CN116968309A - 一种五轴硅胶3d打印机及其打印方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种五轴硅胶3D打印机及其打印方法，属于塑料成型技术领域，包括机架、打印头输送装置、工件输送装置和混料打印头系统，打印头输送装置安装在机架上，混料打印头系统安装在打印头输送装置输出端，打印头输送装置带动混料打印头系统进行三维运动，工件输送装置安装在机架上，工件输送装置具有相互垂直的两个转动轴，混料打印头系统包括混合料顶出装置和混合料混合装置，混合料顶出装置具有两个顶出口，混合料混合装置安装在混合料顶出装置上且混合料混合装置与两个顶出口连通，混合料混合装置具有若干固定位置的固定导流孔和若干与各固定导流孔间歇性连通的旋转导流槽，缩短了打印头的长度。
Description
技术领域
本发明涉及塑料成型技术领域，特别是涉及一种五轴硅胶3D打印机及其打印方法。
背景技术
市售的双组份硅胶可以用于3D打印，市面上也已经出现了利用市售的双组份硅胶进行3D打印的3D打印机，这种3D打印机需要将两种组分分开储存，在打印时才进行混合和挤出，为保证两种组分的充分混合，必须设计足够长的混合叶片或螺杆，这样造成了打印头难以拆解和清洗，也增加了打印头的重量。因此，需要设计一种能够缩短打印头混合长度的打印机。
发明内容
为克服现有技术存在的技术缺陷，本发明提供一种五轴硅胶3D打印机及其打印方法，缩短了打印头的长度。
本发明采用的技术解决方案是：
一种五轴硅胶3D打印机，包括机架、打印头输送装置、工件输送装置和混料打印头系统，所述打印头输送装置安装在机架上，所述混料打印头系统安装在打印头输送装置输出端，所述打印头输送装置带动混料打印头系统进行三维运动，所述工件输送装置安装在机架上，所述工件输送装置具有相互垂直的两个转动轴，所述混料打印头系统包括混合料顶出装置和混合料混合装置，所述混合料顶出装置具有两个顶出口，所述混合料混合装置安装在混合料顶出装置上且混合料混合装置与两个顶出口连通，所述混合料混合装置具有若干固定位置的固定导流孔和若干与各固定导流孔间歇性连通的旋转导流槽。
优选的：所述混合料顶出装置包括混合料储存管和两个顶出动力组件，所述混合料储存管包括两个储存腔和两个动力腔，所述顶出动力组件均包括沿对应动力腔滑动的主动活塞和沿对应储存腔滑动的顶出活塞，所述主动活塞和顶出活塞之间通过连杆连接，所述储存腔的底部均设有顶出口。
优选的：所述混合料混合装置包括混合管、若干滑动导流块、若干旋转导流块和转动电机，所述旋转导流块安装在转动电机输出端，所述滑动导流块的外径与混合管适配，所述滑动导流块沿混合管轴向滑动，所述滑动导流块底部设有滑动导流圆锥面，所述滑动导流块上设有若干固定导流孔，所述固定导流孔的输出端位于滑动导流圆锥面上，所述旋转导流块为与滑动导流圆锥面适配的圆锥体，所述旋转导流块的圆锥面上开设有若干沿母线布置的旋转导流槽。
优选的：所述转动电机的输出端上安装有传动轴，所述传动轴上穿设有若干搅拌板，所述搅拌板上穿设有搅拌定位销。
优选的：所述滑动导流块通过定位键和键槽沿混合管的轴线方向滑动。
优选的：所述旋转导流块通过旋转定位销安装在转动电机输出端。
优选的：所述打印头输送装置包括依次安装的纵向平移装置、横向平移装置和升降平移装置，所述纵向平移装置、横向平移装置和升降平移装置的运动方向相互垂直，所述混料打印头系统安装在升降平移装置上，所述纵向平移装置固装在机架上。
优选的：所述工件输送装置包括安装在机架上的第一回转电机和第二回转电机，所述第一回转电机的回转轴线水平，所述第二回转电机安装在第一回转电机的输出端，所述第一回转电机和第二回转电机的转动轴相互垂直。
一种五轴硅胶3D打印方法，使用上述的五轴硅胶3D打印机，包括如下步骤：
S1：工件输送装置装夹工件，并实时调整工件位置；
S2：打印头输送装置带动混料打印头系统靠近工件并实时调整混料打印头系统的位置的角度；
S3：混合料顶出装置将混合料顶出；
S4：混合料混合装置控制混合料依次通过固定导流孔和旋转导流槽，旋转导流槽将固定导流孔内流出的混合料向四周均匀的分隔输送，实现快速的强制混料。
本发明的有益效果是：
打印头输送装置安装在机架上，混料打印头系统安装在打印头输送装置输出端，打印头输送装置带动混料打印头系统进行三维运动，工件输送装置安装在机架上，工件输送装置具有相互垂直的两个转动轴，工件输送装置用以带动工件旋转改变角度，混料打印头系统包括混合料顶出装置和混合料混合装置，混合料顶出装置具有两个顶出口，混合料顶出装置用以分别存储双组份硅胶材料的两种组分，并在打印时将两种组分挤出，混合料混合装置安装在混合料顶出装置上且混合料混合装置与两个顶出口连通，混合料混合装置具有若干固定位置的固定导流孔和若干与各固定导流孔间歇性连通的旋转导流槽，旋转导流槽旋转起来后，可以将各固定导流孔流出的两种组分物料快速的强制携带旋转，输送到其他地方，进而实现强制的快速混合，不需要设置长的混料螺杆，缩短了混料打印头系统的长度。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为混料打印头系统结构示意图。
