CN115042438A - 一种用于连续纤维预浸丝材的打印头结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于连续纤维预浸丝材的打印头结构，包括固定架、送丝模块、断丝模块、加热块及喷嘴；连续纤维预浸丝材基于打印路径，通过送丝模块实现低损伤稳定送进，通是断丝模块实现固定小变形切断，最终经加热块熔融连续纤维预浸丝材基体树脂，在打印平台按设定路径堆积打印成形。本发明中该打印头通过同步带式线接触送丝机构实现连续纤维预浸丝材低损伤稳定送进，通过辅助限位固定连续纤维预浸复合丝材两端，进行切断操作，实现切断位置小变形位移的技术效果，最终实现连续纤维预浸丝材的低损伤高质量送丝及剪断。

Description

一种用于连续纤维预浸丝材的打印头结构
技术领域
本发明涉及一种用于连续纤维预浸丝材的打印头结构，属于先进制造技术领域。
背景技术
连续纤维增强树脂基复合材料由纤维材料与基体材料构成，具有重量轻、强度高、成形方便、耐腐蚀等优点，主要应用于航空航天、轨道交通、汽车船舶等领域。相比传统的纤维铺放或缠绕制造技术，基于熔融挤出原理的3D打印制造技术凭借更易成形复杂结构，且不需模具，工艺相对简单实现等特性，已成为未来重点的发展趋势。
当前针对连续纤维打印头的送丝机构设计多采用多齿挤出轮搭配U型轮实现丝材送进，由于连续纤维预浸复合丝材质地较脆，该短接触送丝方式易造成丝材缺陷。而剪丝机构设计多单纯考虑对丝材的剪断，忽略在剪断处丝材的变形位移，进而影响后续丝材的重新送进。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种用于连续纤维预浸丝材的打印头结构，，目的是弱化或避免送丝结构对丝材造成损伤，以及限制断丝导致丝材的变形位移，最终实现连续纤维预浸丝材的低损伤高质量送丝及剪断。
一种用于连续纤维预浸丝材的打印头结构，包括固定架、送丝模块、断丝模块、加热块及喷嘴；连续纤维预浸丝材基于打印路径，通过送丝模块实现低损伤稳定送进，通是断丝模块实现固定小变形切断，最终经加热块熔融连续纤维预浸丝材基体树脂，在打印平台按设定路径堆积打印成形。
进一步的，送丝模块包括送进电机、调节螺栓、调节螺母、调节弹簧、同步送进带、同步轮、轴承、送进固定轴、送进压板、送进压板轴承和送进压板固定轴；所述调节螺栓、调节螺母、调节弹簧安装在固定架的T型滑槽内，且该结构为上、下两组，以固定平衡送进压板的压紧动作，其中送进压板上、下两固定端为T形结构，与T型滑槽相互配合；所述同步轮共有4个，搭配有两根同步送进带，其中位于右上端的同步轮与送进电机通过键连接，提供送进动力源，位于右下端的同步轮与固定在固定架上的送进固定轴通过轴承连接，位于左侧上、下布置的同步轮与固定在送进压板上的送进压板固定轴通过送进压板轴承连接；
进一步的，送丝模块可通过旋转上、下俩调节螺栓，调整送进压板的位置，实现对连续纤维预浸丝材送进压紧力的调节；其中同步送进带为粗糙橡胶材质；通过软质橡胶材料高的摩擦力，提升稳定送进效果。
进一步的，断丝模块包括断丝电机、连杆一、连杆二、方形滑轨、上调节弹簧组、上弹簧压板、上固定压板、滑块、切刀、下调节弹簧组、下弹簧压板和下固定压板；连杆二的一端与滑块转动连接且另一端与连杆一转动连接；其中所述连杆一的一端与断丝电机的输出轴连接，上弹簧压板、上调节弹簧组、下弹簧压板、下调节弹簧组和切刀固定在滑块上，而滑块在方形滑轨上做水平移动；上固定压板、下固定压板固定在固定架上。
本发明断丝模块通过断丝电机驱动连杆机构使切刀做水平往复运动，其中上弹簧压板、下弹簧压板在上调节弹簧组、下调节弹簧组初始松弛状态下位置在切刀左侧，执行断丝操作后，上弹簧压板、下弹簧压板随滑块左移，与上固定压板、下固定压板配合将连续纤维预浸丝材两端压住固定，滑块继续左移，上调节弹簧组、下调节弹簧组受力压缩变形，切刀相对位置突出左移，进行切断操作。
进一步的，加热块与喉管螺纹连接，喉管与喷嘴通过加热块螺纹连接；连续纤维预浸丝材自伤而下同轴贯穿固定架、喉管、喷嘴。
