(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201711299369.7
(22)申请日 2017.12.08
(71)申请人 中国兵器装备研究院
地址 100089 北京市海淀区车道沟10号
(72)发明人 黄声野
(74)专利代理机构 中国船舶专利中心 11026
代理人 张东雁
(51)Int.Cl.
B29C 64/205(2017.01)
B29C 64/214(2017.01)
B29C 64/255(2017.01)
B29C 64/307(2017.01)
B29C 64/153(2017.01)
B33Y 30/00(2015.01)
B33Y 40/00(2015.01)
(54)发明名称
(57)摘要
分粉器(2)，粉盒(1)是由粉盒左侧板(13)、粉盒
右侧板(16)、粉盒后面板(12)和粉盒前面板(11)
围成的上下开口的结构，粉盒(1)内安装有分粉
器(2)，其特征在于，在粉盒(1)内部有一个隔板
(3)，隔板(3)将粉盒(1)内的空间分成前室(14)
和后室(15)，隔板(3)两侧固定在粉盒左侧板
(13)和粉盒右侧板(16)上；隔板(3)下边缘安装
有刮刀(4)；分粉器(2)在隔板上方，可沿与隔板
平行的转轴(23)转动，转轴(23)两头固定在粉盒
左侧板(13)和粉盒右侧板(16)上；在分粉器(2)
右边的转轴(23)上装有齿轮(24)；本发明结构简
单，使用方便，一个刮刀实现双向铺粉，效率高，
速度快，
提高了3D打印速度。权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 108145968 A 2018.06.12
C N 108145968
A
1.一种单刮刀双向铺粉装置，包括粉盒(1)和分粉器(2)，粉盒(1)是由粉盒左侧板
(13)、粉盒右侧板(16)、粉盒后面板(12)和粉盒前面板(11)围成的上下开口的结构，粉盒
(1)内安装有分粉器(2)，其特征在于，在粉盒(1)内部有一个隔板(3)，隔板(3)将粉盒(1)内的空间分成前室(14)和后室(15)，隔板(3)两侧固定在粉盒左侧板(13)和粉盒右侧板(16)上；隔板(3)下边缘安装有刮刀(4)；分粉器(2)在隔板上方，可沿与隔板平行的转轴(23)转动，转轴(23)两头固定在粉盒左侧板(13)和粉盒右侧板(16)上；在分粉器(2)右边的转轴
(23)上装有齿轮(24)，推杆(26)一端装有齿条(25)，齿条(25)与齿轮(24)咬合，另一端穿出粉盒前面板(11)；推杆(26)上装有弹簧(28)，把推杆(26)向前推出；推杆(26)上装有推杆限位块(27)，确定了推杆(26)向粉盒(1)外推出的最大位置；分粉器(2)上有斜面(29)，斜面
(29)法相指向前上方，斜面(29)下端有凸起，形成一个存粉槽(21)；当推杆(26)处在向外推出到最大位置时，推杆(26)上的齿条(25)带动分粉器(2)转轴(23)上的齿轮(24)，使分粉器
(2)转动到一个稳定位置，此时存粉槽边缘与斜面上最高点之间的连线与水平面的夹角为α，α＝45°～50°。
2.根据权利要求1所述的一种单刮刀双向铺粉装置，其特征在于，所述的分粉器(2在推杆的推动下转动，转动角度不小于2α。
权 利 要 求 书1/1页CN 108145968 A
一种单刮刀双向铺粉装置
技术领域
[0001]本发明涉及铺粉式3D打印设备的铺粉机构，用于铺粉式3D打印设备中在工作面上高效率、均匀地铺粉。
技术背景
[0002]增材制造俗称3D打印，是一种根据三维数字模型进行材料添加和融合来制造构件的过程，通常采用层层叠加方式进行。铺粉式3D打印是一种主要的3D打印成形技术之一，打印一个零件时，首先使用铺粉装置在工作面上均匀地铺一层粉末，厚度通常在0.02mm到0.1mm之间，然后通过计算机控制激光光束或电子束在工作面粉末层上扫描一个图形，该图形是事先用计算机将待加工零件的三维数字模型进行切片处理得到的一系列二维截面图，被激光光束或电子束扫描到的粉末熔化并凝固成整体，其余部分仍是离散的粉末，此时被加工零件也随即“长”高一层。重复上述铺粉和扫描过程，直至整个零件完全成形。在这个打印成形的过程中，铺粉的步骤必不可少，而且铺粉厚度的均匀性直接影响成形零件的精度和力学性能等指标。
