本發(fā)明屬于快速成型制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種防止在sls成型工藝中工件發(fā)生錯(cuò)層的方法及裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的快速成型方法有很多種，各有其特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)；激光選區(qū)燒結(jié)(selectivelasersinteringsls)成型技術(shù)是快速成型制造技術(shù)中重要的技術(shù)之一，它是以塑形或可粘結(jié)的粉末材料作為造型材料，通過(guò)鋪粉輥?zhàn)訉⒉牧箱伷皆诔尚推脚_(tái)上，在計(jì)算機(jī)控制下使激光束根據(jù)預(yù)先的分層截面信息進(jìn)行有選擇的燒結(jié)，然后在完成一層的制作后，鋪粉輥?zhàn)永^續(xù)鋪粉加工，直至零件燒結(jié)結(jié)束。在sls成型技術(shù)及裝置中，輥?zhàn)拥慕Y(jié)構(gòu)及輥?zhàn)愉伔鄯椒ǘ际鞘种匾?。在理想狀況下，燒結(jié)零件的過(guò)程中層與層之間不應(yīng)發(fā)生錯(cuò)層現(xiàn)象，但是在現(xiàn)有技術(shù)中，由于采用的鋪粉方式均為單向單次的鋪粉方式，在鋪粉的過(guò)程中先加工的燒結(jié)層容易受到所鋪粉末的推動(dòng)作用而產(chǎn)生移動(dòng)，層與層之間的微小移動(dòng)，累計(jì)到最終加工的零件中，從而造成錯(cuò)層現(xiàn)象，影響零件加工的質(zhì)量；這種現(xiàn)象尤其是在利用密度較小的有機(jī)粉末材料加工體積較大的零件時(shí)表現(xiàn)的尤為突出。

在以聚苯乙烯粉末或改性過(guò)的聚苯乙烯粉末為原材料制作零件時(shí)，也發(fā)現(xiàn)制作的零件由于層與層之間的細(xì)小措動(dòng)而造成零件的加工質(zhì)量往往很差。分析原因：亦是由于在加工時(shí)鋪粉的方式為單向鋪粉，致使先燒結(jié)出的部分在鋪粉時(shí)受到粉末的推送作用而產(chǎn)生細(xì)小的移動(dòng)，從而造成了加工零件的錯(cuò)層現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種防止在sls成型工藝中工件發(fā)生錯(cuò)層的方法及裝置，以解決在sls成型工藝中燒結(jié)零件的錯(cuò)層現(xiàn)象。

用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案如下所述。

一種防止在sls成型工藝中工件發(fā)生錯(cuò)層的方法，包括以下的操作步驟：

a、在成型平臺(tái)內(nèi)被加工零件的首層或某一層已經(jīng)加工完成，需要進(jìn)行下一層的加工時(shí)，使供粉平臺(tái)上升1.5倍層厚的距離，同時(shí)使成型平臺(tái)下降0.5倍層厚的距離；

b、使供粉平臺(tái)一側(cè)的鋪粉輥?zhàn)友爻尚推脚_(tái)方向運(yùn)動(dòng)，對(duì)成型平臺(tái)進(jìn)行鋪粉，并將多出的粉料推送至余料暫儲(chǔ)平臺(tái)中；

c、使成型平臺(tái)下降0.5倍層厚的距離，同時(shí)使供粉平臺(tái)下降0.5倍層厚的距離；

d、使成型平臺(tái)一側(cè)的鋪粉輥?zhàn)友毓┓燮脚_(tái)方向運(yùn)動(dòng)，對(duì)成型平臺(tái)進(jìn)行鋪粉，并將多余的粉料平鋪至供粉平臺(tái)上；

e、結(jié)束鋪粉過(guò)程，開(kāi)始加工工件；

f、重復(fù)步驟a～步驟e，直至結(jié)束鋪粉，零件加工完成。

上述防止在sls成型工藝中工件發(fā)生錯(cuò)層的方法中，在加工零件時(shí)利用鋪粉過(guò)程中粉料往返鋪粉時(shí)的推送作用，對(duì)稱(chēng)地對(duì)零件已加工部分施加方向相反的力，以防止在sls成型工藝中可能出現(xiàn)的燒結(jié)零件的錯(cuò)層現(xiàn)象。

