一種雙口徑、變流量式3D印表機擠出口的製作方法

2023-10-26 22:32:02 2

本發明涉及一種3d印表機擠出口，具體涉及一種雙口徑、變流量式3d印表機擠出口。

背景技術：

3d印表機是一種累積製造技術，即快速成形技術的一種機器，它是一種數字模型文件為基礎，運用特殊蠟材、粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過列印一層層的粘合材料來製造三維的物體，現階段3d印表機採用逐層列印的方式來構成與製造產品。

3d印表機擠出口用於將粘合材料由儲料腔擠出至列印工作面，現有的印表機擠出口多採用固定口徑並且單位時間內由擠出口擠出的粘合材料量為定值，其缺陷在於：當生產對列印的精度要求不同時，擠出口的口徑與擠出量不能隨之相應變化，即精度要求較高時，固定口徑無法滿足生產精度要求，精度要求較低時，固定口徑的擠出量較小，列印效率較低。

技術實現要素：

為解決現有技術的不足，本發明的目的提供一種具有兩種口徑3d印表機擠出口並且不同口徑的切換無需中斷印表機的列印過程，同時本發明還具有流量可控的功能並且可根據實際列印的需要調整擠出口的單位時間擠出量。

一種雙口徑、變流量式3d印表機擠出口，其包括導料機構、驅動機構、加熱機構、貯料機構，貯料機構設置有內腔並且內腔儲存有用於列印工件的耗材，貯料機構底部的排料端與導料機構上部的進料端連接，所述的導料機構用於將耗材由貯料機構擠壓至位於導料機構排料端下方的列印工作面，導料機構的中部設置有提供耗材熔融所需熱源的加熱機構，導料機構還包括控制機構、引導機構，所述控制機構安裝於導料機構的底部並且可用於控制耗材的擠出口徑、擠出流量，所述的引導機構設置於導料機構的中部，引導機構的引導端與驅動機構的輸出端連接並且通過驅動機構的輸出端可驅動引導機構的引導端在導料方向上發生位移。

上述技術方案的進一步改進。

所述的導料機構包括擠出口外壁、排料管，擠出口外壁呈錐狀並且設置有與擠出口外壁同軸線的內腔，排料管與貯料機構底部的排料端連通，排料管下端側壁沿周向設置有若干排料孔並且相鄰排料孔呈均勻間隔分布，排料孔上方設置有環形密封塊並且環形密封塊與排料管同軸，環形密封塊與擠出口外壁內腔上部匹配並密封並且環形密封塊可沿擠出口外壁的軸線移動，排料管下端連接有控制機構並且控制機構收納於環形密封塊與擠出口外壁形成的空腔，所述的控制機構包括限料塊，限料塊同軸連接於排料管的下端並且限料塊呈同軸雙圓臺狀，限料塊由頂部至底部圓臺半徑先逐漸增大再逐漸減小並且限料塊下部的圓臺母線與擠出口外壁的母線平行，限料塊上設置有若干導料孔，所述的導料孔包括若干第一導料孔、第二導料孔，第一導料孔設置於限料塊上部的圓臺，第一導料孔可通過環形密封塊與擠出口外壁形成的空腔與設置於排料管下端部的排料孔相接通，第二導料孔同軸設置於限料塊下部圓臺的底部並且第二導料孔與第一導料孔連通，擠出口外壁的底部設置有擠出口並且擠出口與擠出口外壁的內腔連通，擠出口與第二導料孔同軸並且擠出口半徑與限料塊下部圓臺半徑匹配且第二導料孔的直徑小於擠出口直徑，排料管中部設置有引導機構，引導機構的引導端與驅動機構的輸出端連接並且可驅動排料管沿自身軸線方向運動，引導機構可用於引導排料管並牽引限料塊沿擠出口外壁的中心軸線方向運動，可實現擠出口外壁開口尺寸的調整。

上述技術方案的進一步改進。

所述的引導機構包括設置於排料管壁部的撥塊，撥塊沿排料管軸線對稱設置並且撥塊的軸線沿排料管的徑向分布，撥塊與驅動機構的輸出端部連接；驅動機構的輸出端部可推動撥塊並牽引排料管沿自身軸線運動，可使限料塊下部圓臺與擠出口外壁由匹配狀態轉換為脫離狀態，或使限料塊下部圓臺與擠出口外壁由脫離狀態轉換為匹配狀態。

上述技術方案的進一步改進。

所述的驅動機構包括電機、引導塊，電機的輸出軸端連接引導塊並可驅動引導塊沿垂直於排列管中心軸線的方向運動，引導塊上設置有與安裝於排列管壁部的撥塊相匹配的導軌，引導塊的平移過程中可推動撥塊並牽引排列管沿其中心軸線運動，排料管運動過程中驅動與其連接限料塊沿排料管的軸線方向運動並調整限料塊與擠出口外壁之間的間隙。

