CN110587982A - 一种用于教学的组合型3d打印机 - Google Patents

Abstract

一种用于教学的组合型3D打印机，包括：支撑机构，包括底部框架以及架装于底部框架上部的门型框架，其中门型框架的两立柱对称设置于底部框架两侧，门型框架的横梁悬于底部框架正上方；物料供给机构，包括用于熔化线材并将其输送至移动式打印平台的熔融输送单元和用于向熔融输送单元输送未熔融线材的供料单元；横纵向移动驱动单元，包括X轴方向移动驱动装置和两套Z轴方向移动驱动装置；移动式模型承载装置，包括支撑平台和Y轴方向移动驱动装置；以及打印控制器，设置于支撑机构上。本发明有益效果：这种3D打印机结构简易，采用模块化可组装结构，直观清晰；打印产品安全快捷；3D打印机易于增减模块，方便拆装，便于学生理解3D打印机的结构原理。

Description

一种用于教学的组合型3D打印机

技术领域

本发明涉及一种用于教学的组合型3D打印机。

背景技术

3D打印技术是将三维数字模型运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层堆叠累积的方式实现物体的构造的技术，这种技术可将学生的创意构想即刻变为实际的作品，实现过程快捷、方便，设备易操作。但目前应用于教育的桌面级3D打印机大多为一体式的结构，不便于学生学习对3D打印机的拆装，阻碍了学生对3D打印机的深入认知。

发明内容

为了克服现有技术3D打印机多为一体结构、不便于学生拆装深入学习3D打印技术的问题，本发明提供一种用于教学的组合型3D 打印机，这种3D打印机结构简易，各个模块的组装结构直观清晰，打印产品安全快捷，且3D打印机易于增减模块，方便拆装，便于学生理解3D打印机的结构原理。

本发明所述的一种用于教学的组合型3D打印机，其特征在于，包括：

支撑机构，包括底部框架以及架装于底部框架上部的门型框架，其中门型框架的两立柱对称设置于底部框架两侧，门型框架的横梁悬于底部框架正上方；

物料供给机构，包括用于熔化线材并将其输送至移动式打印平台的熔融输送单元和用于向熔融输送单元输送未熔融线材的供料单元，供料单元悬装于支撑机构的横梁上，并且供料单元的出料部向熔融输送单元输送未熔融线材；熔融输送单元安装于横纵向移动驱动单元的 X轴方向移动驱动装置移动部，熔融输送单元的喷头对准移动式打印平台；

横纵向移动驱动单元，包括X轴方向移动驱动装置和两套Z轴方向移动驱动装置，Z轴方向移动驱动装置垂直安装于支撑机构两侧，X轴方向移动驱动装置的两端部分别安装于同侧Z轴方向移动驱动装置的移动部，使得X轴方向移动驱动装置随Z轴方向移动驱动装置的Z向移动部垂直升降；X轴方向移动驱动装置的X向移动部安装熔融输送单元，使得熔融输送单元随X向移动部移动；

移动式模型承载装置，包括支撑平台和Y轴方向移动驱动装置， Y轴方向移动驱动装置水平架装于底部框架上，并位于熔融输送单元的喷头正下方，其中Y轴方向移动驱动装置中心轴与X轴方向移动驱动装置中心轴垂直；所述支撑平台水平铺装于Y轴方向移动驱动装置的Y向移动部；

以及打印控制器，设置于支撑机构上，所述打印控制器的输电端与外部电源电连接，打印控制器设有用于调整打印参数的控制面板，打印控制器的信号传输端口与控制面板信号输出端分别与物料供给机构的控制端、X轴方向移动驱动装置的控制端、Z轴方向移动驱动装置的控制端以及Y轴方向移动驱动装置的控制端信号连接，用于控制物料供给机构、横纵向移动驱动单元以及移动式模型承载装置工作。

所述底部框架为一矩形框架，所述门型框架包括两根立柱、两根斜杆以及一根横梁，两根立柱垂直分列于矩形框架相对的两侧边框上；斜杆下端与矩形框架的边框固接，上端与对应的立柱相连，使得斜杆、立柱以及边框形成稳定的三角形结构；横梁的两端部分别与立柱的顶端固接，使得横梁水平架装于移动式打印平台正上方，定义横梁的方向为X向。

供料单元包括第一步进电机和线材输送机构，所述线材输送机构安装于横梁上，第一步进电机通过螺栓与线材输送机构固接，第一步进电机的输出齿轮与线材输送机构的动力输入齿轮啮合，用于带动线材输送机构上的动力输入齿轮转动并定量输送线材，使线材输送至熔融输送模块的加热块处。

所述熔融输送单元包括连接环、加热块、铜导管、喷头以及温度检测块，加热块固设于X轴方向移动驱动装置的X向移动部，并随 X向移动部同步移动；加热块套设于铜导管的外部，上部嵌装连接环，下部固装温度检测块，加热块的加热连接端通过导线与打印控制器的加热电路相应信号连接端口电连接，用于对置于加热块内腔的铜导管进行加热；铜导管的上端套有连接环，铜导管的下端与喷头相连通，形成可对线材进行熔融并喷涂的熔融通路，其中喷头对准打印平台，以对打印平台进行喷涂。

