CN110561740A - 快速成型进给装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及快速成型技术领域，缓解快速成型所用的熔融液进给不够均匀稳定及制备效果差的问题，提供快速成型进给装置，包括缸体、活塞、驱动机构、电磁阀、加热件和金属喷嘴；缸体设置有熔融腔，缸体的顶部设置有与熔融腔连通的放料口，缸体的底部设置有与熔融腔连通的排液口；活塞与熔融腔滑动配合；驱动机构与活塞连接，以驱动活塞从放料口滑入缸体，或者从放料口滑出缸体；加热件设置于熔融腔底部且位于排液口处。通过加热件加热缸体来使熔融腔内的打印物料融化，形成熔融液，有效避免外部空气进入熔融腔内，熔融腔内空气含量减少，活塞移动能够使熔融液稳定地从金属喷嘴排出，提高成型产品质量。
Description
技术领域
本发明涉及快速成型技术领域，具体而言，涉及快速成型进给装置。
背景技术
快速成型(RP)技术是二十世纪九十年代发展起来的一项先进制造技术，是为制造业企业新产品开发服务的一项关键共性技术，对促进企业产品创新、缩短新产品开发周期、提高产品竞争力有积极的推动作用。现有的工作原理包括3DP技术(3DP工艺(3DP)就是今天的快速成型)、SLA立体平版印刷技术(SLA立体印刷又称立体光刻、光造型，液槽中盛满液态光固化树脂，在一定剂量的紫外线激光照射下会在一定区域内固化)、SLS选区激光烧结技术(sls选择性激光烧结，采用红外激光器作能源，使用的造型材料多为粉末材料。主要用于塑料件、铸造用蜡模、样件或模型)、DLP激光成型技术、FDM熔融层积成型技术原理等。发明人发现，其中快速成型领域中所用的熔融液存在进给不够均匀稳定及制备效果差的问题，进而影响成型产品的质量和精度。
发明内容
本发明旨在提供一种快速成型进给装置，以缓解快速成型所用的熔融液进给不够均匀稳定及制备效果差的问题。
本发明的实施例是这样实现的：
本发明实施例提供的快速成型进给装置，包括缸体、活塞、驱动机构、电磁阀、加热件和金属喷嘴；缸体设置有熔融腔，缸体的顶部设置有与熔融腔连通的放料口，缸体的底部设置有与熔融腔连通的排液口；活塞与熔融腔滑动配合；驱动机构与活塞连接，以驱动活塞从放料口滑入缸体，或者从放料口滑出缸体；加热件设置于熔融腔且位于排液口处；金属喷嘴设置于排液口，电磁阀设置于金属喷嘴。
可选地：快速成型进给装置包括进给量机构，进给量机构包括推动件和弹性件；推动件和活塞并排间隔设置在驱动机构的驱动端，驱动机构的驱动端与推动件连接，弹性件连接在推动件和活塞之间，以使推动件和活塞之间的间距可调。
可选地：进给量机构还包括多根导向杆；多根导向杆的一端与活塞固定，多根导向杆的另一端与推动件滑动连接。
可选地：快速成型进给装置还包括水冷机构；
水冷机构包括套设于缸体外周的水冷缸体，水冷缸体设置有环绕缸体设置排液口的一端的外周分布的水冷腔，水冷缸体设置有与水冷腔连通的进水口和出水口；水冷缸体相对加热件远离排液口。
可选地：水冷缸体包括第一套件和第二套件；第一套件设置有能够与缸体设置排液口一端配合的柱状卡槽，卡槽的底部设置有能够与排液口对应的排出口；第二套件套设在第一套件的外侧且与第一套件连接，以在第一套件和第二套件之间形成水冷腔。
可选地：第一套件包括形成柱状卡槽的第一筒体以及连接于第一筒体外周的环状盘；第二套件包括中空的第二筒体以及连接在第二筒体两端的第一连接盘、第二连接盘，第一连接盘用于套设于第一筒体的外周且与第一筒体密封连接，第二连接盘用于与环状盘贴合且密封连接，第二筒体内壁与第一筒体外壁之间形成水冷腔。
可选地：水冷机构还包括供水回路以及设置于供水回路的水箱、水泵电机；水冷缸体设置于供水回路。
可选地：加热件为硅胶加热片，硅胶加热片设置于缸体设置排液口一端的端部，硅胶加热片的中部设置有与排液口对应的孔；硅胶加热片与卡槽的底部贴合。
可选地：熔融腔的内径从缸体设置放料口的一端到缸体设置排液口的一端逐渐增大。
可选地：熔融腔靠近排液口的一端内壁呈朝向靠近排液口的方向凸出形成弧形壁。
本发明的有益效果包括：