[0003]铺粉装置可沿着两个滑轨运动。滑轨安装在一个底板上，底板中间开口，成形基板与开口大小相同，与底板平行嵌在这个开口中，且可以升降运动。铺粉装置在成形基板的一侧，底部装有刮刀，刮刀底部靠近底板，与成形基板在垂直方向上有0.02mm到0.1mm的高度差。每次铺粉前，预先在刮刀前面的堆放粉末，铺粉传动机构带动铺粉装置向前运动，掠过成形基板上表面，此时，刮刀推动粉末在成形基板上形成均匀的粉末薄层，其厚度等于刮刀底部到成形基板之间的高度差，粉层的上表面成为激光束或电子束扫描的工作面，也是下一次铺粉的基准面。在进行下一次铺粉之前，铺粉装置回到原始位置，系统完成本层的扫描后，成形基板向下运动0.02mm到0.1mm，使刚才的粉层上表面与刮刀底部形成高度差，以便下一次铺粉时形成新的粉层。
[0004]为了提高打印效率，市场上有双刮刀的铺粉装置，可以实现双向铺粉。这种铺粉装置有前后两个互相平行的刮刀，两个刮刀之间存有足够铺设两层粉末的粉量，铺粉装置向前运动时，后侧刮刀推动粉末进行铺粉，完成一次铺粉后，不回到原始位置，而是就地等待本层扫描完成、成形基板向下运动以后再返回原始位置，在返回运动的过程中，前侧刮刀推动粉末再次进行铺粉。这种方法利用铺粉装置原本空载的返回行程进行铺粉，提高了铺粉效率。但是由于两次铺粉使用的不同的刮刀，两个刮刀之间的平行度误差和垂直方向上的高度误差都将影响粉层的均匀性，进而影响打印零件的质量。
[0005]赵培等人在“一种用于快速成形设备的‘跳跃’式铺粉装置”(机械应用与研究，2012年第2期)中提出了一种单刮刀的双向铺粉装置，这种装置利用上、下轨道自动切换使刮片在铺粉过程的行程两端实现单向抬升、下落，始终保证粉末堆处于刮片前进方向的前端。这种装置虽然只用一个刮刀，但是由于在改变铺粉方向的同时切换刮刀的位置，这比使用两个固定的刮刀更难以保证两次铺粉的一致性。
[0006]本发明使用一个刮刀实现双向铺粉，且刮刀与粉盒、隔板固定连接，不发生相对运
动，刮刀位置稳定，且每一次铺粉的基准面是由同一个刮刀形成的，确保了粉层厚度的一致性和均匀性，进而可以提高成形零件的质量。
发明内容
[0007]一种单刮刀双向铺粉装置，包括粉盒1和分粉器2，粉盒1是由粉盒左侧板13、粉盒右侧板16、粉盒后面板12和粉盒前面板11围成的上下开口的结构，粉盒1内安装有分粉器2，其特征在于，在粉盒1内部有一个隔板3，隔板3将粉盒1内的空间分成前室14和后室15，隔板3两侧固定在粉盒左侧板13和粉盒右侧板16上；隔板3下边缘安装有刮刀4；分粉器2在隔板上方，可沿与隔板平行的转轴23转动，转轴23两头固定在粉盒左侧板13和粉盒右侧板16上；在分粉器2右边的转轴23上装有齿轮24，推杆26一端装有齿条25，齿条25与齿轮24咬合，另一端穿出粉盒前面板11；推杆26上装有弹簧28，把推杆26向前推出；推杆26上装有推杆限位块27，确定了推杆26向粉盒1外推出的最大位置；分粉器2上有斜面29，斜面29法相指向前上方，斜面29下端有凸起，形成一个存粉槽21；当推杆26处在向外推出到最大位置时，推杆26上的齿条25带动分粉器2转轴23上的齿轮24，使分粉器2转动到一个稳定位置，此时存粉槽边缘与斜面上最高点之间的连线与水平面的夹角为α，α＝45°～50°。
[0008]所述的分粉器2在推杆的推动下转动，转动角度不小于2α。
[0009]本发明结构简单，使用方便，一个刮刀实现双向铺粉，效率高，速度快，提高了3D打印速度。
附图说明
[0010]图1、本发明结构示意图；
[0011]图2、本发明结构剖示图；
[0012]图3、本发明应用状态示意图；
[0013]图4、本发明存粉槽21边缘凸起处最高点与分粉器2斜面上端的连线与水平面所成的角度，α＝45°时的状态示意图。
[0014]其中，1为粉盒，2为分粉器，3为隔板，4为刮刀，5为底板，6为工作基板，7为成形仓，8为基板升降杆，9为档块，10为供粉箱，11为粉盒前面板，12为粉盒后面板，13为粉盒左侧板，14为前室，15为后室，16为粉盒右侧板，21为存粉槽，23为转轴，24为齿轮，25为齿条，26为推杆，27为打推杆限位块，28为弹簧，29为斜面。
具体实施方式