所述X轴方向移动驱动装置包括第二步进电机、第一齿同步轮、第一限位开关、第一压片、第一光杆、第一齿形皮带、喷头固定架及喷头固定压片以及第一同步轮，所述的第二步进电机固定在第一套Z 轴方向移动驱动装置的Z向移动部，第二步进电机的输出轴固定连接第一齿同步轮，所述的第一齿同步轮通过第一齿形皮带与安装于第二套Z轴方向移动驱动装置的Z向移动部上的第一同步轮皮带连接，喷头固定架与第一齿形皮带啮合，与固装于两套Z向移动部之间的第一光杆滑动连接，使固定于齿形皮带上的喷头固定架带动熔融输送模块同步运动；所述第一限位开关通过螺栓及第一压片固定连接于第一光杆上，且第一限位开关设置于第一固定架右侧，用于检测X轴负方向的极限位置。

所述的Z轴方向移动驱动装置有两套，分别对称安装在两侧立柱外侧，Z轴方向移动驱动装置包括支撑杆上压片、螺杆、第三光杆、固定架、联轴器、连接板、第四步进电机、第三限位开关与固定块，第四步进电机由连接板及螺栓固定连接在矩底座框上，所述的第四步进电机的输出轴通过联轴器与螺杆下端相连，螺杆上端贯穿固定块；第三光杆下端与连接板相连，上端与固定块相连；作为Z向移动部的固定架套设于连接板与固定块之间的第三光杆以及螺杆上，其中固定架与第三光杆滑动连接，与螺杆螺接；第三限位开关固定设置于支撑装置的立柱的下端，用于Z轴方向极限位置的限位，两套Z轴方向移动驱动装置的固定架在同一水平面上，共同支撑整个X轴方向移动驱动装置，定义第三光杆的方向为Z向。

所述支撑平台包括打印平台、底座和弹簧，所述的打印平台与底座通过螺栓固定连接，且螺栓表面套有弹簧，并放置于打印平台与底座之间，底座铺装于Y轴移动驱动装置上，并通过连接组件与Y向移动部固连，使得底座在Y向移动部的带动下沿Y轴移动驱动装置的Y向滑动。

所述的Y轴移动驱动装置包括第二光杆、第二压片、第二限位开关、光杆固定架、底座固定架、第三步进电机、第二齿同步轮、电机固定架、第二齿形皮带、第二同步轮以及同步轮固定架，所述的第三步进电机由电机固定架通过螺栓固定于矩形底座框上，第三步进电机的输出轴固定连接第二齿同步轮，所述的第二同步轮安装于同步轮固定架，而同步轮固定架固定连接在矩形底座框上，第二齿同步轮通过第二齿形皮带与第二同步轮皮带连接，使得第二齿同步轮可带动第二齿形皮带及第二同步轮转动；作为Y向移动部的底座固定架底部套设于第二光杆的同时与第二齿形皮带啮合，上部固装移动式模型承载装置，使固定于第二齿形皮带上的移动式模型承载装置同步运动；第三步进电机及第二齿形皮带所构成的纵向空间的两侧设置水平布置的第二光杆，第二光杆通过螺栓固定连接光杆固定架于矩形底座框上，并保持第二光杆与第一光杆垂直；第二限位开关靠近第三步进电机一侧，且通过螺栓及第二压片固定连接第二光杆上；定义第二光杆的方向为Y向。

固定架包括套筒及设有通孔的薄板，套筒嵌套于连接板与固定块之间的第三光杆，且在套筒及第三光杆之间有第二滑移块，且套筒部分与第二滑移块过盈配合，第二滑移块与第三光杆之间采用间隙配合；薄板的通孔处穿过螺杆，所述的薄板的上端表面嵌装可与螺杆螺接的丝杆螺母，螺杆与丝杆螺母组成丝杆螺母副，螺杆绕自身中心轴旋转时，丝杆螺母可沿螺杆轴向升降以带动薄板升降。

所述薄板分为两种，分别命名为第一薄板和第二薄板，其中第一薄板呈钩状，钩状部分固定连接X轴方向移动驱动装置的第二步进电机。

本发明的有益效果：(1)这种3D打印机结构简易，采用模块化可组装结构，直观清晰；(2)打印产品安全快捷；(3)3D打印机易于增减模块，方便拆装，便于学生理解3D打印机的结构原理。

