CN109351965A - 一种可调式阶梯孔的金属坯3d打印装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调式阶梯孔的金属坯3D打印装置，包括支撑框、底座、加工平台、主模板组和安装座，所述底座的顶部设有环形滑槽，所述底座的顶部设有加工平台，所述加工平台的底部设有与环形滑槽相配合的环形滑条，所述加工平台正下方的底座内部设有第一电机，且第一电机的输出端与加工平台的底部相固定，所述底座的上方设有支撑框。本发通过将主模板组上的副模板组可以分为若干等分，并将首尾位置处副模板组最外侧金属模板所形成圆的直径相差一个金属模板厚度，不仅可以便于利用不同位置处的金属模板与加工平台相配合，对具有不同孔径中心孔的金属坯进行打印，且便于提升所打印金属坯中心孔的精确度，减少生产成本，提升工作效率。

Description

一种可调式阶梯孔的金属坯3D打印装置

技术领域

本发明涉及金属3D打印技术领域，具体为一种可调式阶梯孔的金属坯3D打印装置。

背景技术

3D打印即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用熔融金属(合金)、粉末状金属(合金)或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，这种技术的最大特点在于其几乎可以造出任何形状的物品，目前已成为国际和国内的前沿研究领域。

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的，过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件，以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品，与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以最终生产成品不同，3D打印将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度，这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力，直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件，使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。

目前，现有的3D打印机一般功能较为单一，在打印带有中心孔的金属坯时，一般都是先通过打印机打印出实心金属坯，然后再将打印好的金属坯运输到冲床或切割机内加工出中心孔，这就在原有的3D打印机的基础上，需要购买冲孔设备或切割设备，大大提高了生产成本，而且还降低了生产效率，且当金属坯的内部具有呈阶梯状不同大小的中心孔时，不便于调整中心孔的孔径大小，不便于对斜面及相邻两个不同大小的中心孔位置处进行连接，影响对斜面的打印效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可调式阶梯孔的金属坯3D打印装置，以解决上述背景技术中提出的现有3D打印机一般功能较为单一，在打印带有中心孔的金属坯时，一般都是先通过打印机打印出实心金属坯，然后再将打印好的金属坯运输到冲床或切割机内加工出中心孔，这就在原有的3D打印机的基础上，需要购买冲孔设备或切割设备，大大提高了生产成本，而且还降低了生产效率，且当金属坯的内部具有呈阶梯状不同大小的中心孔时，不便于调整中心孔的孔径大小，不便于对斜面及相邻两个不同大小的中心孔位置处进行连接，影响对斜面的打印效果问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可调式阶梯孔的金属坯3D打印装置，包括支撑框、底座、加工平台、主模板组和安装座，所述底座的顶部设有环形滑槽，所述底座的顶部设有加工平台，所述加工平台的底部设有与环形滑槽相配合的环形滑条，所述加工平台正下方的底座内部设有第一电机，且第一电机的输出端与加工平台的底部相固定，所述底座的上方设有支撑框，所述支撑框的底部与底座相焊接，所述加工平台正上方的支撑框内侧通过轴承安装有固定板，所述固定板的外侧壁上设有环形齿条，所述固定板一侧的支撑框顶部设有第二电机，所述第二电机的输出端延伸至支撑框内侧并设有与环形齿条相啮合的第一齿轮，所述固定板底部的四个角位置处皆铰接有第一电动伸缩杆，所述固定板的下方设有安装座，所述第一电动伸缩杆的输出端皆与安装座顶部相铰接，所述安装座的内部设有主模板组，所述主模板组包括第一副模板组、第二副模板组、第三副模板组和第四副模板组，所述第一副模板组、第二副模板组、第三副模板组与第四副模板组皆由多块厚度一致的金属模板相组成，且第一副模板组、第二副模板组、第三副模板组与第四副模板组上金属模板顶部的两端与安装座之间皆设有复位弹簧，所述第一副模板组、第二副模板组、第三副模板组与第四副模板组正上方的安装座内部顶端皆设有滑轨，所述滑轨内侧壁相对应两侧的安装座内部皆设有滑道，且其中一侧滑道的内部设有直齿条，所述滑轨上滑动连接有滑座，所述滑座外侧壁的一侧设有与滑道相配合的滑块，所述滑座内部远离滑块的一侧设有第三电机，所述第三电机的输出端固定有第二齿轮，所述第二齿轮的一侧延伸至滑座外侧并与直齿条相啮合，所述滑座的底部皆固定有第二电动伸缩杆，且第二电动伸缩杆的输出端正对主模板组。

优选的，所述第二副模板组、第三副模板组与第四副模板组上位于最外侧的金属模板所形成圆的直径相对于第一副模板组所形成圆的直径依次相差金属模板厚度的1/4、1/2、3/4。

优选的，所述主模板组上所形成的副模板组可为若干个。

优选的，所述金属模板为厚度厘米的弧形金属板，且金属模板可为钨合金材质。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)：通过在加工平台的底部设有与环形滑槽相配合的环形滑条，并将底座内部第一电机的输出端与加工平台底部相固定，可以便于利用第一电机带动加工平台进行转动，便于带动打印在加工平台上表面的物料围绕金属模板进行转动，从而便于对带有中心孔的金属坯进行打印。

