CN107187031A - 油泥3d打印机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种油泥3D打印机，其特征在于，包括箱体、龙门架、工作台、油泥料筒、电机驱动物料系统、打印头、料管、废弃净化系统和工控机，箱体的底部设有两条平行的X轴导轨，箱体的两端设有两条垂直的Z轴导轨，龙门架设置在X轴导轨上，工作台的两端与Z轴导轨连接，油泥料筒设置在箱体的上部，电机驱动物料系统设置在箱体的上部，油泥料筒的另一端与料管连接，打印头设置在龙门架的顶部，油泥料筒通过料管与打印头连接。本发明油泥3D打印机以油泥为原材料，通过3D打印的方式，直接将油泥原料打印成设计师需要的模具，经过简单的后处理就能完成模型或者零件的制作，有效的提高工作效率，减少费用开支，降低人力成本。

Description

油泥3D打印机
技术领域
本发明涉及快速成型设备技术领域，具体涉及一种油泥3D打印机。
背景技术
3D打印机又称三维打印机(3DP)，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造产品。逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印机的原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。
而油泥模型，是传统车身设计中用油泥雕塑的汽车车身模型。早期的汽车车身模型多用石膏和木板为材料，木质模型特点是变形小、不易破损、可长期保存。石膏较便宜，但强度较低，而且不便于反复修改。1955年日本首次使用工业油泥进行汽车模型的设计开发。1972年美国通用汽车公司将油泥应用到汽车设计开发模型上，使汽车设计摆脱了受限于呆板的石膏、木板的历史。现在传统行业的使用都是将普通工业油泥通过加热软化进行人工涂抹的方式，使用的工具多，程序复杂，对操作者的技术水平要求高，开模工期时间长，因此油泥行业发展的比较缓慢。
现在传统行业的使用都是将普通工业油泥通过加热软化进行人工涂抹的方式，使用的工具多，程序复杂，对操作者的技术水平要求高，开模工期时间长，导致油泥行业发展的比较缓慢。经查阅资料，没有通过3D打印来完成油泥材料的整个模型制作，市场空白。
因此，急需研发一种以油泥为原材料的3D打印机，通过3D打印的方式，直接将油泥原料打印成设计师需要的模具，经过简单的后处理就能完成模型的制作。
发明内容
本发明的目的在于针对上述不足，提供了一种以油泥为原材料的3D打印机，通过3D打印的方式，直接将油泥原料打印成设计师需要的模具，经过简单的后处理就能完成模型的制作；有效的提高工作效率，减少费用开支，降低人力成本。
本发明是这样实现的：
一种油泥3D打印机，其特征在于，包括箱体、龙门架、工作台、若干个油泥料筒、电机驱动物料系统、打印头、料管、废弃净化系统和工控机，所述箱体的底部设有两条平行的X轴导轨，所述箱体的两端设有两条垂直的Z轴导轨，所述龙门架设置在X轴导轨上，所述工作台的两端与Z轴导轨连接，并且工作台位于龙门架顶部的下方，所述油泥料筒设置在箱体的上部，所述电机驱动物料系统设置在箱体的上部并且与油泥料筒的一端连接，油泥料筒的另一端与料管连接，所述打印头设置在龙门架的顶部，所述油泥料筒通过料管与打印头连接，所述废弃净化系统设置在箱体的顶部，所述工控机设置在箱体上部靠近废弃净化系统的一侧。
进一步优选，所述龙门架的顶部设有Y轴导轨，所述打印头设置在Y轴导轨上。
进一步优选，所述废弃净化系统内设有活性炭。