附图说明

图1是本发明实施例的总体结构示意图；

图2是本发明实施例的爆炸结构示意图；

图3是本发明实施例的物料供给装置爆炸示意图；

图4是本发明实施例的X轴移动驱动装置爆炸示意图；

图5是本发明实施例的Y轴移动驱动装置爆炸示意图；

图6是本发明实施例的Z轴移动驱动装置爆炸示意图；

图7是本发明实施例的模型承载装置爆炸示意图；

图中：1、支撑装置；2、物料供给装置；3、X轴方向移动驱动装置；4、Y轴方向移动驱动装置；5、Z轴方向移动驱动装置；6、模型承载装置；7、打印控制器；20、熔融输送模块；21、供料模块； 211、第一步进电机；212、线材输送机构；202、连接环；203、加热块；204、铜导管；205、温度检测块；206、喷头；207、风扇；301、第二步进电机；302、第一齿同步轮；303、第一限位开关；304、第一压片；305、光杆306、第一齿形皮带；307、喷头固定架；308、喷头固定压片；310、第一同步轮；311、第一滑移块；401、第二光杆；402、第二压片；403、第二限位开关；404、光杆固定架；405、底座固定架；406、第二齿同步轮；407、第三步进电机；408、电机固定架；409、第二齿形皮带；410、第二同步轮；411、同步轮固定架；501、第二压片502、丝杆螺母；503、第二滑移块；504、第一固定架；505、螺杆；506、第三光杆；507、联轴器；508、连接板；509、第四步进电机；510、固定板；511、第三限位开关；512、第二固定架；601、打印平台；602、底座；603、U形环；604、第三滑移块；605、弹簧。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明。

参照附图：

实施例1本发明所述的一种用于教学的组合型3D打印机，包括：

支撑机构1，包括底部框架11以及架装于底部框架上部的门型框架12，其中门型框架11的两立柱对称设置于底部框架两侧，门型框架12的横梁悬于底部框架正上方；

物料供给机构，包括用于熔化线材并将其输送至移动式打印平台的熔融输送单元20和用于向熔融输送单元输送未熔融线材的供料单元21，供料单元21悬装于支撑机构1的横梁上，并且供料单元21 的出料部向熔融输送单元20输送未熔融线材；熔融输送单元20安装于横纵向移动驱动单元的X轴方向移动驱动装置3的X向移动部，熔融输送单元20的喷头206对准移动式打印平台601；

横纵向移动驱动单元，包括X轴方向移动驱动装置3和两套Z 轴方向移动驱动装置5，Z轴方向移动驱动装置5垂直安装于支撑机构1两侧，X轴方向移动驱动装置3的两端部分别安装于同侧Z轴方向移动驱动装置5的Z向移动部，使得X轴方向移动驱动装置3随Z 轴方向移动驱动装置5的Z向移动部垂直升降；X轴方向移动驱动装置3的X向移动部安装熔融输送单元20，使得熔融输送单元20随X 向移动部移动；

移动式模型承载装置，包括支撑平台和Y轴方向移动驱动装置4， Y轴方向移动驱动装置4水平架装于底部框架上，并位于熔融输送单元20的喷头206正下方，其中Y轴方向移动驱动装置4中心轴与X 轴方向移动驱动装置中心轴垂直；所述支撑平台水平铺装于Y轴方向移动驱动装置的Y向移动部；

以及打印控制器7，设置于支撑机构上，所述打印控制器的输电端与外部电源电连接，打印控制器设有用于调整打印参数的控制面板，打印控制器的信号传输端口与控制面板信号输出端分别与物料供给机构的控制端、X轴方向移动驱动装置的控制端、Z轴方向移动驱动装置的控制端以及Y轴方向移动驱动装置的控制端信号连接，用于控制物料供给机构、横纵向移动驱动单元以及移动式模型承载装置工作。

所述底部框架11为一矩形框架，所述门型框架12包括两根立柱 121、两根斜杆122以及一根横梁123，两根立柱121垂直分列于矩形框架相对的两侧边框上；斜杆122下端与矩形框架的边框固接，上端与对应的立柱121相连，使得斜杆、立柱以及边框形成稳定的三角形结构；横梁123的两端部分别与立柱的顶端固接，使得横梁123水平架装于移动式打印平台正上方，定义横梁123的方向为X向。

供料单元21包括第一步进电机211和线材输送机构212，所述线材输送机构212安装于横梁123上，第一步进电机211通过螺栓与线材输送机构212固接，第一步进电机211的输出齿轮与线材输送机构212的动力输入齿轮啮合，用于带动线材输送机构上的动力输入齿轮转动并定量输送线材，使线材输送至熔融输送模块的加热块处。

所述熔融输送单元20包括连接环202、加热块203、铜导管204、喷头206以及温度检测块205，加热块203固设于X轴方向移动驱动装置3的X向移动部，并随X向移动部同步移动；加热块203套设于铜导管204的外部，上部嵌装连接环202，下部固装温度检测块205，加热块203的加热连接端通过导线与打印控制器的加热电路相应信号连接端口电连接，用于对置于加热块203内腔的铜导管204进行加热；铜导管204的上端套有连接环202，铜导管204的下端与喷头206 相连通，形成可对线材进行熔融并喷涂的熔融通路，其中喷头206对准打印平台，以对打印平台进行喷涂。

