CN109351966A - 一种阶梯孔和斜面的金属坯3d打印装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阶梯孔和斜面的金属坯3D打印装置，包括固定平台、底板、旋转平台、调节板、调节杆和顶板，所述底板顶部的两侧皆固定有第一电动伸缩杆，所述底板的正上方设有固定平台，所述第一电动伸缩杆的输出端皆与固定平台的底部相焊接，所述固定平台的顶部设有旋转平台。本发明通过在调节板内侧的中间位置处设有铰接在安装座上的调节杆，并在连接套上设有限位座，不仅可以利用限位座对连接杆进行限位后，利用安装座带动调节杆进行平移，从而带动调节板发生形变产生圆弧板，且将调节杆与调节板接触后的移动距离保持在连接套与连接杆长度之和的内部，从而使调节板形成不同直径大小的圆弧板，便于对带有阶梯状中心孔的金属坯进行打印。

Description

一种阶梯孔和斜面的金属坯3D打印装置

技术领域

本发明涉及金属3D打印技术领域，具体为一种阶梯孔和斜面的金属坯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，不便于随时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阶梯孔和斜面的金属坯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，不便于随时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：一种阶梯孔和斜面的金属坯3D打印装置，包括固定平台、底板、旋转平台、调节板、调节杆和顶板，所述底板顶部的两侧皆固定有第一电动伸缩杆，所述底板的正上方设有固定平台，所述第一电动伸缩杆的输出端皆与固定平台的底部相焊接，所述固定平台的顶部设有旋转平台，所述固定平台的顶部设有环形滑轨，所述旋转平台的底部设有与环形滑轨相配合的环形滑板，所述固定平台底部的中间位置处设有安装架，所述安装架的内侧安装有电机，所述电机的输出端连接有第一转轴，且第一转轴远离电机的一端与旋转平台的底部相焊接，所述顶板顶部一侧的中间位置处设有安装槽，所述安装槽位置处的顶板内侧壁相对应两侧皆设有滑槽，所述滑槽之间的安装槽内部滑动连接有安装座，所述安装座的一端设有调节槽，所述调节槽的内部设有调节杆，所述调节槽的中间位置处固定有贯穿调节杆的第二转轴，且第二转轴与调节杆相垂直，所述调节杆的顶端延伸至安装座上方，所述调节槽一侧的安装座顶部与底部分别铰接有第二电动伸缩杆与第三电动伸缩杆，且第二电动伸缩杆与第三电动伸缩杆的输出端分别与安装座上下方的调节杆外侧壁相铰接，所述安装槽一侧的顶板顶部固定有第四电动伸缩杆，且第四电动伸缩杆的输出端与安装座相焊接，所述安装座一侧的顶板底部中间位置处固定有第五电动伸缩杆，所述第五电动伸缩杆位于旋转平台中间位置处的正上方，所述第五电动伸缩杆输出端一侧的旋转平台上方设有调节板，所述调节板的外侧壁靠近第五电动伸缩杆一侧的四个角位置处皆铰接有连接套，所述连接套的内部皆设有活动槽，所述活动槽的内部穿插有连接杆，所述连接杆与活动槽之间设有复位弹簧，且连接杆远离连接套的一端皆与第五电动伸缩杆相铰接，所述连接套外侧壁靠近连接杆的一侧皆设有限位座，所述限位座的内部设有电磁铁，所述电磁铁一侧的限位座内部设有与电磁铁磁性相反的磁块，所述磁块外侧壁远离电磁铁一侧的中间位置处设有限位块，所述限位块远离电磁铁的一端延伸至活动槽内部，所述连接杆外侧壁上皆设有与限位块相配合的限位槽，且调节杆的底端延伸至第五电动伸缩杆与调节板之间的中间位置处。

优选的，所述调节板为镍合金材质，且调节板的外表面包裹有由铝箔与芳纶制成的耐高温层。

优选的，所述调节杆一侧的安装座底部设有量角尺。

优选的，所述调节杆与调节板接触后的移动距离小于或等于限位后连接套与连接杆长度之和所形成圆的半径。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)：通过将电机输出端的第一转轴与旋转平台相焊接，并在固定平台底部的两侧皆设有第一电动伸缩杆，不仅可以便于利用电机带动旋转平台进行旋转，便于对内部带有中心孔的金属坯进行打印，且可以便于利用第一电动伸缩杆带动固定平台升降，从而带动旋转平台进行升降，便于对金属坯进行分层打印，且在打印的过程中可以将喷头进行固定，避免喷头活动产生震动影响打印的效果。

