。

本发明的粉床选区熔化增材制造设备打印前的准备阶段具体包括：首先，将金属粉末存储在粉缸升降托板41上，手动拨动摆式刮刀装置1上的拨杆16，使左刮刀位于转轴131正下方，即左刮刀处于图4或图6的状态；将摆式刮刀装置1移动到粉缸组件4上方左侧，即图10中摆式刮刀装置1的位置。

其次，通过成形缸升降件51控制成型托板52、调平旋片53及成型底板54上升至成型底板54的上表面与左刮刀的下表面大致齐平的位置；通过粉缸升降件42带动粉缸升降托板41上升，控制摆式刮刀装置1向右运动，以使左刮刀向右移动取粉，并将取到的金属粉末刮送至成型底板54，观察成型底板54上铺好的金属粉末的厚度及均匀情况，手动旋转调平旋片53以将成型底板54的上表面微调至与左刮刀的下表面相对平行；再次将摆式刮刀装置1移动到粉缸组件4上方左侧，即图10中摆式刮刀装置1的位置。

再次，通过成形缸升降件51控制成型底板54下降一个粉末熔化层的厚度，并将成型底板54上的金属粉末清理干净。

最后，关闭成形室2的腔室门板，对成形室2内部和能量束发射装置3抽真空，在成形室2内部和能量束发射装置3内部的真空度达到设定值时，向成形室2内充入惰性保护气体。

本发明的粉床选区熔化增材制造设备的打印步骤具体包括：第一，启动能量束发射装置3对成型底板54进行预热，成型底板54加热到预定温度后，通过粉缸升降件42带动粉缸升降托板41上升，将一层熔化厚度所需的金属粉末推出第一铺粉平台6。

第二，参照图10，控制摆式刮刀装置1向右运动使左刮刀刮走金属粉末，到达图11中摆式刮刀装置1的位置。

第三，参照图11，控制摆式刮刀装置1继续向右运动使左刮刀刮过成型底板54，将金属粉末均匀的铺满成型底板54，到达图12中摆式刮刀装置1的位置。

第四，参照图12，继续控制摆式刮刀装置1向右运动，直至拨杆16碰撞到右侧的弹性拨片9后，刀座本体132转动，带动右刮刀转动到转轴131正下方，即右刮刀处于图5或图8的状态。

第五，控制粉缸升降托板41下降一定的高度，参照图13，控制摆式刮刀装置1向左运动使右刮刀刮走余粉，并对成型底板54进行二次铺粉，使成型底板54上的金属粉末铺设更均匀、更充分。

第六，控制摆式刮刀装置1继续向左运动，通过右刮刀将余粉刮送回粉缸升降托板41进行回收。

第七，控制摆式刮刀装置1继续向左运动直至拨杆16碰撞到左侧的弹性拨片9后，刀座本体132转动，带动左刮刀转动到转轴131正下方，即左刮刀处于图4或图6的状态。

重复上述步骤，实现摆式刮刀装置1的摆动左右往复铺粉，使得金属粉末一直在摆式刮刀装置1的两个刮刀组件14之间铺送，没有被浪费。

实施例4

本发明实施例4提供了一种粉床选区熔化增材制造设备，与实施例3的不同之处在于，粉缸组件4位于成形室2内右侧，成形缸组件5位于成形室2内左侧，初始状态时摆式刮刀装置1位于粉缸组件4右侧，摆式刮刀装置1由右至左进行第一次铺粉，由左至右进行第二次铺粉。

本发明实施例提供的粉床选区熔化增材制造设备通过摆式刮刀装置1实现两个刮刀组件14的左右往复铺粉，使单粉缸送粉机构的增材制造设备能达到与双粉缸送粉机构的增材制造设备同样的效果，提高了金属粉末的利用率；整体设备整体结构简单，成形室2的体积较小，降低了对成形室2抽真空时的投入成本，缩短了抽真空的时间，降低了能耗。

本发明实施例提供的摆式刮刀装置1采用纯机械结构来实现两个刮刀组件14的左右交替铺送粉，通过摆式刮刀装置1本身的左右往复运动来改变刮刀组件14的铺粉方向，不仅结构简单可靠，而且能在高温、高真空以及高粉尘的恶劣环境下长期使用。