所述X轴方向移动驱动装置3包括第二步进电机301、第一齿同步轮302、第一限位开关303、第一压片304、第一光杆305、第一齿形皮带306、喷头固定架307、喷头固定压片308以及第一同步轮310，所述的第二步进电机301固定在第一套Z轴方向移动驱动装置5的Z 向移动部，第二步进电机301的输出轴固定连接第一齿同步轮302，所述的第一齿同步轮302通过第一齿形皮带306与安装于第二套Z 轴方向移动驱动装置的Z向移动部上的第一同步轮310皮带连接，喷头固定架307与第一齿形皮带306啮合，与固装于两套Z向移动部之间的第一光杆305滑动连接，使固定于第一齿形皮带306上的喷头固定架307带动熔融输送模块20同步运动；所述第一限位开关303通过螺栓及第一压片304固定连接于第一光杆305上，且第一限位开关 303设置于第一固定架504一侧，用于检测X轴负方向的极限位置。

所述的Z轴方向移动驱动装置5有两套，分别对称安装在两侧立柱外侧，Z轴方向移动驱动装置5包括支撑杆上压片501、螺杆505、第三光杆506、固定架(504、512)、联轴器507、连接板508、第四步进电机509、第三限位开关511与固定块510，第四步进电机509由连接板及螺栓固定连接在矩底座框上，所述的第四步进电机509的输出轴通过联轴器507与螺杆505下端相连，螺杆505上端贯穿固定块 510；第三光杆506下端与连接板508相连，上端与固定块510相连；作为Z向移动部的固定架(504、512)套设于连接板与固定块之间的第三光杆506以及螺杆505上，其中固定架(504、512)与第三光杆506 滑动连接，与螺杆505螺接；第三限位开关511固定设置于支撑装置 1的立柱的下端，用于Z轴方向极限位置的限位，两套Z轴方向移动驱动装置的固定架在同一水平面上，共同支撑整个X轴方向移动驱动装置，定义第三光杆的方向为Z向。

所述支撑平台包括打印平台601、底座602和弹簧605，所述的打印平台601与底座602通过螺栓固定连接，且螺栓表面套有弹簧 6015，并放置于打印平台601与底座602之间，底座602铺装于Y 轴移动驱动装置上，并通过连接组件与Y向移动部固连，使得底座在Y向移动部的带动下沿Y轴移动驱动装置的Y向滑动。

所述的Y轴移动驱动装置4包括第二光杆401、第二压片402、第二限位开关403、光杆固定架404、底座固定架405、第三步进电机406、第二齿同步轮407、电机固定架408、第二齿形皮带409、第二同步轮410以及同步轮固定架411，所述的第三步进电机406由电机固定架408通过螺栓固定于矩形底座框上，第三步进电机406的输出轴固定连接第二齿同步轮407，所述的第二同步轮407安装于同步轮固定架411，而同步轮固定架411固定连接在矩形底座框上，第二齿同步轮407通过第二齿形皮带409与第二同步轮410皮带连接，使得第二齿同步轮407可带动第二齿形皮带409及第二同步轮410转动；作为Y向移动部的底座固定架405底部套设于第二光杆401的同时与第二齿形皮带409啮合，上部固装移动式模型承载装置6，使固定于第二齿形皮带409上的移动式模型承载装置6同步运动；第三步进电机406及第二齿形皮带409所构成的纵向空间的两侧设置水平布置的第二光杆401，第二光杆404通过螺栓固定连接光杆固定架404 于矩形底座框上，并保持第二光杆401与第一光杆305垂直；第二限位开关403靠近第三步进电机406一侧，且通过螺栓及第二压片402 固定连接第二光杆401上；定义第二光杆的方向为Y向。

固定架(504、512)包括套筒及设有通孔的薄板，套筒嵌套于连接板与固定块之间的第三光杆，且在套筒及第三光杆之间有第二滑移块，且套筒部分与第二滑移块过盈配合，第二滑移块与第三光杆之间采用间隙配合；薄板的通孔处穿过螺杆，所述的薄板的上端表面嵌装可与螺杆螺接的丝杆螺母，螺杆与丝杆螺母组成丝杆螺母副，螺杆绕自身中心轴旋转时，丝杆螺母可沿螺杆轴向升降以带动薄板升降。

所述薄板分为两种，分别命名为第一薄板和第二薄板，其中第一薄板呈钩状，钩状部分固定连接X轴方向移动驱动装置的第二步进电机。

实施例2本实施例所述的一种用于教学的组合型3D打印机，包括支撑装置1、物料供给装置2、由X轴方向移动驱动装置3和Z轴方向移动驱动装置构成的横纵向移动驱动单元、移动式模型承载装置 6以及打印控制器，X轴方向移动驱动装置3安装在Z轴方向移动装置5的Z向移动部上；移动式模型承载装置6由支撑平台和Y轴方向移动驱动装置组成，Y轴方向移动驱动装置4安装在支撑装置1的底部框架上，Z轴方向移动驱动装置5对称安装在支撑装置1的两根立柱上，移动式模型承载模块6安装在Y轴方向移动驱动装置4上；打印控制器设置于支撑机构上。