用于實(shí)現(xiàn)上述方法步驟而設(shè)計(jì)的防止在sls成型工藝中工件發(fā)生錯(cuò)層的裝置是這樣的：該裝置包括由沿橫向依次并排設(shè)置的供粉平臺(tái)、成型平臺(tái)和余料暫儲(chǔ)平臺(tái)組成的sls成型加工平臺(tái)，在供粉平臺(tái)和成型平臺(tái)內(nèi)均設(shè)有可升降的活動(dòng)板，在sls成型加工平臺(tái)上方兩側(cè)設(shè)有橫向主導(dǎo)軌，在主導(dǎo)軌上通過(guò)主運(yùn)動(dòng)皮帶立裝有一副可沿主導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)架，在運(yùn)動(dòng)架的上端通過(guò)兩副呈鈍角分布的連桿機(jī)構(gòu)按前后向分別設(shè)置有第一鋪粉輥?zhàn)雍偷诙伔圯佔(zhàn)樱瑑蓚€(gè)鋪粉輥?zhàn)涌煞謩e在電機(jī)帶動(dòng)下交替貼置在sls成型加工平臺(tái)的上表面。

上述防止在sls成型工藝中工件發(fā)生錯(cuò)層的裝置中，運(yùn)動(dòng)架和第一鋪粉輥?zhàn)又g通過(guò)一個(gè)直桿狀的第一滑軌連接，在第一滑軌的軌槽兩端分別固定有第一固定電磁塊和第二固定電磁塊，在第一滑軌的軌槽中裝有一個(gè)可在第一滑軌的軌槽內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的第一滑動(dòng)配重電磁塊，所述的第一固定電磁塊、第二固定電磁塊和第一滑動(dòng)配重電磁塊上均接通有可變相位的電源；運(yùn)動(dòng)架和第二鋪粉輥?zhàn)又g通過(guò)一個(gè)直桿狀的第二滑軌連接，在第二滑軌的軌槽兩端分別固定有第三固定電磁塊和第四固定電磁塊，在第二滑軌的軌槽中裝有一個(gè)可在第二滑軌的軌槽內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的第二滑動(dòng)配重電磁塊，所述的第三固定電磁塊、第四固定電磁塊和第二滑動(dòng)配重電磁塊上均接通有可變相位的電源。實(shí)際工作中，通過(guò)調(diào)節(jié)改變相應(yīng)電磁塊上電源的相位，按照“同相相斥、異相相吸”的原理，即可以改變第一滑動(dòng)配重電磁塊和第二滑動(dòng)配重電磁塊的位置，從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)鋪粉輥?zhàn)拥奈恢谜{(diào)節(jié)。

上述防止在sls成型工藝中工件發(fā)生錯(cuò)層的裝置中，第一鋪粉輥?zhàn)?、第二鋪粉輥?zhàn)泳潭ㄌ籽b在轉(zhuǎn)軸上，運(yùn)動(dòng)架活動(dòng)套裝在轉(zhuǎn)軸上，第一鋪粉輥?zhàn)愚D(zhuǎn)軸與運(yùn)動(dòng)架轉(zhuǎn)軸之間通過(guò)一套由第一副電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第一齒形皮帶傳動(dòng)連接，第二鋪粉輥?zhàn)愚D(zhuǎn)軸與運(yùn)動(dòng)架轉(zhuǎn)軸之間通過(guò)一套由第二副電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第二齒形皮帶傳動(dòng)連接。

上述防止在sls成型工藝中工件發(fā)生錯(cuò)層的裝置中，置在sls成型加工平臺(tái)上方兩側(cè)橫向主導(dǎo)軌上的主運(yùn)動(dòng)皮帶分別由第一主電機(jī)和第二主電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

上述防止在sls成型工藝中工件發(fā)生錯(cuò)層的裝置中，在運(yùn)動(dòng)架的下側(cè)邊裝有用于防止粉料溢出的側(cè)邊擋料板。

另外，上述防止在sls成型工藝中工件發(fā)生錯(cuò)層的裝置中，在運(yùn)動(dòng)架上還安裝有定位銷(xiāo)，可以簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確地控制兩鋪粉輥?zhàn)庸ぷ鲿r(shí)的位置。

