专利名称：光固化快速成型陶瓷浆料磁力搅拌和液位调节装置的制作方法
技术领域：
本发明属于快速成型领域，涉及一种光固化快速成型装置，尤其是一种光固化快
速成型陶瓷浆料磁力搅拌和液位调节装置。
背景技术：
随着工业发展和快速成型制造技术的完善，增材制造技术已经应用到越来越多的 领域。光固化成型技术是增材制造技术的重要分支。传统的光固化成型技术所应用的材料 是光敏树脂，所成型出来的零件和原型都是树脂材料，必须通过铸造或注模等工艺进行二 次加工才能应用，这大大限制了光固化成型技术的应用领域。 近年来，随着光固化成型技术的深入研究，已经可以用光固化成型设备直接成型 陶瓷材料。光固化直接成型陶瓷有着广泛的应用前景，包括应用在军事领域的光固化成型 碳化硅陶瓷发动机叶片，应用在医学领域的光固化成型生物陶瓷人工骨等。 一体化陶瓷成 型可以免去传统铸造过程中的复杂型芯型壳设计。 然而， 一系列问题制约着光固化直接成型陶瓷技术的发展。包括陶瓷浆料的散射 严重，易沉淀变质等问题。这些问题都使得光固化成型陶瓷的精度大大降低。本专利针对 光固化直接成型陶瓷过程中陶瓷浆料易沉淀变质的问题，设计了具有磁力搅拌功能的浆料 槽，解决了此问题，大大提高了制作精度。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种光固化快速成型陶瓷浆料
磁力搅拌和液位自动调节装置，该装置针对光固化成型陶瓷制品过程中易出现浆料沉淀现
象，导致影响制作精度的问题，提出在制作过程中采用磁力搅拌装置，对陶瓷浆料进行搅匀
搅拌，可以有效光固化直接成型陶瓷过程中陶瓷浆料易沉淀变质的问题。 本发明的目的是通过以下技术方案来解决的 这种光固化快速成型陶瓷浆料磁力搅拌和液位调节装置，包括一矩形的浆料槽以 及设于浆料槽内的网板和刮板，所述浆料槽内还设有一可垂直上下移动的浮块，浆料槽的 下方设有磁力搅拌机，浆料槽的内槽底上有用于设置磁力搅拌机转子的圆型盲槽，浆料槽 一端的上侧外伸为刮板腔，桨料槽另一端的上侧部分外伸为液位检测腔，液位检测腔内设 有液位检测装置；所述浆料槽和网板均采用磁通透材质。 上述浆料槽的下方设有一安装腔体，所述磁力搅拌机设于安装腔体内，磁力搅拌
机的工作盘面与浆料槽的槽底内平面平行，且两个面的垂直距离小于10mm。 上述圆型盲槽与浆料槽两侧边相切，圆型盲槽的深度为8 10mm。 上述浆料槽和网板的材质为钢化玻璃、铝合金或聚四氟乙烯材料。 上述浮块设于浆料槽靠近液位检测腔的一端，网板水平设于圆型盲槽的上方，刮
板垂直设置于网板上方且能沿浆料槽轴向滑动。 上述刮板的上端通过刮板连接杆连接到刮板驱动机构上，刮板的厚度设计为3mm。
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上述浮块为空腔或实芯的矩形块体，浮块的上端设有连接杆，连接杆与升降驱动 机构连接以驱动浮块上下移动。 进一步的，当浆料粘度在0. 3-0. 5Pa. s时，磁力搅拌机的搅拌能力以去离子水计， 应大于浆料槽容积的五倍；当浆料粘度在0. 5-lPa. s时，磁力搅拌机的搅拌能力以去离子 水计，应大于浆料槽容积的20倍。 本发明的光固化快速成型陶瓷浆料磁力搅拌和液位调节装置，通过向浆料槽底部 加装了磁力搅拌机，并对浆料槽内部结构进行了相应的优化设计，适应性的改变了浆料槽 以及网板的材质，同时改变了刮板的安装方式，增大了工作面，并且在浆料槽内部设置了液 位检测装置，不仅通过磁力搅拌机的搅拌，有效防止了陶瓷浆料的沉淀，而且在光固化成型 过程中，保证了陶瓷浆料的均匀性。本发明通过液位检测装置采集液面高度信息，并换算成 浮块应升降的高度，进而通过浮块的上下移动来调节液面高度，从而有效保证了陶瓷制品 的成型精度。
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为图1的另一角度立体结构示意图；
图3为图1中的浮块1的结构示意图；
图4为图1中的网板2的结构示意图；
图5为图1中的浆料槽5的结构示意图；
