CN114516165B - 一种紧凑型轻量化抗扭结构打印头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紧凑型轻量化抗扭结构打印头，包括散热体、喉管、加热块和喷嘴，喷嘴穿设在加热块内，其上端通过喉管与散热体导通，散热体固定在散热框上。散热框、喉管、加热块之间通过抗扭结构固定，抗扭结构包括一号抗扭部、二号抗扭部，一号抗扭部位于二号抗扭部、加热块之间，用以将喉管锁固在加热块上。二号抗扭部固接在散热框上，并能对一号抗扭部进行限位。本发明的抗扭结构打印头有效提高了抗扭效果，满足了用户单手更换喷嘴的需求，而且结构紧凑，装配更加便捷。

Description

一种紧凑型轻量化抗扭结构打印头

技术领域

本发明涉及3D打印设备技术领域，尤其涉及一种紧凑型轻量化抗扭结构打印头。

背景技术

FDM级3D打印机其基本原理是电机驱动挤出轮，将耗材以丝状进料，经过散热体、喉管，最终在喷嘴处加热熔化成微米级细丝并随着喷头的移动，按照3D模型截面轮廓通过堆积、凝固及成型，最终形成实物零件的过程。其中，散热体、喉管、加热块和喷嘴共同组成打印头。打印头在使用过程中，经常需要维护或更换喷嘴，但在拆装喷嘴时，打印头的加热块可能会出现跟转现象，为了避免加热块的跟转，需要在加热块与散热体之间加装抗扭结构。

现有的抗扭结构通常采用毛细管支撑柱及螺丝锁紧的方式，即在加热块与散热体之间加装毛细管支撑柱，并通过螺丝将加热块与散热体进行锁紧固定，这种方式的抗扭结构装配较为繁琐，而且抗扭力不足。

发明内容

为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种紧凑型轻量化抗扭结构打印头，有效提高了抗扭效果，满足了用户单手更换喷嘴的需求，而且结构紧凑，装配更加便捷。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种紧凑型轻量化抗扭结构打印头，包括散热体、喉管、加热块和喷嘴，喷嘴穿设在加热块内，其上端通过喉管与散热体导通，散热体固定在散热框上；散热框、喉管、加热块之间通过抗扭结构固定，抗扭结构包括一号抗扭部、二号抗扭部，一号抗扭部位于二号抗扭部、加热块之间，用以将喉管锁固在加热块上；二号抗扭部固接在散热框上，并能对一号抗扭部进行限位。

本发明的有益效果在于：

1、首先通过一号抗扭部实现喉管与加热块的锁固，然后在散热框上固接二号抗扭部，并通过二号抗扭部实现对一号抗扭部的限位，进而形成加热块、喉管、散热框之间的固定，使得打印头整体连接刚度提高；当用户需要更换喷嘴时，通过加热块、喉管、散热框之间的固定能有效抵消因旋转喷嘴导致的加热块跟转的趋势，提高加热块的抗扭性能；

2、在抗扭结构中增设了对喉管的固定，提升了喉管的抗扭性能，并且利用散热体及一号抗扭部对喉管的双重固定，提高了喉管的刚度，有效避免了因打印头高速移动过程中的喉管薄壁断裂的现象；

3、将抗扭结构拆分为一号抗扭部、二号抗扭部，能利用不同部件间的固定实现多级抗扭及多方向抗扭的目的，提高打印头整体抗扭效果。

进一步来说，一号抗扭部包括喉管法兰盘及多个一号螺栓，喉管法兰盘固接在喉管上，且能通过多个一号螺栓锁固在加热块上。通过设置多个一号螺栓能从不同位置上对一号抗扭部与加热块进行锁固，避免喉管法兰盘与加热块之间的相互转动，提升两者之间的抗扭转性能。

进一步来说，喉管法兰盘位于加热块的上端，其包括与喉管一体成型的盘本体，盘本体的侧壁向外均匀设置有多个连接耳，每个连接耳上均设有供一号螺栓穿入的穿孔。通过盘本体与喉管的一体成型有效提高了喉管与喉管法兰盘之间的连接刚度；再通过均布在盘本体侧壁上的连接耳使得通过一号螺栓锁固喉管法兰盘及加热块时，喉管法兰盘上受力更加均匀。

进一步来说，一号螺栓包括穿设在穿孔内的螺杆，螺杆能沿垂直于加热块的方向锁固在加热块上，且螺杆的上端一体设置有能贴合在连接耳上端面的端盖。通过垂直锁固在加热块上的螺杆能有效抵消因旋转喷嘴导致的施加在加热块上的扭转力。