进一步优选，所述打印头包括打印头基座、进料管、带编码器电机、挤出电机、回流管、球头阀上底座、球头阀、球头阀底座、氟龙套管、喷嘴连接盘和喷嘴，所述打印头基座的顶部设有机架，所述带编码器电机设置在机架的顶部，所述挤出电机设置在机架的一侧，所述打印头基座内设有进料室，进料室内设有螺旋叶片，所述进料管设置在打印头基座顶部的一侧，所述回流管设置在打印头基座顶部的另一侧，所述球头阀上底座设置在球头阀底座的顶部，所述球头阀的底部设置在球头阀上底座与球头阀底座之间，球头阀顶部与带编码器电机连接，所述球头阀上底座顶部设有推力调心滚子轴承，推力调心滚子轴承上设有渐进螺杆副，所述氟龙套管设置在球头阀底座的底部，所述喷嘴连接盘设置在打印头基座的底部，所述喷嘴设置在喷嘴连接盘内，喷嘴的上部套在氟龙套管内。
进一步优选，所述挤出电机设有第一直角扇形齿轮，所述螺旋叶片的顶部设有第二直角扇形齿轮，第一直角扇形齿轮与第二直角扇形齿轮相互啮合形成啮合连接方式。
进一步优选，所述机架上还设有用于排放废气的排气风扇，将箱体废气向碳箱排。
进一步优选，所述球头阀上还设有调节球头杆。
进一步优选，所述打印头基座的外壁设有连接板。
进一步优选，所述打印头基座的内壁与外壁之间设有温度传感器和加热棒。
进一步优选，所述球头阀的两侧设有球头阀挡片。
进一步优选，所述打印头基座下部的外壁上等距离设有三个设有电热加热架，所述电热加热架上设有红外线烤灯；所述电热加热架上还可以设有红外线烤灯和冷却风扇。
进一步优选，所述打印头基座与球头阀底座之间还设有弹簧。
由于油泥在65-70℃是最佳的工作状态，当温度低于50℃时容易堵塞，当温度高于100℃时发生化学反应并且不易加工，所以要保持油泥在65-70℃，故本发明在油泥料筒、料管以及打印头均设有加热棒，温度传感器，以及超温断电TCO，以确保在物料传输过程全程中油泥的温度。
本发明的电机驱动物料系统采用集成式步进电机单独控制料筒进料及挤出方式，全程准确控温，实现自动推料，缺料检测，自动添料。
本发明突出的实质性特点和显著的进步是：
1、本发明油泥3D打印机以油泥为原材料，通过3D打印的方式，直接将油泥原料打印成设计师需要的模具，经过简单的后处理就能完成模型的制作；有效的提高工作效率，减少费用开支，降低人力成本。
2、本发明的打印头采用加热搅拌螺旋渐进挤出头方式进行送料，在打印头上设置温度传感器和加热棒控制油泥的温度，避免温度过高原材料进行化学反应，温度过低而变硬堵头现象；电机驱动物料系统采用集成式步进电机单独控制料筒进料及挤出方式，全程准确控温，实现自动推料，缺料检测，自动添料；采用带编码器电机驱动带柄球头阀的流量压力调节实现打印过程流量控制。
附图说明
图1是本发明油泥3D打印机的主视结构简图；
图2是本发明油泥3D打印机的俯视结构简图；
图3是本发明油泥3D打印机的立体结构简图；
图4是本发明打印头6的主视结构简图。
图5是本发明打印头6的立体结构简图。
图6是本发明打印头6的剖视结构简图。
图中零部件名称：
箱体1、龙门架2、工作台3、油泥料筒4、电机驱动物料系统5、打印头6、料管7、废弃净化系统8、工控机9、Z轴导轨10、X轴导轨11、Y轴导轨12、打印头基座601、进料室602、进料管603、带编码器电机604、挤出电机605、第一直角扇形齿轮606、第二直角扇形齿轮607、回流管608、排气风扇609、连接板610、螺旋叶片611、温度传感器612、渐进螺杆副613、推力调心滚子轴承614、球头阀上底座615、球头阀616、球头阀底座617、弹簧618、球头阀挡片619、氟龙套管620、喷嘴连接盘621、喷嘴622、调节球头杆623、电热加热架624、红外线烤灯625、加热棒626、机架627。
具体实施方式
以下结合附图及实施例描述本发明的实施结构。
实施例1
如图1-3所示，一种油泥3D打印机，包括箱体1、龙门架2、工作台3、5个油泥料筒4、电机驱动物料系统5、打印头6、料管7、废弃净化系统8和工控机9，箱体1的底部设有两条平行的X轴导轨11，箱体1的两端设有两条垂直的Z轴导轨10，龙门架2设置在X轴导轨11上，工作台3的两端与Z轴导轨10连接，并且工作台3位于龙门架2顶部的下方，油泥料筒4设置在箱体1的上部，电机驱动物料系统5设置在箱体1的上部并且与油泥料筒4的一端连接，油泥料筒4的另一端与料管7连接，打印头6设置在龙门架2的顶部，油泥料筒4通过料管7与打印头6连接，废弃净化系统8设置在箱体1的顶部，述工控机9设置在箱体1上部靠近废弃净化系统8的一侧；龙门架2的顶部设有Y轴导轨12，打印头6设置在Y轴导轨12上；废弃净化系统8内设有活性炭。