图6为图5的A-A剖视图。 其中1为浮块；2为网板；3为刮板；4为磁力搅拌机；5为浆料槽；6为圆型盲槽； 7为液位检测腔；8为刮板腔；9为刮板连接杆；10为安装腔体。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步详细描述 本发明的整体装配图如图1和图2所示，该光固化快速成型陶瓷浆料磁力搅拌和 液位调节装置，包括一矩形的浆料槽5以及设于浆料槽5内的网板2和刮板3，另外浆料槽 5内还设有一可垂直上下移动的浮块l，浆料槽5的下方设有磁力搅拌机4。本发明浆料槽 5的具体结构如图5和图6所示，其内槽底上有用于设置磁力搅拌机4转子的圆型盲槽6。 为了保证磁力搅拌效果，易于磁力搅拌机4的转子启动，该圆型盲槽6与浆料槽5两侧边相 切，圆型盲槽6的深度为8 10mm。为了保证磁力搅拌均匀，浆料槽5内部的浆料容积槽的 长宽比应小于1. 2。浆料槽5 —端的上侧外伸为刮板腔8，浆料槽5另一端的上侧部分外伸 为液位检测腔7，液位检测腔7内设有液位检测装置。浮块1设于浆料槽5靠近液位检测腔 7的一端，如图3所示，浮块1为空腔或实芯的矩形块体，浮块1的上端设有连接杆，连接杆 与升降驱动机构连接以驱动浮块1上下移动，此处的升降机构可以由步进电机来实现。网 板2水平设于圆型盲槽6的上方，网板2的具体结构如图4所示，网板2 —端垂直设有提耳 以方便从浆料槽5取出。刮板3垂直设置于网板2上方且能沿浆料槽5轴向滑动。并且刮 板3的上端通过刮板连接杆9连接到刮板驱动机构上，通过刮板驱动机构实现刮板3的滑 动，刮板3可以滑动到浆料槽5 —端的刮板腔8内，当刮板3在刮板腔8内时，网板2才可以从浆料槽5底部取出。 浆料槽5的下方设有一安装腔体10，磁力搅拌机4设于安装腔体10内，磁力搅拌 机4的工作盘面与浆料槽5的槽底内平面平行，且两个面的垂直距离小于10mm，否则损失搅 拌功率。 以上桨料槽5和网板2均采用磁通透材质，例如钢化玻璃、铝合金或聚四氟乙烯材 料等。 以下给出本发明的一个最佳实施例 本实施例依然按照图1所示的结构涉及，为了保证磁力搅拌的均匀性，浆料槽5长 宽比为120X140X60mm，为了保证磁力搅拌机搅拌子的有效转动，浆料槽5底部(内部)设 计圆型盲槽6，圆型盲槽6的直径与浆料槽5的短边相切，深度10mm(与搅拌子高度匹配)； 为了保证磁力搅拌机4的有效功率以及浆料槽5强度，采用钢化玻璃制作浆料槽5，并将 圆型盲槽6处的底部厚度限于8mm ;为了增加陶瓷制品的有效制作面积(理论制作面积为 100X90mm)，提出了如图1的伸出式刮板3，并将其厚度设计为3mm，保证其带动液面能力的 同时，有效地减少了其投影面积。浮块尺寸为115X40X60mm，约占浆料槽有效制作容积的 28% (有效制作容积为100X90X60mm)。 在选型磁力搅拌机4时，需要根据浆料粘度来定当浆料粘度在0. 3-0. 5Pa. s时，磁力搅拌机4的搅拌能力以去离子水计，应大于浆料槽容积的五倍；当浆料粘度在 0. 5-lPa. s时，磁力搅拌机4的搅拌能力以去离子水计，应大于浆料槽容积的20倍。
液位检测装置是通过红外探头，包括发射端和接收端，来测量液位高度变化。
本发明的具体工作过程如下 将磁力搅拌子置于圆型盲槽6内，将磁力搅拌机4套入浆料槽5的下方安装腔体 10内，使磁力搅拌机4磁力中心与圆型盲槽6中心同轴心，通电后将转速调至400-500转/ 分，利用磁力搅拌系统对浆料形成有效搅动；将浮块1的连接杆与步进电机执行机构固定， 将液位检测传感器放置于浆料槽5的液位检测腔7内，将浮块1底面水平放置于浆料槽5 中，如图1或图2所示，利用浮块1的升降控制浆料槽5内液面的高度；将网板2固定于快速 成型机升降台上，使网板平面与液面保持水平，将刮板3固定于快速成型机涂铺装置上，可 通过涂铺装置上的螺母调节刮板刀口的水平位置，刮板3刀口水平运动行程不超过100mm， 制作前应调整网板2上表面与液面齐平，刮板3刀口与液面呈线性接触。