进一步来说，二号抗扭部包括位于散热框、喉管法兰盘之间的抗扭块，抗扭块套装在散热体上，其下端设有与一号螺栓一一对应设置的多个限位槽，限位槽能对对应的一号螺栓进行限位。通过多个限位槽对多个一号螺栓的同步限位，能避免多个一号螺栓相较于抗扭块的转动，进而避免喉管法兰盘相较于抗扭块的转动。

进一步来说，限位槽的槽宽自下往上逐渐减小，且一号螺栓的上端部侧壁能贴合在限位槽的内壁上。将限位槽的槽宽设置为自下往上逐渐减小，使得装配过程中，一号螺栓能方便地进入到对应的限位槽内，并利用自下而上逐渐减小的槽宽，使得在抗扭块下移的过程中实现一号螺栓与限位槽的贴合，进而实现对一号螺栓的限位。

进一步来说，抗扭块的中部设有供散热体穿过的中心孔，且多个限位槽均与中心孔连通。

进一步来说，散热体的下端部设有呈阶梯状的上管体、下管体，下管体能穿入到中心孔内，上管体能抵压在抗扭块上。在散热体与喉管装配的过程中，利用上管体对抗扭块的施压能带动抗扭块下移，以使一号螺栓进入到对应的限位槽内，实现对一号螺栓的限位。

进一步来说，上管体、下管体上共同设有用于连接喉管的连接通孔。

进一步来说，抗扭块通过二号螺栓锁固到散热框上。

附图说明

图1为本发明实施例的打印头的结构示意图；

图2为本发明实施例的抗扭结构的结构示意图；

图3为本发明实施例的抗扭结构的俯视图；

图4为图3中A-A向的剖切示意图；

图5为本发明实施例的喉管法兰盘的结构示意图；

图6为本发明实施例的抗扭块的结构示意图；

图7为本发明实施例的散热体的结构示意图。

图中：

1-散热体；11-上管体；12-下管体；2-喉管；3-加热块；4-喷嘴；5-散热框；61-喉管法兰盘；611-盘本体；612-连接耳；613-穿孔；62-一号螺栓；621-螺杆；622-端盖；71-抗扭块；711-限位槽；712-中心孔；72-二号螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例

参见附图1-2所示，本发明的一种紧凑型轻量化抗扭结构打印头，包括散热体1、喉管2、加热块3和喷嘴4，喷嘴4穿设在加热块3内，其上端通过喉管2与散热体1导通，散热体1固定在散热框5上。其中，散热框5、喉管2、加热块3之间通过抗扭结构固定，抗扭结构包括一号抗扭部、二号抗扭部，一号抗扭部位于二号抗扭部、加热块3之间，用以将喉管2锁固在加热块3上；二号抗扭部固接在散热框5上，并能对一号抗扭部进行限位。

首先通过一号抗扭部实现喉管2与加热块3的锁固，然后在散热框5上固接二号抗扭部，并通过二号抗扭部实现对一号抗扭部的限位，进而形成加热块3、喉管2、散热框5之间的固定，使得打印头整体连接刚度提高；当用户需要更换喷嘴4时，通过加热块3、喉管2、散热框5之间的固定能有效抵消因旋转喷嘴4导致的加热块3跟转的趋势，提高加热块3的抗扭性能，满足用户单手更换喷嘴4的需求。

在一示例中，参见附图2-3所示，一号抗扭部包括喉管法兰盘61及一号螺栓62，喉管法兰盘61固接在喉管2上，且能通过一号螺栓62锁固在加热块3上。

当只设置一个一号螺栓62时，虽然能实现喉管法兰盘61与加热块3的固定，但此时，喉管法兰盘61仍能以一号螺栓62为轴线，并相对于加热块3发生转动，因此，为了避免喉管法兰盘61与加热块3之间的相互转动，在本示例中，一号螺栓62至少设置两个，并分布在喉管法兰盘61的不同位置上。通过设置多个一号螺栓62能从不同位置上对喉管法兰盘61与加热块3进行锁固，避免喉管法兰盘61与加热块3之间的相互转动，提升两者之间的抗扭转性能。

