CN206343624U - 粉末床 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种粉末床，用于金属增材制造的选区熔化，包括底座，用于盛放金属粉末选区熔化成形零件的成形缸，以及含有送粉、铺粉装置的加工室，其特征在于，底座上设置有导向单元，加工室安装于导向单元上，并可在导向单元上往复运动；成形缸包括成形缸缸壁和可与成形缸缸壁发生相对运动的成形缸底板，成形缸缸壁与成形缸底板包围的空间形成可盛装金属粉末的成形空间，其中，成形缸缸壁与加工室一体连接，成形缸底板与底座固定连接。该粉末床在选区熔化过程中，其通过成形缸缸壁运动，而成形缸缸底固定不动，减小了运动机构的负载，且运动负载始终恒定，提高了运动精度，适用于大型选区熔化设备。
Description
技术领域
本实用新型属于增材制造领域中，尤其涉及增材制造技术中选区熔化技术。
背景技术
目前，金属选区熔化技术是一种基于粉末床的增材制造技术。选区熔化技术的工作原理是通过计算机将零件的三维CAD模型进行分层切片处理，形成二维加工路径；在真空舱或充满惰性气体的密封箱体中，放置有铺粉装置；每铺放一层粉末，激光或者电子束按照预先规划的路径扫描，熔化该层粉末，并与前一层金属熔合在一起；如此层层堆积，直到制造出所需要的零件。
现有的选区熔化设备，也称之为粉末床增材制造设备。其无论是激光选区熔化还是电子束选区熔化，设备的粉末床有一个共有特点，即有一个成形缸，缸壁固定不动，缸底可以上下运动，缸壁与缸底之间通过滑动密封联结。在加工时，热源通过熔化成形缸表层粉末，每加工一层，成形缸底部下降一层高度，为缸体顶部留出铺放粉末的空间。
该种上述结构中，热源与成形缸的缸壁均固定在同一个机架上，二者保持相对位置恒定，热源通常置于舱室顶部外侧，成形缸位于舱室内部下侧。这种结构对于中、小型设备是适宜的，随着设备逐步大型化，这种依靠成形缸底部下移实现铺层的装置存在以下不足：(1)成形缸越来越大，填满金属粉末后重量很大，但增材制造设备对铺层精度要求又较高，为了在大负载下保证足够精度，要求提高机床的刚性，导致机床结构十分笨重；(2)随着增材过程的进行，成形缸内的粉末越来越多，运动负载从小到大，不断变化，对机床的精度控制十分不利。
发明内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种粉末床，该粉末床在选区熔化过程中，其通过成形缸缸壁运动，而成形缸缸底固定不动，减小了运动机构的负载，且运动负载始终恒定，提高了运动精度，适用于大型选区熔化设备。
为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种粉末床，用于金属增材制造的选区熔化，包括底座，用于盛放金属粉末以加工零件的成形缸，以及含有送粉、铺粉装置的加工室，底座上设置有导向单元，加工室安装于导向单元上，并可在导向单元上往复运动；成形缸包括成形缸缸壁和可与成形缸缸壁发生相对运动的成形缸底板，成形缸缸壁与成形缸底板包围的空间形成可盛装金属粉末的成形空间，其中，成形缸缸壁与加工室一体连接，成形缸底板与底座固定连接。
作为本实用新型的进一步优化，导向单元包括竖向对称设置于底座上的多个立柱，以及设置于立柱内侧面的导轨，工作室的侧面与导轨相接处设置有可在导轨上往复运动的滑块，滑块外连有可为滑块运动提供动力的电机，电机外连可控制电机启动的控制柜。
作为本实用新型的进一步优化，工作室的顶部正对成形缸设置有热源体，工作室上设置有可存储金属粉末的第一储粉罐，第一储粉罐的底部通过接口与工作室内部相通，并连接有可将第一储粉罐中金属粉末送入至工作室内的送粉器。
作为本实用新型的进一步优化，工作室的腔室底部为与成形缸顶面平齐的工作台面，工作台面的一侧设置有可沿工作台面往复移动的刮刀，工作台面的另一侧开设有可回收被刮除金属粉末的出口，该出口的底部连接有集粉舱，集粉舱的底部连接有第二储粉罐。
作为本实用新型的进一步优化，刮刀外连有可带动刮刀往复运动的刮刀电机，刮刀电机外连可控制电机启动的控制柜。
作为本实用新型的进一步优化，成形缸底板与底座之间设置有支撑体，以将成形缸底板固定于底座上。
