CN102910481A - 基于激光切割单张纸的快速成型机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于激光切割单张纸的快速成型机，包括喷胶机构和切割机构，喷胶机构设置于切割机构的后方。本发明的快速成型机解决了现有技术中尤其是分层实体制造或分层实体制造技术中切割费时的问题，并通过在每层纸张的模切线上喷涂彩色油墨的方式，制造出彩色三维实体。

Description

基于激光切割单张纸的快速成型机

技术领域

本发明属于快速成型技术领域，涉及一种基于激光切割单张纸的快速成型机。

背景技术

快速成型（RP）技术是上个世纪九十年代发展起来的一项先进制造技术，是为制造业企业新产品开发服务的一项关键性技术，对促进企业产品创新、缩短新产品开发周期、提高产品竞争力有积极的推动作用。该技术已经在发达国家的制造业中得到了广泛应用，国内一些高校和研究所也在对其进行深入研究。

RP技术的基本原理是″分层制造，逐层叠加″。通过RP技术可以快速制造出所设计的新产品样件、模型或模具。自美国3D公司1988年推出第一台商品SLA快速成形机以来，已经有十几种不同的成形系统，其中比较成熟的有SLA、LOM、UV、SLS和FDM等方法。

其中，LOM（Laminated Object Manufacturing）工艺又称叠层实体制造或分层实体制造，由美国Helisys公司的Michael Feygin于1986年研制成功，是RP领域最具代表性的技术之一。

LOM工艺在加工时，先热压辊滚压单面涂有热溶胶（在被加热状态下可产生粘性）片材，使之与下面已成型的工件粘接。然后用CO2激光器在刚粘接的新层上切割出零件截面轮廓和工件外框，并在截面轮廓与外框之间多余的区域内切割出上下对齐的网格。激光切割完成后，工作台带动已成型的工件下降，与带状片材分离。供料机构转动收料轴和供料轴，带动料带移动，使新层移到加工区域。工作合上升到加工平面，热压辊热压，工件的层数增加一层，高度增加一个料厚。再在新层上切割截面轮廓。如此反复直至零件的所有截面粘接、切割完。最后，去除切碎的多余部分，得到分层制造的实体零件。

LOM工艺的主要优点是：（1）只需在片材上切割出零件截面的轮廓，而不用扫描整个截面，因此成型厚壁零件的速度相对较快，易于制造大型零件；（2）加工过程中不存在材料相变，也无需后续固化处理，因此不易引起翘曲变形；（3）工件外框与截面轮廓之间的多余材料在加工中起到了支撑作用，所以LOM工艺无需加支撑；（4）原材料相对便宜，成本低。

目前的LOM工艺的主要缺点是：必须在截面轮廓与外框之间多余的区域内切割出上下对齐的网格，需要花费很多时间，如果切割的网格较大则清理废料比较困难，如果切割的网格较小又会消耗很多时间；并且无法制造彩色的三维实体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于激光切割单张纸的快速成型机，解决了现有技术中尤其是分层实体制造技术中切割费时和无法制造彩色三维实体的问题。

本发明所采用的技术方案是：基于激光切割单张纸的快速成型机，包括喷胶机构和切割机构，喷胶机构设置于所述切割机构的前方。

喷胶机构包括，输纸板，设置于输纸板两侧的输纸链条，以及设置于输纸板前端的第一叼纸牙；在输纸链条的上方设置有第一丝杠，第一丝杠的前端设置有第一电机，第一丝杠的上部设置有喷胶头，喷胶头的一端连接有第二电机。

切割机构包括滚筒，滚筒的前端设置有递纸牙，滚筒的上方设置有第二叼纸牙，滚筒的两端连接有齿轮，齿条设置于所述滚筒的左右两端并与齿轮啮合，两条齿条之间设置有升降台，升降台的上方设置有喷墨头和激光模切装置，喷墨头和激光模切装置分别位于T形支架的前后两侧，T形支架的两端横跨于第二丝杠上，第二丝杠的一端连接有第三电机；第四电机设置于T形支架的一侧，第四电机的旁边设置有激光器。

输纸板的高度与升降台处于最低位置时的高度相同。

喷墨头包括黑色油墨喷头，呈环形排列的黄色油墨喷头、品红油墨喷头和青色油墨喷头；黄色油墨喷头、品红油墨喷头和青色油墨喷头的下端喷射口的顶部弯曲。

本发明的有益效果是：本发明的快速成型机通过优化结构，省去了纸台下降、在多余区域切割很多网格等多个工艺，节约了时间；并通过在每层纸张的模切线上喷涂彩色油墨的方式，制造出彩色三维实体。

附图说明

图1是本发明快速成型机的结构示意图；

图2是本发明快速成型机中喷墨头和激光模切装置的结构示意图。

图中，1输纸板，2输纸链条，3第一叼纸牙，4第一电机，5第一丝杠，6第二电机，7喷胶头，8齿条，9齿轮，10递纸牙，11滚筒，12第二叼纸牙，13升降台，14喷墨头，15激光模切装置，16第二丝杠，17第三电机，18第四电机，19激光器，20T形支架，141黄色油墨喷头，142品红油墨喷头，143黑色油墨喷头，144青色油墨喷头。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明快速成型机进行详细说明。

