本發(fā)明屬于增材制造設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種增材制造成形缸升降系統(tǒng)，還涉及具有該升降系統(tǒng)的成形缸及增材制造設(shè)備。

背景技術(shù)：

增材制造技術(shù)是基于三維CAD模型數(shù)據(jù)，通過增加材料逐層制造的方式。其是以計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)模型為藍(lán)本，通過軟件分層離散和數(shù)控成形系統(tǒng)，利用高能束將材料進(jìn)行逐層堆積，最終疊加成形，制造出實(shí)體產(chǎn)品。

現(xiàn)有增材制造設(shè)備的成形缸為了保證良好的金屬粉末密封性，普遍采用活塞式升降機(jī)構(gòu)，即：由絲杠從成形平臺下方驅(qū)動成形平臺上下進(jìn)給，因此，絲杠的長度至少為成形高度的兩倍。為了控制設(shè)備的整體高度，就會使得增材制造設(shè)備可成形零件的高度受到限制，如果為了增加設(shè)備的可成形高度，則會使成形平臺下方的大量空間被絲杠所占用，使設(shè)備高度大幅度增加，進(jìn)一步會帶來設(shè)備組裝、維護(hù)成本的大大增加，給設(shè)備的使用也會帶來諸多不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種增材制造成形缸升降系統(tǒng)及具有該升降系統(tǒng)的成形缸及增材制造設(shè)備，該成形缸在保證增材制造設(shè)備高度不變的情況下，可成形高度大幅增加，解決了現(xiàn)有設(shè)備可成形高度受限的技術(shù)問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種增材制造成形缸升降系統(tǒng)，包括懸臂和懸臂驅(qū)動機(jī)構(gòu)，懸臂包括一安裝于懸臂驅(qū)動機(jī)構(gòu)上的安裝端和一用于固定基板的自由端，懸臂驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動懸臂上下進(jìn)給。

本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是，一種增材制造成形缸，包括上述成形缸升降系統(tǒng)、成形室及動態(tài)密封系統(tǒng)，成形室一側(cè)壁上開設(shè)有縱向開口，所述懸臂自由端穿過縱向開口伸入成形室內(nèi)，動態(tài)密封系統(tǒng)包括密封片和傳動機(jī)構(gòu)，密封片一端固定在懸臂位于成形室外的部分上，另一端由懸臂上方伸出并固定于傳動機(jī)構(gòu)上，使懸臂在上下進(jìn)給過程中，密封片緊貼并覆蓋位于懸臂上方的縱向開口部分。

該成形缸的特點(diǎn)還在于：

傳動機(jī)構(gòu)為帶復(fù)位裝置的轉(zhuǎn)軸，密封片纏繞并固定于轉(zhuǎn)軸上。

傳動機(jī)構(gòu)還可以為滾輪和配重，密封片經(jīng)過滾輪與配重連接。

上述密封片或傳動機(jī)構(gòu)上設(shè)置有用于測量密封片位移的位移計(jì)。

傳動機(jī)構(gòu)為帶復(fù)位裝置的轉(zhuǎn)軸時，位移計(jì)為設(shè)置于轉(zhuǎn)軸上的角度傳感器，或?yàn)樵O(shè)置于密封片上的位移傳感器；傳動機(jī)構(gòu)為滾輪和配重時，位移計(jì)為設(shè)置于配重上連接拉線位移計(jì)，或?yàn)樵O(shè)置于密封片上的位移傳感器。

上述縱向開口所在的成形室側(cè)壁上，沿縱向開口外周設(shè)置有凹槽，凹槽內(nèi)裝有密封件。

進(jìn)一步地，密封片外增設(shè)壓板，使密封片與所述凹槽內(nèi)的密封件緊密貼合。

進(jìn)一步地，壓板和密封片之間設(shè)置有具有光滑表面的帶片。

本發(fā)明還提供了具有上述成形缸的增材制造設(shè)備。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明采用懸臂式成形缸升降系統(tǒng)及動態(tài)密封系統(tǒng)，在增材制造設(shè)備高度不變的情況下，可大幅度增加其成形高度，與具有同樣高度、采用活塞式成形缸的增材制造設(shè)備相比，其成形高度可達(dá)到后者的兩倍，且本發(fā)明成形缸的密封性能良好。

附圖說明

圖1是本發(fā)明增材制造成形缸的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明增材制造成形缸的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明增材制造成形缸的縱向開口及凹槽的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1.成形室，2.基板，3.縱向開口，4.懸臂，5.懸臂驅(qū)動機(jī)構(gòu)，6.密封片，7.轉(zhuǎn)軸，8.滾輪，9.配重，10.位移計(jì)，11.凹槽，12.密封件，13.壓板，14.帶片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施方式。

本發(fā)明的增材制造成形缸升降系統(tǒng)包括懸臂4和懸臂驅(qū)動機(jī)構(gòu)5，懸臂4一端安裝于懸臂驅(qū)動機(jī)構(gòu)5上，另一端為自由端，用于固定基板2。懸臂驅(qū)動機(jī)構(gòu)5采用絲杠驅(qū)動機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動懸臂4上下進(jìn)給，進(jìn)而帶動基板2升降，如圖1所示。