进一步的，连续纤维预浸丝材直径范围在0.4mm~2.0mm，喷嘴直径为丝材直径的1.4~1.6倍。
本发明的有益效果如下：
该打印头通过同步带式线接触送丝机构实现连续纤维预浸丝材低损伤稳定送进，通过辅助限位固定连续纤维预浸复合丝材两端，进行切断操作，实现切断位置小变形位移的技术效果，最终实现连续纤维预浸丝材的低损伤高质量送丝及剪断。
附图说明
图1、为本发明中打印头整体结构示意图。
图2为本发明中送丝模块示意图。
图3为本发明中送丝模块局部放大示意图。
图4为本发明中断丝模块示意图。
图5为本发明中断丝模块局部放大示意图。
图6为本发明中未进行剪断操作时断丝模块局部放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图1所示，本实施例为一种用于连续纤维预浸丝材的打印头结构，包括固定架0100、送丝模块0300、断丝模块0900、加热块0700及喷嘴0600。
在本实施方式中，送丝模块0300包括送进电机0311、调节螺栓0310、调节螺母0301、调节弹簧0312、同步送进带0303、同步轮0304、轴承0305、送进固定轴0306、送进压板0309、送进压板轴承0308和送进压板固定轴0307；所述调节螺栓0310、调节螺母0301、调节弹簧0312安装在固定架0100的T型滑槽0313内，且该结构为上、下两组，以固定平衡送进压板的压紧动作，其中送进压板0309上、下两固定端为T形结构，与T型滑槽0313相互配合；所述同步轮0304共有四个，搭配有两根同步送进带0303，其中右上同步轮0304与送进电机0311通过键0302连接，提供送进动力源，右下同步轮0304与固定在固定架0100上的送进固定轴0306通过轴承连接，左侧两同步轮0304与固定在送进压板0309上的送进压板固定轴0307通过送进压板轴承0308连接。
断丝模块0900包括断丝电机0901、连杆一0902、连杆二0903、方形滑轨0904、上调节弹簧组0905、上弹簧压板0906、上固定压板0912、滑块0907、切刀0908、下调节弹簧组0909、下弹簧压板0910和下固定压板0911；
连杆二0930的一端与滑块0907转动连接且另一端与连杆一0902转动连接；其中所述连杆一0902的一端与断丝电机0901的输出轴连接，上弹簧压板0906、上调节弹簧组0905、下弹簧压板0910、下调节弹簧组0909和切刀0908固定在滑块0907上，而滑块0907在方形滑轨0904上做水平移动；上固定压板0912、下固定压板0911固定在固定架0100上。
在具体使用时，通过旋转上、下俩调节螺栓0301，调整送进压板0309的位置，实现对连续纤维预浸丝材1000送进压紧力的调节。通过断丝电机0901驱动连杆机构使切刀0908做水平往复运动，其中上弹簧压板0906、下弹簧压板0910在上调节弹簧组0905、下调节弹簧组0909初始松弛状态下位置在切刀0908左侧，执行断丝操作后，上弹簧压板0906、下弹簧压板0910随滑块0907左移，与上固定压板0912、下固定压板0911配合将连续纤维预浸丝材1000两端压住固定，滑块0907继续左移，上调节弹簧组0905、下调节弹簧组0909受力压缩变形，切刀0908相对位置突出左移，进行切断操作。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (5)

1.一种用于连续纤维预浸丝材的打印头结构，其特征在于：包括用固定架（0100）和从上到下依次设置在所述固定架（0100）上的送丝模块（0300）、断丝模块（0900）、加热块（0700）及喷嘴（0600）；连续纤维预浸丝材（1000）基于打印路径，通过送丝模块（0300）实现低损伤稳定送进，通过断丝模块（0900）实现固定小变形切断，最终经加热块（0800）熔融连续纤维预浸丝材（1000）基体树脂，在打印平台按设定路径堆积打印成形。