如图1所示，基于激光切割单张纸的快速成型机，本发明的快速成型机的特点是，包括喷胶机构和切割机构，喷胶机构设置于所述切割机构的前方。

喷胶机构包括，输纸板1，设置于输纸板1两侧的输纸链条2，以及设置于输纸板1前端的第一叼纸牙3；在输纸链条2的上方设置有第一丝杠5，第一丝杠5的前端设置有第一电机4，第一丝杠5的上部设置有喷胶头7，喷胶头7的一端连接有第二电机6。

切割机构包括滚筒11，滚筒11的前端设置有递纸牙10，滚筒11的上方设置有第二叼纸牙12，滚筒11的两端连接有齿轮9，齿条8设置于滚筒11的左右两端并与齿轮9啮合，两条齿条8之间设置有升降台13，升降台13的上方设置有喷墨头14和激光模切装置15，喷墨头14和激光模切装置15分别位于T形支架20的前后两侧，T形支架20的两端横跨于第二丝杠16上，第二丝杠16的一端连接有第三电机17；第四电机18设置于T形支架20的一侧，所述第四电机（18）的旁边设置有激光器19。

输纸板1的高度与升降台13处于最低位置时的高度相同。

喷墨头14包括黑色油墨喷头143，呈环形排列的黄色油墨喷头141、品红油墨喷头142和青色油墨喷头144；黄色油墨喷头141、品红油墨喷头142和青色油墨喷头144的下端喷射口的顶部弯曲。

工作时，首先在电脑上设计出所需零件的三维模型，在Z向将其按一定厚度进行离散（分层），把三维模型变成一系列的层片。然后将单张纸使用输纸链条2向前输送，到达输纸板1的特定位置后停下来，通过第一电机4和第二电机6以及第一丝杠5控制喷胶头7在纸张上相应的切割轮廓范围内喷上胶；然后将喷好胶的纸张向前输送，并通过递纸牙10传递给后面的滚筒11上的叼纸牙12，随着滚筒11两端的齿轮9在齿条8上转动，纸张逐渐贴附在滚筒上；当到叼纸牙12位于滚筒11正下方时，松开叼纸牙并继续向右转动滚筒，将纸张粘接在升降台13上已经加工好的纸堆上，当纸张粘接完全后，滚筒反向转动，返回最初的位置；然后通过第三电机17和第四电机18以及第二丝杠16控制激光模切装置15在纸张上切割出相应层片的轮廓；最后通过激光模切装置15旁边的喷墨头14进行喷墨，在模切线的截面上涂上相应的颜色，当完成喷墨后，升降台13下降一个纸张厚度的距离，喷墨头右移到最右端的位置，为下一次滚筒粘接纸张做准备。如此往复进行各个工艺。

本发明通过以上具体方式，解决了现有技术中尤其是分层实体制造技术中切割费时和无法制造彩色三维实体的问题，并通过在每层纸张的模切线上喷涂彩色油墨的方式，制造出彩色三维实体。

Claims (5)

1.基于激光切割单张纸的快速成型机，其特征在于，包括喷胶机构和切割机构，所述喷胶机构设置于所述切割机构的前方。

2.如权利要求1所述的基于激光切割单张纸的快速成型机，其特征在于，所述喷胶机构包括，输纸板（1），设置于所述输纸板（1）两侧的输纸链条（2），以及设置于所述输纸板（1）前端的第一叼纸牙（3）；在所述输纸链条（2）的上方设置有第一丝杠（5），所述第一丝杠（5）的前端设置有第一电机（4），所述第一丝杠（5）的上部设置有喷胶头（7），所述喷胶头（7）的一端连接有第二电机（6）。

3.如权利要求1所述的基于激光切割单张纸的快速成型机，其特征在于，所述切割机构包括滚筒（11），所述滚筒（11）的前端设置有递纸牙（10），所述滚筒（11）的上方设置有第二叼纸牙（12），所述滚筒（11）的两端连接有齿轮（9），齿条（8）设置于所述滚筒（11）的左右两端并与所述齿轮（9）啮合，所述两条齿条（8）之间设置有升降台（13），所述升降台（13）的上方设置有喷墨头（14）和激光模切装置（15），所述喷墨头（14）和激光模切装置（15）分别位于T形支架（20）的前后两侧，所述T形支架（20）的两端横跨于第二丝杠（16）上，所述第二丝杠（16）的一端连接有第三电机（17）；第四电机（18）设置于所述T形支架（20）的一侧，所述第四电机（18）的旁边设置有激光器（19）。

4.如权利要求2和3所述的基于激光切割单张纸的快速成型机，其特征在于，所述输纸板（1）的高度与所述升降台（13）处于最低位置时的高度相同。

5.如权利要求3所述的基于激光切割单张纸的快速成型机，其特征在于，所述喷墨头（14）包括黑色油墨喷头（143），呈环形排列的黄色油墨喷头（141）、品红油墨喷头（142）和青色油墨喷头（144）；所述黄色油墨喷头（141）、品红油墨喷头（142）和青色油墨喷头（144）的下端喷射口的顶部弯曲。

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