具有上述升降系統(tǒng)的增材制造成形缸1的側(cè)壁上開設(shè)有縱向開口3，如圖1所示，絲杠驅(qū)動機(jī)構(gòu)5位于成形室外，懸臂4一端安裝于絲杠驅(qū)動機(jī)構(gòu)5上，另一端穿過成形室側(cè)壁上的縱向開口3伸入成形室1內(nèi)，基板2位于成形室內(nèi)并固定在懸臂4上。絲杠驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動懸臂4沿縱向開口3上下進(jìn)給，帶動基板2在成形室內(nèi)升降。

該成形缸還包括用于密封成形室縱向開口的動態(tài)密封系統(tǒng)，動態(tài)密封系統(tǒng)包括密封片6和傳動機(jī)構(gòu)。密封片6一端固定在懸臂4位于成形室外的部分上，另一端由懸臂4上方伸出并固定于傳動機(jī)構(gòu)上，使懸臂在上下進(jìn)給過程中，帶動密封片上下移動，使密封片6緊貼并覆蓋位于懸臂上方的縱向開口部分，防止成形過程中成形缸漏粉。密封片為片狀硬質(zhì)材料，優(yōu)選為鋼帶，其寬度大于縱向開口的寬度。

傳動機(jī)構(gòu)可以為滾輪8和配重9，如圖1所示，密封片6一端跨過滾輪8與配重9連接，滾輪為密封片的運(yùn)動提供導(dǎo)向作用，配重用于使密封片在運(yùn)動過程中保持平展和緊繃狀態(tài)。

傳動機(jī)構(gòu)也可以為帶復(fù)位裝置的轉(zhuǎn)軸7，如圖2所示，如帶復(fù)位彈簧的轉(zhuǎn)軸，密封片6纏繞并固定于轉(zhuǎn)軸7上。懸臂向下運(yùn)動時拉動密封片繞轉(zhuǎn)軸展開，在復(fù)位彈簧的作用力下密封片保持平展和緊繃狀態(tài)；懸臂向上運(yùn)動時，在復(fù)位彈簧的作用力下密封片繞轉(zhuǎn)軸收回，使密封片始終保持平展和緊繃狀態(tài)。

為了確保密封片在下降過程中始終保持平展和緊繃狀態(tài)，保證成形缸良好的密封性能，可以通過在密封片或傳動機(jī)構(gòu)上設(shè)置位移計(jì)10，實(shí)時測量密封片的位移距離，與懸臂下降距離進(jìn)行比較，檢測密封片在運(yùn)動過程中的狀態(tài)。例如，在密封片6上設(shè)置位移傳感器，或在轉(zhuǎn)軸7上設(shè)置角度傳感器，也可在配重9上連接拉線位移計(jì)，如圖1所示。

具有上述結(jié)構(gòu)的成形缸在工作時，懸臂在懸臂驅(qū)動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下，帶動成形平臺下降一個層厚的距離，同時，密封片在懸臂的帶動下，下降一個層厚，保證位于懸臂上部的成形缸縱向開口的密封。

為了保證良好密封，在縱向開口所在成形室側(cè)壁上，沿縱向開口外周設(shè)置有凹槽11，凹槽11內(nèi)裝有橡膠密封圈或毛氈等密封件12，如圖3所示。

進(jìn)一步，還可以在密封片外增設(shè)壓板13，壓板13固定在縱向開口所在成形室側(cè)壁上，使密封片與凹槽內(nèi)的密封件緊密貼合，保證密封性能。壓板寬度大于密封片寬度，且壓板與成形室側(cè)壁之間保留僅供密封片移動的微小距離。

進(jìn)一步，還可以在壓板和密封片之間設(shè)置具有光滑表面的帶片14，例如銅片或具有光滑表面的非金屬帶片，減小密封片在進(jìn)給過程中的阻力。

具有上述成形缸的增材制造設(shè)備的具體工作過程為：

(1)將基材固定在基板上，懸臂驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動懸臂進(jìn)給，使基材上表面與設(shè)備工作平面平齊；

(2)鋪粉機(jī)構(gòu)在基材表面鋪設(shè)一層粉末14，能量束掃描粉末層；

(3)掃描完成后，懸臂驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動懸臂下降一個粉末層厚度，同時，懸臂帶動密封片下移一個粉末層厚度，將多余的粉末及成形層約束在成形室、基材和密封片圍成的空間內(nèi)；

(4)重復(fù)步驟(2)、(3)，直至完成整個零件的成形。

本發(fā)明所述增材制造設(shè)備包括能量源為激光、電子束、等離子束、離子束、氬弧焊等增材制造設(shè)備。

具有本發(fā)明所述成形缸的增材制造設(shè)備，在保證良好的密封的同時，與具有同樣高度、采用活塞式成形缸的增材制造設(shè)備相比，其成形高度可達(dá)到后者的兩倍。

本發(fā)明以上描述只是部分實(shí)施例，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式。上述的具體實(shí)施方式是示意性的，并不是限制性的。凡是采用本發(fā)明的裝置，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，所有具體拓展均屬本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。