上述技術方案的進一步改進。

引導塊上還開設有用於排料管穿過的第一避讓槽，並且第一避讓槽深度方向中心線垂直引導塊的大面，第一避讓槽的長度方向中心線與排料管的軸線垂直，第一避讓槽兩側設置有導軌並且導軌深度方向中心線垂直於排料管軸線，導軌呈傾斜設置並與撥塊相匹配，且引導塊沿第一避讓槽長度方向移動時，導軌可推動撥塊並牽引排料管沿其軸線方向運動，電機的輸出軸與引導塊連接並且電機可提供旋轉力驅動引導塊平移且引導塊的平移方向垂直導軌深度方向中心線。

上述技術方案的進一步改進。

引導塊上還開設有第二避讓槽，第二避讓槽深度方向中心線分別垂直引導塊的大面，第一避讓槽的長度方向中心線與第二避讓槽長度方向中心線共線/平行，連接於電機輸出軸並且與其共軸線的絲杆延伸至第二避讓槽內，並且絲杆的中心軸線方向與第二避讓槽的長度方向平行，絲杆與設置於引導塊的絲母配合，絲杆接收電機提供的旋轉力並將旋轉力傳遞至引導塊，並推動引導塊沿垂直於排料管的軸線方向運動。

上述技術方案的進一步改進。

加熱機構外套接於排料管並且可對排料管內的耗材進行加熱，所述的加熱機構包括殼體，殼體設置有可收納排料管、引導塊的內腔並且殼體內腔沿排料管軸線方向設置有熱源。

本發明與現有技術相比，取得的進步以及優點在於本發明的一種雙口徑、變流量式3d印表機擠出口具有擠出口半徑可調、擠出流量可調的功能；通過電機控制引導塊平移並且在引導塊平移過程中引導塊沿第一避讓槽長度方向與排料管發生相對位移，排料管沿自身軸線運動過程中驅動與其連接的限料塊向遠離擠出口外壁的方向運動，限料塊在遠離擠出口外壁過程中，擠出半徑由第二導料孔半徑變為擠出口外壁的擠出口半徑，實現了擠出半徑增大、擠出量增大的功能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例，下面將對實施例中所需要使用的附圖做簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明整體結構示意圖。

圖2為本發明第一狀態剖面示意圖。

圖3為本發明第二狀態剖面示意圖。

圖4為本發明導料機構示意圖。

圖5為本發明驅動機構示意圖。

圖6為本發明驅動機構示意圖。

圖中各個標號意義為：10.導料機構，11.擠出口外壁，12.排料管，13.環形密封塊，14.限料塊，15.撥塊，16.螺紋連接件，20.驅動機構，21.電機，22.引導塊，30.加熱機構，40.貯料機構。

具體實施方式

下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下，所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護範圍。

參見附圖1，本發明的一種雙口徑、變流量式3d印表機擠出口包括導料機構10、驅動機構20、加熱機構30、貯料機構40，貯料機構40設置有內腔並且內腔儲存有用於列印工件的耗材，貯料機構40底部的排料端與導料機構10上部的進料端連接，所述的導料機構10用於將耗材由貯料機構40擠壓至位於導料機構10排料端下方的列印工作面，導料機構10的中部設置有提供耗材熔融所需熱源的加熱機構30，導料機構10還包括控制機構、引導機構，所述控制機構安裝於導料機構10的底部並且可用於控制耗材的擠出口徑、擠出流量，所述的引導機構設置於導料機構10的中部，引導機構的引導端與驅動機構20的輸出端連接並且通過驅動機構20的輸出端可驅動引導機構的引導端在導料方向上發生位移。

