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(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CN106346006A(43)申请公布日2017.01.25(21)申请号201610946834.0(22)申请日2016.10.26(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人曾晓雁魏恺文王泽敏李祥友朱海红熊伟蒋明(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人曹葆青(51)Int.Cl.B22F3/105(2006.01)B33Y30/00(2015.01)B33Y10/00(2015.01)B33Y40/00(2015.01)权利要求书8页说明书13页附图7页(54)发明名称一种金属零件的激光增材制造装备及方法(57)摘要本发明公开了一种金属零件的激光增材制造装备及方法。该装备包含工作舱、预置铺粉快速成形组件、随形缸体设置与移除组件、机械加工组件、移动机构和控制系统。首先利用随形缸体设置与移除组件在基板表面设置一个可将金属零件切片轮廓包围的随形缸体切片层,预置铺粉快速成形组件在其内部铺设一层金属粉末,并对粉末进行激光选区熔化,完成金属零件第一切片层成形;根据精度要求,可使用机械加工组件对零件已成形切片层进行机械加工;重复“随形缸体切片层设置-铺粉-金属零件切片层激光选区熔化成形-机械加工(必要时)”过程,可一次性实现各种尺寸及结构金属零件的高精度成形;成形后还可利用随形缸体设置与移除组件方便地移除随形缸体。CN106346006ACN106346006A权利要求书1/8页1.一种激光增材制造装备,其特征在于,该装备包括工作舱、预置铺粉快速成形组件、随形缸体设置与移除组件、机械加工组件、移动机构和控制系统;所述工作舱用于为金属零件的增材制造提供惰性、无粉尘的工作环境;所述预置铺粉快速成形组件用于在所述工作舱内完成金属粉末的预置和激光选区熔化;所述随形缸体设置与移除组件用于在所述工作舱内逐层设置形状与金属零件切片层相适应、可容纳金属粉末床的闭合随形缸体;金属零件成形后,随形缸体设置与移除组件还用于将随形缸体移除,以方便金属零件的取出;所述机械加工组件位于所述工作舱内,用于在金属零件制造过程中对已形成的零件片层进行机械加工;所述移动机构用于协助预置铺粉快速成形组件、随形缸体设置与移除组件、机械加工组件按照各自的加工轨迹运行;所述控制系统与所述预置铺粉快速成形组件、随形缸体设置与移除组件、机械加工组件、移动机构信号连接,用于处理金属零件CAD模型,生成所述预置铺粉快速成形组件、随形缸体设置与移除组件和机械加工组件的加工轨迹,并驱动装备各部分协同运转。2.根据权利要求1所述的激光增材制造装备,其特征在于,所述工作舱包含工作舱体(10)、保护气源(9)与除尘系统(16);工作舱体(10)底部设有水平基座(18),侧面设有舱门(15)和手套箱接头(14);保护气源(9)与除尘系统(16)位于工作舱体(10)外部;其中,保护气源(9)负责向工作舱体(10)内部提供保护气体;除尘系统(16)内部安装有多级滤芯及循环风机,用于净化工作舱体(10)内部因高能束辐照和机械加工产生的粉尘;所述机械加工组件包括机械加工夹具(31)与刀具(32);其中,机械加工夹具(31)用于安装刀具(32);刀具(32)能够在零件成形过程中快速更换。3.根据权利要求1或2所述的激光增材制造装备,其特征在于,所述预置铺粉快速成形组件包括基板(20)、粉末存储腔(21)、铺粉器(22)、刮刀(23)、扫描振镜(33)、防尘罩(34)和扩束镜(35);其中,基板(20)安装在工作舱体(10)内;铺粉器(22)位于基板(20)上方,用于接收位于工作舱体(10)上部的粉末存储腔(21)所提供的金属粉末,其下方安装有刮刀(23);扩束镜(35)通过选区熔化用激光传导光纤(2)与位于工作舱体(10)外预置铺粉快速成形组件自带或外配的激光源(1)相连,扩束镜(35)负责对入射激光束进行准直,然后将其传输至安装在防尘罩(34)内部的扫描振镜(33);扫描振镜(33)能够根据预设的扫描路径输出激光束,激光束经安装在防尘罩(34)下部的动态聚焦镜聚焦后,选择性地熔化基板(20)上的金属粉末床;或者,所述预置铺粉快速成形组件包含基板(20)、铺粉器(22)、刮刀(23)、两个粉末存储腔(21)、K个激光源(1)、K个扫描振镜(33)、K个防尘罩(34)和K个扩束镜(35),K≧2;其中,所有激光源(1)均位于工作舱体(10)外部,基板(20)、铺粉器(22)、刮刀(23)、所有粉末存储腔(21)、所有扫描振镜(33)、所有防尘罩(34)、所有扩束镜(35)则位于工作舱体(10)内部;基板(20)安装在水平基座(18)上表面;铺粉器(22)位于基板(20)上方