實體線框造型裝置的製作方法

2023-08-11 07:27:26

本發明涉及實體線框造型技術領域。

背景技術：

3d列印技術在趨於成熟，利用計算機的數據模型進行參數控制，實現逐層堆疊列印造型，而在進行實體線框造型時，傳統的3d列印技術存在局限性，一般的3d列印裝置只適應於小件物品的造型列印，進行大型物體或線框造型列印時，則需要分段列印然後進行拼接，造成麻煩，或者是大型的專用3d列印裝置，在進行工作時，需要較大空間範圍的位移，帶動出料埠移動，雖能夠對適應一般的大型列印，但由於需要定位移動架等大型配件的組裝配合，本身會受到較多的限制，不適於大型實體線框的一體化造型。在實體線框造型中，傳統的噴墨式3d列印技術依靠逐層堆疊進行截面和弧線造型，為提高生產效率，對出料埠的移動速度要求較高。在實體線框造型中，若能夠對原料線材直接進行造型和定型，則能夠大幅的提高效率。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題，是針對上述存在的技術不足，提供一種實體線框造型裝置。計算機控制對原料線材進行造型，造型速度快，適用於大型實體線框造型的使用。

本發明採用的技術方案是：提供一種實體線框造型裝置，包括下方的加熱供料裝置和上方的造型機構；造型機構包括兩個自動擺位裝置和若干個上下排列的定位造型裝置；自動擺位裝置上安裝有散熱裝置；所述的加熱供料裝置包括下部的基殼；基殼上開有進料孔；基殼內中部安裝有加熱電阻絲；所述的定位造型裝置包括方框；方框中部設置有造型框；方框的四個側邊均開有水平貫穿的滑槽；滑槽內均滑動連接有定位控制板；定位控制板的內端均與造型框側邊固定連接；若干個定位造型裝置同軸上下排列安裝，相鄰的方框固定連接，最下方的方框與基殼連接，造型框與進料孔對應；所述的兩個自動擺位裝置結構相同，且分別位於定位造型裝置的前方和右方；所述的右方的自動擺位裝置包括豎向的安裝殼；安裝殼底端與基殼固定連接；安裝殼左側開有控制槽；控制槽底端安裝有驅動電機；驅動電機的輸出端向上連接有絲槓；控制槽內滑動連接有滑塊；滑塊與絲槓螺紋配合連接；滑塊的側邊固定連接有導向殼；導向殼內底端開有導向槽；導向槽內滑動連接有「u」字形的擺杆；擺杆中部為橫杆，橫杆與導向槽滑動連接，且橫杆中部安裝有齒條；導向殼內安裝有步進電機；步進電機的輸出端安裝有齒輪，齒輪與齒條嚙合配合連接；擺杆的前後兩側均固定連接有定位推板；定位推板為弧線形，定位推板內側面與定位控制板外端滑動接觸配合；右方的自動擺位裝置的兩個定位推板分別與前後兩側的定位控制板對應配合，前方的自動擺位裝置的兩個定位推板分別與左右兩側的定位控制板對應配合；驅動電機和步進電機的控制電路均與計算機相連；所述的散熱裝置包括導向殼上安裝的散熱風扇；散熱風扇的出風口傾斜向上設置，且與造型框位置對應。

進一步優化本技術方案，實體線框造型裝置的所述的散熱裝置還包括霧化器；霧化器與散熱風扇並排安裝在導向殼上，且霧化器的輸出埠傾斜向上設置與造型框位置對應。

進一步優化本技術方案，實體線框造型裝置的自動擺位裝置還包括振動電機；振動電機安裝在其中一個定位推板上。

進一步優化本技術方案，實體線框造型裝置的所述的造型框材質為聚碳酸酯板材。

進一步優化本技術方案，實體線框造型裝置的造型框形狀可為三邊形、四邊形、五邊形、六邊形、八邊形、圓形。

進一步優化本技術方案，實體線框造型裝置的橫杆兩側均為伸縮套管結構，且安裝有鎖緊螺栓。

進一步優化本技術方案，實體線框造型裝置的加熱供料裝置和造型機構均安裝在一個外殼內；外殼上端轉軸連接有封門；基殼安裝在外殼內下端，進料孔穿過外殼下端。

本發明有益效果在於：

1、加熱供料裝置對原材料線材進行加熱處理，自動擺位裝置根據計算機數據，控制定位造型裝置對加熱軟化後的線材進行線框造型，較傳統的3d堆疊列印技術相比，方便於進行大型的實體線框造型，且速度快，散熱裝置可加速上方成型後線框的冷卻，減少形變誤差；

