本技術(shù)屬于增材制造，具體涉及一種多級升降成型缸和增材制造設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、增材制造技術(shù)(additive?manufacturing，簡稱am)是一項具有數(shù)字化制造、高度柔性和適應(yīng)性、直接cad模型驅(qū)動、快速、材料類型豐富多樣等鮮明特點的先進(jìn)制造技術(shù)，自二十世紀(jì)八十年代末發(fā)展至今，己成為現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)中的一項支柱技術(shù)。選擇性激光燒結(jié)(selective?laser?sintering，簡稱sls)是近年來發(fā)展最為迅速的增材制造技術(shù)之一。選擇性激光燒結(jié)粉末床的燒結(jié)基本過程是：送粉裝置將一定量粉末送至工作臺面，鋪粉輥筒將一層粉末材料平鋪在成型缸已成型零件的上表面，加熱裝置將粉末加熱至設(shè)定的溫度，振鏡系統(tǒng)控制激光器按照該層的截面輪廓對實心部分粉末層進(jìn)行掃描，使粉末熔化并與下面已成型的部分實現(xiàn)粘接；當(dāng)一層截面燒結(jié)完后，缸體升降裝置下降一個層的厚度，鋪粉輥筒又在上面鋪上一層均勻密實的粉末，進(jìn)行新一層截面的掃描燒結(jié)，經(jīng)若干層掃描疊加，直至完成整個原型制造。

2、在上述技術(shù)中，缸體升降裝置由一套高精度的升降系統(tǒng)組成，包括花健軸、滾珠絲桿、電機(jī)等。此種缸體升降裝置主要有兩個缺陷，其一是：此升降系統(tǒng)的滾珠絲桿的行程長度需大于等于成型零件本身的高度，故而成型缸所需要的高度方向的空間至少為成型零件高度尺寸的2倍以上，隨著所需成型零件高度的增加，設(shè)備的高度空間成倍增加，導(dǎo)致設(shè)備制造的成本增加；其二是：隨著所需成型零件高度的增加，花鍵軸和滾珠絲桿的長度增加，此兩種零件均為高精度零件，故加工難度和成本均大大增加。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型提供的一種多級升降成型缸，以解決現(xiàn)有缸體升降裝置帶來的隨著所需成型零件高度的增加，導(dǎo)致設(shè)備的高度空間成倍增加，以及花鍵和滾珠絲桿加工難度和成本均大大增加的問題。

2、本實用新型所采用的具體技術(shù)方案如下：

3、一種多級升降成型缸，包括成型缸、上層升降機(jī)構(gòu)和下層升降機(jī)構(gòu)，所述上層升降機(jī)構(gòu)和下層升降機(jī)構(gòu)位于所述成型缸內(nèi)，且所述上層升降機(jī)構(gòu)位于所述下層升降機(jī)構(gòu)的上方，所述上層升降機(jī)構(gòu)與所述下層升降機(jī)構(gòu)相串聯(lián)；所述上層升降機(jī)構(gòu)為高精度升降結(jié)構(gòu)，具備一個第一升降行程；所述下層升降機(jī)構(gòu)為多級伸縮式升降結(jié)構(gòu)，具備多個第二升降行程，所述第一升降行程小于或等于所述第二升降行程。

4、進(jìn)一步地，所述上層升降機(jī)構(gòu)的運動精度≤0.01mm。

5、進(jìn)一步地，所述第一升降行程為50mm～200mm；所述第二升降行程為50mm～200mm。

6、進(jìn)一步地，所述上層升降機(jī)構(gòu)包括絲桿、電機(jī)、上底座、傳動組件、上連接板和導(dǎo)向組件，所述上連接板和上底座由上至下平行相間設(shè)置，所述上連接板和上底座之間通過所述導(dǎo)向組件相連接；所述下層升降機(jī)構(gòu)與所述上底座相連接；所述上底座上設(shè)有與所述絲桿相配合的螺紋孔，所述絲桿垂直安裝于所述螺紋孔處，且所述絲桿的上端與所述上連接板轉(zhuǎn)動連接；所述電機(jī)固定安裝于所述上底座上，且所述電機(jī)的輸出軸通過所述傳動組件與所述絲桿相連接。

7、進(jìn)一步地，所述導(dǎo)向組件包括花鍵軸，所述上底座上設(shè)有與所述花鍵軸相配合的花鍵孔，所述花鍵軸垂直安裝于所述花鍵孔內(nèi)，所述花鍵軸的上端和下端分別與所述上連接板和下連接板相連接；所述導(dǎo)向組件的數(shù)量為多個，多個所述導(dǎo)向組件繞所述絲桿的旋轉(zhuǎn)中心線圓周均布設(shè)置。