作为本实用新型的进一步优化，工作室的一侧连接有气氛维持单元，气氛维持单元与工作室通过气氛管路连接。
作为本实用新型的进一步优化，成形缸底板与成形缸缸壁之间填充有密封层，以使成形缸底板与成形缸缸壁之间密封。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：
1、本发明的粉末床，通过将成形缸缸壁与运动机构连接，通过带动成形缸缸壁的运动实现增材制造，其重量完全加载在机床底座上，与大型设备整缸的金属粉末相比，可显著减小运动机构的负载；
2、本发明的粉末床，其成形缸缸底固定安装在机床底座上，粉末重量不断增加的过程中，运动机构在运动过程中负载基本恒定，能够提高运动精度。
附图说明
图1为本实用新型粉末床的结构示意图。
以上各图中：1、底座；2、电机；3、立柱；4、导轨；5、滑块；6、工作台面；7、刮刀；8、工作室；9、送粉器；10、第一储粉罐；11、热源体；12、集粉舱；13、成形缸缸壁；14、支撑体；15、第二储粉罐；16、成形缸底板；17、气氛管路；18、气氛维持单元。
具体实施方式
下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，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。
参见图1，是本实用新型中粉末床的结构示意图。如图1所示，本实用新型的粉末床，用于金属增材制造的选区熔化，包括底座1，用于盛放金属粉末形成加工零件的成形缸，以及含有送粉、铺粉装置的加工室8，加工室8和成形缸均设置于底座的上方。底座1上设置有导向单元，加工室8安装于导向单元上，并可在导向单元上往复运动；成形缸包括成形缸缸壁13和可与成形缸缸壁13发生相对运动的成形缸底板16，成形缸缸壁13与成形缸底板16之间形成可盛装成形金属粉末的成形空间，其中，成形缸缸壁13与加工室8一体连接，成形缸底板16与底座1固定连接。其中，底座1优选为铸铁或钢板焊接结构，其刚性满足机床运动精度要求。
本实用新型中，成形缸缸壁与工作室一体连接，并可随工作室上下运动，而成形缸底板固定与底座上，这样在铺设金属粉末的过程中，随着金属粉末的层层递增，只需要移动成形缸缸壁即可实现成形缸底板与成形缸缸壁之间的相对运动，进而增大成形缸的内部空间。因在此增材过程中，金属粉末的重量集中于成形缸底板，只移动成形缸缸壁则可减小运动机构的负载，且运动机构在运动过程中负载始终恒定，提高运动精度；同时，由于在由于成形过程运动负载的变化较小，有利于获得良好且稳定的机床精度。
继续如图1所示，导向单元包括竖向对称设置于底座1上的多个立柱3，以及设置于立柱3内侧面的导轨4，立柱3固定在底座1上，围绕工作室对称布置，根据机床的大小，可以设置为2个或4个或多个，在此不具体限定。工作室8的侧面与导轨4相接处设置有可在导轨4上往复运动的滑块5，滑块5外连有可为滑块5运动提供动力的电机2，电机2外连可控制电机启动的控制柜，通过控制控制柜，进一步控制电机的开启，从而控制工作室以及成形缸缸壁的移动。
另外，工作室8的顶部正对成形缸设置有热源体11，该热源体11可为激光等热源，工作室8上设置有可存储金属粉末的第一储粉罐10，第一储粉罐10的底部通过接口与工作室8内部相通，第一储粉罐10的底部连接有可将第一储粉罐10中金属粉末送至工作台面6上的送粉器9。在工作时，热源体11发射热量照射至成形缸内的金属粉末使其熔化成形，在需要铺设新的一层金属粉末时，金属粉末通过送粉器9落入工作台面6上。
同时，工作室8的腔室底部为与成形缸顶面平齐的工作台面6，工作台面6的一侧设置有可沿工作台面往复移动的刮刀7，刮刀7与工作台面6之间形成需铺设一层金属粉末的粉末空间，工作台面6的另一侧开设有可回收被刮除金属粉末的出口，该出口的底部连接有集粉舱12，集粉舱12的底部连接有第二储粉罐15。往复运动的刮刀7将金属粉末铺设于成形缸的顶面，多余被刮除的金属粉末从出口落入至第二储粉罐15中，可对该第二储粉罐15内部的金属粉末收集再利用，节约了材料。
