CN206139836U - 一种协同作业的多工位成型仓 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种协同作业的多工位成型仓，包括基板，固定在所述基板上的成型组件，还包括与所述成型组件连通的气体保护组件，以及固定在所述基板上的冷却组件和透镜，其中，所述透镜镶嵌在基板内部，所述成型组件沿基板的外侧凸出延伸，与所述气体保护组件连通的设置，所述冷却组件围绕所述成型组件的固定。本实用新型提供的成型组件包括多个成型工位，该多个成型工位中相邻的两个成型工位平齐间隔的设置，以方便成型机台可以一次进行多个工位的激光熔化作业，能够有效的提高激光发生器的利用率，减少机台的等待时间，从而实现一个激光成型机台可并行的协同作业，极大的提高了加工效率。

Description

一种协同作业的多工位成型仓

技术领域

本实用新型属于增材制造技术领域，涉及一种协同作业的多工位成型仓，更具体地说，涉及一种用于选择性激光溶化的协同作业的多工位成型仓。

背景技术

选择性激光溶化烧结技术是一种利用CAD生成的三维实体模型直接生产零件的技术，其主要原理就是采用红外激光器作能源，使用的造型材料多为粉末材料，加工时，首先将粉末预热到稍低于其熔点的温度，然后在刮平棍子的作用下将粉末铺平，激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择地烧结，一层完成后再进行下一层烧结，全部烧结完后去掉多余的粉末，则就可以得到烧结好的零件。

激光熔化过程是通过高功率激光直接作用金属粉末，使其快熔快凝的工艺，对于利用该技术进行成型的作业平台而言，首先要在成型平台上逐层铺粉，通过激光按照预设的轨迹进行烧结，然后通过平台的移动，逐层进行清理，去除多余的粉末，即可得到所需要的零件。

由于激光聚焦加热过程中，局部产生大量的热使得粉末融化，为了避免融化状态下的金属粉末氧化变形，故加工过程中需要惰性气体保护，为了实现这样的惰性气体环境，通常的做法是先利用真空泵将气氛保护室抽真空，然后再往里面充惰性保护气体，如此反复抽真空，充惰性保护气体几次后可以得到较为纯净的惰性气体环境。

现有技术中的成型仓存在以下几个问题：

1、目前，用于选激光3D打印成型仓的内部工位为单个，其工位尺寸的大小限制了成型零件尺寸的范围，导致激光发射机头空走的行程比较多，激光发 生器需要频繁的切换，且单个工位的对惰性气体的利用率也不高。

2、由于激光3D打印成型加工的对象是颗粒半径很小的颗粒，直接对成型仓注入保护气体容易导致半径很小的成型颗粒粘附在透镜上，使得激光形成漫射或者反射，减弱激光的能量。

3、激光3D打印成型只是将激光聚焦局部进行加热，使得事先均布的成型粉末在受热不均的情况下，堆积的形状容易发生改变，从而影响到最后成型的零件的外形，导致产品的良率降低。

有鉴于此，这也构成了需要进一步改进成型仓的设计，以图解决所存在的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种协同作业的多工位成型仓，突破了现有技术中，激光熔化成型受其成型仓的内部工位的大小限制，解决了现有技术中的通过激光聚焦只能局部加热，使得事先均布的成型粉末在受热不均的情况下，堆积的形状容易发生改变，从而影响到最后成型的零件的外形，导致产品的良率降低的问题，以及解决了传统的注入保护气体容易导致半径很小的成型颗粒粘附在透镜上，容易使得激光形成漫射或者反射，减弱激光的能量的难题。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种协同作业的多工位成型仓，包括基板，固定在所述基板上，与铺粉组件连通的成型组件，还包括与所述成型组件连通的气体保护组件，以及固定在所述基板上的冷却组件和透镜，其中，所述透镜镶嵌在基板内部，所述成型组件沿基板的外侧凸出延伸，与所述气体保护组件连通的设置，所述冷却组件围绕所述成型组件的固定；具体地，成型组件包括多个成型仓，该多个成型仓具有气嘴接头，成组的与气体保护组件连通，通过气体保护组件提供的惰性气体，使得多个成型仓保持在纯净的惰性气体环境中，以方便成型机台可以一次进行 多个工位的激光熔化作业，即可实现多套激光振镜下的多工位的扫描加工作业，这种多套激光振镜实现的多工位的扫描加工作业能够有效的提高激光发生器的利用率，减少机台的等待时间，从而实现一个激光成型机台可并行的协同作业，极大的提高了加工效率，并且能够通过冷却组件的调节，避免激光在局部加热过程，热量分布不均，而使得事先均布的成型粉末堆积的形状容易发生改变，影响到最后成型的零件的外形，导致产品的良率降低的问题。