8、進(jìn)一步地，所述傳動組件包括螺母、齒輪和齒圈，所述齒輪安裝于所述電機(jī)的輸出軸上，所述齒圈設(shè)于所述螺母的外表面上，所述螺母與所述絲桿螺紋傳動連接，且所述螺母與所述上底座轉(zhuǎn)動連接，所述齒輪與所述齒圈相嚙合。

9、進(jìn)一步地，所述下層升降機(jī)構(gòu)包括依次相連接的下底座、升降本體和連接托盤，所述下底座位于所述成型缸的底部并與所述成型缸相連接，所述升降本體為多級液壓缸或多級電缸或剪叉升降機(jī)，所述連接托盤與所述上底座相連接。

10、一種增材制造設(shè)備，包括所述的多級升降成型缸，還包括：

11、燒結(jié)基板，所述燒結(jié)基板位于所述上層升降機(jī)構(gòu)的上方，并與所述上層升降機(jī)構(gòu)相連接，所述燒結(jié)基板用于承接打印的成型零件；

12、鋪粉器，所述鋪粉器用于在所述燒結(jié)基板或者已成型零件的燒結(jié)面鋪送粉末層；

13、激光振鏡系統(tǒng)，所述激光振鏡系統(tǒng)發(fā)射激光并選擇性地對粉末層進(jìn)行掃描燒結(jié)。

14、一種使用所述增材制造設(shè)備的增材制造方法，包括如下步驟：

15、s1：下層升降機(jī)構(gòu)上升，上層升降機(jī)構(gòu)上升，使燒結(jié)基板的燒結(jié)面到達(dá)掃描成型面位置；

16、s2：開始燒結(jié)，燒結(jié)時下層升降機(jī)構(gòu)保持靜止，每燒結(jié)一層，上層升降機(jī)構(gòu)相應(yīng)下降一層，直至燒結(jié)一個運動行程，參見圖5所示狀態(tài)；

17、s3：下層升降機(jī)構(gòu)下降一個運動行程，帶動成型零件和上層升降機(jī)構(gòu)降低一個運動行程，使成型零件的燒結(jié)面比掃描成型面低一個運動行程，參見圖6所示狀態(tài)；

18、s4：上層升降機(jī)構(gòu)上升一個運動行程，使成型零件的燒結(jié)面和掃描成型面重合，參見圖7所示狀態(tài)；

19、s5：循環(huán)s2-s4步驟，直至完成整個成型零件的燒結(jié)。

20、進(jìn)一步地，所述運動行程小于或等于所述第一升降行程，所述運動行程為50mm-200mm。

21、本實用新型提供的一種多級升降成型缸和增材制造設(shè)備，其多級升降成型缸由兩套升降結(jié)構(gòu)在高度方向上串聯(lián)組成，上層升降機(jī)構(gòu)為一套高精度升降結(jié)構(gòu)，具備一個第一升降行程；下層升降機(jī)構(gòu)為一套普通的多級伸縮式升降結(jié)構(gòu)，具備多個第二升降行程，其中第一升降行程小于或等于第二升降行程。成型零件燒結(jié)時，下層升降機(jī)構(gòu)先保持靜止，由上層升降機(jī)構(gòu)先參與逐層燒結(jié)，當(dāng)燒結(jié)層數(shù)達(dá)到一個運動行程時，上層升降機(jī)構(gòu)暫停燒結(jié)，下層升降機(jī)構(gòu)下降一個運動行程，后上層升降機(jī)構(gòu)承載著燒結(jié)零件回升一個運動行程，繼續(xù)開始燒結(jié)，如此反復(fù)直至完成整個原型制造，其中運動行程小于或等于第一升降行程。本實用新型通過上層的高精度升降結(jié)構(gòu)保證成型零件燒結(jié)的精度，而多級伸縮式升降結(jié)構(gòu)具備較大伸長量，較小的收縮高度，能實現(xiàn)較大的伸縮比，因此通過下層的多級伸縮式升降結(jié)構(gòu)保證成型零件所需的高度尺寸，隨著成型零件高度尺寸的不斷增加，只需增加下層升降機(jī)構(gòu)的行程即可實現(xiàn)，上層升降機(jī)構(gòu)的高度尺寸不會增加，而下層升降機(jī)構(gòu)為多級伸縮式升降結(jié)構(gòu)，從而成型缸所需的高度空間可遠(yuǎn)小于兩倍成型零件高度，相比現(xiàn)有缸體升降裝置能大大縮減了設(shè)備的高度方向的空間，而且有效降低了上層升降機(jī)構(gòu)的加工難度和成本。