所述的支撑装置1的底部框架为一矩形框架，门型框架的立柱上设有打印控制器；打印控制器与外部电源连接并分别控制本装置上的喷头的加热、风扇的转动，以及各个步进电机的运转和停止等动作，本装置中的电机均采用步进电机能够在在一定程度上控制转动角度从而保持一定的精度，实现定量转动，将经3D模型软件导出的程度导入打印控制器上，并在打印控制器上的控制面板上选择各种操作功能即可打印物品，具体打印控制器以及3D模型设计软件目前有公开的技术方案，并且其原理和算法也不是本发明的技术特征所在故对其不做赘述。

供料模块21通过螺栓固定在打印机支撑装置1顶部横梁上，熔融输送模块20固定在X轴方向移动驱动装置3的第一齿形皮带上。所述的供料模块21包括第一步进电机211和线材输送机构212，第一步进电机211通过螺栓与线材输送机构212固定连接。

所述的熔融输送模块20包括连接环202、加热块203、铜导管 204、温度检测块205、喷头206和风扇207，第一步进电机211通过螺栓固定连接线材输送机构212于支撑装置1的横梁上，第一步进电机211运作且带动线材输送机构212上的齿轮转动并定量输送线材，使线材输送至熔融输送模块20的加热块203处；加热块203套设于铜导管204的外部，上部嵌装连接环202，下部固装温度检测块205，加热块203的加热连接端通过导线与打印控制器的加热电路相应信号连接端口电连接，用于对置于加热块内腔的铜导管204进行加热；铜导管204的上端套有连接环202，铜导管204的下端与喷头206相连通，形成可对线材进行熔融并喷涂的熔融通路，其中喷头206对准打印平台，以对打印平台进行喷涂；风扇207安装于加热块旁，风扇 207的控制端与打印控制器的信号传输端口电连接，用于对加热块进行降温。

所述的X轴方向移动驱动装置3包括第二步进电机301、第一齿同步轮302、第一限位开关303、第一压片304、两根第一光杆305、第一齿形皮带306、喷头固定架307、喷头固定压片308、三个第一滑移块311、第一同步轮310，所述的第二步进电机301固定在第一套Z轴方向移动驱动装置5的第一固定架504上，第二步进电机301 的输出轴固定连接齿同步轮302，所述的第一齿同步轮302带动第一齿形皮带306及第一同步轮310转动，使固定于第一齿形皮带306上的喷头固定架307带动熔融输送模块20同步运动，喷头固定架307 有两个通孔部分，两个通孔部分设置第一滑移块311，两根所述第一光杆305的一端与第一固定架504的第一薄板采用过盈配合，第一限位开关303通过螺栓及第一压片304固定连接第一光杆，且第一限位开关303设置于第一固定架504的第一薄板右侧，用于检测X轴负方向的极限位置。

所述的Y轴移动驱动装置4包括第二光杆401、第二压片402及第二限位开关403、光杆固定架404、底座固定架405、第三步进电机407、第二齿同步轮406、电机固定架408、第二齿形皮带409、第二同步轮410和同步轮固定架411，所述的第三步进电机407由电机固定架408通过螺栓固定于矩形底座框上，第三步进电机407的输出轴固定连接第二齿同步轮406，第二齿同步轮406带动第二齿形皮带 409及第二同步轮410转动，使固定于第二齿形皮带409上的移动式模型承载装置6同步运动，底座固定架405通过螺栓固定连接移动式模型承载装置6，所述的第二同步轮410固定连接同步轮固定架411，且同步轮固定架411固定连接在矩形底座框上，第三步进电机407及第二齿形皮带409所构成的纵向空间的两侧设置两根第二光杆401，第二光杆401通过螺栓固定连接光杆固定架404于矩形底座框上，第二光杆401上设有第二限位开关403，限位开关403靠近第三步进电机407一侧，且通过螺栓及第二压片402固定连接两根第二光杆401 上。

两套所述的Z轴方向移动驱动装置5两套Z轴方向移动驱动装置5分别命名为第一套Z轴方向移动驱动装置和第二套Z轴方向移动驱动装置，第一套Z轴方向移动驱动装置和第二套Z轴方向移动驱动装置分别对称安装在两侧立柱外侧，Z轴方向移动驱动装置5包括支撑杆上压片501、螺杆505、两根第三光杆506、丝杆螺母502、固定架、四个第二滑移块503、联轴器507、连接板508、第四步进电机509、第三限位开关511、固定板510与第二固定架512，第四步进电机509分别安装在两个立柱外侧，并由两块连接板508及螺栓固定连接在矩底座框上，连接板508上有通孔，第三光杆506穿过通孔放置，第三光杆506上端穿过固定块501上的通孔，固定块501呈 T字形，固定块501有两个通孔，所述的第四步进电机509的输出轴与联轴器507连接，所述的联轴器507上连接有螺杆505，螺杆505 上端穿过固定块501上的另一个通孔，所述的第三光杆506与螺杆 505上套有固定架504，固定架504由套筒及薄板构成，薄板上均设有通孔，所述的固定架504的套筒部分嵌套第三光杆506，且在固定架的套筒部分及第三光杆506之间有第二滑移块503，且固定架的套筒部分与第二滑移块503过盈配合，第二滑移块503与第三光杆506 之间采用间隙配合；固定架的薄板部分的通孔处穿过螺杆505，所述的固定架的薄板部分的上端表面固定连接丝杆螺母502，第一套Z轴方向移动驱动装置的固定架为第一固定架504，第二套Z轴方向移动驱动装置的固定架为第二固定架512，第一固定架504的薄板为第一薄板，第二固定架512的薄板为第二薄板，第一薄板和第二薄板外形具有差异呈钩状，第一固定架504钩子形部分固定连接第二步进电机 301；第三限位开关511固定设置于靠近第二套Z轴方向移动驱动装置的支撑装置1一侧的立柱下端，用于Z轴方向极限位置的限位，第二固定架512与第一固定架512在同一水平面上，共同支撑整个X 轴方向移动驱动装置3。