优选地，所述成型组件包括成型工位和与所述成型工位连通的气嘴接头，其中，所述成型工位截面为圆形，至少两个所述成型工位的轴心水平和/或竖直方向均成直线的分布；方便激光成型机台精准的定位，确保各个成型仓内的成型作业的基准保持一致。

优选地，所述成型工位为四个，其轴心连线成等边四边形的固定在所述基板上；进一步地，为了加工的方便，截面为圆形的成型工位，其轴心分布在正四边形的拐角处。

优选地，所述气体保护组件包括安装在所述基板上的吹气法兰，和与第一组成型组件连通的第一分气块，以及与第二组成型组件连通的第二分气块，其中，所述第一组成型组件包括竖直方向轴心成直线设置的两个成型工位，所述第二组成型组件包括竖直方向轴心成直线设置的另外两个成型工位，所述第一分气块和第二分气块分别通过所述气嘴接头与成型工位连通；以此，保护气体通过两个分气块和气嘴接头，进入到成型工位内部，以确保位于同一工位的两个不同成型工位内的保护气体环境一直或者接近，使得系统作业的多工位成型工位内的成型条件的一致性，从而保证最后零部件的品质。

进一步，在所述吹气法兰上，与所述透镜平行相对的端侧面上，加工设置有吹气孔，更加方便、均匀的控制进入成型仓内的保护气体，进一步地，为了避免保护气体直接吹到透镜的上，而造成的局部不均使激光形成漫射或者反射，吹气孔与透镜角度不同的错落设置，以使得在透镜的下方形成一道气幕，避免成型工位内部的粉尘或成型过程中形成的其他杂质粘附落在透镜上。

优选地，为了确保保护气体的利用率，避免保护气体的泄露，所述气体保护组件与基板之间夹设有第一密封件，所述透镜与基板之间夹设有第二密封件。

优选地，第二气密封件还包括设置在不同密封面上的粗密封件和细密封件，其中，所述粗密封件夹设在透镜与基板外侧贴合密封面之间，所述细密封件夹设在透镜与基板内侧贴合密封面之间，所述外侧贴合密封面与所述内侧贴合密封面错落成阶梯的设置，通过设置的双重密封件，以确保透镜与基板可以保持密闭的接触。

优选地，所述冷却组件包括开设在基板上，用来输送冷却介质的冷却管路，以及镶嵌在基板上，围绕成型组件布置的冷却模组，其中，所述冷却组件包括水平间隔设置的第一冷却模组和第二冷却模组,以及竖直设置的第三冷却模组，以此，通过设置的多个冷却模组，能够及时、快速的将积攒在成型仓四周的热量传导走，从而避免了成型仓内部的成型粉末因为局部的热量分布不均，堆积的形状容易发生改变，从而影响到最后成型的零件的外形，导致产品良率降低的问题。