快速成型进给装置，通过加热件加热缸体来使熔融腔内的打印物料融化，形成熔融液，有效避免外部空气进入熔融腔内，熔融腔内空气含量减少；位于排液口下端的电磁阀控制排液口的开闭，当打印物料没有完全形成熔融液时，电磁阀关闭，当形成熔融液的时候，活塞的移动能够使熔融液稳定地从金属喷嘴排出，实现材料的完整堆积，提高成型产品质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的快速成型进给装置的第一视角的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的水冷结构与缸体的配合结构示意图；
图3为本发明实施例提供的第一套件的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的第二套件的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的快速成型进给装置的局部结构示意图；
图6为本发明实施例提供的快速成型进给装置的局部结构示意图；
图7为本发明实施例提供的快速成型进给装置的局部结构示意图；
图8为本发明实施例提供的快速成型进给装置的局部结构示意图；
图9为本发明实施例提供的快速成型进给装置的第二视角的结构示意图。
图标：100-缸体；110-熔融腔；111-弧形壁；120-放料口；130-排液口；131-金属喷嘴；132-电磁阀；200-加热件；300-驱动机构；400-水冷机构；410-水冷缸体；420-第一套件；421-卡槽；422-排出口；423-环状盘；430-第二套件；431-配合槽；432-第一连接口；433-第二连接口；434-连接盘；440-水冷腔；441-进水口；442-出水口；450-水箱；460-水泵电机；500-进给量机构；501-活塞；504-推动件；505-光杆螺钉；506-弹簧；510-导向组件；511-滑轨；512-滑块；520-固定架；521-贴合件；522-连接件；530-电机；540-丝杆；541-丝杆法兰；550-进给管；551-上法兰；552-下法兰；600-顶架；700-底架；800-连接杆。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，本发明的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，本发明的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
目前国内外关于快速成型领域上，发明人发现，其中所用的熔融液存在进给不够均匀稳定及制备效果差的问题，进而影响打印产品的质量和精度。需要一个配套的机械结构完成打印物料的熔融、输送、打印等一系列工作，目前还没有这样的打印机，本实施例提供的快速成型进给装置能够缓解该技术问题。
本实施例中，快速成型进给装置主要用于进给打印物料的熔融液态，以下结合图1至图9对本实施例的快速成型进给装置进行详细的描述。
请参照图1，结合图2，本发明实施例提供的快速成型进给装置，包括缸体100、活塞501、驱动机构300、电磁阀132、加热件200和金属喷嘴131；缸体100设置有熔融腔110，缸体100的顶部设置有与熔融腔110连通的放料口120，缸体100的底部设置有与熔融腔110连通的排液口130；活塞501与熔融腔110滑动配合；驱动机构300与活塞501连接，以驱动活塞501从放料口120滑入缸体100，或者从放料口120滑出缸体100；加热件200设置于熔融腔110且位于排液口130处；金属喷嘴131设置于排液口130，电磁阀132设置于金属喷嘴131。本实施例中，打印物料主要用于快速成型领域。
