一种SLM技术的增材制造装备

技术领域

本发明涉及机械加工设备技术领域，具体为一种SLM技术的增材制造装备。

背景技术

增材制造技术作为一项新兴的制造技术，是对传统制造理念的重大突破，3D打印被定位成引领“第三次工业革命”的关键技术，是全球制造业向尖端化、精密化、个性化、柔性化方面偏移的有力支撑；激光选区熔化成型(SLM)技术作为金属增材制造的主要研究方向之一，通常采用铺粉方式保证金属粉层的水平度和均匀性问题。因此，铺粉是SLM技术中的重要环节之一，铺粉效果的好坏直接影响工件最终的成型效果及表面质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过打印升降模块调节工件区域的大小，并结合铺粉模块调节金属粉末的铺粉量，进而缩短生产周期和降低生产成本的SLM技术的增材制造装备,以解决了上述背景技术中提出的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种SLM技术的增材制造装备，包括设备箱和打印箱，所述设备箱底端设有多个调平支腿，设备箱内设有激光模块、电路控制模块和打印升降模块，在设备箱顶端的打印箱内设有成型腔，在成型腔内设有铺粉模块和升降模块，在成型腔顶端设有与激光发生模块连通的激光调节模块，还包括设在在打印箱前端的控制模块，还包括粉末处理模块，粉末处理模块通过回收管和送粉管与成型腔连通。

进一步的，铺粉模块包括滑轨，滑轨沿打印箱长度方向布置，滑轨设在打印箱内侧壁面内部，还包括滑块，滑块与滑轨滑动配合，在两块滑块相对面之间设有铺粉装置，铺粉装置包括平行布置的左安装板和右安装板，左安装板和右安装板横截面均呈梯形，左安装板和右安装板相距0.1-2cm。

进一步的，左安装板和右安装板内均开设有沿长度方向延伸的的凹槽，凹槽呈T型状，在凹槽内设有多个垫片，在垫片下端设有延伸出左安装板和右安装板底端的刮刀，在凹槽顶端开设有向上延伸的T型槽，在T型槽内设有调节杆，调节杆与T型槽滑动配合，在调节杆内设有微型液压伸缩杆；在右安装板靠近左安装板端设有伸缩阀。

进一步的，铺粉模块还包括料仓模块，料仓模块呈倒立的梯形状，料仓模块内设有梯形状料仓，料仓模块下端设有与铺粉装置连通的出料口，料仓模块顶端开设有与外界连通的进料口；在料仓模块内壁面设有左料仓板和右料仓板，座料仓板605、右料仓板和料仓外壳所围区域构成储料区，在左料仓板和右料仓板远离料仓外壳端向下延伸有曲型面板，曲型面板延伸到出料口，在曲型面板之间设有下料齿轮，下料齿轮两端穿过料仓外壳且转动配合。

进一步的，料仓模块还包括限位块，限位块设在滑块顶端，限位块与滑块榫卯连接，在限位块内设有下料电机，下料电机的输出端销轴连接有传动齿轮，在下料齿轮两端一体化连接有从动轮，从动轮与传动齿轮啮合。

进一步的，升降模块包括成型缸，成型缸呈方形筒状，在成型缸底端设有向下延伸的支撑机构，支撑机构包括两个平行布置的支撑板，还包括螺接在支撑板底端的承重板；还包括液压升降柱，在液压升降柱顶端设有成型板，成型板与成型钢滑动配合。

进一步的，升降模块还包括回收箱，回收箱设在成型缸一侧端面，回收箱内部底端呈倾斜状，在回收箱内靠近成型缸侧开设有回收管，回收管一端穿过回收箱侧壁，回收管另一端设在成型板底端并贯穿成型板。

进一步的，回收箱内设有与回收管连通的负压风机；成型板上设有多个贯穿上下两端的微孔，在成型板下端设有套设在液压升降柱外侧的集料斗，集料斗与液压升降柱滑动配合，在集料斗远离成型板端设有与回收管连通的环状集料管，在成型板内设有降温管。