技術(shù)特征：

1.一種多級升降成型缸，其特征在于，包括成型缸(10)、上層升降機(jī)構(gòu)(100)和下層升降機(jī)構(gòu)(200)，所述上層升降機(jī)構(gòu)(100)和下層升降機(jī)構(gòu)(200)位于所述成型缸(10)內(nèi)，且所述上層升降機(jī)構(gòu)(100)位于所述下層升降機(jī)構(gòu)(200)的上方，所述上層升降機(jī)構(gòu)(100)與所述下層升降機(jī)構(gòu)(200)相串聯(lián)；所述上層升降機(jī)構(gòu)(100)為高精度升降結(jié)構(gòu)，具備一個第一升降行程；所述下層升降機(jī)構(gòu)(200)為多級伸縮式升降結(jié)構(gòu)，具備多個第二升降行程，所述第一升降行程小于或等于所述第二升降行程。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級升降成型缸，其特征在于，所述上層升降機(jī)構(gòu)(100)的運動精度≤0.01mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級升降成型缸，其特征在于，所述第一升降行程為50mm～200mm；所述第二升降行程為50mm～200mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級升降成型缸，其特征在于，所述上層升降機(jī)構(gòu)(100)包括絲桿(5)、電機(jī)(6)、上底座(3)、傳動組件、上連接板(2)、下連接板(4)和導(dǎo)向組件，所述上連接板(2)、上底座(3)和下連接板(4)依次由上至下平行相間設(shè)置，所述上連接板(2)、上底座(3)和下連接板(4)之間通過所述導(dǎo)向組件相連接；所述下層升降機(jī)構(gòu)(200)與所述上底座(3)相連接；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多級升降成型缸，其特征在于，所述導(dǎo)向組件包括花鍵軸(7)，所述上底座(3)上設(shè)有與所述花鍵軸(7)相配合的花鍵孔，所述花鍵軸(7)垂直安裝于所述花鍵孔內(nèi)，所述花鍵軸(7)的上端和下端分別與所述上連接板(2)和下連接板(4)相連接；所述導(dǎo)向組件的數(shù)量為多個，多個所述導(dǎo)向組件繞所述絲桿(5)的旋轉(zhuǎn)中心線圓周均布設(shè)置。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多級升降成型缸，其特征在于，所述傳動組件包括螺母、齒輪和齒圈，所述齒輪安裝于所述電機(jī)(6)的輸出軸上，所述齒圈設(shè)于所述螺母的外表面上，所述螺母與所述絲桿(5)螺紋傳動連接，且所述螺母與所述上底座(3)轉(zhuǎn)動連接，所述齒輪與所述齒圈相嚙合。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多級升降成型缸，其特征在于，所述下層升降機(jī)構(gòu)(200)包括依次相連接的下底座(11)、升降本體(9)和連接托盤(8)，所述下底座(11)位于所述成型缸(10)的底部并與所述成型缸(10)相連接，所述升降本體(9)為多級液壓缸或多級電缸或剪叉升降機(jī)，所述連接托盤(8)與所述上底座(3)相連接。

8.一種增材制造設(shè)備，其特征在于，包括權(quán)利要求1-7任一項所述的多級升降成型缸，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)屬于增材制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多級升降成型缸和增材制造設(shè)備。一種多級升降成型缸，包括成型缸、上層升降機(jī)構(gòu)和下層升降機(jī)構(gòu)，上層升降機(jī)構(gòu)和下層升降機(jī)構(gòu)位于成型缸內(nèi)，且上層升降機(jī)構(gòu)位于下層升降機(jī)構(gòu)的上方，上層升降機(jī)構(gòu)與下層升降機(jī)構(gòu)相串聯(lián)；上層升降機(jī)構(gòu)為高精度升降結(jié)構(gòu)，具備一個第一升降行程；所述下層升降機(jī)構(gòu)為多級伸縮式升降結(jié)構(gòu)，具備多個第二升降行程，第一升降行程小于或等于第二升降行程。隨著成型零件高度尺寸的不斷增加，只需增加下層升降機(jī)構(gòu)的行程即可實現(xiàn)，上層升降機(jī)構(gòu)的高度尺寸不會增加，從而成型缸所需的高度空間可遠(yuǎn)小于兩倍成型零件高度，而且有效降低了上層升降機(jī)構(gòu)的加工難度和成本。

技術(shù)研發(fā)人員：劉鑫炎,許夢飛,潘良明,陳亮
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖南華曙高科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20231227
技術(shù)公布日：2024/12/30