熔融腔110内放置打印物料时，进给机构中的缸体100用于熔融打印物料，加热件200加热缸体100，使得打印物料融化，打开电磁阀132，然后通过驱动机构300驱动活塞501将熔融胶体挤压经排液口130从金属喷嘴131排出，形成熔融液滴。具体实现过程是这样的：打印物料置于熔融腔110内，缸体100设置的加热件200能够将打印物料全部融化，在驱动机构300的推动作用下，打印物料熔融液体经金属喷嘴131排出。具体地，排液口130下端有电磁阀132，当打印物料没有完全形成熔融液时，电磁阀132关闭，当形成熔融液的时候，活塞501的移动能够使熔融液稳定地从金属喷嘴131排液口130排出，提高成型打印产品质量。本方案通过加热件200加热缸体100来使打印物料全部融化，可以有效避免融化过程中空气的进入，保证打印过程中金属喷头稳定地排出熔融液体。
请参照图2，本实施例中：熔融腔110的内径从缸体100设置放料口120的一端到缸体100设置排液口130的一端逐渐增大。能够减小或者避免爬行现象的影响。
本实施例中，缸体100外表面和内表面之间设置有夹角。具体地，缸体100外表面和内表面之间有个0.5°的夹角。具体地，以一个竖向平面切割缸体100，与缸体100外表面形成第一直线，与缸体100内表面形成第二直线，第一直线与第二直线之间的夹角为0.5°。夹角小于或者大于0.5°均可，例如，0.2°、0.4°等。
继续参照图，本实施例中：加热件200为硅胶加热片，硅胶加热片设置于缸体100设置排液口130一端的端部，硅胶加热片的中部设置有与排液口130对应的孔。具体地，硅胶加热片呈环状。
快速成型很重要的一个部分就是对温度的控制，我们使用硅胶加热片来对缸体100、输送机构、喷头机构进行加热，但同时还要有相应的冷却结构来配合，这样才能使其温度处于合适的区间。采用硅胶加热片，来使打印物料底部融化，再配合水冷机构400，这样就可以使缸体100中的打印物料温度梯度分布符合要求。
请参照图2，本实施例中：快速成型进给装置还包括水冷机构400；水冷机构400包括套设于缸体100的外周的水冷缸体410，水冷缸体410设置有环绕缸体100的设置排液口130的一端的外周分布的水冷腔440，水冷缸体410设置有与水冷腔440连通的进水口441和出水口442；水冷缸体410相对加热件200远离排液口130。
在保证伸进缸体100的打印物料完全融化的同时，仍需考虑对加热后缸体100的冷却，所以需要对缸体100进行冷却，本实施例中采用水冷机构400，根据仿真结果显示，水冷机构400的水冷效率要远远高于风冷效率。
继续参照图2，具体地：水冷缸体410包括第一套件420和第二套件430；第一套件420设置有能够与缸体100的设置排液口130一端配合的柱状卡槽421，卡槽421的底部设置有能够与排液口130对应的排出口422；第二套件430套设在第一套件420的外侧且与第一套件420连接，以在第一套件420和第二套件430之间形成水冷腔440。
请参照图3，具体地，第一套件420包括形成柱状卡槽421的第一筒体以及连接于第一筒体外周的环状盘423。
请参照图4，具体地，第二套件430包括中空的第二筒体以及连接在第二筒体两端的第一连接盘434、第二连接盘434，第一连接盘434用于套设于第一筒体的外周且与第一筒体密封连接，第二连接盘434用于与环状盘423贴合且密封连接，第二筒体内壁与第一筒体外壁之间形成水冷腔440。
继续参照图4，也就是，第二套件430设置有能够套设于第一套件420的外周，且能够与第一套件420的外周之间形成水冷腔440的柱状配合槽431；第二套件430的一端设置有与配合槽431连通，且能够与第一套件420的外周密封连接的第一连接口432；第二套件430的另一端设置有与配合槽431连通，且外周设置有连接盘434的第二连接口433，连接盘434和环状盘423密封连接。
再次参照图2，缸体100的设置排液口130的一端插入柱状卡槽421内，第一套件420的外壁和第二套件430的内壁之间形成水冷腔440，对缸体100的外周进行冷却。
水冷腔440的顶部通过第一连接口432和第一套件420的外周的密封连接实现密封，该处可以设置密封圈；水冷腔440的底部通过环状盘423和连接盘434的密封连接实现密封，环状盘423和连接盘434之间也可以设置密封圈，加强密封效果。