具体的，参见附图5所示，喉管法兰盘61位于加热块3的上端，其包括与喉管2一体成型的盘本体611，盘本体611的侧壁向外均匀设置有多个与所述一号螺栓62一一对应设置的连接耳612，每个连接耳612上均设有供一号螺栓62穿入的穿孔613。通过盘本体611与喉管2的一体成型有效提高了喉管2与喉管法兰盘61之间的连接刚度；再通过均布在盘本体611侧壁上的连接耳612使得通过一号螺栓62锁固喉管法兰盘61及加热块3时，喉管法兰盘61上受力更加均匀，而且能从不同位置上对两者进行锁固，并利用多个一号螺栓62对喉管法兰盘61及加热块3的共同锁固限位，使得喉管法兰盘61、加热块3之间相互无法转动。

在本实施例中，连接耳612设置有三个，相应的，一号螺栓62也设置有三个，通过三个一号螺栓62对均布在盘本体611侧壁上的三个连接耳612进行限位，能形成更加稳定的三角锁固。

在加热块3的上端开设有与穿孔613位置一一对应的螺纹孔，当一号螺栓62自上而下穿设到穿孔613内时，一号螺栓62能进入到螺纹孔内，并与之螺纹连接。具体的，参见附图2、4所示，一号螺栓62包括螺杆621，螺杆621能沿垂直于加热块3的方向锁固在加热块3的螺纹孔内，且螺杆621的上端一体设置有端盖622。当螺杆621锁紧在对应的螺纹孔内时，端盖622能贴合到连接耳612的上端面上。由于喷嘴4是垂直旋入到加热块3上的，当螺杆621沿垂直于加热块3的方向与加热块3锁固时，其能有效承接住因旋转喷嘴4导致的施加在加热块3上的横向扭转力，使得螺杆621侧壁承受的力更加均匀，避免因倾斜锁固导致的螺杆621局部承接力过大的现象。

在一示例中，参见附图2-4、6所示，二号抗扭部包括位于散热框5、喉管法兰盘2之间的抗扭块71，抗扭块71套装在散热体1上，其两端通过二号螺栓72锁固在散热框5的下端。抗扭块71的下端设有与一号螺栓62一一对应设置的多个限位槽711，限位槽711能对对应的一号螺栓62进行限位。通过多个限位槽711对多个一号螺栓62的同步限位，能避免多个一号螺栓62相较于抗扭块71的转动，进而避免喉管法兰盘61相较于抗扭块71的转动。

具体的，参见附图4所示，限位槽711为楔形槽或V型槽，且限位槽711的槽宽自下往上逐渐减小，且一号螺栓62的端盖的径向尺寸介于限位槽711的最大槽宽、最小槽宽之间。由于抗扭块71是锁固在散热框5上的，当一号螺栓62的端盖622贴合在限位槽711的内壁上时，限位槽711能对一号螺栓62的端盖622进行限位；当加热块3因喷嘴4旋转而受到扭转趋势时，由于多个一号螺栓62对加热块3及喉管法兰盘61的锁固，多个一号螺栓62及喉管法兰盘61上同样受到扭转的趋势，此时，通过限位槽711对一号螺栓的端盖622的限位，能利用抗扭块71实现对一号螺栓62的卸力，通过喉管2及喉管法兰盘61的固接，能利用喉管2对喉管法兰盘61进行卸力。

在一示例中，参见附图6所示，抗扭块71的中部设有供散热体1穿过的中心孔712，且多个限位槽711均与中心孔712连通。参见附图7所示，散热体1的下端部设有呈阶梯状的上管体11、下管体12，上管体11、下管体12上共同设有用于连接喉管2的连接通孔。下管体12能穿入到中心孔712内，上管体11能抵压在抗扭块71上。在散热体1与喉管2装配的过程中，利用上管体11对抗扭块71的施压能带动抗扭块71下移，以使一号螺栓62进入到对应的限位槽711内，实现对一号螺栓62的限位。

在一示例中，喉管2、喉管法兰盘61、一号螺栓62、抗扭块71、二号螺栓72均采用钛合金或不锈钢材质，在提高刚性的同时，降低热传导系数，提高隔热效果，以杜绝进料堵丝的现象。

需要注意的是，喉管2、散热体1、散热框5、加热块3、喷嘴4的连接为现有技术，本实施例不再具体赘述。

本实施例的打印头装配过程如下：

1、通过多个一号螺栓62将喉管法兰盘61固定到加热块3上，并使喉管2朝向喉管法兰盘61远离加热块3的一侧，以此得到组装部件一；

2、将散热体1固接在散热框5上，再将抗扭块71套装到散热体1的下管体12上，并使上管体11能抵接在抗扭块71上，然后通过二号螺栓72将抗扭块71固定到散热框5上，以此得到组装部件二；