2.根据权利要求1所述的一种用于连续纤维预浸丝材的打印头结构，其特征在于，所述送丝模块（0300）包括送进电机（0311）、调节螺栓（0310）、调节螺母（0301）、调节弹簧（0312）、同步送进带（0303）、同步轮（0304）、轴承（0305）、送进固定轴（0306）、送进压板（0309）、送进压板轴承（0308）和送进压板固定轴（0307）；所述固定架（0100）设有上、下两组T型滑槽（0313）；每组T型滑槽（0313）内均设有调节螺栓（0310）；其中所述调节螺栓（0310）上套有调节弹簧（0312）且一端与调节螺母（0301）旋紧固定；其中送进压板（0309）上、下两固定端为T形结构，与上、下两端的T型滑槽（0313）相互配合；其中调节螺栓（0310）的一端与所述T形机构上的通孔配合连接；所述同步轮（0304）共有四个，搭配有两根同步送进带（0303），其中位于右上端的同步轮（0304）与送进电机（0311）通过键（0302）连接，提供送进动力源，位于右下端的同步轮（0304）与固定在固定架（0100）上的送进固定轴（0306）通过轴承连接，其中固定在送进压板（0309）上的送进压板固定轴（0307）通过送进压板轴承（0308）与位于左侧的上、下两同步轮（0304）连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于连续纤维预浸丝材的打印头结构，其特征在于，送丝模块（0300）可通过旋转上、下俩调节螺栓（0301），调整送进压板（0309）的位置，实现对连续纤维预浸丝材（1000）送进压紧力的调节；其中同步送进带（0303）为粗糙橡胶材质。
4.根据权利要求1所述的一种用于连续纤维预浸丝材的打印头结构，其特征在于，所述断丝模块（0900）包括断丝电机（0901）、连杆一（0902）、连杆二（0903）、方形滑轨（0904）、上调节弹簧组（0905）、上弹簧压板（0906）、上固定压板（0912）、滑块（0907）、切刀（0908）、下调节弹簧组（0909）、下弹簧压板（0910）和下固定压板（0911）；连杆二（0930）的一端与滑块（0907）转动连接且另一端与连杆一（0902）转动连接；其中所述连杆一（0902）的一端与断丝电机（0901）的输出轴连接，上弹簧压板（0906）、切刀（0908）固定在滑块（0907）上，而滑块（0907）在方形滑轨（0904）上做水平滑动；所述滑块（0907）的顶部设有上弹簧压板（0906）且底部设有下弹簧压板（0910）；其中所述上弹簧压板（0906）内设有上调节弹簧组（0905）；所述下弹簧压板（0910）内设有下调节弹簧组（0909）；上固定压板（0912）、下固定压板（0911）均对称设置在固定架（0100）上；
根据权利要求4所述的一种用于连续纤维预浸丝材的打印头结构，其特征在于，断丝模块（0900）通过断丝电机（0901）驱动连杆机构使切刀（0908）做水平往复运动，其中上弹簧压板（0906）、下弹簧压板（0910）在上调节弹簧组（0905）、下调节弹簧组（0909）初始松弛状态下位置在切刀（0908）左侧，执行断丝操作后，上弹簧压板（0906）、下弹簧压板（0910）随滑块（0907）左移，与上固定压板（0912）、下固定压板（0911）配合将连续纤维预浸丝材（1000）两端压住固定，滑块（0907）继续左移，上调节弹簧组（0905）、下调节弹簧组（0909）受力压缩变形，切刀（0908）相对位置突出左移，进行切断操作。
5.根据权利要求1所述的一种用于连续纤维预浸丝材的打印头结构，其特征在于，加热块（0700）与喉管（0800）螺纹连接，喉管（0800）与喷嘴（0600）通过加热块（0700）螺纹连接；连续纤维预浸丝材（1000）自伤而下同轴贯穿固定架（0100）、喉管（0800）、喷嘴（0600）。
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