采用第一套件420和第二套件430的方式，便于实现拆卸和安装；第一套件420设置的卡槽421，便于限制缸体100的位置；第二套件430用于形成限定于缸体100冷却区段的冷却腔。
请参照图5，结合图1，本实施例中：快速成型进给装置包括进给量机构500，进给量机构500包括推动件504和弹性件；推动件504和活塞501并排间隔设置在驱动机构300的驱动端，驱动机构300的驱动端与推动件504连接，弹性件连接在推动件504和活塞501之间，以使推动件504和活塞501之间的间距可调。具体地，弹性件为弹簧506。
请参照图5，本实施例中：进给量机构500还包括多根导向杆；多根导向杆的一端与活塞501固定，多根导向杆的另一端与推动件504滑动连接。具体地，导向杆为光杆螺钉505。
请参照图5，具体地，推动件504的周向方向间隔设置有多个光杆螺钉505，光杆螺钉505的一端滑动穿设于推动件504，光杆螺钉505的另一端与活塞501固定连接，光杆螺钉505的螺头位于推动件504的远离活塞501的一侧，光杆螺钉505的外周套设有弹簧506，弹簧506的两端分别抵住推动件504和活塞501。
当驱动机构300推动推动件504向下移动时，弹簧506和光杆螺钉505相互配合，减小整体震动，提高驱动机构300的控制精度。
请参照图6，本实施例中，驱动机构300还包括至少两个沿着推动件504的外周间隔均匀分布的导向组件510，以及固定架520；每个导向组件510包括平行于熔融腔110的中心轴线方向设置的滑轨511和与滑轨511滑动配合的滑块512；每个滑块512与推动件504的外壁之间通过固定架520连接。
请参照图6，具体地，导向组件510设置至少两个，固定架520也设置至少两个；本实施例中，导向组件510和固定架520分别设置三个。
三个固定架520均匀分布在推动件504所在的平面上，固定架520一端和推动件504紧密贴合，每两个固定架520之间又有一个间隙，可以使用螺钉连接，产生一个预紧力，使推动件504被固定；固定架520另一端通过滑块512和直线滑轨511相连，这样可以保证推动件504运动为直上直下，不会产生偏移导致活塞501倾斜。
请参照图6，本实施例中，每个固定架520包括贴合件521和连接件522；贴合件521呈弧形条，弧形条的一侧能够与推动件504的外侧壁抵压贴合；连接件522连接贴合件521和滑块512。便于在贴合件521之间形成预紧力，以夹紧推动件504。
继续参照图，具体地，弧形条包括三个平滑过渡的弧形段，其中两侧的弧形段朝向推动件504的一侧凹陷，位于中部的弧形段朝向远离推动件504的一侧凹陷，位于中部的弧形段与推动件504的外侧壁抵压贴合。进一步加强对推动件504的夹紧作用力。
请参照图7，本实施例中，熔融腔110靠近排液口130的一端内壁呈朝向靠近排液口130的方向凸出形成弧形壁111。
请参照图7和图8，本实施例中，驱动机构300还包括电机530、丝杆540和进给管550；丝杆540平行于熔融腔110的中心轴线方向设置，且与电机530的输出端驱动连接；进给管550活动套设于丝杆540的外周，进给管550的一端设置有与螺纹套设于丝杆540外周的丝杆法兰541连接的上法兰551，进给管550的另一端设置有与推动件504连接的下法兰552。
采用电机530，本实施例中，采用直线电机530，带动丝杠产生一个旋转运动，丝杠上有一个丝杆法兰541，可以将丝杠的旋转运动转化为丝杆法兰541的直线进给运动，丝杆法兰541通过四个螺钉和进给管550的上法兰551连接，进给管550为中空结构，铝管上部连接着上法兰551，铝管下部连接着下法兰552。丝杆法兰541的直线运动会带动进给管550向下运动，以推动与下法兰552连接推动件504的移动。
请参照图9，具体地，快速成型进给装置还包括顶架600、底架700和连接顶架和底架700之间的连接杆800，连接杆800沿平行于熔融腔110的中心轴线方向设置；顶架600沿周向方向间隔设置有至少三个固定脚，底架700沿周向方向间隔设置有至少三个连接脚，每个连接脚与一个固定脚之间通过连接杆800连接；驱动机构300设置于顶架600，滑轨511设置于连接杆800，水冷机构400设置于底架700。便于各个部件的合理安装和布局，减小部件占用空间。
