CN110253710A - 一种挤出式浆料3d打印机专用夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种挤出式浆料3D打印机专用夹具，包括夹具本体、第一固定块、第二固定块和第三固定块；所述夹具本体的前壁面开有由上至下的第一容腔和第二容腔，使得夹具本体具有顶板、中部板和底板；夹具本体的顶板前端开有第一槽口，与第一固定块的形状匹配；夹具本体的中部板前端开有第二槽口，与第二固定块的形状匹配；夹具本体的底板前端开有第三槽口，与第三固定块的形状匹配。本专用夹具不仅可以将挤出式浆料3D打印机的挤出机构进行装夹固定，而且通过三个固定块可以实现挤出机构的快速拆装与更换，不会因为多次拆装影响精度，提高了打印效率。且三个固定块的尺寸可调以适应不同型号的挤出机构。
Description
技术领域
本发明属于3D打印机技术领域，具体是一种挤出式浆料3D打印机专用夹具。
背景技术
浆料3D打印机的挤出机构分为柱塞式和气压式，柱塞式挤出机构主要由直线电动推杆和料筒构成，直线电动推杆带动料筒的活塞杆向下移动从而挤出浆料；气压式挤出机构主要由气泵和注射器构成，气泵通过导气管与注射器的转接头相连，气泵工作产生气压通过导气管进入注射器，向下推动浆料从而挤出浆料。
而浆料3D打印机打印装置的重量和挤出机构的装夹都决定了打印的精度，打印装置越重，打印装置在3D打印机Z轴上的移动难度越大，打印精度越低；挤出机构装夹越稳定，挤压过程中受到的反作用力越小，打印精度越高。
申请号为201910006537.1的文献公开了一种基于微流挤出工艺的浆料挤出装置及其控制方法，该挤出装置采用一面式L形结构的夹具对料筒和直线电动推杆进行装夹，当直线电动推杆与料筒之间产生推力时，夹具受到弯矩的作用会发生明显的变形；此外，料筒固定处采用螺栓连接，拆装繁琐；多次更换料筒时需多次拆装螺栓导致螺栓松动，影响打印精度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种挤出式浆料3D打印机专用夹具。
本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种挤出式浆料3D打印机专用夹具，其特征在于该专用夹具包括夹具本体、第一固定块、第二固定块和第三固定块；
所述夹具本体的前壁面开有由上至下的第一容腔和第二容腔，使得夹具本体具有顶板、中部板和底板；夹具本体的顶板前端开有第一槽口，与第一固定块的形状匹配；夹具本体的中部板前端开有第二槽口，与第二固定块的形状匹配；夹具本体的底板前端开有第三槽口，与第三固定块的形状匹配；
所述第一固定块采用底面为等腰梯形的直四棱柱结构；使用时等腰梯形的上底形成的面为第一固定块的上表面，可拆卸地安装于第一槽口中且第一固定块的下表面与直线电动推杆的端部接触；
所述第二固定块采用底面为等腰梯形的四棱柱且开有与直线电动推杆的壳体相匹配的U型槽的结构；使用时等腰梯形的下底形成的面为第二固定块的上表面，可拆卸地安装于第二槽口中且U型槽与直线电动推杆的壳体相配合；
所述第三固定块采用底面为等腰梯形的四棱柱且开有与料筒的壳体相匹配的弧形槽的结构；使用时等腰梯形的下底形成的面为第三固定块的上表面，可拆卸地安装于第三槽口中且弧形槽与料筒的壳体相配合。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、夹具本体采用一面开口的腔体结构，避免了直线电动推杆推动料筒活塞杆挤压浆料过程中产生的反向作用力使专用夹具受到弯矩的作用发生变形，提高了打印精度。
