CN104759621A - 一种可实现出料口截面积无级调控的增材制造装置成形口 - Google Patents
一种可实现出料口截面积无级调控的增材制造装置成形口 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种可实现出料口截面积无级调控的增材制造装置成形口，属于增材制造技术领域。环形成形口竖直壁的下方连接成形口多瓣扇形结构，所述成形口多瓣扇形结构由3瓣~100瓣相同的扇形结构构成，该每个扇形结构同侧具有弧形突出薄壁，成形口竖直壁和成形口多瓣扇形结构外壁有螺纹，调节轮与成形口竖直壁外部或成形口多瓣扇形结构外部螺纹连接，弹簧座与每个成形口多瓣扇形结构中的扇形结构底部固定连接，相邻两个弹簧座间通过弹簧连接。优点是结构新颖，可实现成形口由完全打开至完全封闭的连续调节，使出料口截面积无级可控，能够获得接近于零的喷丝截面，制造出极薄的层状材料，从而提高制造精度。
Description
技术领域
本发明属于增材制造技术领域，尤其涉及一种可实现出料口截面积无级调控的增材制造机构的成形口。
背景技术
增材制造技术是采用材料逐层累加的方法制造实体零件的技术，它基于离散-堆积原理，由零件三维数据驱动直接完成零件的制造。基于不同的分类原则和理解方式，增材制造技术还有快速原型、快速成形、快速制造、3D打印等多种称谓。增材制造技术的基本原理是通过逐层累加并粘合材料的方法来制造三维物体，因而材料层厚度是影响其制造精度的核心要素之一。而不同厚度材料层的成形主要受制于出料口截面积的大小，鉴于出料口截面积大小对增材制造精度至关重要，过去几年中相关研究机构对能够实现不同出料直径的出料口截面积调节装置开展了一系列研究工作。专利公开号：KR20140006121、EP2772347、CN103192079设计了多成形口的增材制造设备，利用不同成形口的直径不同来调控出料口截面积。但以上三篇专利无法实现出料口截面积的连续控制，只能选择有限几种直径的成形口。专利公开号：CN104085112公开的成形口在驱动装置的驱动下，可以相对于输料管路转动，通过电机的转动控制成形口相对于输料管路转动的角度，进而控制成形口实际出料口截面积。该专利虽能对出料口截面积进行连续控制，但面积变化范围较小，且成形口无法调节至完全闭合的状态，即无法获得极薄的层状材料，制造精度受限。综上所述，如何获得较小的出料口截面积且增大出料口截面积的调节范围是研究者关心的重点问题。
发明内容
发明提供一种可实现出料口截面积无级调控的增材制造装置成形口，以解决因成形口存在不能调节、或不能完全闭合而造成的无法获得极薄的层状材料，制造精度受限的问题。
本发明采取的技术方案是：环形成形口竖直壁的下方连接成形口多瓣扇形结构，所述成形口多瓣扇形结构由3瓣~100瓣相同的扇形结构构成，该每个扇形结构同侧具有弧形突出薄壁，成形口竖直壁和成形口多瓣扇形结构外壁有螺纹，调节轮与成形口竖直壁外部或成形口多瓣扇形结构外部螺纹连接，弹簧座与每个成形口多瓣扇形结构中的扇形结构底部固定连接，相邻两个弹簧座间通过弹簧连接。
所述的每个弧形突出薄壁紧贴相邻的扇形结构内圆。
所述的弧形突出薄壁为柔性材料，可以在扇形结构的挤压作用下发生一定弹性形变，且该材料有足够刚度可以阻挡物料溢出。
所述的成形口多瓣扇形结构的壁厚是从上至下逐渐增大
本发明优点是结构新颖，可实现成形口由完全打开至完全封闭的连续调节，使出料口截面积无级可控，能够获得接近于零（成形口完全封闭）的喷丝截面，制造出极薄的层状材料，从而提高制造精度，实现出料口截面积由完全封闭至完全打开的全范围无级调控，为增材制造中出料速度的精确控制提供了一种技术方案。