所述的移动式模型承载装置6包括支撑平台以及Y轴移动驱动装置，所述支撑平台包括打印平台601、底座602、弹簧605以及由 U形环603、第三滑移块604构成的连接组件，所述的打印平台601 与底座602通过螺栓固定连接，且螺栓表面套有弹簧605，并放置于打印平台601与底座602之间，底座602上设有4对孔，4个U形环 603将底座602与4个第三滑移块604固定，滑移块604嵌套于第二光杆401上，与第二光杆401采用间隙配合。

实施例3本实施例所述的一种用于教学的组合型3D打印机中：所述的支撑装置1包括矩形底座框和门型框架，门型框架的两个立柱旁各设有一个用于支撑立柱的斜杆，两个立柱上方横向固定有横梁，所述的立柱上设有打印控制器，使用时，该装置与外部电源连接并分别控制本装置上的喷头206的加热、风扇207的转动，以及各个步进电机的运转和停止等动作，本装置中的电机均采用步进电机能够在在一定程度上控制转动角度从而保持一定的精度，实现定量转动，将经 3D模型软件导出的程度导入打印控制器上，并在打印控制器上的控制面板上选择各种操作功能即可打印物品，具体打印控制器以及3D 模型设计软件目前有公开的技术方案，并且其原理和算法也不是本发明的技术特征所在故对其不做赘述。

如图1、3所示，所述的物料供给装置包括供料模块21和熔融输送模块20两个模块，所述的供料模块21包括第一步进电机211，所述的第一步进电机211通过螺栓与线材输送机构212固定连接，并固定于支撑装置1的横梁上，第一步进电机211定量转动带动线材输送机构212上的齿轮转动并定量输送线材，使线材输送至熔融输送模块 20的加热块203处，所述的熔融输送模块20固定在X轴方向移动驱动装置3的第一齿形带306上，并通过喷头固定架307的轴承套在X 轴方向移动驱动装置3的第一光杆305上导滑，所述的加热块203上端嵌入铜导管204，铜导管204上端套有连接环202，加热块203下端设有温度检测块205、喷头206，温度检测块205检测加热温度，待加热温度至所设定的温度时，由喷头206将熔融的线材挤出至打印平台601上，所述的喷头固定架307上还设有风扇207，用于喷头206 的散热。

如图4所示，所述的X轴方向移动驱动装置3中：所述的第二步进电机301固定在Z轴方向移动驱动装置5的第一固定架504上，所述的第二步进电机301的输出轴与第一齿同步轮302固定连接，所述的第一齿同步轮302带动第一齿形皮带306及第一同步轮310转动，使固定于第一齿形皮带306上的喷头固定架307带动熔融输送模块20同步运动，所述喷头固定架307有两个通孔部分，两个通孔部分里面有第一滑移块311，以减少喷头固定架307与第一光杆305的摩擦，所述的两个第一光杆305的两端分别过盈配合于第一固定架 504与第二固定架512上，第一限位开关303通过第一压片304及螺栓固定于第一光杆上，且第一限位开关303位于第一固定架504右侧，用于检测X轴负方向的极限位置。

如图5所示，所述的Y轴移动驱动装置4中：所述的第三步进电机407由电机固定架408及螺栓固定于矩形底座框上，第三步进电机407的输出轴与第二齿同步轮406固定连接，所述的第二齿同步轮 406带动第二齿形皮带409及第二同步轮410转动，使固定于齿形皮带409上的底座605带动打印平台601同步运动，支撑平台的底座 605通过底座固定架405及螺栓固定连接，所述的第二同步轮410与同步轮固定架411固定连接，且同步轮固定架411固定连接在矩形底座框上，所述的第三步进电机407及第二齿形皮带409所构成的纵向空间的两侧有两根第二光杆401，第二光杆401通过光杆固定架404 及螺栓固定于矩形底座框上，第二光杆401上靠近第三步进电机407 一侧设有第二限位开关403，所述的第二限位开关403通过第二压片 402及螺栓固定于第二光杆401上。