2、本专用夹具不仅可以将挤出式浆料3D打印机的挤出机构进行装夹固定，而且通过三个固定块可以实现挤出机构的快速拆装与更换，不会因为多次拆装影响精度，提高了打印效率。且三个固定块的尺寸可调以适应不同型号的挤出机构。
3、该专用夹具同时适用于挤出式浆料3D打印机的柱塞式挤出机构和气压式挤出机构，降低了成本。
4、料筒端耳的安装槽嵌在夹具本体的左右侧壁中，缩短了专用夹具的宽度，减小了专用夹具的体积，结构简单紧凑，同时降低了挤出式浆料3D打印机Z轴滑轨的负载，提高了打印精度。
5、该专用夹具采用PLA(聚乳酸)材料制成，强度高，重量轻，进一步降低了挤出式浆料3D打印机Z轴滑轨的负载，提高了打印精度。
附图说明：
图1是本发明的专用夹具的整体结构轴测示意图；
图2是本发明的夹具本体的结构示意图；
图3是本发明的专用夹具与浆料3D打印机的柱塞式挤出机构的安装示意图；
图4是本发明专用夹具的使用状态图；
图5是本发明第一固定块的结构示意图；
图6是本发明第二固定块的结构示意图；
图7是本发明第三固定块的结构示意图；
图8是本发明的专用夹具与浆料3D打印机的气压式挤出机构的安装示意图；
其中，1、夹具本体；2、第一槽口；3、第一通槽；4、第二通槽；5、电机固定槽；6、推杆固定槽；7、第二槽口；8、安装孔；9、凹槽；10、料筒固定槽；11、第三槽口；12、第一容腔；13、第二容腔；14、第一固定块；15、第二固定块；16、第三固定块；17、直线电动推杆；18、限位开关；19、料筒；20、滑块；21、挤出式浆料3D打印机；22、U型槽；23、弧形槽；24、安装槽；25、导气管。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。
本发明提供了一种挤出式浆料3D打印机专用夹具(简称专用夹具，参见图1-8)，其特征在于该专用夹具包括夹具本体1、第一固定块14、第二固定块15和第三固定块16；所述第一固定块14、第二固定块15和第三固定块16均可拆卸地安装在夹具本体1上；所述夹具本体1用于安装挤出式浆料3D打印机21的直线电动推杆17、直线电动推杆17的电机和料筒19；第一固定块14、第二固定块15和第三固定块16用于对挤出式浆料3D打印机21的固定；
所述夹具本体1的前壁面开有由上至下的第一容腔12和第二容腔13，使得夹具本体1具有顶板、中部板和底板；夹具本体1的顶板前端中心位置上开有第一槽口2，用于放置第一固定块14和直线电动推杆17的限位开关18，与第一固定块14的形状匹配；夹具本体1的中部板前端中心位置上开有第二槽口7，用于放置第二固定块15，与第二固定块15的形状匹配；夹具本体1的底板前端中心位置上开有第三槽口11，用于放置第三固定块16，与第三固定块16的形状匹配；
所述第一固定块14采用底面为等腰梯形的直四棱柱结构；使用时等腰梯形的上底形成的面为第一固定块14的上表面，可拆卸地安装于(插入)第一槽口2中且第一固定块14的下表面与直线电动推杆17的端部接触，用于防止直线电动推杆17工作受力后在Z轴方向上的移动同时有利于第一固定块14的快速拆装；
所述第二固定块15采用底面为等腰梯形的四棱柱且在与直线电动推杆17相接触的面上开有与直线电动推杆17的壳体相匹配的U型槽22的结构；使用时等腰梯形的下底形成的面为第二固定块15的上表面，可拆卸地安装于(插入)第二槽口7中且U型槽22与直线电动推杆17的壳体相配合，用于实现对直线电动推杆17的固定同时有利于第二固定块15的快速拆装；
所述第三固定块16采用底面为等腰梯形的四棱柱且在与料筒19相接触的面上开有与料筒19的壳体相匹配的弧形槽23的结构；使用时等腰梯形的下底形成的面为第三固定块16的上表面，可拆卸地安装于(插入)第三槽口11中且弧形槽23与料筒19的壳体相配合，用于实现对料筒19的固定同时有利于第三固定块16的快速拆装。