(2)：通过在调节板内侧的中间位置处设有铰接在安装座上的调节杆，并在连接套上设有限位座，不仅可以利用限位座对连接杆进行限位后，利用安装座带动调节杆进行平移，从而带动调节板发生形变产生圆弧板，且将调节杆与调节板接触后的移动距离保持在连接套与连接杆长度之和的内部，从而使调节板形成不同直径大小的圆弧板，便于对带有阶梯状中心孔的金属坯进行打印。

(3)：通过在连接套的内部设有与连接杆相连接的复位弹簧，并在限位座的内部设有与磁块磁性相反的电磁铁，且在安装座的上下端与调节杆之间分别铰接有第二电动伸缩杆与第三电动伸缩杆，不仅可以便于控制电磁铁是否通电对位于四个角位置处的连接杆进行限位固定，从而使位于上下端两个角位置处的连接杆具有伸缩能力，便于调整第二电动伸缩杆或第三电动伸缩杆工作从而使调节杆产生向内或向外的倾斜，从而带动调节板产生横截面为锐角或钝角的圆台状弧形板，便于对斜面及相邻两个不同大小孔径的中心孔位置处进行打印，便于操作，实用性强，且在控制调节板产生圆弧板或圆台状弧形板的过程中皆可通过电动进行控制，避免打开舱门进行手动调节，破坏金属3D打印过程中的真空环境或气氛保护的环境，提升工作效率，提升打印效果，且节约生产成本。

(4)：通过在调节杆一侧的安装座底部设有量角尺，可以便于在进行斜面打印的过程中对调节板产生的圆台状弧形板倾斜角度进行观察，便于操作。

(5)：通过将调节板安装在第五电动伸缩杆输出端外侧壁的一侧，并将第五电动伸缩杆固定在顶板的底部，不仅可以便于利用第五电动伸缩杆带动调节板进行升降运动，便于调节板与金属坯进行脱离，且可以便于对桶状金属坯进行打印。

附图说明

图1为本发明的正视结构示意图；

图2为本发明的产生圆台状弧形板过程中的正视结构示意图；

图3为本发明的顶板内部结构示意图；

图4为本发明的调节板与立柱位置处的侧面内部结构示意图；

图5为本发明的固定平台与旋转平台内部结构示意图；

图6为本发明的产生圆弧板过程中立柱、调节板与调节杆俯视结构示意图。

图中：1、第三电动伸缩杆；2、第二电动伸缩杆；3、量角尺；4、安装座；5、第四电动伸缩杆；6、第五电动伸缩杆；7、连接套；8、连接杆；9、电机；10、固定平台；11、第一电动伸缩杆；12、底板；13、安装架；14、旋转平台；15、调节板；16、调节杆；17、顶板；18、环形滑板；19、环形滑轨；20、滑槽；21、调节槽；22、第二转轴；23、安装槽；24、限位槽；25、磁块；26、限位座；27、限位块；28、电磁铁；29、复位弹簧；30、活动槽；31、第一转轴。