相對(duì)于現(xiàn)有的鋪粉技術(shù)，本發(fā)明所述的防止在sls成型工藝中發(fā)生錯(cuò)層的方法實(shí)現(xiàn)了在鋪粉時(shí)利用粉料對(duì)已加工部分施加方向相反的力，約束了其的微小移動(dòng)，有效的防止了零件的錯(cuò)層現(xiàn)象，尤其是在密度較小的有機(jī)材料加工中表現(xiàn)的尤為突出，極大的提高了零件加工的精度；同時(shí)本發(fā)明提供的防止在sls成型工藝中發(fā)生錯(cuò)層的裝置的原理簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊，在加工零件時(shí)能夠充分的利用材料，具有很好的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所述防止在sls成型工藝中工件發(fā)生錯(cuò)層的裝置的正視圖。

圖2是該防止在sls成型工藝中工件發(fā)生錯(cuò)層的裝置的左視圖。

圖3是該防止在sls成型工藝中工件發(fā)生錯(cuò)層的裝置的俯視圖。

圖4是本發(fā)明裝置中鋪粉輥?zhàn)优c運(yùn)動(dòng)架之間的裝配示意圖。

圖5是圖4的左視圖。

圖6是定位銷(xiāo)與運(yùn)動(dòng)架在定位時(shí)的工作結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本發(fā)明裝置在正向鋪粉時(shí)的工作原理示意圖。

圖8是本發(fā)明裝置在反向鋪粉時(shí)的工作原理示意圖。

圖中各數(shù)字標(biāo)記的名稱(chēng)分別是：1－主導(dǎo)軌，2－第一鋪粉輥?zhàn)樱?－第一固定電磁塊，4－第一滑軌，5－第一齒形皮帶，6－第一滑動(dòng)配重電磁塊，7－第二固定電磁塊,8－定位銷(xiāo)，9－運(yùn)動(dòng)架，10－第三固定電磁塊，11－第二齒形皮帶，12－第二滑動(dòng)配重電磁塊，13－第四固定電磁塊，14－第二滑軌，15－第二鋪粉輥?zhàn)樱?6－側(cè)邊擋料板，17－供粉平臺(tái)，18－成型平臺(tái)，19－余料暫儲(chǔ)平臺(tái)，20－主運(yùn)動(dòng)皮帶，21－第二副電機(jī)，22－第一副電機(jī)，23－第一主電機(jī)，24－第二主電機(jī)，25－光源。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明所述的防止在sls成型工藝中工件發(fā)生錯(cuò)層的方法的核心是利用在鋪粉過(guò)程中多余粉料往返的推送作用，對(duì)稱(chēng)的對(duì)已加工部分施加方向相反的力，正向鋪粉與反向鋪粉時(shí)粉料對(duì)已加工部分的影響相互抵消，從而防止了已加工部分的移動(dòng)，它包括以下操作步驟：

a、在成型平臺(tái)內(nèi)被加工零件的首層或某一層已經(jīng)加工完成，需要進(jìn)行下一層的加工時(shí)，使供粉平臺(tái)上升1.5倍層厚的距離，同時(shí)使成型平臺(tái)下降0.5倍層厚的距離；

b、使供粉平臺(tái)一側(cè)的鋪粉輥?zhàn)友爻尚推脚_(tái)方向運(yùn)動(dòng)，對(duì)成型平臺(tái)進(jìn)行鋪粉，并將多出的粉料推送至余料暫儲(chǔ)平臺(tái)中；

c、使成型平臺(tái)下降0.5倍層厚的距離，同時(shí)使供粉平臺(tái)下降0.5倍層厚的距離；

d、使成型平臺(tái)一側(cè)的鋪粉輥?zhàn)友毓┓燮脚_(tái)方向運(yùn)動(dòng)，對(duì)成型平臺(tái)進(jìn)行鋪粉，并將多余的粉料平鋪至供粉平臺(tái)上；

e、結(jié)束鋪粉過(guò)程，利用光源的照射開(kāi)始固化加工打印工件；

f、若當(dāng)前層打印完畢且不是最后一層，則下一層的鋪粉工作繼續(xù)從步驟a開(kāi)始執(zhí)行，即重復(fù)步驟a～步驟e；若當(dāng)前層已是最后一層，則結(jié)束鋪粉工作，零件加工打印完成。