进一步的，粉末处理模块包括从上到下依次连通的惰性气体储存瓶、回收粉末料筒、筛分装置和粉末暂储箱，惰性气体储存瓶通过蝶阀与回收粉末料筒连通，在回收粉末料筒外侧面设有与回收管连通的管口，回收管为柔性螺旋输送管，在回收粉末料筒外侧还设有抽气管；回收粉末料筒下端通过设置的蝶阀与筛分装置连通，筛分装置内从上到下依次设有粗筛网、中筛网和细筛网，在筛分装置外侧面设有高频振荡电机，在筛分装置外侧设有废料管，废料管与粗筛网和筛分装置外壳所围区域连通，在筛分装置顶端设有压力检测模块和温度检测模块，筛分装置外侧设有抽气管。

进一步的，筛分装置和粉末暂储箱连通的输料管上设有蝶阀，在蝶阀下方设有惰性气体输送管，粉末暂储箱底端与送料管连通；还包括辅助设备，辅助设备包括与抽气管连通的负压泵，还包括惰性气体发生器，惰性气体发生器与惰性气体输送管和惰性气体储存瓶通过多通阀连通。

本发明对于现有技术,具有以下有益效果:

1.通过料仓模块的下料电机带动传动齿轮进而带动下料齿轮转动，通过下料齿轮拨动储料区的合金粉末送入出料口，通过下料电机的转动角度控制从储料区送入出料口的合金粉末重量，完成精确控制合金粉末的输送量，在料仓模块下料的同时铺粉装置在滑块的带动下均匀运动，然后通过两个平行的刮刀将合金粉末进行均匀铺设，实现将合金粉末平整涂抹的效果；

2.通过在升降模块的成型板下端安装的集料斗将没有使用的合金粉末进行回收，打印完成后通过负压风机抽取集料斗的气体和粉末，然后将回收的合金粉末送入回收箱内，实现将粉末进行回收的目的；

3.通过高频振荡电机带动筛分装置高频振荡，将合金粉末中的异物进行筛除，然后将杂物通过废料管排出，同时通过惰性气体储存瓶将惰性气体送入回收粉末料筒中，将合金粉末进行包裹，通过负压泵将筛分装置内的空气进行抽出，将筛分装置内的含氧量降低到设定值，然后将蝶阀打开将合金粉末送入筛分装置中，筛分完成后将筛除后的合金粉末送入粉末暂储箱中，然后将惰性气体发生器产生的惰性气体送入粉末暂储箱中，实现在筛分过程中将合金粉末保护的目的。

附图说明

图1为本发明增材制造装备轴测图；

图2为本发明铺粉模块俯视图；

图3为本发明铺粉模块铺粉模块AA剖面图；

图4为本发明铺粉模块侧视图；

图5为本发明铺粉模块BB剖面图；

图6为本发明铺粉模块轴测图；

图7为本发明铺粉模块AA剖面局部放大图；

图8为本发明升降模块轴测图；

图9为本发明升降模块剖面图；

图10为本发明集料斗示意图；

图11为本发明粉末处理模块示意图；

图12为本发明粉末处理模块轴侧图。

图中：激光模块1、设备箱2、调平支腿3、控制模块4、打印箱5、铺粉模块6、滑轨601、限位块602、传动齿轮603、滑块604、左料仓板605、料仓模块606、下料齿轮607、曲型面板608、左安装板609、下料电机610、从动轮611、刮刀612、垫片613、调节杆614、伸缩阀615、右安装板616、打印升降模块7、粉末处理模块8、回收管801、送粉管802、惰性气体储存瓶803、回收粉末料筒804、蝶阀805、筛分装置806、高频振荡电机807、压力检测模块808、惰性气体输送管809、粉末暂储箱810、废料管811、升降模块9、成型缸901、支撑机构902、液压升降柱903、成型板904、回收箱905、回收管906、集料斗907。

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。

如图1-7所示，图1为本发明增材制造装备轴测图；图2为本发明铺粉模块俯视图；图3为本发明铺粉模块铺粉模块AA剖面图；图4为本发明铺粉模块侧视图；图5为本发明铺粉模块BB剖面图；图6为本发明铺粉模块轴测图；图7为本发明铺粉模块AA剖面局部放大图；