附图说明
图1 是本发明的结构示意图；
图2是本发明的剖视图；
图3 是图1的A-A剖视图，图中，为调节轮位于顶端、即成形口完全打开时多瓣扇形结构的示意图；
图4是本发明调节轮位于中部的结构示意图；
图5是图4的B-B剖视图；
图6是本发明调节轮位于底部的结构示意图，成形口完全闭合；
图7是图6的C-C剖视图。
具体实施方式
环形成形口竖直壁101的下方连接成形口多瓣扇形结构102，所述成形口多瓣扇形结构由3瓣~100瓣相同的扇形结构构成，该每个扇形结构同侧具有弧形突出薄壁103，成形口竖直壁和成形口多瓣扇形结构外壁有螺纹，调节轮2与成形口竖直壁外部或成形口多瓣扇形结构外部螺纹连接，弹簧座3与每个成形口多瓣扇形结构中的扇形结构底部固定连接，相邻两个弹簧座间通过弹簧4连接；
所述的每个弧形突出薄壁103紧贴相邻的扇形结构内圆；
所述的弧形突出薄壁103为柔性材料，可以在扇形结构的挤压作用下发生一定弹性形变，且该材料有足够刚度可以阻挡物料溢出；
所述的成形口多瓣扇形结构102的壁厚是从上至下逐渐增大。
工作原理：调节轮2与成形口竖直壁101上部螺纹配合时，成形口多瓣扇形结构102处于舒张状态，出料口截面积最大；当转动调节轮2使其向下运动时，被挤压的扇形结构102和叠于相邻扇形结构上的弧形突出薄壁103共同作用减小出料口截面积；调节轮运动至下极限位置时，弧形突出薄壁发生最大挤压变形，将成形口完全封闭，实现出料口截面积的高精度无级调控；并能够获得接近于零（成形口完全封闭）的出料口截面积，从而制造出极薄的层状材料，实现高精度零件设计。
调节轮2向上运动时，在复位弹簧104的作用下，成形口逐渐舒张，直至完全打开。
成形口多瓣扇形结构102可为3瓣至100瓣，且瓣数越多成形口形状越趋近于圆形，调节轮下移时多瓣结构的紧束变形越均匀，移至最下端时成形口封闭效果越好。
成形口多瓣结构102为纵向外径变化的扇形结构，外径尺寸由上至下逐渐增大。
弧形突出薄壁103位于扇形结构的同侧，其作用为：未紧束时，可与扇形多瓣结构共同阻挡物料，防止其溢出。紧束时，可顺时针或逆时针环绕于扇形结构内壁，随紧束程度的不同构成具有不同面积的成形口。
弧形突出薄壁103为柔性材料，可以在扇形结构的挤压作用下发生一定弹性形变，且该材料有足够刚度可以阻挡物料溢出。
出料口截面积计算方法为：
出料口截面积 = 调节轮内孔面积 - 多瓣扇形结构环形面积 - 薄壁面积。
Claims (4)
1.一种可实现出料口截面积无级调控的增材制造装置成形口，其特征在于：环形成形口竖直壁的下方连接成形口多瓣扇形结构，所述成形口多瓣扇形结构由3瓣~100瓣相同的扇形结构构成，该每个扇形结构同侧具有弧形突出薄壁，成形口竖直壁和成形口多瓣扇形结构外壁有螺纹，调节轮与成形口竖直壁外部或成形口多瓣扇形结构外部螺纹连接，弹簧座与每个成形口多瓣扇形结构中的扇形结构底部固定连接，相邻两个弹簧座间通过弹簧连接。
2.根据权利要求1所述的一种可实现出料口截面积无级调控的增材制造装置成形口，其特征在于：每个弧形突出薄壁紧贴相邻的扇形结构内圆。
3.根据权利要求1所述的一种可实现出料口截面积无级调控的增材制造装置成形口，其特征在于：所述的弧形突出薄壁为柔性材料。
4.根据权利要求1所述的一种可实现出料口截面积无级调控的增材制造装置成形口，其特征在于：所述成形口多瓣扇形结构的壁厚是从上至下逐渐增大。
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