更為完善的，所述的耗材可為粘合塑料、光敏樹膠、金屬粉末、陶瓷、食用油脂中的任一種或多種。

更優的，參見附圖2-4，所述的導料機構10包括擠出口外壁11、排料管12，擠出口外壁11呈錐狀並且設置有與擠出口外壁11同軸線的內腔，排料管12與貯料機構40底部的排料端連通，排料管12下端側壁沿周向設置有若干排料孔並且相鄰排料孔呈均勻間隔分布，排料孔上方設置有環形密封塊13並且環形密封塊13與排料管12同軸，環形密封塊13與擠出口外壁11內腔上部匹配並密封並且環形密封塊13可沿擠出口外壁11的軸線移動，排料管12下端連接有控制機構並且控制機構收納於環形密封塊13與擠出口外壁11形成的空腔，所述的控制機構包括限料塊14，限料塊14同軸連接於排料管12的下端並且限料塊14呈同軸雙圓臺狀，限料塊14由頂部至底部圓臺半徑先逐漸增大再逐漸減小並且限料塊14下部的圓臺母線與擠出口外壁11的母線平行，限料塊14上設置有若干導料孔，所述的導料孔包括若干第一導料孔、第二導料孔，第一導料孔設置於限料塊14上部的圓臺，第一導料孔可通過環形密封塊13與擠出口外壁11形成的空腔與設置於排料管12下端部的排料孔相匹配，第二導料孔同軸設置於限料塊14下部圓臺的底部並且第二導料孔與第一導料孔連通，擠出口外壁11的底部設置有擠出口並且擠出口與擠出口外壁11的內腔連通，擠出口與第二導料孔同軸並且擠出口半徑與限料塊14下部圓臺半徑匹配且第二導料孔的直徑小於擠出口直徑，排料管12中部設置有引導機構，引導機構的引導端與驅動機構20的輸出端連接並且可驅動排料管12沿自身軸線方向運動，引導機構可用於引導排料管12並牽引限料塊14沿擠出口外壁11的中心軸線方向運動，可實現擠出口外壁11開口尺寸的調整。

更優的，相鄰第一導料孔呈均勻間隔分布並且第一導料孔的軸線垂直於限料塊14上圓臺的側面。

更為具體的，所述的引導機構包括設置於排料管12壁部的撥塊15，撥塊15沿排料管12軸線對稱設置並且撥塊15的軸線沿排料管12的徑向分布，撥塊15與驅動機構20的輸出端部連接；排料管12沿自身軸線運動時，可使限料塊14下部圓臺與擠出口外壁11由匹配狀態轉換為脫離狀態，或使限料塊14下部圓臺與擠出口外壁11由脫離狀態轉換為匹配狀態。

更優的，所述的驅動機構20包括電機21、引導塊22，引導塊22上分別設置有第一避讓槽、第二避讓槽並且第一避讓槽、第二避讓槽深度方向中心線分別垂直引導塊22的大面，第一避讓槽的長度方向中心線與排料管12的軸線垂直並且第一避讓槽的長度方向中心線與第二避讓槽長度方向中心線共線/平行，第一避讓槽可供排料管12穿過並且引導塊22可沿第一避讓槽長度方向移動，第一避讓槽兩側設置有導軌並且導軌深度方向中心線垂直於排料管12軸線，導軌呈傾斜設置並與撥塊15相匹配，且引導塊22沿第一避讓槽長度方向移動時，導軌可推動撥塊15並牽引排料管12沿其軸線方向運動，電機21的輸出軸與引導塊22連接並且電機可提供旋轉力驅動引導塊22平移且引導塊22的平移方向垂直導軌深度方向中心線。

更為完善的，加熱機構30外套接於排料管12並且可對排料管12內的耗材進行加熱，所述的加熱機構30包括殼體，殼體設置有可收納排料管12、引導塊22的內腔並且殼體內腔沿排料管22軸線方向設置有熱源。

更優的，所述的貯料機構40包括可儲存耗材的貯料腔，貯料腔外壁同軸設置有若干環形散熱片並且相鄰環形散熱片呈均勻間隔分布；採用該布局方式可對貯料腔內耗材進行散熱，防止貯料腔內耗材受排料管12的熱傳導並導致溫度過高引起貯料腔內耗材的損壞、軟化。

工作時，第一工作狀態下，撥塊15位於導軌靠近第二避讓槽的一端，此時限料塊14下部圓臺與擠出口外壁11之間具有可供耗材通過的間隙並且擠出口的排料半徑為擠出口半徑，加熱機構30工作並且熱源對排料管12運輸的耗材進行加熱，加熱後的耗材由排料管12底部排料孔排出至環形密封塊13與擠出口外壁11以及限料塊14上部圓臺形成的空腔，空腔內的耗材分別通過擠出口外壁11與限料塊14下部圓臺之間的空隙、限料塊14的導料孔擠壓至擠出口並由擠出口擠出至列印工作面。

第二工作狀態下，當列印精度需要提高、耗材擠出半徑需要減小時，電機21工作，電機21的輸出軸驅動引導塊22沿第一避讓槽長度方向中心線向靠近電機21方向運動並且第二避讓槽可供輸出軸沿第二避讓槽軸線向靠近第一避讓槽一端延伸，引導塊22沿第一避讓槽長度方向運動過程中與排料管12發生相對位移，設置於引導塊22的導軌對撥塊15施加垂直導軌長度方向的作用力並且該作用力由撥塊15指向擠出口外壁11，撥塊15在導軌的作用力下沿排料管12軸線向擠出口外壁11方向運動，撥塊15運動過程中驅動與其連接的排料管12沿自身軸線向靠近擠出口方向運動並且驅動限料塊14向擠出口方向運動，當限料塊14運動至擠出口處時，限料塊14的下部圓臺與擠出口外壁11的側面密封匹配並且下部圓臺底面與擠出口位於同一平面，此時擠出口的擠出半徑為限料塊14下部圓臺的第二導料孔半徑，擠出口半徑減小導致相同壓力狀態下，耗材的擠出量減小，耗材由貯料機構40經排料管12運輸至環形密封塊13與擠出口外壁11以及限料塊14上部圓臺形成的空腔，耗材進入空腔後由限料塊14的導料孔擠出至列印工作面並在列印工作面上冷卻成型。