在一种实施方式中，一种SLM技术的增材制造装备，包括设备箱2和打印箱5，设备箱2底端设有多个调平支腿3，设备箱2内设有激光模块1、电路控制模块和打印升降模块7，在设备箱2顶端的打印箱5内设有成型腔，在成型腔内设有铺粉模块6和升降模块9，在成型腔顶端设有与激光发生模块1连通的激光调节模块，还包括设在在打印箱5前端的控制模块4，还包括粉末处理模块8，粉末处理模块8通过回收管801和送粉管802与成型腔连通。

在本实施方式中，设备箱2内的激光模块1产生的激光通过光纤输送到设置的激光头，通过激光头的作用将成型腔内的合金粉末进行加热，通过铺粉模块6和升降模块9的配合将合金粉末均匀的铺设在成型腔内，工件打印完成后通过回收管801将剩余合金粉末送入粉末处理模块8中进行处理，然后将处理后的合金粉末送回铺粉模块6中，实现提高合金粉末利用率的目的。

在一种实施方式中，铺粉模块6包括滑轨601，滑轨601沿打印箱5长度方向布置，滑轨601设在打印箱5内侧壁面内部，还包括滑块604，滑块604与滑轨601滑动配合，在两块滑块604相对面之间设有铺粉装置，铺粉装置包括平行布置的左安装板609和右安装板616，左安装板609和右安装板616横截面均呈梯形，左安装板609和右安装板616相距0.1-2cm。

在本实施方式中，铺粉装置的左安装板609和右安装板616两端均与滑块604连接，通过滑块604带动铺粉装置沿滑轨601匀速运动，实现将铺粉模块6铺粉后的合金粉末均匀铺设在成型腔内。

在一种实施方式中，左安装板609和右安装板616内均开设有沿长度方向延伸的的凹槽，凹槽呈T型状，在凹槽内设有多个垫片613，在垫片613下端设有延伸出左安装板609和右安装板616底端的刮刀612，在凹槽顶端开设有向上延伸的T型槽，在T型槽内设有调节杆614，调节杆614与T型槽滑动配合，在调节杆614内设有微型液压伸缩杆；在右安装板616靠近左安装板609端设有伸缩阀615。

在本实施方式中，通过调节杆614内微型液压伸缩杆的伸长或缩短来实现控制调节杆614长度的目的，通过调节杆614的长度调节刮刀612伸出左安装板609和右安装板616底端的长度，实现调节刮刀612软硬度的目的；通过控制设在左安装板609和右安装板616之间的伸缩阀615的开关来实现合金粉末下料速度的调节，总的，通过伸缩阀615的开合程度和滑块604带动铺粉装置运动的速度来实现铺设合金粉末的厚度和平整度的调节。

在一种实施方式中，铺粉模块6还包括料仓模块606，料仓模块606呈倒立的梯形状，料仓模块606内设有梯形状料仓，料仓模块606下端设有与铺粉装置连通的出料口，料仓模块606顶端开设有与外界连通的进料口，进料口与送粉管802连通；在料仓模块606内壁面设有左料仓板605和右料仓板，座料仓板605、右料仓板和料仓外壳所围区域构成储料区，在左料仓板605和右料仓板远离料仓外壳端向下延伸有曲型面板608，曲型面板608延伸到出料口，在曲型面板608之间设有下料齿轮607，下料齿轮607两端穿过料仓外壳且转动配合。

料仓模块606还包括限位块602，限位块602设在滑块604顶端，限位块602与滑块604榫卯连接，在限位块602内设有下料电机610，下料电机610的输出端销轴连接有传动齿轮603，在下料齿轮607两端一体化连接有从动轮611，从动轮611与传动齿轮603啮合。

在本实施方式中，通过下料电机610带动传动齿轮603转动，由于传动齿轮603与从动轮611啮合，从而实现传动齿轮603带动从动轮611转动，由于从动轮611与下料齿轮607一体化连接且同轴布置，从而实现带下料电机610带动下料齿轮607转动，下料齿轮607转动拨动储料区的合金粉末将储料区的合金粉末拨送到铺粉装置内；