本發(fā)明提供的防止在sls成型工藝中工件發(fā)生錯(cuò)層的裝置如附圖所示，由供粉平臺(tái)17、成型平臺(tái)18、余料暫儲(chǔ)平臺(tái)19、主導(dǎo)軌1、運(yùn)動(dòng)架9、第一鋪粉輥?zhàn)?、第二鋪粉輥?zhàn)?5、主運(yùn)動(dòng)皮帶20、第一主電機(jī)23、第二主電機(jī)24、第一副電機(jī)22、第二副電機(jī)21等構(gòu)件組成。供粉平臺(tái)17、成型平臺(tái)18和余料暫儲(chǔ)平臺(tái)19組成sls成型加工平臺(tái)，其中在供粉平臺(tái)17和成型平臺(tái)18內(nèi)均設(shè)有由pc機(jī)系統(tǒng)控制的可升降的活動(dòng)板(圖7)。主導(dǎo)軌1對(duì)稱(chēng)設(shè)在sls成型加工平臺(tái)上方兩側(cè)，兩個(gè)可做同步運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)架9分別通過(guò)一副主運(yùn)動(dòng)皮帶20立裝在兩側(cè)的主導(dǎo)軌1上，并可分別在第一主電機(jī)23和第二主電機(jī)24驅(qū)動(dòng)下沿主導(dǎo)軌1做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)架9的上端通過(guò)兩副呈鈍角分布的連桿機(jī)構(gòu)按前后向分別設(shè)置有第一鋪粉輥?zhàn)?和第二鋪粉輥?zhàn)?5，兩個(gè)鋪粉輥?zhàn)涌煞謩e在第一副電機(jī)22和第二副電機(jī)21帶動(dòng)下交替貼置在sls成型加工平臺(tái)的上表面。在運(yùn)動(dòng)架9的下側(cè)邊裝有側(cè)邊擋料板16，可有效防止鋪粉時(shí)因粉料從兩側(cè)溢出而造成的浪費(fèi)。在運(yùn)動(dòng)架9上還安裝有定位銷(xiāo)8(圖6)，簡(jiǎn)單而準(zhǔn)確地控制了兩鋪粉輥?zhàn)庸ぷ鲿r(shí)的位置。