优选地，所述第一容腔12用于放置直线电动推杆17和直线电动推杆17的电机；
第一容腔12内设置有槽口朝向夹具本体1的电机固定槽5，位于第一槽口2下方，用于放置直线电动推杆17的电机；第一容腔12内设置有长条形的第一通槽3，位于电机固定槽5的后方，用于直线电动推杆17的电机的走线与散热；第一容腔12内设置有槽口朝向夹具本体1且顶部与底部均开口的推杆固定槽6，位于电机固定槽5下方，用于放置直线电动推杆17；
推杆固定槽6后壁的内表面与电机固定槽5的槽口平齐，使电机固定槽5对直线电动推杆17的电机起到更好的固定作用；
夹具本体1后壁上还设置有贯穿夹具本体1左右侧壁的第二通槽4，第二通槽4与第一通槽3相通，第二通槽4用于加快直线电动推杆17的电机的散热，防止工作过程中直线电动推杆电机出现丢步，影响打印质量。
第二槽口7与推杆固定槽6相通；
所述第二容腔13用于实现直线电动推杆17与料筒19的活塞杆在第二容腔13内的上下移动；
所述第二容腔13内沿专用夹具高度方向由上至下依次设置有凹槽9和圆弧形的料筒固定槽10；凹槽9用于对料筒19的端耳进行限位；料筒固定槽10与凹槽9之间形成阶梯面，阶梯面用于放置料筒19的端耳；所述第二容腔13左右侧壁下部均具有凹陷在侧壁内的且与凹槽9相通的安装槽24，安装槽24用于装卸料筒19同时对料筒19的端耳进行轴向限位；
两个安装槽24可以对称设置，也可以不对称设置；当两个安装槽24对称设置时，安装槽24的长度足够长以满足安装料筒19时料筒端耳斜着放入的长度；当两个安装槽24不对称设置时，两个安装槽24位于第二容腔13的一前一后位置，料筒端耳斜着放入两个安装槽24中，从而安装料筒19。
所述凹槽9、料筒固定槽10与推杆固定槽6三者的中心轴线重合，以保证直线电动推杆17与料筒19的活塞杆在同一竖直轴线上运动；
料筒固定槽10分别与凹槽9和第三槽口11相通；
所述夹具本体1后壁上沿专用夹具高度方向上设置有至少一排用于与挤出式浆料3D打印机Z轴上的滑块20固定的安装孔8，每排上设置有多个等距安装孔8，可以灵活调节专用夹具的安装高度。
所述夹具本体1、第一固定块14、第二固定块块15与第三固定块16均采用PLA(聚乳酸)材料通过FDM工艺3D打印制得，其材料的填充率为20％，打印层数为3层，进一步减轻了专用夹具的重量，节约材料。
本实施例中，直线电动推杆17由1个42步进电机、金属齿轮、2个限位开关和1个伸缩杆组成，整体外壳为铝合金材质；料筒19为金属注射器，304不锈钢外壳，玻璃圆柱管，铜制内芯，型号有20mL、30mL和50mL三种型号。
本发明的工作原理和工作流程是：
用于柱塞式挤出机构时，首先通过螺栓将夹具本体1安装在挤出式浆料3D打印机21Z轴的滑块20上；将直线电动推杆17的电机朝向夹具本体1前壁的开口将直线电动推杆17从前至后水平推入夹具本体1中，使限位开关18卡入第一槽口2中同时使限位开关18的下表面与夹具本体1的上表面重合，直线电动推杆17的壳体卡入推杆固定槽6中，直线电动推杆17的电机卡入电机固定槽5中，直线电动推杆17的电机的线穿过第一通槽3与外接电源相连，至此完成对直线电动推杆17的安装；将料筒端耳斜着插入第二容腔13左右侧壁底部的安装槽24内，然后旋转料筒19使料筒端耳卡在凹槽9中，从而完成对料筒19的安装；将第一固定块14从前至后水平推入第一槽口2中，对直线电动推杆17进行轴向限位；将第二定位块15由上至下推入第二槽口7中，对直线电动推杆17进行径向限位；将第三定位块16由上至下推入第三槽口11中，对料筒19进行径向固定，至此完成专用夹具的装配。