在下料齿轮607外侧齿键之间设有伸缩齿键，在伸缩齿键内为中空气囊，通过输气管与外界连通，通过外界气泵箱中空气囊充气将伸缩齿键鼓起实现调节齿键之间区域体积大小的目的，进而实现调节通过下料齿轮607拨动储料区合金粉末进入铺粉装置中的合金重量。

如图8-10所示，图8为本发明升降模块轴测图；图9为本发明升降模块剖面图；图10为本发明集料斗示意图；

在一种实施方式中，升降模块9包括成型缸901，成型缸901呈方形筒状，在成型缸901底端设有向下延伸的支撑机构902，支撑机构902包括两个平行布置的支撑板，还包括螺接在支撑板底端的承重板；还包括液压升降柱903，在液压升降柱903顶端设有成型板904，成型板904与成型钢901滑动配合。

升降模块9还包括回收箱905，回收箱905设在成型缸901一侧端面，回收箱905内部底端呈倾斜状，在回收箱905内靠近成型缸901侧开设有回收管906，回收管906一端穿过回收箱905侧壁，回收管906另一端设在成型板904底端并贯穿成型板904。

回收箱906内设有与回收管906连通的负压风机；成型板904上设有多个贯穿上下两端的微孔，在成型板904下端设有套设在液压升降柱903外侧的集料斗907，集料斗907与液压升降柱903滑动配合，在集料斗907远离成型板904端设有与回收管906连通的环状集料管。

在本实施方式中，通过升降模块9的液压升降柱903带动成型板904的升降，实现在加工过程中成型板904缓缓下降，当工件加工完成后通过设置在成型缸901外侧的震动电机带动成型板904震动，然后通过负压风机通过回收管906将集料斗907内的气压降低，使得集料斗907内的合金粉末送到回收箱905内，然后通过回收管801将合金粉末送入粉末处理模块8中，实现将合金粉末进行回收的目的。

如图11-12所示，图11为本发明粉末处理模块示意图；图12为本发明粉末处理模块轴侧图。

在一种实施方式中，粉末处理模块8包括从上到下依次连通的惰性气体储存瓶803、回收粉末料筒804、筛分装置806和粉末暂储箱810，惰性气体储存瓶803通过蝶阀与回收粉末料筒804连通，在回收粉末料筒804外侧面设有与回收管801连通的管口，回收管801为柔性螺旋输送管，在回收粉末料筒804外侧还设有抽气管；回收粉末料筒804下端通过设置的蝶阀805与筛分装置806连通，筛分装置806内从上到下依次设有粗筛网、中筛网和细筛网，在筛分装置806外侧面设有高频振荡电机807，在筛分装置806外侧设有废料管811，废料管811与粗筛网和筛分装置803外壳所围区域连通，在筛分装置806顶端设有压力检测模块808和温度检测模块，筛分装置806外侧设有抽气管。

筛分装置806和粉末暂储箱810连通的输料管上设有蝶阀，在蝶阀下方设有惰性气体输送管809，粉末暂储箱810底端与送料管802连通；还包括辅助设备，辅助设备包括与抽气管连通的负压泵，还包括惰性气体发生器，惰性气体发生器与惰性气体输送管809和惰性气体储存瓶803通过多通阀连通。

在本实施方式中，通过回收管801将合金粉末送入回收粉末料筒804中，同时通过惰性气体储存瓶803向回收粉末料筒804中注入惰性气体，用以保护合金粉末，然后通过负压泵将筛分装置804将其内部的空气抽出并通过压力检测模块808、温度检测模块和设置的含氧量检测模块对筛分装置804内的气体进行检测，然后将蝶阀805打开，将合金粉末送入筛分装置804中，通过高频振荡电机807带动筛分装置804进行筛分，然后将杂物通过废料管811送出，筛分后的合金粉末送入粉末暂储箱810中，然后通过惰性气体发生器将惰性气体通过惰性气体输送管809送入粉末暂储箱810中，将金属粉末进行混合保护，最后通过送料管802送回成型腔的铺粉模块6中。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。