如图6所示，所述的Z轴方向移动驱动装置5中：两套Z轴方向移动驱动装置5的第二步进电机分别安装在两个立柱外侧，并由两块连接板508及螺栓固定连接在矩底座框上，所述的连接板508上有通孔，第三光杆506穿过通孔放置，所述的第三光杆506上端穿过固定块501上的通孔，所述的固定块501呈T字形，固定块501有两个通孔，所述的第四步进电机509的输出轴与联轴器507连接，所述的联轴器507上连接有螺杆505，螺杆505上端穿过固定块501上的另一个通孔，所述的第三光杆506与螺杆505上套有第一固定架504和第二固定架512，而第一固定架504呈钩状，第一固定架504钩子形部分用于固定第二步进电机301，第二固定架为一矩形板，固定架主体部分由套筒及薄板构成，薄板上设有通孔，且套筒与薄板做成整体构成固定架的主体部分，所述的固定架的套筒部分嵌套第三光杆506，且在固定架的套筒部分及第三光杆506之间有第二滑移块503，且固定架的套筒部分与第二滑移块503过盈配合，第二滑移块503与第三光杆506之间间隙配合，所述的固定架的薄板部分的通孔处穿过螺杆 505，所述的固定架的薄板部分的上端表面固定连接有丝杆螺母502，第三限位开关511固定于支撑装置1的立柱的下端，用于Z轴方向极限位置的限位，第二固定架512与第一固定架512在同一水平面上，共同支撑整个X轴方向移动驱动装置3，第四步进电机509运行时，第四步进电机509带动通过联轴器507带动螺杆505旋转，从而带动固定在固定架上的X轴方向移动驱动装置3上下移动，实现喷头Z 轴方向上的运动。

如图7所示，所述的移动式模型承载装置6包中：所述的打印平台601通过螺栓与底座602连接，且螺栓表面套有弹簧，并放置于打印平台601与底座602之间，所述的底座602上设有4对孔，4个U 形环603将底座602与4个滑移块604固定，用于支撑底座，所述的滑移块604嵌套于第二光杆401上，与第二光杆上间隙配合，可实现在第二光杆上移动，第三步进电机407工作时，第三步进电机407驱动第二齿形皮带409转动，从而带动底座602及打印平台601前后移动，实现打印平台601在Y轴方向上的移动。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (10)

1.一种用于教学的组合型3D打印机，其特征在于，包括：

支撑机构，包括底部框架以及架装于底部框架上部的门型框架，其中门型框架的两立柱对称设置于底部框架两侧，门型框架的横梁悬于底部框架正上方；

物料供给机构，包括用于熔化线材并将其输送至移动式打印平台的熔融输送单元和用于向熔融输送单元输送未熔融线材的供料单元，供料单元悬装于支撑机构的横梁上，并且供料单元的出料部向熔融输送单元输送未熔融线材；熔融输送单元安装于横纵向移动驱动单元的X轴方向移动驱动装置移动部，熔融输送单元的喷头对准移动式打印平台；

横纵向移动驱动单元，包括X轴方向移动驱动装置和两套Z轴方向移动驱动装置，Z轴方向移动驱动装置垂直安装于支撑机构两侧，X轴方向移动驱动装置的两端部分别安装于同侧Z轴方向移动驱动装置的Z向移动部，使得X轴方向移动驱动装置随Z轴方向移动驱动装置的Z向移动部垂直升降；X轴方向移动驱动装置的X向移动部安装熔融输送单元，使得熔融输送单元随X向移动部移动；

移动式模型承载装置，包括支撑平台和Y轴方向移动驱动装置，Y轴方向移动驱动装置水平架装于底部框架上，并位于熔融输送单元的喷头正下方，其中Y轴方向移动驱动装置中心轴与X轴方向移动驱动装置中心轴垂直；所述支撑平台水平铺装于Y轴方向移动驱动装置的Y向移动部；

以及打印控制器，设置于支撑机构上，所述打印控制器的输电端与外部电源电连接，打印控制器设有用于调整打印参数的控制面板，打印控制器的信号传输端口与控制面板信号输出端分别与物料供给机构的控制端、X轴方向移动驱动装置的控制端、Z轴方向移动驱动装置的控制端以及Y轴方向移动驱动装置的控制端信号连接，用于控制物料供给机构、横纵向移动驱动单元以及移动式模型承载装置工作。

2.如权利要求1所述的一种用于教学的组合型3D打印机，其特征在于：所述底部框架为一矩形框架，所述门型框架包括两根立柱、两根斜杆以及一根横梁，两根立柱垂直分列于矩形框架相对的两侧边框上；斜杆下端与矩形框架的边框固接，上端与对应的立柱相连，使得斜杆、立柱以及边框形成稳定的三角形结构；横梁的两端部分别与立柱的顶端固接，使得横梁水平架装于移动式打印平台正上方，定义横梁的方向为X向。

3.如权利要求1所述的一种用于教学的组合型3D打印机，其特征在于：供料单元包括第一步进电机和线材输送机构，所述线材输送机构安装于横梁上，第一步进电机通过螺栓与线材输送机构固接，第一步进电机的输出齿轮与线材输送机构的动力输入齿轮啮合，用于带动线材输送机构上的动力输入齿轮转动并定量输送线材，使线材输送至熔融输送模块的加热块处。