如图4-6所示，打印头6包括打印头基座601、进料管603、带编码器电机604、挤出电机605、回流管608、球头阀上底座615、球头阀616、球头阀底座617、氟龙套管620、喷嘴连接盘621和喷嘴622，打印头基座601的顶部设有机架627，所述带编码器电机604设置在机架的顶部，挤出电机605设置在机架627的一侧，打印头基座601内设有进料室602，进料室602内设有螺旋叶片611，进料管603设置在打印头基座601顶部的一侧，回流管608设置在打印头基座601顶部的另一侧，球头阀上底座615设置在球头阀底座617的顶部，球头阀616的底部设置在球头阀上底座615与球头阀底座617之间，球头阀616顶部与带编码器电机604连接，球头阀上底座615顶部设有推力调心滚子轴承614，推力调心滚子轴承614上设有渐进螺杆副613，氟龙套管620设置在球头阀底座617的底部，喷嘴连接盘621设置在打印头基座601的底部，喷嘴622设置在喷嘴连接盘621内，喷嘴622的上部套在氟龙套管620内，所述挤出电机605设有第一直角扇形齿轮606，所述螺旋叶片611的顶部设有第二直角扇形齿轮607，第一直角扇形齿轮606与第二直角扇形齿轮607相互啮合形成啮合连接方式，机架627上还设有用于排放废气的排气风扇609，球头阀616上还设有调节球头杆623，打印头基座601的外壁设有连接板610，通过连接板将打印头6连接在龙门架2上，打印头基座601的内壁与外壁之间设有温度传感器612和加热棒626，球头阀616的两侧设有球头阀挡片619，打印头基座601下部的外壁上等距离设有三个设有电热加热架624，所述电热加热架(624)上设有红外线烤灯625，所述打印头基座601与球头阀底座617之间还设有弹簧618。
本发明的工作原理为：三维数据切片文件导入工控机9后，经过处理，控制信号驱动检测信号，检测是否有建造材料，温度是否指示在指定范围内，电机驱动物料系统5、带编码器电机604及挤出电机605，排气风扇609指示正常，一切准备就绪后，打印头6进行回零操作，然后预挤出，结束后废弃净化系统开始工作，喷嘴根据数据文件进行耗材堆叠，工作过程中电机驱动物料系统实时根据物料情况进行供料，直到打印完成，带编码器电机604根据打印实际情况进行挤出量控制。
打印头6结构高度集成，实现双用功能，功能一：挤出电机605安装在打印头侧段，通过电机连接块连接，挤出电机605装有第一直角扇形齿轮606，第一直角扇形齿轮606轴端安装有第二直角扇形齿轮607，第一直角扇形齿轮606与第二直角扇形齿轮607实现垂直传动，第二直角扇形齿轮607与螺旋叶片611轴连接，螺旋叶片611轴为螺旋渐进结构，可将油泥材料推进挤出，螺旋叶片611轴另一端安装有推力调心滚子轴承614。功能二：带编码器电机604安装在打印头基座601顶端，带编码器电机604轴端与球头阀616芯轴直连，球头阀616芯轴安装在螺旋叶片611杆轴中心孔内，球头阀616的球端与阀座配合，球头阀上底座615采用聚四氟乙烯材料，球头阀上底座615的顶端与推力调心滚子轴承614固定端连接，球头阀上底座615的圆弧面与球头阀616的阀体配合，球头阀底座617上段与球头阀616阀体配合，球头阀底座617下端安装弹簧，弹簧安装在打印头基座601中孔，弹簧可补偿球头阀616阀体与阀座长时间使用中产生的间隙，保证打印头长期的机械流量控制稳定性。球头阀616阀芯球头端为内十字孔设计，方便耗材流通。