(2)：通过在固定板与安装座之间的四个角位置处皆安装有第一电动伸缩杆，并在固定板的外侧壁上设有与第一齿轮相配合的环形齿条，不仅可以便于利用第二电机带动第一齿轮转动，利用第一齿轮与环形齿条相啮合，带动固定板与安装座同时转动，便于调整安装座内部主模板组的位置，便于使第一副模板组、第二副模板组、第三副模板组与第四副模板组正对喷头，减小喷头的运动，提升打印精度，提升工作效率，且由于固定板与安装座之间通过四个第一电动伸缩杆相连接，便于通过控制四个角位置处第一电动伸缩杆的伸缩量调整安装座及主模板组的倾斜角度，从而便于对中心孔带有斜面的金属坯进行打印。

(3)：通过在第一副模板组、第二副模板组、第三副模板组与第四副模板组正上方的安装座内部底端皆设有滑轨，并在滑轨上滑动连接的滑座底部皆固定有第二电动伸缩杆，可以便于在进行3D打印的过程中调整不同副模板组位置处的滑座位置后控制第二电动伸缩杆是否工作，对不同副模板组上不同厚度位置处的金属模板进行压出后使用，便于对具有不同孔径的金属坯进行打印，且便于操控，可以实现3D金属打印的封闭环境，避免在打印一些需要真空环境或气氛保护的金属坯时重复打开舱门进行操作，节约生产能耗，提升工作效率。

(4)：通过将主模板组上的副模板组可以分为若干等分，并将首尾位置处副模板组最外侧金属模板所形成圆的直径相差一个金属模板厚度，不仅可以便于利用不同位置处的金属模板与加工平台相配合，对具有不同孔径中心孔的金属坯进行打印，且便于提升所打印金属坯中心孔的精确度，减少生产成本，提升工作效率。

附图说明

图1为本发明的正视内部结构示意图；

图2为本发明的固定板与安装座内部结构示意图；

图3为本发明的安装座俯视结构示意图；

图4为本发明的安装座内部顶端结构示意图；

图5为本发明的滑座位置处内部结构示意图；

图6为本发明的第一副模板组结构示意图。

图中：1、环形齿条；2、支撑框；3、固定板；4、第二电机；5、第一齿轮；6、滑座；7、复位弹簧；8、环形滑条；9、第一电机；10、底座；11、环形滑槽；12、加工平台；13、主模板组；14、安装座；15、第二电动伸缩杆；16、第一电动伸缩杆；17、直齿条；18、滑轨；19、第一副模板组；20、第二副模板组；21、第三副模板组；22、第四副模板组；23、第二齿轮；24、滑道；25、滑块；26、第三电机；27、金属模板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，本发明提供的一种实施例：一种可调式阶梯孔的金属坯3D打印装置，包括支撑框2、底座10、加工平台12、主模板组13和安装座14，底座10的顶部设有环形滑槽11，底座10的顶部设有加工平台12，加工平台12的底部设有与环形滑槽11相配合的环形滑条8，加工平台12正下方的底座10内部设有第一电机9，且第一电机9的输出端与加工平台12的底部相固定，底座10的上方设有支撑框2，支撑框2的底部与底座10相焊接，加工平台12正上方的支撑框2内侧通过轴承安装有固定板3，固定板3的外侧壁上设有环形齿条1，固定板3一侧的支撑框2顶部设有第二电机4，第二电机4的输出端延伸至支撑框2内侧并设有与环形齿条1相啮合的第一齿轮5，固定板3底部的四个角位置处皆铰接有第一电动伸缩杆16，固定板3的下方设有安装座14，第一电动伸缩杆16的输出端皆与安装座14顶部相铰接，安装座14的内部设有主模板组13，主模板组13包括第一副模板组19、第二副模板组20、第三副模板组21和第四副模板组22，主模板组13上所形成的副模板组可为若干个，第一副模板组19、第二副模板组20、第三副模板组21与第四副模板组22皆由多块厚度一致的金属模板27相组成，金属模板27为厚度1厘米的弧形金属板，且金属模板27可为钨合金材质，第二副模板组20、第三副模板组21与第四副模板组22上位于最外侧的金属模板27所形成圆的直径相对于第一副模板组19所形成圆的直径依次相差金属模板27厚度的1/4、1/2、3/4，且第一副模板组19、第二副模板组20、第三副模板组21与第四副模板组22上金属模板27顶部的两端与安装座14之间皆设有复位弹簧7，第一副模板组19、第二副模板组20、第三副模板组21与第四副模板组22正上方的安装座14内部顶端皆设有滑轨18，滑轨18内侧壁相对应两侧的安装座14内部皆设有滑道24，且其中一侧滑道24的内部设有直齿条17，滑轨18上滑动连接有滑座6，滑座6外侧壁的一侧设有与滑道24相配合的滑块25，滑座6内部远离滑块25的一侧设有第三电机26，第三电机26的输出端固定有第二齿轮23，第二齿轮23的一侧延伸至滑座6外侧并与直齿条17相啮合，滑座6的底部皆固定有第二电动伸缩杆15，且第二电动伸缩杆15的输出端正对主模板组13。