上述中，第一储粉罐10中的金属粉末通过工作室08上的接口及管道进入集粉舱12，成形缸中每堆积一层，从集粉舱12中就释放满足铺放一层所需要的粉末。刮刀7的刀口沿工作台平面往复运动，将金属粉末铺设于成形缸顶部，多余粉末推入集粉舱12，并通过第二储粉罐15收集，并可用于再次添加。
刮刀7外连有可带动刮刀7往复运动的刮刀电机，刮刀电机外连可控制电机启动的控制柜。
为了固定成形缸底板，成形缸底板16与底座1之间设置有支撑体14，支撑体14优选为柱状体。
为了维持工作室8内部的保护气氛，工作室8的一侧连接有气氛维持单元18，气氛维持单元18与工作室8通过气氛管路17连接。
本实用新型中，成形缸底板16与成形缸缸壁13之间填充有密封层，成形缸底板16侧面设置的密封层与成形缸缸壁13紧密接触，既能使成形缸缸壁13平滑摩擦移动，又能防止粉末从二者间的缝隙漏出。
Claims (8)
1.一种粉末床，用于金属增材制造的选区熔化，包括底座，用于盛放金属粉末以加工零件的成形缸，以及含有送粉、铺粉装置的加工室，其特征在于，底座上设置有导向单元，加工室安装于导向单元上，并可在导向单元上往复运动；成形缸包括成形缸缸壁和可与成形缸缸壁发生相对运动的成形缸底板，成形缸缸壁与成形缸底板包围的空间形成可盛装金属粉末的成形空间，其中，成形缸缸壁与加工室一体连接，成形缸底板与底座固定连接。
2.根据权利要求1所述的粉末床，其特征在于，导向单元包括竖向对称设置于底座上的多个立柱，以及设置于立柱内侧面的导轨，工作室的侧面与导轨相接处设置有可在导轨上往复运动的滑块，滑块外连有可为滑块运动提供动力的电机，电机外连可控制电机启动的控制柜。
3.根据权利要求1或2所述的粉末床，其特征在于，工作室的顶部正对成形缸设置有热源体，工作室上设置有可存储金属粉末的第一储粉罐，第一储粉罐的底部通过接口与工作室内部相通，并连接有可将第一储粉罐中金属粉末送入至工作室内的送粉器。
4.根据权利要求3所述的粉末床，其特征在于，工作室的腔室底部为与成形缸顶面平齐的工作台面，工作台面的一侧设置有可沿工作台面往复移动的刮刀，工作台面的另一侧开设有可回收被刮除金属粉末的出口，该出口的底部连接有集粉舱，集粉舱的底部连接有第二储粉罐。
5.根据权利要求3所述的粉末床，其特征在于，刮刀外连有可带动刮刀往复运动的刮刀电机，刮刀电机外连可控制电机启动的控制柜。
6.根据权利要求1或2所述的粉末床，其特征在于，成形缸底板与底座之间设置有支撑体，以将成形缸底板固定于底座上。
7.根据权利要求1或2所述的粉末床，其特征在于，工作室的一侧连接有气氛维持单元，气氛维持单元与工作室通过气氛管路连接。
8.根据权利要求1所述的粉末床，其特征在于，成形缸底板与成形缸缸壁之间填充有密封层，以使成形缸底板与成形缸缸壁之间密封。
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109365815A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-02-22 | 中国航空制造技术研究院 | 一种激光选区熔化成形设备 |
| CN110695313A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-01-17 | 沈阳铸造研究所有限公司 | 一种冲压紧实砂型3d打印设备与方法 |
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2016
- 2016-12-30 CN CN201621487932.4U patent/CN206343624U/zh active Active
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| CN110695313A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-01-17 | 沈阳铸造研究所有限公司 | 一种冲压紧实砂型3d打印设备与方法 |
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