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：一种阶梯孔和斜面的金属坯3D打印装置，包括固定平台10、底板12、旋转平台14、调节板15、调节杆16和顶板17，底板12顶部的两侧皆固定有第一电动伸缩杆11，底板12的正上方设有固定平台10，第一电动伸缩杆11的输出端皆与固定平台10的底部相焊接，固定平台10的顶部设有旋转平台14，固定平台10的顶部设有环形滑轨19，旋转平台14的底部设有与环形滑轨19相配合的环形滑板18，固定平台10底部的中间位置处设有安装架13，安装架13的内侧安装有电机9，电机9的输出端连接有第一转轴31，且第一转轴31远离电机9的一端与旋转平台14的底部相焊接，顶板17顶部一侧的中间位置处设有安装槽23，安装槽23位置处的顶板17内侧壁相对应两侧皆设有滑槽20，滑槽20之间的安装槽23内部滑动连接有安装座4，安装座4的一端设有调节槽21，调节槽21的内部设有调节杆16，调节杆16一侧的安装座4底部设有量角尺3，调节槽21的中间位置处固定有贯穿调节杆16的第二转轴22，且第二转轴22与调节杆16相垂直，调节杆16的顶端延伸至安装座4上方，调节槽21一侧的安装座4顶部与底部分别铰接有第二电动伸缩杆2与第三电动伸缩杆1，且第二电动伸缩杆2与第三电动伸缩杆1的输出端分别与安装座4上下方的调节杆16外侧壁相铰接，安装槽23一侧的顶板17顶部固定有第四电动伸缩杆5，且第四电动伸缩杆5的输出端与安装座4相焊接，安装座4一侧的顶板17底部中间位置处固定有第五电动伸缩杆6，第五电动伸缩杆6位于旋转平台14中间位置处的正上方，第五电动伸缩杆6输出端一侧的旋转平台14上方设有调节板15，调节板15为镍合金材质，且调节板15的外表面包裹有由铝箔与芳纶制成的耐高温层，调节板15的外侧壁靠近第五电动伸缩杆6一侧的四个角位置处皆铰接有连接套7，连接套7的内部皆设有活动槽30，活动槽30的内部穿插有连接杆8，连接杆8与活动槽30之间设有复位弹簧29，且连接杆8远离连接套7的一端皆与第五电动伸缩杆6相铰接，连接套7外侧壁靠近连接杆8的一侧皆设有限位座26，限位座26的内部设有电磁铁28，电磁铁28一侧的限位座26内部设有与电磁铁28磁性相反的磁块25，磁块25外侧壁远离电磁铁28一侧的中间位置处设有限位块27，限位块27远离电磁铁28的一端延伸至活动槽30内部，连接杆8外侧壁上皆设有与限位块27相配合的限位槽24，调节杆16的底端延伸至第五电动伸缩杆6与调节板15之间的中间位置处，调节杆16与调节板15接触后的移动距离小于或等于限位后连接套7与连接杆8长度之和所形成圆的半径。

工作原理：当需要对带有环形或呈阶梯状中心孔的金属坯进行3D打印时，将喷头正对调节板15，根据需要打印金属坯中心孔内径的大小以及是否为倾斜面控制上下端连接套7上的限位座26进行限位，当需要打印中心孔呈阶梯状金属坯时，控制调节板15四个角位置处连接套7上的限位座26工作，使限位座26内部的电磁铁28皆通电产生与磁块25磁性相反的磁性，此时磁块25带动限位块27活动，利用限位块27与连接杆8上的限位槽24相配合对连接杆8进行固定，此时控制第四电动伸缩杆5的伸缩量带动安装座4运动，从而使调节杆16推动调节板15产生形变，根据调节杆16的移动距离调整调节板15产生直径大小不一的圆弧板，且由于旋转平台14由电机9带动进行旋转，使金属坯的内部形成圆形中心孔，并利用第一电动伸缩杆11伸缩带动旋转平台14升降，从而对内部带有阶梯状中心孔的金属坯进行打印，当需要对斜面进行打印时，根据斜面的弧度大小与斜面的倾斜方向，当打印斜面横截面角度为钝角时，此时控制调节板15底端两个角位置处的限位座26工作，对连接杆8进行限位，而调节板15顶端两个角位置处的限位座26不对连接杆8进行限位，使连接杆8可以在连接套7的内部进行伸缩活动，此时第三电动伸缩杆1工作，带动调节杆16倾斜至与需要打印斜面的倾斜角度一致，第四电动伸缩杆5工作带动调节杆16对调节板15进行挤压，由于调节板15的顶端具有一定的倾斜量，从而使调节板15形成斜面，便于对斜面进行打印，当需要打印横截面呈锐角的斜面时，调节板15顶端两个角位置处的限位座26工作对连接杆8进行限位，而调节板15底端两个角位置处的限位座26不再对连接杆8进行限位，此时第二电动伸缩杆2工作，带动调节杆2倾斜一定角度，并在第四电动伸缩杆5的推动作用下使调节板15产生横截面为锐角的斜面，在打印的过程中可以控制第五电动伸缩杆6带动调节板15上升，从而便于调节板15与金属坯进行脱离。