优选地，所述冷却管路包括第一进水管和第一出水管，以及第二进水管和第二出水管；

所述第一冷却模组包括第一进水接口和第一出水接口，以及开设在内部的冷却管路；

所述第二冷却模组包括第二进水接口和第二出水接口，以及开设在内部的冷却回路；

其中，所述第一进水接口与第二进水管通过管道连通，所述第一出水接口与第二出水管连通，与开设在所述第一冷却模组内部的冷却管路构成一个冷却的循环回路；

所述第二进水接口与第一进水管通过管道连通，第二出水接口与第一出水管连通，与开设在所述第二冷却模组内部的冷却管路构成一个冷却的循环回 路。

优选地，为确保基板的热量分布的均匀性，所述第三冷却模组为两块，将所述成型组件夹设在中间。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和有益效果：本实用新型提供的成型组件包括多个成型工位，该多个成型工位中相邻的两个成型工位平齐间隔的设置，以方便成型机台可以一次进行多个工位的激光熔化作业，即可实现多套激光振镜下的多工位的扫描加工作业，这种多套激光振镜实现的多工位的扫描加工作业能够有效的提高激光发生器的利用率，减少机台的等待时间，从而实现一个激光成型机台可并行的协同作业，极大的提高了加工效率，并且能够通过冷却组件的调节，避免激光在局部加热过程，热量分布不均，而使得事先均布的成型粉末堆积的形状容易发生改变，影响到最后成型的零件的外形，导致产品的良率降低的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了一种根据本实用新型实施例所实现的协同作业的多工位成型仓的示意图；

图2示出了另一种根据本实用新型实施例所实现的协同作业的多工位成型仓的截面示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在…… 上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

请参考图1和图2，图1示出了一种根据本实用新型实施例所实现的协同作业的多工位成型仓的示意图；图2示出了另一种根据本实用新型实施例所实现的协同作业的多工位成型仓的截面示意图。

为了突破现有技术中，选择性激光熔化成型受其成型仓工位尺寸的大小限制，解决现有技术中的通过激光聚焦只能局部加热，使得事先均布的成型粉末在受热不均的情况下，堆积的形状容易发生改变，从而影响到最后成型的零件的外形，导致产品的良率降低的问题，以及解决了传统的注入保护气体容易导致半径很小的成型颗粒粘附在透镜上，容易使得激光形成漫射或者反射，减弱激光的能量的难题，本实用新型提供了一种协同作业的多工位成型仓，特别适用于选择性激光融化的成型平台。

如图1和图2所示，依照本实用新型专利原理设计的协同作业的多工位成型仓，包括基板10，固定在基板10上的成型组件20，和与成型组件20连通的气体保护组件30，以及固定在基板10上的冷却组件40和透镜50，其中，透镜50镶嵌在基板10内部，成型组件20沿基板10的外侧凸出延伸，与气体保护组件30连通的设置，冷却组件40围绕成型组件20的固定。在本实用新型中，成型组件20包括至少两个成型工位21，该成型工位21具有气嘴接头22，成组的与气体保护组件30连通。因此，通过气体保护组件30提供的惰性气体，使得成型工位21保持在纯净的惰性气体环境中。其中，由于本实用新 型提供的成型组件包括至少两个成型工位，该成型工位中相邻的两个成型工位平齐间隔的设置，以方便成型机台可以一次进行多个工位的激光熔化作业，即可实现多套激光振镜下的多工位的扫描加工作业，这种多套激光振镜实现的多工位的扫描加工作业能够有效的提高激光发生器的利用率，减少机台的等待时间，从而实现一个激光成型机台可并行的协同作业，极大的提高了加工效率，并且能够通过冷却组件的调节，避免激光在局部加热过程，热量分布不均，而使得事先均布的成型粉末堆积的形状容易发生改变，影响到最后成型的零件的外形，导致产品的良率降低的问题，其中具体的有益效果将结合本实用新型具体的实施方式进行说明。

需要说明的是，能够实现一个激光成型机台可并行的协同作业的实施方式有多种，例如成型组件的数量、具体结构和布置方式，以及激光机头的数量和布局方式等等，为了方便说明，在此只介绍其中较佳的多套激光振镜下的多工位协同作业实施方式。

具体地如图1和图2所示。在结构上，可设计各个成型组件20包括至少两个成型工位21，和与成工位21连通的气嘴接头22，其中，成型工位21截面为圆形，至少两个成型工位21的轴心水平和/或竖直方向均成直线的分布，方便激光成型机台精准的定位，确保各个成型工位仓内的成型作业的基准保持一致。较佳地，成型工位21为四个，其轴心连线成等边四边形的固定在基板10上，进一步地，为了加工的方便，截面为圆形的成型工位21，其轴心分布在正四边形的拐角处。基于成型仓的数量与相对位置的设置，具体可以有多种变形，对于各种变形均应落在本实用新型的保护范围中。