工作原理：当需要对带有中心孔的金属坯进行打印时，根据需要打印金属坯中心孔孔径的大小，利用第二电机4带动第一齿轮5进行转动，在第一齿轮5转动的过程中，由于固定板3外侧壁上设有与第一齿轮5相啮合的环形齿条1，固定板3转动带动安装座14转动，从而使第一副模板组19、第二副模板组20、第三副模板组21或第四副模板组22正对喷头，并调整第一副模板组19、第二副模板组20、第三副模板组21或第四副模板组22位置处的滑座6在滑轨18上进行移动，当滑座6运动至适当的位置处时，第二电动伸缩杆15工作，对不同位置处的金属模板27进行挤压，从而使不同副模板组内部的金属模板27下降，并与加工平台12的上表面相抵触后进行金属打印，由于第二副模板组20、第三副模板组21与第四副模板组22上位于最外侧的金属模板27所形成圆的直径相对于第一副模板组19所形成圆的直径依次相差金属模板27厚度的1/4、1/2、3/4，刚好为一块金属模板27的厚度，从而可以对不同直径大小的中心孔进行打印，且在第二电动伸缩杆16上升后，金属模板27在复位弹簧7的作用下进行复位，当所需要打印金属坯内部中心孔的横截面具有一定倾斜角度时，更具需要调整不同位置处第一电动伸缩杆16的伸缩量，从而控制安装座14及主模板组13的倾斜角度，便于对斜面进行打印。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种可调式阶梯孔的金属坯3D打印装置，包括支撑框(2)、底座(10)、加工平台(12)、主模板组(13)和安装座(14)，其特征在于：所述底座(10)的顶部设有环形滑槽(11)，所述底座(10)的顶部设有加工平台(12)，所述加工平台(12)的底部设有与环形滑槽(11)相配合的环形滑条(8)，所述加工平台(12)正下方的底座(10)内部设有第一电机(9)，且第一电机(9)的输出端与加工平台(12)的底部相固定，所述底座(10)的上方设有支撑框(2)，所述支撑框(2)的底部与底座(10)相焊接，所述加工平台(12)正上方的支撑框(2)内侧通过轴承安装有固定板(3)，所述固定板(3)的外侧壁上设有环形齿条(1)，所述固定板(3)一侧的支撑框(2)顶部设有第二电机(4)，所述第二电机(4)的输出端延伸至支撑框(2)内侧并设有与环形齿条(1)相啮合的第一齿轮(5)，所述固定板(3)底部的四个角位置处皆铰接有第一电动伸缩杆(16)，所述固定板(3)的下方设有安装座(14)，所述第一电动伸缩杆(16)的输出端皆与安装座(14)顶部相铰接，所述安装座(14)的内部设有主模板组(13)，所述主模板组(13)包括第一副模板组(19)、第二副模板组(20)、第三副模板组(21)和第四副模板组(22)，所述第一副模板组(19)、第二副模板组(20)、第三副模板组(21)与第四副模板组(22)皆由多块厚度一致的金属模板(27)相组成，且第一副模板组(19)、第二副模板组(20)、第三副模板组(21)与第四副模板组(22)上金属模板(27)顶部的两端与安装座(14)之间皆设有复位弹簧(7)，所述第一副模板组(19)、第二副模板组(20)、第三副模板组(21)与第四副模板组(22)正上方的安装座(14)内部顶端皆设有滑轨(18)，所述滑轨(18)内侧壁相对应两侧的安装座(14)内部皆设有滑道(24)，且其中一侧滑道(24)的内部设有直齿条(17)，所述滑轨(18)上滑动连接有滑座(6)，所述滑座(6)外侧壁的一侧设有与滑道(24)相配合的滑块(25)，所述滑座(6)内部远离滑块(25)的一侧设有第三电机(26)，所述第三电机(26)的输出端固定有第二齿轮(23)，所述第二齿轮(23)的一侧延伸至滑座(6)外侧并与直齿条(17)相啮合，所述滑座(6)的底部皆固定有第二电动伸缩杆(15)，且第二电动伸缩杆(15)的输出端正对主模板组(13)。

2.根据权利要求1所述的一种可调式阶梯孔的金属坯3D打印装置，其特征在于：所述第二副模板组(20)、第三副模板组(21)与第四副模板组(22)上位于最外侧的金属模板(27)所形成圆的直径相对于第一副模板组(19)所形成圆的直径依次相差金属模板(27)厚度的1/4、1/2、3/4。

3.根据权利要求1所述的一种可调式阶梯孔的金属坯3D打印装置，其特征在于：所述主模板组(13)上所形成的副模板组可为若干个。

4.根据权利要求1所述的一种可调式阶梯孔的金属坯3D打印装置，其特征在于：所述金属模板(27)为厚度1厘米的弧形金属板，且金属模板(27)可为钨合金材质。