本發(fā)明裝置中兩個(gè)鋪粉輥?zhàn)优c運(yùn)動(dòng)架的連接結(jié)構(gòu)如圖1和圖4所示。運(yùn)動(dòng)架9和第一鋪粉輥?zhàn)?之間通過(guò)第一滑軌4連接，在第一滑軌4的軌槽兩端分別固定有第一固定電磁塊3和第二固定電磁塊7，在第一滑軌4的軌槽中裝有可在第一滑軌4的軌槽內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的第一滑動(dòng)配重電磁塊6，在上述各電磁塊上均接通有可變相位的電源。工作時(shí)第一鋪粉輥?zhàn)?下落或上升的位置可以通過(guò)設(shè)置在第一滑軌4上的第一固定電磁塊3、第一滑動(dòng)配重電磁塊6和第二固定電磁塊7進(jìn)行調(diào)節(jié)，即通過(guò)調(diào)節(jié)改變相應(yīng)電磁塊上電源的相位，利用兩固定電磁塊之間的相互吸引和相互排斥的作用推動(dòng)第一滑動(dòng)配重電磁塊6，進(jìn)而利用它們的重心位置變化來(lái)調(diào)節(jié)第一鋪粉輥?zhàn)?的位置。運(yùn)動(dòng)架9和第二鋪粉輥?zhàn)?5之間通過(guò)第二滑軌14連接，在第二滑軌14的軌槽兩端分別固定有第三固定電磁塊10和第四固定電磁塊13，在第二滑軌14的軌槽中裝有可在第二滑軌14的軌槽內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的第二滑動(dòng)配重電磁塊12，在上述各電磁塊上均接通有可變相位的電源。工作時(shí)第二鋪粉輥?zhàn)?5下落或上升的位置可以通過(guò)設(shè)置在第二滑軌14上的第三固定電磁塊10、第二滑動(dòng)配重電磁塊12和第四固定電磁塊13進(jìn)行調(diào)節(jié)，即通過(guò)調(diào)節(jié)改變相應(yīng)電磁塊上電源的相位，利用兩固定電磁塊之間的相互吸引和相互排斥的作用推動(dòng)第二滑動(dòng)配重電磁塊12，進(jìn)而利用它們的重心位置變化來(lái)調(diào)節(jié)第二鋪粉輥?zhàn)?5的位置。傳動(dòng)方式設(shè)計(jì)中，第一鋪粉輥?zhàn)?、第二鋪粉輥?zhàn)?5均固定套裝在轉(zhuǎn)軸上，運(yùn)動(dòng)架9活動(dòng)套裝在轉(zhuǎn)軸上，第一鋪粉輥?zhàn)?轉(zhuǎn)軸與運(yùn)動(dòng)架9轉(zhuǎn)軸之間通過(guò)由第一副電機(jī)22驅(qū)動(dòng)的第一齒形皮帶5傳動(dòng)連接，第二鋪粉輥?zhàn)?5轉(zhuǎn)軸與運(yùn)動(dòng)架9轉(zhuǎn)軸之間通過(guò)由第二副電機(jī)21驅(qū)動(dòng)的第二齒形皮帶11傳動(dòng)連接。

實(shí)際工作中，在進(jìn)行如圖7所示的正向(由右往左方向)鋪粉時(shí)，第二鋪粉輥?zhàn)?5在第一固定電磁塊3、第一滑動(dòng)配重電磁塊6、第二固定電磁塊7和第三固定電磁塊10、第二滑動(dòng)配重電磁塊12、第四固定電磁塊13以及定位銷(xiāo)8的調(diào)節(jié)和控制下，使得第二鋪粉輥?zhàn)?5的下表面緊貼在供粉平臺(tái)18的上表面；然后在第一主電機(jī)23和第二主電機(jī)24的驅(qū)動(dòng)下，主運(yùn)動(dòng)皮帶20帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)架9進(jìn)行正向運(yùn)動(dòng)；與此同時(shí)，安裝在運(yùn)動(dòng)架上9的第二副電機(jī)21開(kāi)始工作，并由第二齒形皮帶11驅(qū)動(dòng)第二鋪粉輥?zhàn)?5進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，開(kāi)始鋪粉。在正向鋪粉結(jié)束的同時(shí)反向(圖8所示的由左往右方向)鋪粉開(kāi)始，第一鋪粉輥?zhàn)?在第一固定電磁塊3、第一滑動(dòng)配重電磁塊6、第二固定電磁塊7和第三固定電磁塊10、第二滑動(dòng)配重電磁塊12、第四固定電磁塊13以及定位銷(xiāo)8的調(diào)節(jié)和控制下，使得第一鋪粉輥?zhàn)?的下表面緊貼余料暫儲(chǔ)平臺(tái)19的上表面，然后在第一主電機(jī)23和第二主電機(jī)24的驅(qū)動(dòng)下，主運(yùn)動(dòng)皮帶20帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)架9進(jìn)行反向運(yùn)動(dòng)；與此同時(shí)，安裝在運(yùn)動(dòng)架9上的第一副電機(jī)22開(kāi)始工作，并由第一齒形皮帶5驅(qū)動(dòng)第一鋪粉輥?zhàn)?進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，開(kāi)始鋪粉。本發(fā)明通過(guò)上述的鋪粉裝置，可以有效地防止在sls工藝中層與層之間的錯(cuò)動(dòng)，從而避免了加工的零件出現(xiàn)錯(cuò)層的現(xiàn)象，提高了加工精度，同時(shí)也提高了原材料的利用率，節(jié)約了材料。