请参照图9，本实施例中，水冷机构400还包括供水回路以及设置于供水回路的水箱450、水泵电机460；水冷缸体410设置于供水回路。水泵电机460实现水箱450以及水冷缸体410之间水的循环输送，水在循环输送的过程中能够散热，能够更好地实现冷却效果。
请参照图9，具体地，电机530设置于顶架600。水泵电机460设置于顶架600一侧。
本发明实施例提供的快速成型进给装置至少具有以下优点：能够有效避免快速成型领域中所用的熔融液存在进给不够均匀稳定及制备效果差的问题发生。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种快速成型进给装置，其特征在于：
包括缸体、活塞、驱动机构、电磁阀、加热件和金属喷嘴；
所述缸体设置有熔融腔，所述缸体的顶部设置有与所述熔融腔连通的放料口，所述缸体的底部设置有与所述熔融腔连通的排液口；
所述活塞与所述熔融腔滑动配合；
所述驱动机构与所述活塞连接，以驱动所述活塞从所述放料口滑入所述缸体，或者从所述放料口滑出所述缸体；
所述加热件设置于所述熔融腔且位于所述排液口处；
所述金属喷嘴设置于所述排液口，所述电磁阀设置于所述金属喷嘴。
2.根据权利要求1所述的快速成型进给装置，其特征在于：
所述快速成型进给装置包括进给量机构，所述进给量机构包括推动件和弹性件；
所述推动件和所述活塞并排间隔设置在所述驱动机构的驱动端，所述驱动机构的驱动端与所述推动件连接，所述弹性件连接在所述推动件和所述活塞之间，以使所述推动件和所述活塞之间的间距可调。
3.根据权利要求2所述的快速成型进给装置，其特征在于：
所述进给量机构还包括多根导向杆；
所述多根导向杆的一端与所述活塞固定，所述多根导向杆的另一端与所述推动件滑动连接。
4.根据权利要求1-3任一项所述的快速成型进给装置，其特征在于：
所述快速成型进给装置还包括水冷机构；
所述水冷机构包括套设于所述缸体外周的水冷缸体，所述水冷缸体设置有环绕所述缸体设置所述排液口的一端的外周分布的水冷腔，所述水冷缸体设置有与所述水冷腔连通的进水口和出水口；
所述水冷缸体相对所述加热件远离所述排液口。
5.根据权利要求4所述的快速成型进给装置，其特征在于：
所述水冷缸体包括第一套件和第二套件；
所述第一套件设置有能够与所述缸体设置所述排液口一端配合的柱状卡槽，所述卡槽的底部设置有能够与所述排液口对应的排出口；
所述第二套件套设在所述第一套件的外侧且与所述第一套件连接，以在所述第一套件和所述第二套件之间形成所述水冷腔。
6.根据权利要求5所述的快速成型进给装置，其特征在于：
所述第一套件包括形成所述柱状卡槽的第一筒体以及连接于所述第一筒体外周的环状盘；
所述第二套件包括中空的第二筒体以及连接在第二筒体两端的第一连接盘、第二连接盘，所述第一连接盘用于套设于所述第一筒体的外周且与所述第一筒体密封连接，所述第二连接盘用于与所述环状盘贴合且密封连接，所述第二筒体内壁与所述第一筒体外壁之间形成所述水冷腔。
7.根据权利要求4所述的快速成型进给装置，其特征在于：
所述水冷机构还包括供水回路以及设置于供水回路的水箱、水泵电机；水冷缸体设置于供水回路。
8.根据权利要求5所述的快速成型进给装置，其特征在于：
所述加热件为硅胶加热片，所述硅胶加热片设置于所述缸体设置所述排液口一端的端部，所述硅胶加热片的中部设置有与所述排液口对应的孔；
所述硅胶加热片与所述卡槽的底部贴合。
9.根据权利要求1-3任一项所述的快速成型进给装置，其特征在于：
所述熔融腔的内径从所述缸体设置所述放料口的一端到所述缸体设置所述排液口的一端逐渐增大。
10.根据权利要求1-3任一项所述的快速成型进给装置，其特征在于：
所述熔融腔靠近所述排液口的一端内壁呈朝向靠近所述排液口的方向凸出形成弧形壁。
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