在本实用新型的实施例中，为确保多套激光振镜下的多工位协同作业的成型品质保持一致，气体保护组件30环绕成型组件20的数量及布置位置，与成型组件20成组的连通设置，具体地，以竖直方向分布的成型组件20为一组做示例性的说明，气体保护组件30包括安装在基板10上的吹气法兰31，和与第一组成型组件20连通的第一分气块32，以及与第二组成型组件20连通的第二 分气块33，其中，第一组成型组件20包括竖直方向轴心成直线设置的两个成型工位21，第二组成型组件20包括竖直方向轴心成直线设置的另外两个成型工位21，第一分气块32和第二分气块33分别通过气嘴接头22与成型工位21连通。以此，保护气体通过两个分气块和气嘴接头，进入到成型工位的仓内，以确保位于同一工位的两个不同成型工位内的保护气体环境一直或者接近，使得系统作业的多工位成型工位的仓内成型条件的一致性，从而保证最后零部件的品质。

较佳地，在吹气法兰31上，与透镜50平行相对的端侧面上，加工设置有吹气孔331，通过吹气孔331，更加方便、均匀的控制进入成型仓内的保护气体。进一步地，为了避免保护气体直接吹到透镜50的镜面上，而造成的内部局部密度不均，导致激光传输过程中漫射或者反射，吹气孔331与透镜50角度不同的错落设置，以使得在透镜的下方形成一道气幕，避免成型仓内部的粉尘或成型过程中形成的其他杂质粘附落在透镜上。

较佳地，为了确保保护气体的利用率，避免保护气体的泄露，气体保护组件30与基板10之间夹设有第一密封件34，透镜50与基板10之间夹设有第二密封件35。进一步地，第二气密封件35还包括设置在不同密封面上的粗密封件351和细密封件352，其中，粗密封件351夹设在透镜50与基板10外侧贴合密封面之间，细密封件352夹设在透镜50与基板10内侧贴合密封面之间，较佳地，外侧贴合密封面与内侧贴合密封面错落成阶梯的设置，通过设置的双重密封件，以确保透镜与基板可以保持密闭的接触。

在本实施例中，冷却组件40包括开设在基板10上，用来输送冷却介质的冷却管路41，以及镶嵌在基板10上，围绕成型组件20布置的冷却模组，其中，冷却组件包括水平间隔设置的第一冷却模组42和第二冷却模组43,以及竖直设置的第三冷却模组44，以此，通过设置的多个冷却模组，能够及时、快速的将积攒在成型仓四周的热量传导走，从而避免了成型仓内部的成型粉末因为局部的热量分布不均，堆积的形状容易发生改变，从而影响到最后成型的零件的 外形，导致产品良率降低的问题。