用于气压式挤出机构时，首先通过螺栓将夹具本体1安装在挤出式浆料3D打印机21Z轴的滑块20上；将料筒19(此处料筒使用注射器)放入料筒固定槽10中，将气泵的导气管25与料筒19的转接头相连，气泵放置在外围地面上，到此完成气压式挤出机构与本专用夹具的连接；将第三定位块16由上至下推入第三槽口11中，对料筒19进行径向固定，至此完成专用夹具的装配。
本发明未述及之处适用于现有技术。
Claims (10)
1.一种挤出式浆料3D打印机专用夹具，其特征在于该专用夹具包括夹具本体、第一固定块、第二固定块和第三固定块；
所述夹具本体的前壁面开有由上至下的第一容腔和第二容腔，使得夹具本体具有顶板、中部板和底板；夹具本体的顶板前端开有第一槽口，与第一固定块的形状匹配；夹具本体的中部板前端开有第二槽口，与第二固定块的形状匹配；夹具本体的底板前端开有第三槽口，与第三固定块的形状匹配；
所述第一固定块采用底面为等腰梯形的直四棱柱结构；使用时等腰梯形的上底形成的面为第一固定块的上表面，可拆卸地安装于第一槽口中且第一固定块的下表面与直线电动推杆的端部接触；
所述第二固定块采用底面为等腰梯形的四棱柱且开有与直线电动推杆的壳体相匹配的U型槽的结构；使用时等腰梯形的下底形成的面为第二固定块的上表面，可拆卸地安装于第二槽口中且U型槽与直线电动推杆的壳体相配合；
所述第三固定块采用底面为等腰梯形的四棱柱且开有与料筒的壳体相匹配的弧形槽的结构；使用时等腰梯形的下底形成的面为第三固定块的上表面，可拆卸地安装于第三槽口中且弧形槽与料筒的壳体相配合。
2.根据权利要求1所述的挤出式浆料3D打印机专用夹具，其特征在于第一容腔内设置有槽口朝向夹具本体的电机固定槽，位于第一槽口下方，用于放置直线电动推杆的电机；第一容腔内设置有长条形的第一通槽，位于电机固定槽的后方，用于直线电动推杆的电机的走线与散热；第一容腔内设置有槽口朝向夹具本体且顶部与底部均开口的推杆固定槽，位于电机固定槽下方，用于放置直线电动推杆。
3.根据权利要求2所述的挤出式浆料3D打印机专用夹具，其特征在于推杆固定槽后壁的内表面与电机固定槽的槽口平齐。
4.根据权利要求2所述的挤出式浆料3D打印机专用夹具，其特征在于夹具本体后壁上设置有第二通槽，第二通槽与第一通槽相通，第二通槽用于加快直线电动推杆的电机的散热。
5.根据权利要求2所述的挤出式浆料3D打印机专用夹具，其特征在于第二槽口与推杆固定槽相通。
6.根据权利要求2所述的挤出式浆料3D打印机专用夹具，其特征在于所述第二容腔内沿专用夹具高度方向由上至下依次设置有凹槽和圆弧形的料筒固定槽；凹槽用于对料筒的端耳进行限位；料筒固定槽与凹槽之间形成阶梯面，阶梯面用于放置料筒的端耳；所述第二容腔左右侧壁下部均具有凹陷在侧壁内的且与凹槽相通的安装槽，安装槽用于装卸料筒同时对料筒的端耳进行轴向限位。
7.根据权利要求6所述的挤出式浆料3D打印机专用夹具，其特征在于所述凹槽、料筒固定槽与推杆固定槽三者的中心轴线重合，以保证直线电动推杆与料筒的活塞杆在同一竖直轴线上运动。
8.根据权利要求6所述的挤出式浆料3D打印机专用夹具，其特征在于料筒固定槽分别与凹槽和第三槽口相通。
9.根据权利要求1所述的挤出式浆料3D打印机专用夹具，其特征在于所述夹具本体后壁上沿专用夹具高度方向上设置有至少一排用于与挤出式浆料3D打印机Z轴上的滑块固定的安装孔，每排上设置有多个等距安装孔，可以灵活调节专用夹具的安装高度。
10.根据权利要求1所述的挤出式浆料3D打印机专用夹具，其特征在于所述夹具本体、第一固定块、第二固定块块与第三固定块均采用PLA材料通过FDM工艺3D打印制得，其材料的填充率为20％，打印层数为3层。
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