本发明实施例提供的粉床选区熔化增材制造设备的弹性拨片9能够缓冲摆式刮刀装置1左右往复运动过程中拨杆16碰撞弹性拨片9的冲击力，起到软碰撞保护作用。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何在本发明揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种摆式刮刀装置，其特征在于，包括：

刮刀支架；

两个安装座组件，分别设置在所述刮刀支架两端；

摆式刮刀座，设置在两个所述安装座组件之间，且与所述安装座组件转动连接；

两个刮刀组件，对称设置在所述摆式刮刀座两侧，用于跟随所述摆式刮刀座转动，以使其中一个所述刮刀组件进行取粉和铺粉操作；并在所述取粉和铺粉操作完成后，跟随所述摆式刮刀座再次转动，以使另一个所述刮刀组件进行二次铺粉操作；

限位组件，设置在所述安装座组件上，用于在所述取粉和铺粉操作，以及在所述二次铺粉操作时限制所述摆式刮刀座的转动角度；

所述摆式刮刀座包括：

转轴，所述转轴转动连接在两个所述安装座组件之间；

刀座本体，所述刀座本体固定在所述转轴远离所述刮刀支架的一侧，两个所述刮刀组件对称设置在所述刀座本体两侧，且所述刮刀组件与所述转轴平行设置；

所述刀座本体两端位于两个所述刮刀组件之间的位置开设有限位槽；

所述限位组件包括：

偏心轮部件，包括偏心且交错设置在所述转轴端部的两个偏心轮；

弹性挤压件，设置在所述两个偏心轮外部，用于为所述两个偏心轮提供顺时针方向以及逆时针方向的扭矩，以控制所述偏心轮带动所述转轴转动；

挤压件安装座，设置在所述安装座组件远离所述刀座本体的一侧，用于安装所述弹性挤压件；

限位块，设置在所述安装座组件靠近所述刀座本体的一侧，且与所述限位槽位置匹配，以使所述限位槽的槽壁与所述限位块配合限制所述刀座本体的转动角度。

2.根据权利要求1所述的摆式刮刀装置，其特征在于，所述弹性挤压件为弹性挤压圈，所述弹性挤压圈套设在所述两个偏心轮外部；

所述弹性挤压圈相对的两侧设有内凹处，且两个所述内凹处分别与所述两个偏心轮相对的两侧紧贴。

3.根据权利要求1所述的摆式刮刀装置，其特征在于，两个所述安装座组件中至少包括一个活动安装座，所述活动安装座与所述刮刀支架可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的摆式刮刀装置，其特征在于，所述活动安装座包括：

活动轴承座，可拆卸安装在所述刮刀支架一端的底部；所述转轴的一端转动穿射在所述活动轴承座上；

顶板，设置在所述活动轴承座远离所述刀座本体的一侧，所述顶板上穿射有至少一个顶丝，所述顶丝与所述顶板配合用于压紧所述活动轴承座。

5.一种粉床选区熔化增材制造设备，其特征在于，包括单粉缸下送粉增材制造设备本体以及权利要求1-4中任一项所述的摆式刮刀装置；

所述摆式刮刀装置设置在所述单粉缸下送粉增材制造设备本体内部。

6.根据权利要求5所述的粉床选区熔化增材制造设备，其特征在于，所述单粉缸下送粉增材制造设备本体包括：成形室，垂直设置在所述成形室顶部的能量束发射装置，以及设置在所述成形室内部的粉缸组件、成形缸组件、第一铺粉平台、第二铺粉平台和导向组件；

所述粉缸组件与所述成形缸组件并排设置，所述第一铺粉平台设置在所述粉缸组件顶部，所述第二铺粉平台与所述第一铺粉平台对接且设置在所述成形缸组件顶部；

所述摆式刮刀装置设置在所述第一铺粉平台与所述第二铺粉平台上方，且滑动连接在所述导向组件上，所述摆式刮刀装置沿所述导向组件在所述第一铺粉平台与所述第二铺粉平台上方往复运动。

7.根据权利要求6所述的粉床选区熔化增材制造设备，其特征在于，所述摆式刮刀装置还包括两个拨杆，两个所述拨杆分别设置在所述摆式刮刀装置的摆式刮刀座两端的底部；

所述第一铺粉平台与所述第二铺粉平台互相远离的一端的两侧均设置有弹性拨片，所述弹性拨片与所述拨杆位置匹配，用于在所述弹性拨片碰撞到所述拨杆后拨动所述拨杆转动所述摆式刮刀座。

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