为了确保冷却模组的导热效率，将冷却管路41连通，贯穿冷却模组的设置，通过冷却管路中流动的冷却介质，不断的将冷却模组吸收的热量源源不断的带走。

具体地，冷却管路41包括第一进水管411和第一出水管412，以及第二进水管413和第二出水管414；

第一冷却模组42包括第一进水接口421和第一出水接口422，以及开设在内部，且分别与之连通的冷却管路；

第二冷却模组43包括第二进水接口431和第二出水接口432，以及开设在内部，且分别与之连通的冷却管路；

其中，第一进水接口421与第二进水管413通过管道连通，第一出水接口422与第二出水管414连通，与开设在第一冷却模组42内部的冷却管路构成一个冷却的循环回路；

第二进水接口431与第一进水管411通过管道连通，第二出水接口432与第一出水管412连通，与开设在第二冷却模组43内部的冷却管路构成一个冷却的循环回路。

进一步地，为确保基板10的热量分布的均匀性，第三冷却模组44为两块，将成型组件20夹设在中间。

本实用新型专利虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型专利，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型专利的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型专利技术方案的内容，依据本实用新型专利的技术实质对以上实施例所作的任何简单的修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型专利技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种协同作业的多工位成型仓，包括基板(10)，固定在所述基板(10)上，与铺粉组件连通的成型组件(20)，其特征在于，还包括与所述成型组件(20)连通的气体保护组件(30)，以及固定在所述基板(10)上的冷却组件(40)和透镜(50)，所述透镜(50)镶嵌在基板(10)内部，所述成型组件(20)沿基板(10)的外侧凸出延伸，与所述气体保护组件(30)连通的设置，所述冷却组件(40)围绕所述成型组件(20)的固定。

2.根据权利要求1所述的多工位成型仓，其特征在于，所述成型组件(20)包括成型工位(21)，和与所述成型工位(21)连通的气嘴接头(22)，所述成型工位(21)截面为圆形，至少两个所述成型工位(21)的轴心水平和/或竖直方向均成直线的分布。

3.根据权利要求2所述的多工位成型仓，其特征在于，所述成型工位(21)为四个，其轴心连线成等边四边形的固定在所述基板(10)上。

4.根据权利要求2所述的多工位成型仓，其特征在于，所述气体保护组件(30)包括安装在所述基板(10)上的吹气法兰(31)，和与第一组成型组件(20)连通的第一分气块(32)，以及与第二组成型组件(20)连通的第二分气块(33)，其中，所述第一组成型组件(20)包括竖直方向轴心成直线设置的两个成型工位(21)，所述第二组成型组件(20)包括竖直方向轴心成直线设置的另外两个成型工位(21)，所述第一分气块(32)和第二分气块(33)分别通过所述气嘴接头(22)与成型工位(21)连通。

5.根据权利要求4所述的多工位成型仓，其特征在于，在所述吹气法兰(31)上，与所述透镜(50)平行相对的端侧面上，加工设置有吹气孔(331)。

6.根据权利要求1所述的多工位成型仓，其特征在于，所述气体保护组件(30)与基板(10)之间夹设有第一密封件(34)，所述透镜(50)与基板(10)之间夹设有第二密封件(35)。

7.根据权利要求6所述的多工位成型仓，其特征在于，所述第二密封件 (35)包括设置在不同密封面上的粗密封件(351)和细密封件(352)，其中，所述粗密封件(351)夹设在透镜(50)与基板(10)外侧贴合密封面之间，所述细密封件(352)夹设在透镜(50)与基板(10)内侧贴合密封面之间，所述外侧贴合密封面与所述内侧贴合密封面错落成阶梯的设置。

8.根据权利要求1所述的多工位成型仓，其特征在于，所述冷却组件(40)包括开设在基板(10)上，用来输送冷却介质的冷却管路(41)，以及镶嵌在基板(10)上，围绕成型组件(20)布置的冷却模组，其中，所述冷却组件包括水平设置的第一冷却模组(42)和第二冷却模组(43),以及竖直设置的第三冷却模组(44)。

9.根据权利要求8所述的多工位成型仓，其特征在于，所述冷却管路(41)包括第一进水管(411)和第一出水管(412)，以及第二进水管(413)和第二出水管(414)；

所述第一冷却模组(42)包括第一进水接口(421)和第一出水接口(422)，以及开设在内部的冷却管路；

所述第二冷却模组(43)包括第二进水接口(431)和第二出水接口(432)，以及开设在内部的冷却回路；

其中，所述第一进水接口(421)与第二进水管(413)通过管道连通，所述第一出水接口(422)与第二出水管(414)连通，与开设在所述第一冷却模组(42)内部的冷却管路构成一个冷却的循环回路；

所述第二进水接口(431)与第一进水管(411)通过管道连通，第二出水接口(432)与第一出水管(412)连通，与开设在所述第二冷却模组(43)内部的冷却管路构成一个冷却的循环回路。

10.根据权利要求8所述的多工位成型仓，其特征在于，所述第三冷却模组(44)为两块，将所述成型组件(20)夹设在中间的设置。