4.如权利要求1所述的一种用于教学的组合型3D打印机，其特征在于：所述熔融输送单元包括连接环、加热块、铜导管、喷头以及温度检测块，加热块固设于X轴方向移动驱动装置的X向移动部，并随X向移动部同步移动；加热块套设于铜导管的外部，上部嵌装连接环，下部固装温度检测块，加热块的加热连接端通过导线与打印控制器的加热电路相应信号连接端口电连接，用于对置于加热块内腔的铜导管进行加热；铜导管的上端套有连接环，铜导管的下端与喷头相连通，形成可对线材进行熔融并喷涂的熔融通路，其中喷头对准打印平台，以对打印平台进行喷涂。

5.如权利要求1所述的一种用于教学的组合型3D打印机，其特征在于：所述X轴方向移动驱动装置包括第二步进电机、第一齿同步轮、第一限位开关、第一压片、第一光杆、第一齿形皮带、喷头固定架及喷头固定压片以及第一同步轮，所述的第二步进电机固定在第一套Z轴方向移动驱动装置的Z向移动部，第二步进电机的输出轴固定连接第一齿同步轮，所述的第一齿同步轮通过第一齿形皮带与安装于第二套Z轴方向移动驱动装置的Z向移动部上的第一同步轮皮带连接，喷头固定架与第一齿形皮带啮合，与固装于两套Z向移动部之间的第一光杆滑动连接，使固定于齿形皮带上的喷头固定架带动熔融输送模块同步运动；所述第一限位开关通过螺栓及第一压片固定连接于第一光杆上，且第一限位开关设置于第一固定架右侧，用于检测X轴负方向的极限位置。

6.如权利要求5所述的一种用于教学的组合型3D打印机，其特征在于：所述的Z轴方向移动驱动装置有两套，分别对称安装在两侧立柱外侧，Z轴方向移动驱动装置包括支撑杆上压片、螺杆、第三光杆、固定架、联轴器、连接板、第四步进电机、第三限位开关与固定块，第四步进电机由连接板及螺栓固定连接在矩底座框上，所述的第四步进电机的输出轴通过联轴器与螺杆下端相连，螺杆上端贯穿固定块；第三光杆下端与连接板相连，上端与固定块相连；作为Z向移动部的固定架套设于连接板与固定块之间的第三光杆以及螺杆上，其中固定架与第三光杆滑动连接，与螺杆螺接；第三限位开关固定设置于支撑装置的立柱的下端，用于Z轴方向极限位置的限位，两套Z轴方向移动驱动装置的固定架在同一水平面上，共同支撑整个X轴方向移动驱动装置，定义第三光杆的方向为Z向。

7.如权利要求1所述的一种用于教学的组合型3D打印机，其特征在于：所述支撑平台包括打印平台、底座和弹簧，所述的打印平台与底座通过螺栓固定连接，且螺栓表面套有弹簧，并放置于打印平台与底座之间，底座铺装于Y轴移动驱动装置上，并通过连接组件与Y向移动部固连，使得底座在Y向移动部的带动下沿Y轴移动驱动装置的Y向滑动。

8.如权利要求7所述的一种用于教学的组合型3D打印机，其特征在于：所述的Y轴移动驱动装置包括第二光杆、第二压片、第二限位开关、光杆固定架、底座固定架、第三步进电机、第二齿同步轮、电机固定架、第二齿形皮带、第二同步轮以及同步轮固定架，所述的第三步进电机由电机固定架通过螺栓固定于矩形底座框上，第三步进电机的输出轴固定连接第二齿同步轮，所述的第二同步轮安装于同步轮固定架，而同步轮固定架固定连接在矩形底座框上，第二齿同步轮通过第二齿形皮带与第二同步轮皮带连接，使得第二齿同步轮可带动第二齿形皮带及第二同步轮转动；作为Y向移动部的底座固定架底部套设于第二光杆的同时与第二齿形皮带啮合，上部固装移动式模型承载装置，使固定于第二齿形皮带上的移动式模型承载装置同步运动；第三步进电机及第二齿形皮带所构成的纵向空间的两侧设置水平布置的第二光杆，第二光杆通过螺栓固定连接光杆固定架于矩形底座框上，并保持第二光杆与第一光杆垂直；第二限位开关靠近第三步进电机一侧，且通过螺栓及第二压片固定连接第二光杆上；定义第二光杆的方向为Y向。

9.如权利要求6所述的一种用于教学的组合型3D打印机，其特征在于：固定架包括套筒及设有通孔的薄板，套筒嵌套于连接板与固定块之间的第三光杆，且在套筒及第三光杆之间有第二滑移块，且套筒部分与第二滑移块过盈配合，第二滑移块与第三光杆之间采用间隙配合；薄板的通孔处穿过螺杆，所述的薄板的上端表面嵌装可与螺杆螺接的丝杆螺母，螺杆与丝杆螺母组成丝杆螺母副，螺杆绕自身中心轴旋转时，丝杆螺母可沿螺杆轴向升降以带动薄板升降。

10.如权利要求9所述的一种用于教学的组合型3D打印机，其特征在于：所述薄板分为两种，分别命名为第一薄板和第二薄板，其中第一薄板呈钩状，钩状部分固定连接X轴方向移动驱动装置的第二步进电机。