定位造型裝置中，造型框在方框內受定位控制板的控制實現水平滑動，定位控制板與滑槽之間的摩擦力實現定位，造型框上下連通實現直線形或弧線形造型，造型速度快；

自動擺位裝置控制定位控制板的水平面移動，即控制造型框的水平移動，驅動電機通過絲槓和滑塊的傳動，實現導向殼上下位置的調節定位，導向殼內，步進電機通過齒輪齒條的配合連接，可實現擺杆的水平移動，從而控制定位推板的水平移動，兩側的定位推板與同軸兩側的定位控制板接觸，即可控制定位控制板的移動，前方和右方兩個自動擺位裝置配合實現對造型框的x軸和y軸的移動控制，即實現水平面內的移動定位。

由於弧線形是連續的，每兩個相鄰截面之間的定位是相近的，定位推板為弧線形，且在高度方向上覆蓋多個下方的定位控制板，能夠方便的將下方的定位控制板同步向定位點移動，避免在定位推板下移時卡位，同時無需定位推板的復位動作，節省時間；

2、在散熱裝置中增加霧化器，水霧化後噴塗在上方成型後的線框造型上或瀰漫在上方周圍空間，並進一步由散熱風扇吹散排出，可提高冷卻速度，同時霧化後不易在成型後的線框造型上冷凝成水流，不會對下方加熱線材造成影響；

3、將振動電機安裝在定位推板上，可通過微振動提高定位性能，和定位推板下移的順滑性，定位時，由于振動相當於對加熱的線材進行了多次的擺動定位造型，可減少線材韌性對造型的影響，造型更加快速穩定準確；

4、造型框採用聚碳酸酯板材，穩定性高，造型可靠；

5、造型框的形狀可根據線框造型需求為四邊形、六邊形、圓形等多邊形，造型多樣且快速；

6、線框造型完成後，在拆除時，撤掉自動擺位裝置對定位控制板的限位，定位造型裝置的造型框即可隨動，即能夠方便的將實體造型線框取出，橫杆採用套管裝置即可方便的控制定位推板與定位控制板的位置關係；

7、外殼可為內部造型機構和加熱供料裝置等安裝時提供安裝支撐位，便於整體的定位移動和內部環境的維護等。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為自動擺位裝置和加熱供料裝置分解結構示意圖；

圖3為自動擺位裝置部分結構分解示意圖；

圖4為定為造型裝置使用結構示意圖；

圖5為定位造型裝置結構示意圖；

圖6為定位造型裝置使用狀態結構示意圖；

圖7為本發明邏輯電路框圖；

圖中，1、基殼；2、進料孔；3、加熱電阻絲；4、方框；5、造型框；6、滑槽；7、定位控制板；8、安裝殼；9、控制槽；10、驅動電機；11、絲槓；12、滑塊；13、導向殼；14、導向槽；15、擺杆；16、橫杆；17、齒條；18、步進電機；19、齒輪；20、定位推板；21、散熱風扇；22、霧化器；23、振動電機；24、鎖緊螺栓；25、外殼；26、封門。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

如圖1-7所示，實體線框造型裝置，包括下方的加熱供料裝置和上方的造型機構；造型機構包括兩個自動擺位裝置和若干個上下排列的定位造型裝置；自動擺位裝置上安裝有散熱裝置；所述的加熱供料裝置包括下部的基殼1；基殼1上開有進料孔2；基殼1內中部安裝有加熱電阻絲3；所述的定位造型裝置包括方框4；方框4中部設置有造型框5；方框4的四個側邊均開有水平貫穿的滑槽6；滑槽6內均滑動連接有定位控制板7；定位控制板7的內端均與造型框5側邊固定連接；若干個定位造型裝置同軸上下排列安裝，相鄰的方框4固定連接，最下方的方框4與基殼1連接，造型框5與進料孔2對應；所述的兩個自動擺位裝置結構相同，且分別位於定位造型裝置的前方和右方；所述的右方的自動擺位裝置包括豎向的安裝殼8；安裝殼8底端與基殼1固定連接；安裝殼8左側開有控制槽9；控制槽9底端安裝有驅動電機10；驅動電機10的輸出端向上連接有絲槓11；控制槽9內滑動連接有滑塊12；滑塊12與絲槓11螺紋配合連接；滑塊12的側邊固定連接有導向殼13；導向殼13內底端開有導向槽14；導向槽14內滑動連接有「u」字形的擺杆15；擺杆15中部為橫杆16，橫杆16與導向槽14滑動連接，且橫杆16中部安裝有齒條17；導向殼13內安裝有步進電機18；步進電機18的輸出端安裝有齒輪19，齒輪19與齒條17嚙合配合連接；擺杆15的前後兩側均固定連接有定位推板20；定位推板20為弧線形，定位推板20內側面與定位控制板7外端滑動接觸配合；右方的自動擺位裝置的兩個定位推板20分別與前後兩側的定位控制板7對應配合，前方的自動擺位裝置的兩個定位推板20分別與左右兩側的定位控制板7對應配合；驅動電機10和步進電機18的控制電路均與計算機相連；所述的散熱裝置包括導向殼13上安裝的散熱風扇21；散熱風扇21的出風口傾斜向上設置，且與造型框5位置對應；所述的散熱裝置還包括霧化器22；霧化器22與散熱風扇21並排安裝在導向殼13上，且霧化器22的輸出埠傾斜向上設置與造型框5位置對應；自動擺位裝置還包括振動電機23；振動電機23安裝在其中一個定位推板20上；所述的造型框5材質為聚碳酸酯板材；造型框5形狀可為三邊形、四邊形、五邊形、六邊形、八邊形、圓形；橫杆16兩側均為伸縮套管結構，且安裝有鎖緊螺栓24；加熱供料裝置和造型機構均安裝在一個外殼25內；外殼25上端轉軸連接有封門26；基殼1安裝在外殼25內下端，進料孔2穿過外殼25下端。