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)

1.一种阶梯孔和斜面的金属坯3D打印装置，包括固定平台(10)、底板(12)、旋转平台(14)、调节板(15)、调节杆(16)和顶板(17)，其特征在于：所述底板(12)顶部的两侧皆固定有第一电动伸缩杆(11)，所述底板(12)的正上方设有固定平台(10)，所述第一电动伸缩杆(11)的输出端皆与固定平台(10)的底部相焊接，所述固定平台(10)的顶部设有旋转平台(14)，所述固定平台(10)的顶部设有环形滑轨(19)，所述旋转平台(14)的底部设有与环形滑轨(19)相配合的环形滑板(18)，所述固定平台(10)底部的中间位置处设有安装架(13)，所述安装架(13)的内侧安装有电机(9)，所述电机(9)的输出端连接有第一转轴(31)，且第一转轴(31)远离电机(9)的一端与旋转平台(14)的底部相焊接，所述顶板(17)顶部一侧的中间位置处设有安装槽(23)，所述安装槽(23)位置处的顶板(17)内侧壁相对应两侧皆设有滑槽(20)，所述滑槽(20)之间的安装槽(23)内部滑动连接有安装座(4)，所述安装座(4)的一端设有调节槽(21)，所述调节槽(21)的内部设有调节杆(16)，所述调节槽(21)的中间位置处固定有贯穿调节杆(16)的第二转轴(22)，且第二转轴(22)与调节杆(16)相垂直，所述调节杆(16)的顶端延伸至安装座(4)上方，所述调节槽(21)一侧的安装座(4)顶部与底部分别铰接有第二电动伸缩杆(2)与第三电动伸缩杆(1)，且第二电动伸缩杆(2)与第三电动伸缩杆(1)的输出端分别与安装座(4)上下方的调节杆(16)外侧壁相铰接，所述安装槽(23)一侧的顶板(17)顶部固定有第四电动伸缩杆(5)，且第四电动伸缩杆(5)的输出端与安装座(4)相焊接，所述安装座(4)一侧的顶板(17)底部中间位置处固定有第五电动伸缩杆(6)，所述第五电动伸缩杆(6)位于旋转平台(14)中间位置处的正上方，所述第五电动伸缩杆(6)输出端一侧的旋转平台(14)上方设有调节板(15)，所述调节板(15)的外侧壁靠近第五电动伸缩杆(6)一侧的四个角位置处皆铰接有连接套(7)，所述连接套(7)的内部皆设有活动槽(30)，所述活动槽(30)的内部穿插有连接杆(8)，所述连接杆(8)与活动槽(30)之间设有复位弹簧(29)，且连接杆(8)远离连接套(7)的一端皆与第五电动伸缩杆(6)相铰接，所述连接套(7)外侧壁靠近连接杆(8)的一侧皆设有限位座(26)，所述限位座(26)的内部设有电磁铁(28)，所述电磁铁(28)一侧的限位座(26)内部设有与电磁铁(28)磁性相反的磁块(25)，所述磁块(25)外侧壁远离电磁铁(28)一侧的中间位置处设有限位块(27)，所述限位块(27)远离电磁铁(28)的一端延伸至活动槽(30)内部，所述连接杆(8)外侧壁上皆设有与限位块(27)相配合的限位槽(24)，且调节杆(16)的底端延伸至第五电动伸缩杆(6)与调节板(15)之间的中间位置处。

2.根据权利要求1所述的一种阶梯孔和斜面的金属坯3D打印装置，其特征在于：所述调节板(15)为镍合金材质，且调节板(15)的外表面包裹有由铝箔与芳纶制成的耐高温层。

3.根据权利要求1所述的一种阶梯孔和斜面的金属坯3D打印装置，其特征在于：所述调节杆(16)一侧的安装座(4)底部设有量角尺(3)。

4.根据权利要求1所述的一种阶梯孔和斜面的金属坯3D打印装置，其特征在于：所述调节杆(16)与调节板(15)接触后的移动距离小于或等于限位后连接套(7)与连接杆(8)长度之和所形成圆的半径。