对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种油泥3D打印机，其特征在于，包括箱体(1)、龙门架(2)、工作台(3)、若干个油泥料筒(4)、电机驱动物料系统(5)、打印头(6)、料管(7)、废弃净化系统(8)和工控机(9)，所述箱体(1)的底部设有两条平行的X轴导轨(11)，所述箱体(1)的两端设有两条垂直的Z轴导轨(10)，所述龙门架(2)设置在X轴导轨(11)上，所述工作台(3)的两端与Z轴导轨(10)连接，并且工作台(3)位于龙门架(2)顶部的下方，所述油泥料筒(4)设置在箱体(1)的上部，所述电机驱动物料系统(5)设置在箱体(1)的上部并且与油泥料筒(4)的一端连接，油泥料筒(4)的另一端与料管(7)连接，所述打印头(6)设置在龙门架(2)的顶部，所述油泥料筒(4)通过料管(7)与打印头(6)连接，所述废弃净化系统(8)设置在箱体(1)的顶部，所述工控机(9)设置在箱体(1)上部靠近废弃净化系统(8)的一侧。
2.根据权利要求1所述的油泥3D打印机，其特征在于，所述龙门架(2)的顶部设有Y轴导轨(12)，所述打印头(6)设置在Y轴导轨(12)上。
3.根据权利要求1所述的油泥3D打印机，其特征在于，所述废弃净化系统(8)内设有活性炭。
4.根据权利要求1所述的油泥3D打印机，其特征在于，所述打印头(6)包括打印头基座(601)、进料管(603)、带编码器电机(604)、挤出电机(605)、回流管(608)、球头阀上底座(615)、球头阀(616)、球头阀底座(617)、氟龙套管(620)、喷嘴连接盘(621)和喷嘴(622)，所述打印头基座(601)的顶部设有机架(627)，所述带编码器电机(604)设置在机架的顶部，所述挤出电机(605)设置在机架(627)的一侧，所述打印头基座(601)内设有进料室(602)，进料室(602)内设有螺旋叶片(611)，所述进料管(603)设置在打印头基座(601)顶部的一侧，所述回流管(608)设置在打印头基座(601)顶部的另一侧，所述球头阀上底座(615)设置在球头阀底座(617)的顶部，所述球头阀(616)的底部设置在球头阀上底座(615)与球头阀底座(617)之间，球头阀(616)顶部与带编码器电机(604)连接，所述球头阀上底座(615)顶部设有推力调心滚子轴承(614)，推力调心滚子轴承(614)上设有渐进螺杆副(613)，所述氟龙套管(620)设置在球头阀底座(617)的底部，所述喷嘴连接盘(621)设置在打印头基座(601)的底部，所述喷嘴(622)设置在喷嘴连接盘(621)内，喷嘴(622)的上部套在氟龙套管(620)内。
5.根据权利要求4所述的油泥3D打印机，其特征在于，所述挤出电机(605)设有第一直角扇形齿轮(606)，所述螺旋叶片(611)的顶部设有第二直角扇形齿轮(607)，第一直角扇形齿轮(606)与第二直角扇形齿轮(607)相互啮合形成啮合连接方式。
6.根据权利要求4所述的油泥3D打印机，其特征在于，所述机架(627)上还设有用于排放废气的排气风扇(609)。
7.根据权利要求4所述的油泥3D打印机，其特征在于，所述球头阀(616)上还设有调节球头杆(623)。
8.根据权利要求4所述的油泥3D打印机，其特征在于，所述打印头基座(601)的外壁设有连接板(610)。
9.根据权利要求4所述的油泥3D打印机，其特征在于，所述打印头基座(601)的内壁与外壁之间设有温度传感器(612)和加热棒(626)。
10.根据权利要求4所述的油泥3D打印机，其特征在于，所述球头阀(616)的两侧设有球头阀挡片(619)。
11.根据权利要求4所述的油泥3D打印机，其特征在于，所述打印头基座(601)下部的外壁上等距离设有三个设有电热加热架(624)，所述电热加热架(624)上设有红外线烤灯(625)。
12.根据权利要求4所述的油泥3D打印机，其特征在于，所述打印头基座(601)与球头阀底座(617)之间还设有弹簧(618)。
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