[0015]这种单刮刀双向铺粉装置包括粉盒、隔板、刮刀、分粉器、转轴、齿轮、齿条、推杆、弹簧等。粉盒是由前面板、后面板、左侧板、右侧板围成的上下开口的结构，粉盒内部有一个隔板，将粉盒内的空间分成前室和后室，隔板两侧固定在左、右粉盒的侧板上。隔板下方装有刮刀。分粉器在隔板上方，可沿与隔板平行的转轴转动，转轴固定在粉盒左、右侧板上。转轴上装有齿轮。推杆一端装有齿条，与齿轮咬合，另一端穿出粉盒前面板。推杆上装有弹簧，把推杆向前推出。分粉器上有一个斜面，斜面法相指向前上方，斜面下端有凸起，形成一个存粉槽。凸起处最高点与斜面上端的连线与水平面所称的角度为45°～50°。
[0016]在使用时，这种铺粉装置安装在底板上，的在铺粉装置前方的底板上有一个开孔，
开孔底板下方装有四面合围、上下通透的成形仓，成形仓内有成形基板，成形基板下方通过升降杆与传动系统连接，可以在成形仓内上下运动。铺粉装置的上方装有供粉箱，供粉箱内的粉末通过底部的出粉口落下到分粉器上，供粉箱内部控制每次落粉的数量。
[0017]铺粉工作前，从分粉器上方以落粉的方式向粉盒内供粉，落下的粉末先填满分粉器的存粉槽，继续落入的粉末溢出存粉槽落入粉盒的前室。铺粉装置在传动系统带动下向前运动，刮刀掠过成形基板，推动前室内的粉末在成形基板上铺粉。铺粉装置到达成形基板的另一端后，伸出铺粉装置前面板的推杆撞到档块，推杆上的齿条推动转轴上的齿轮带动分粉器转动，将存粉槽内的粉末倒入粉盒的后室。当铺粉装置返回原始位置时，刮刀将推动后室内的粉末在成形面上铺粉，从而使用同一个刮刀实现双向铺粉。
[0018]这种单刮刀双向铺粉装置包括粉盒、隔板、刮刀、分粉器、转轴、齿轮、齿条、推杆、弹簧、推杆限位等。粉盒是由前面板、后面板、左侧板、右侧板围成的上下开口的结构，粉盒内部有一个隔板，将粉盒内的空间分成前室和后室，隔板两侧固定在左、右侧板上。隔板下方装有刮刀。分粉器在隔板上方，可沿与隔板平行的转轴转动，转轴固定在粉盒左、右侧板上。转轴一侧装有齿轮。推杆一端装有齿条，与齿轮咬合，另一端穿出粉盒前面板。推杆上装有弹簧，把推杆向前推出。推杆上装有推杆限位，
确定了推杆向粉盒外推出的最大位置。分粉器上有一个斜面，斜面法相指向前上方，斜面下端有凸起，形成一个存粉槽。当推杆处在向外推出到最大位置时，推杆上的齿条带动分粉器转轴上的齿轮，使分粉器转动到一个稳定位置，此时存粉槽边缘凸起处最高点与分粉器斜面上端的连线与水平面所成的角度为45°～50°。
[0019]在使用时，这种铺粉装置安装在底板上，的在铺粉装置前方的底板上有一个开孔，开孔底板下方装有四面合围、上下通透的成形仓，成形仓内有成形基板，成形基板下方通过升降杆与传动系统连接，可以在成形仓内上下运动。铺粉装置的上方装有供粉箱，供粉箱内的粉末通过底部的出粉口落下到分粉器上，供粉箱内部控制每次落粉的数量。
[0020]铺粉工作前，从分粉器上方以落粉的方式向粉盒内供粉，落下的粉末先填满分粉器的存粉槽，继续落入的粉末溢出存粉槽落入粉盒的前室。铺粉装置在传动系统带动下向前运动，刮刀掠过成形基板，推动前室内的粉末在成形基板上铺粉。铺粉装置到达成形基板的另一端后，伸出铺粉装置前面板的推杆撞到档块，推杆上的齿条推动转轴上的齿轮带动分粉器转动，将存粉槽内的粉末倒入粉盒的后室。当铺粉装置返回原始位置时，刮刀将推动后室内的粉末在成形面上铺粉，从而使用同一个刮刀实现双向铺粉。
[0021]一种单刮刀双向铺粉装置，包括粉盒、隔板、刮刀、分粉器、推杆等。粉盒内部有一个隔板，将
粉盒内的空间分成前室和后室，隔板下方装有刮刀，分粉器在隔板上方，可沿与隔板平行的转轴转动。推杆一端与分粉器活动连接，推动分粉器转动。分粉器上有存粉槽。分粉器不转动时，落入粉盒的粉末一部分暂存在分粉器的存粉槽内，其余被分粉器引导落入前室，推杆推动分粉器转动后，存粉槽内的粉末被倒入后室。
[0022]一种单刮刀双向铺粉装置，包括粉盒、隔板、刮刀、分粉器、转轴、推杆等，其特征在于所述分粉器上的斜面上有存粉槽，存粉槽边缘与斜面上最高点之间的连线与水平面的夹角α＝45°～50°。
[0023]其特征在于，分粉器在推杆的推动下转动，转动角度不小于2α。
[0024]其特征在于，粉盒内有隔板，隔板底部安装刮刀，隔板将粉盒分成两个空间。
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