图3为图2中A处放大示意图。
图4为旋转导流块结构示意图。
图5为滑动导流块结构示意图。
图6为滑动导流块底部结构示意图。
附图标记说明：
1、机架；
2、打印头输送装置；21、纵向平移装置；22、横向平移装置；23、升降平移装置；
3、工件输送装置；31、第一回转电机；32、第二回转电机；
4、混料打印头系统；
41、混合料顶出装置；411、顶出口；412、混合料储存管；4121、储存腔；4122、动力腔；413、顶出动力组件；4131、主动活塞；4132、顶出活塞；4133、连杆；
42、混合料混合装置；421、混合管；422、滑动导流块；4221、滑动导流圆锥面；4222、固定导流孔；4223、定位键；423、旋转导流块；4231、旋转导流槽；424、转动电机；425、传动轴；426、搅拌板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1—图6所示，本实施例提供一种五轴硅胶3D打印机，包括机架1、打印头输送装置2、工件输送装置3和混料打印头系统4，打印头输送装置2安装在机架1上，混料打印头系统4安装在打印头输送装置2输出端，打印头输送装置2带动混料打印头系统4进行三维运动，工件输送装置3安装在机架1上，工件输送装置3具有相互垂直的两个转动轴，工件输送装置3用以带动工件旋转改变角度，混料打印头系统4包括混合料顶出装置41和混合料混合装置42，混合料顶出装置41具有两个顶出口411，混合料顶出装置41用以分别存储双组份硅胶材料的两种组分，并在打印时将两种组分经对应顶出口411挤出，混合料混合装置42安装在混合料顶出装置41上且混合料混合装置42与两个顶出口411连通，混合料混合装置42具有若干固定位置的固定导流孔4222和若干与各固定导流孔4222间歇性连通的旋转导流槽4231，旋转导流槽4231旋转起来后，可以将各固定导流孔4222流出的两种组分物料快速的强制携带旋转，输送到其他地方，进而实现强制的快速混合，不需要设置长的混料螺杆，缩短了混料打印头系统4的长度。
其中，混合料顶出装置41包括混合料储存管412和两个顶出动力组件413，混合料储存管412包括两个储存腔4121和两个动力腔4122，顶出动力组件413均包括沿对应动力腔4122滑动的主动活塞4131和沿对应储存腔4121滑动的顶出活塞4132，主动活塞4131和顶出活塞4132之间通过连杆4133连接，储存腔4121的底部均设有顶出口411，动力腔4122内连通有液压泵，液压泵为液压油建立压力，液压油顶推主动活塞4131运动，进而带动顶出活塞4132运动，顶出活塞4132缩小储存腔4121的容积，进而将储存腔4121内的流体硅胶原料从顶出口411挤出。
其中，混合料混合装置42包括混合管421、若干滑动导流块422、若干旋转导流块423和转动电机424，旋转导流块423安装在转动电机424输出端，滑动导流块422的外径与混合管421适配，滑动导流块422沿混合管421轴向滑动，滑动导流块422底部设有滑动导流圆锥面4221，滑动导流块422上设有若干固定导流孔4222，固定导流孔4222的输出端位于滑动导流圆锥面4221上，旋转导流块423为与滑动导流圆锥面4221适配的圆锥体，旋转导流块423的圆锥面上开设有若干沿母线布置的旋转导流槽4231，旋转导流槽4231旋转起来后，可以将各固定导流孔4222流出的两种组分物料快速的强制携带旋转，输送到其他地方，进而实现强制的快速混合，且由于旋转导流块423的结构区别于螺杆这种只能慢转速运动的结构，旋转导流块423的转速远高于传统的螺杆，液态物料从各固定导流孔4222流出后能被旋转导流槽4231快速带到其他地方，混合更加迅速，不需要设置长的混料螺杆，缩短了混料打印头系统4的长度。
其中，转动电机424的输出端上安装有传动轴425，传动轴425上穿设有若干搅拌板426，搅拌板426上穿设有搅拌定位销，进而安装住搅拌板426，搅拌板426在液态物料从顶出口411流出后进行预先混合，使得进入各固定导流孔4222的液态物料掺杂有两种硅胶组分，在固定导流孔4222的孔壁迟滞作用下，两种硅胶组分在固定导流孔4222内流动时也将继续被混合。
滑动导流块422通过定位键4223和键槽沿混合管421的轴线方向滑动，当滑动导流圆锥面4221和旋转导流块423之间发生磨损后，滑动导流块422在重力作用下，在定位键4223和键槽的导向下自动补偿磨损量，滑动导流块422通过定位键4223和键槽实现周向固定。