更為完善的，擠出口外壁11通過螺紋連接件16與加熱機構30殼體連接，並且螺紋連接件16同軸套接於排料管12，加熱機構30設置有安裝孔並且安裝孔與排料管12同軸，螺紋連接件16包括上螺紋連接件、下螺紋連接件並且上螺紋連接件與加熱機構30殼體的安裝孔匹配、下螺紋連接件與擠出口外壁11遠離擠出口一端匹配；套接於排料管12外部的上螺紋連接件可對排料管12起到穩固作用，並且避免排料管12產生徑向的跳動，通過設置螺紋連接件16使擠出口外壁11與加熱機構30固定並且使排料管12在其周向的自由度為零，當導軌驅動撥塊15向引導塊22底部運動時，通過螺紋連接件16對排料管12在周向方向進行自由度的限定，保證了排料管12受撥塊15驅動時只沿自身周向發生位移，進而限料塊14的下部圓臺能夠與擠出口外壁的錐面匹配，確保了設備的穩定運行。

一種雙口徑、變流量式3d印表機的列印方法，其步驟包括：

s1.限料塊14與擠出口外壁11內壁處於匹配密封狀態並且擠出半徑為第二導料孔半徑，接通電源，加熱機構30內的熱源將位於排料管12內的耗材加熱至熔融態，熔融態的耗材由貯料機構40排料端排出沿排料管12的軸線向排料管12的底部流動並由排料管12下端部的排料孔排入擠出口外壁11、環形密封塊13以及限料塊14形成的空腔內；

s2.由於限料塊同軸連接於排料管的下端並且限料塊呈同軸雙圓臺狀，限料塊由頂部至底部圓臺半徑先逐漸增大再逐漸減小並且限料塊下部的圓臺母線與擠出口外壁的母線平行，限料塊上設置有若干導料孔，所述的導料孔包括若干第一導料孔、第二導料孔，第一導料孔設置於限料塊上部的圓臺，第一導料孔可通過環形密封塊與擠出口外壁形成的空腔與設置於排料管下端部的排料孔相接通，第二導料孔同軸設置於限料塊下部圓臺的底部並且第二導料孔與第一導料孔連通；使得位於擠出口外壁11、環形密封塊13以及限料塊14形成空腔內的熔融態耗材由第二導料孔擠壓出擠出口外壁11；

s3.當列印精度要求降低或者擠出半徑需要增大時，電機21工作，電機21的輸出軸驅動與其連接的引導塊22沿垂直於排料管12的中心軸線方向運動，引導塊22上設置有與安裝於排列管12壁部的撥塊15相匹配的導軌，引導塊22的平移過程中可推動撥塊15並牽引排列管12沿其中心軸線向上運動，排料管12運動過程中驅動與其連接限料塊14沿排料管12的軸線向遠離擠出口外壁11的方向運動並使限料塊14與擠出口外壁11之間產生間隙，擠出半徑為擠出口外壁11的擠出口半徑；位於擠出口外壁11、環形密封塊13以及限料塊14形成空腔內的熔融態耗材分別通過限料塊14與擠出口外壁11之間的間隙、限料塊14的第二導料孔擠壓至擠出口並由擠出口擠壓至列印工作面。

更優的，在上述步驟s1中，貯料腔外壁的環形散熱片可對貯料腔內耗材進行散熱，防止貯料腔內耗材受排料管12的熱傳導並導致溫度過高引起貯料腔內耗材的損壞、軟化。

更為完善的，在上述步驟s3中，當導軌驅動撥塊15向引導塊22底部運動並驅動排料管12向擠出口外壁11運動時，由於擠出口外壁通過螺紋連接件與加熱機構殼體連接，並且螺紋連接件同軸套接於排料管，螺紋連接件包括上螺紋連接件、下螺紋連接件並且上螺紋連接件與加熱機構殼體的安裝孔匹配、下螺紋連接件與擠出口外壁遠離擠出口一端匹配；螺紋連接件16對排料管12起到穩固作用，並且避免排料管12產生徑向的跳動；通過螺紋連接件16對排料管12在周向方向進行自由度的限定，保證了排料管12受撥塊15驅動時只沿自身周向發生位移。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明；對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本發明中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或者範圍的情況下，在其他實施例中實現。因此，本發明將不會被限定於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。