3、将组装部件一中的喉管2自下往上插入到组装部件二中的散热体1的连接通孔内，使得组装部件二整体向喉管法兰盘61方向靠近，直至一号螺栓62的端盖622进入到对应的限位槽711内；当喉管2与散热体1锁固时，由于上管体11对抗扭块71的抵压，上管体11能带动抗扭块71朝一号螺栓62的方向下移，直至一号螺栓62的端盖622贴合到限位槽711的内壁上。

本发明的抗扭结构打印头具备如下优点：

1、首先通过喉管法兰盘与一号螺栓的配合实现喉管与加热块的锁固，然后通过固接在散热框上的抗扭块及设置在抗扭块底部的限位槽，使得在散热体与喉管装配的过程中，借助于散热体上管体对抗扭块的施压，使一号螺栓能嵌入到限位槽内并贴合在限位槽的内壁上，继而通过喉管法兰盘、一号螺栓、抗扭块、二号螺栓、限位槽的配合实现加热块、喉管、散热框之间的固定，提高打印头整体的连接刚度；当用户需要更换喷嘴时，通过加热块、喉管、散热框之间的固定能有效抵消因旋转喷嘴导致的加热块跟转的趋势，提高加热块的抗扭性能；

2、相较于现有技术中的加热块与散热体的抗扭连接，本发明的抗扭结构中增设了对喉管的固定，并且利用散热体及喉管法兰盘对喉管的双重固定，提高了喉管的刚度，有效避免了因打印头高速移动过程中的喉管薄壁断裂的现象；而且在更换喷嘴时，当喉管法兰盘上受到扭转力时，利用散热体对喉管上端部的固定，能承接住喉管法兰盘施加到喉管上的扭转力，提升喉管及喉管法兰盘的抗扭性能；

3、将抗扭结构拆分为一号抗扭部、二号抗扭部，能利用不同部件间的固定实现多级抗扭及多方向抗扭的目的，提高打印头整体抗扭效果；此外，在二号抗扭部上仅通过限位槽与一号抗扭部中的端盖进行配合，即实现了对一号抗扭部整体的限位，节省了零部件，使得抗扭结构更加紧凑，装配更加便捷。

以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种紧凑型轻量化抗扭结构打印头，包括散热体、喉管、加热块和喷嘴，所述喷嘴穿设在加热块内，其上端通过喉管与所述散热体导通，所述散热体固定在散热框上；其特征在于：所述散热框、喉管、加热块之间通过抗扭结构固定，所述抗扭结构包括一号抗扭部、二号抗扭部，所述一号抗扭部位于二号抗扭部、加热块之间，用以将所述喉管锁固在所述加热块上；所述二号抗扭部固接在所述散热框上，并能对所述一号抗扭部进行限位；

所述一号抗扭部包括喉管法兰盘及多个一号螺栓，所述喉管法兰盘固接在所述喉管上，且能通过多个一号螺栓锁固在所述加热块上；所述喉管法兰盘位于所述加热块的上端，其包括与所述喉管一体成型的盘本体，所述盘本体的侧壁向外均匀设置有多个连接耳，每个所述连接耳上均设有供所述一号螺栓穿入的穿孔；所述一号螺栓包括穿设在所述穿孔内的螺杆，所述螺杆能沿垂直于所述加热块的方向锁固在所述加热块上，且所述螺杆的上端一体设置有能贴合在所述连接耳上端面的端盖；

所述二号抗扭部包括位于所述散热框、喉管法兰盘之间的抗扭块，所述抗扭块套装在所述散热体上，其下端设有与所述一号螺栓一一对应设置的多个限位槽，所述限位槽能对对应的所述一号螺栓进行限位；所述限位槽的槽宽自下往上逐渐减小，且所述一号螺栓的上端部侧壁能贴合在所述限位槽的内壁上。

2.根据权利要求1所述的紧凑型轻量化抗扭结构打印头，其特征在于：所述抗扭块的中部设有供所述散热体穿过的中心孔，且多个所述限位槽均与所述中心孔连通。

3.根据权利要求2所述的紧凑型轻量化抗扭结构打印头，其特征在于：所述散热体的下端部设有呈阶梯状的上管体、下管体，所述下管体能穿入到所述中心孔内，所述上管体能抵压在所述抗扭块上。

4.根据权利要求3所述的紧凑型轻量化抗扭结构打印头，其特征在于：所述上管体、下管体上共同设有用于连接所述喉管的连接通孔。

5.根据权利要求1所述的紧凑型轻量化抗扭结构打印头，其特征在于：所述抗扭块通过二号螺栓锁固到所述散热框上。