旋转导流块423通过旋转定位销安装在转动电机424输出端，实现了周向和轴向的固定。
打印头输送装置2包括依次安装的纵向平移装置21、横向平移装置22和升降平移装置23，纵向平移装置21、横向平移装置22和升降平移装置23的运动方向相互垂直，混料打印头系统4安装在升降平移装置23上，纵向平移装置21固装在机架1上，通过纵向平移装置21、横向平移装置22和升降平移装置23实现了混料打印头系统4的三维运动。
工件输送装置3包括安装在机架1上的第一回转电机31和第二回转电机32，第一回转电机31的回转轴线水平，第二回转电机32安装在第一回转电机31的输出端，第一回转电机31和第二回转电机32的转动轴相互垂直，第一回转电机31和第二回转电机32改变工件的姿态和角度，实现工件从各角度向混料打印头系统4靠近。
一种五轴硅胶3D打印方法，使用上述的五轴硅胶3D打印机，包括如下步骤：
S1：工件输送装置3装夹工件，并实时调整工件位置；
S2：打印头输送装置2带动混料打印头系统4靠近工件并实时调整混料打印头系统4的位置的角度；
S3：混合料顶出装置41将混合料顶出；
S4：混合料混合装置42控制混合料依次通过固定导流孔4222和旋转导流槽4231，旋转导流槽4231将固定导流孔4222内流出的混合料向四周均匀的分隔输送，实现快速的强制混料。
以上显示和描述了本发明创造的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明创造精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种五轴硅胶3D打印机，其特征在于：包括机架、打印头输送装置、工件输送装置和混料打印头系统，所述打印头输送装置安装在机架上，所述混料打印头系统安装在打印头输送装置输出端，所述打印头输送装置带动混料打印头系统进行三维运动，所述工件输送装置安装在机架上，所述工件输送装置具有相互垂直的两个转动轴，所述混料打印头系统包括混合料顶出装置和混合料混合装置，所述混合料顶出装置具有两个顶出口，所述混合料混合装置安装在混合料顶出装置上且混合料混合装置与两个顶出口连通，所述混合料混合装置具有若干固定位置的固定导流孔和若干与各固定导流孔间歇性连通的旋转导流槽。
2.根据权利要求1所述的一种五轴硅胶3D打印机，其特征在于：所述混合料顶出装置包括混合料储存管和两个顶出动力组件，所述混合料储存管包括两个储存腔和两个动力腔，所述顶出动力组件均包括沿对应动力腔滑动的主动活塞和沿对应储存腔滑动的顶出活塞，所述主动活塞和顶出活塞之间通过连杆连接，所述储存腔的底部均设有顶出口。
3.根据权利要求1所述的一种五轴硅胶3D打印机，其特征在于：所述混合料混合装置包括混合管、若干滑动导流块、若干旋转导流块和转动电机，所述旋转导流块安装在转动电机输出端，所述滑动导流块的外径与混合管适配，所述滑动导流块沿混合管轴向滑动，所述滑动导流块底部设有滑动导流圆锥面，所述滑动导流块上设有若干固定导流孔，所述固定导流孔的输出端位于滑动导流圆锥面上，所述旋转导流块为与滑动导流圆锥面适配的圆锥体，所述旋转导流块的圆锥面上开设有若干沿母线布置的旋转导流槽。
4.根据权利要求3所述的一种五轴硅胶3D打印机，其特征在于：所述转动电机的输出端上安装有传动轴，所述传动轴上穿设有若干搅拌板，所述搅拌板上穿设有搅拌定位销。
5.根据权利要求3所述的一种五轴硅胶3D打印机，其特征在于：所述滑动导流块通过定位键和键槽沿混合管的轴线方向滑动。
6.根据权利要求3所述的一种五轴硅胶3D打印机，其特征在于：所述旋转导流块通过旋转定位销安装在转动电机输出端。
7.根据权利要求1所述的一种五轴硅胶3D打印机，其特征在于：所述打印头输送装置包括依次安装的纵向平移装置、横向平移装置和升降平移装置，所述纵向平移装置、横向平移装置和升降平移装置的运动方向相互垂直，所述混料打印头系统安装在升降平移装置上，所述纵向平移装置固装在机架上。
8.根据权利要求1所述的一种五轴硅胶3D打印机，其特征在于：所述工件输送装置包括安装在机架上的第一回转电机和第二回转电机，所述第一回转电机的回转轴线水平，所述第二回转电机安装在第一回转电机的输出端，所述第一回转电机和第二回转电机的转动轴相互垂直。
9.一种五轴硅胶3D打印方法，使用权利要求1所述的五轴硅胶3D打印机，其特征在于，包括如下步骤：
S1：工件输送装置装夹工件，并实时调整工件位置；
S2：打印头输送装置带动混料打印头系统靠近工件并实时调整混料打印头系统的位置的角度；
S3：混合料顶出装置将混合料顶出；
S4：混合料混合装置控制混合料依次通过固定导流孔和旋转导流槽，旋转导流槽将固定导流孔内流出的混合料向四周均匀的分隔输送，实现快速的强制混料。
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