本發明在使用時，如圖7所示，結合計算機數據模型參數技術，通過計算機控制驅動電機10和不僅電機的轉動，參數化自動控制自動擺位裝置實現對定位造型裝置的線框造型定位。

如圖1、2所示，原料線材經下方的進料孔2進入，加熱電阻絲3對其加熱，使其處於軟化狀態，軟化後的原料線材進入到定位造型裝置的造型框5內，原料線材與造型框5填充對應，且上端不低於最高處的造型框5，然後由計算機進行控制，自動擺位裝置開始對定位造型裝置進行擺位造型，對軟化後的線材進行造型。

如圖2-6所示，從上至下，依次對每個定位造型裝置進行移動定位，計算機控制驅動電機10轉動，兩個驅動電機10為同步轉動，使定位推板20的上端移至最上方的定位造型裝置的位置，以定位推板20內側上端為定位點，定位點與最上方的定位控制板7接觸，然後計算機分別控制兩個步進電機18進行轉動，有齒輪19齒條17進行傳動控制，使定位點推動接觸的定位控制板7進行x軸和y軸的移動，實現水平移動定位，定位控制板7受定位推板20的推動，在另一個方向上為滑動接觸。此時完成第一個定位造型裝置的移動定位，然後計算機控制驅動電機10轉動，使定位推板20下移一個單位，定位推板20的定位點與第二組定位控制板7對應接觸，自然的，第二個定位造型裝置將被同時移至與第一個定位造型裝置相同的定位，然後計算機由參數控制步進電機18轉動，對第二個定位造型裝置進行移動定位。之後的移動定位同理。

無論是直線型線框造型好事弧線型線框造型，其從上至下均為連續的，相鄰兩個定位造型裝置的移動定位時相近的，且下一個移動定位可直接由上一個定位結果進行繼續的移動，如此連續性的從上至下依次實現移動控制定位。定位推板20做弧線形設置，或是向外側的傾斜設置，能夠在下移過程中，使下方的定位造型裝置始終在四個定位推板20中間。

兩個自動擺位裝置中，兩個驅動電機10以及配合的絲槓11滑塊12，為同步運動，產生上下的位移，因此，兩個自動擺位裝置也可僅利用一個驅動電機10以及絲槓11滑塊12配合即可，帶動兩個導向殼13移動。

當上方完成一部分線框造型後，可開啟散熱風扇21進行吹風散熱，吹風為斜向上方向，對上方以完成造型部分提高散熱速度，減少對下方未造型部分的影響，增加霧化器22的作用，可提高散熱速率。

如圖4、5所示，在自動擺位裝置工作時，可開啟振動電機23工作，在移動定位時，使定位推板20進行快速的擺動，有利於減少原料線材的韌性，使原料線材的彎折更穩定，減少恢復性形變，同時定位推板20的下移也更加順暢。

造型框5的形狀與原料線材形狀配合，滿足造型截面多樣的需求，造型快速。

如圖3、6可知，當實體線框造型完成後，可快速的拆卸造型機構，將線框取出，通過擺杆15中部橫杆16的設置，以伸縮套管結構形式連接，則可方便的將擺杆15的兩側向外側移動，使定位推板20脫離對定位控制板7的接觸限制，則定位造型裝置成為了隨動的裝置，造型框5可在方框4內隨動，此時直接取出實體線框，或是撤出造型機構均可，在移動時，造型框5隨實體線框形狀自行適應移動，最終造型框5與實體線框脫離，完成拆卸。還可將造型後的線框向上拉動後，下方繼續加熱原料線材連續供料，繼續進行連續的線框造型，上方的造型完成的線框利用外部其他固定支架裝置支撐即可，進行大型連續的線框造型，可利用已完成的實體線框對定位造型裝置的限位進行數據重新定位。

方框4之間的連接，方框4與基殼1之間的連接，均可採用插接連接等常規連接方式。