在非制作时间内，可将浆料槽5密封、避光保存浆料。磁力搅拌机工作时间视机身 温度及环境温度而定，在3(TC环境温度下，每日8-10小时连续工作时间，在保证浆料均匀 的同时，可避免由于机身过热导致的线路烧坏等故障。 本专利针对光固化成型陶瓷制品过程中出现的固化层隆起、液面下降等现象造成 的陶瓷制品成型精度下降的问题，提出了一套液位自动调节系统。该系统由液位检测装置 及浮块控制装置组成，在液位检测装置中，红外探头包括发射端和接收端，利用光信号的发 射及接收，采集液面高度信息，通过步进电机控制浮块的升降，从而达到调节液面的目的， 通过此装置可以保证在光固化成型过程中液面始终保持不变，保证了成型精度。本发明是 对现有光固化成型设备的改进，同时增加了磁力搅拌系统，通过在浆料槽底部附加一套磁 力搅拌装置，有效防止了浆料的沉淀、变质。由于浆料槽底部完全密封，只有磁力搅拌子位 于浆料槽内，保证搅拌效果的同时，有效避免了浆料与外界接触，防止了浆料污染。因此，本
5磁力搅拌系统特别适用于成型材料易于沉淀，粘度不稳定，或者对浆料洁净度要求较高的 光固化成型设备。
权利要求
一种光固化快速成型陶瓷浆料磁力搅拌和液位调节装置，包括一矩形的浆料槽(5)以及设于浆料槽(5)内的网板(2)和刮板(3)，其特征在于所述浆料槽(5)内还设有一可垂直上下移动的浮块(1)，浆料槽(5)的下方设有磁力搅拌机(4)，浆料槽(5)的内槽底上有用于设置磁力搅拌机(4)转子的圆型盲槽(6)，浆料槽(5)一端的上侧外伸为刮板腔(8)，浆料槽(5)另一端的上侧部分外伸为液位检测腔(7)，液位检测腔(7)内设有液位检测装置；所述浆料槽(5)和网板(2)均采用磁通透材质。
2. 根据权利要求1所述的光固化快速成型陶瓷浆料磁力搅拌和液位自动调节装置，其 特征在于所述浆料槽(5)的下方设有一安装腔体(IO)，所述磁力搅拌机(4)设于安装腔 体(10)内，磁力搅拌机(4)的工作盘面与浆料槽(5)的槽底内平面平行，且两个面的垂直 距离小于10mm。
3. 根据权利要求1所述的光固化快速成型陶瓷浆料磁力搅拌和液位自动调节装置，其 特征在于所述圆型盲槽(6)与浆料槽(5)两侧边相切，圆型盲槽(6)的深度为8 10mm。
4. 根据权利要求1所述的光固化快速成型陶瓷浆料磁力搅拌和液位自动调节装置，其 特征在于所述浆料槽(5)和网板(2)的材质为钢化玻璃、铝合金或聚四氟乙烯材料。
5. 根据权利要求1所述的光固化快速成型陶瓷浆料磁力搅拌和液位自动调节装置，其 特征在于所述浮块(1)设于浆料槽(5)靠近液位检测腔(7)的一端，网板(2)水平设于圆 型盲槽(6)的上方，刮板(3)垂直设置于网板(2)上方且能沿浆料槽(5)轴向滑动。
6. 根据权利要求1所述的光固化快速成型陶瓷浆料磁力搅拌和液位自动调节装置，其 特征在于所述刮板(3)的上端通过刮板连接杆(9)连接到刮板驱动机构上，刮板(3)的厚 度设计为3mm。
7. 根据权利要求1所述的光固化快速成型陶瓷浆料磁力搅拌和液位自动调节装置，其 特征在于所述浮块(1)为空腔或实芯的矩形块体，浮块(1)的上端设有连接杆，连接杆与 升降驱动机构连接以驱动浮块(1)上下移动。
8. 根据权利要求1所述的光固化快速成型陶瓷浆料磁力搅拌和液位自动调节装置，其 特征在于当浆料粘度在0. 3-0. 5Pa. s时，磁力搅拌机(4)的搅拌能力以去离子水计，应大 于浆料槽容积的五倍；当浆料粘度在O. 5-lPa. s时，磁力搅拌机(4)的搅拌能力以去离子水 计，应大于浆料槽容积的20倍。
全文摘要
本发明公开了一种光固化快速成型陶瓷浆料磁力搅拌和液位调节装置，包括一矩形的浆料槽以及设于浆料槽内的网板和刮板，所述浆料槽内还设有一可垂直上下移动的浮块，浆料槽的下方设有磁力搅拌机，浆料槽的内槽底上有用于设置磁力搅拌机转子的圆型盲槽，浆料槽一端的上侧外伸为刮板腔，浆料槽另一端的上侧部分外伸为液位检测腔，液位检测腔内设有液位检测装置；所述浆料槽和网板均采用磁通透材质。该装置针对光固化成型陶瓷制品过程中易出现浆料沉淀现象，导致影响制作精度的问题，提出在制作过程中采用磁力搅拌装置，对陶瓷浆料进行搅匀搅拌，可以有效光固化直接成型陶瓷过程中陶瓷浆料易沉淀变质的问题。
文档编号B28C1/04GK101733839SQ20091021936
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月8日 优先权日2009年12月8日
发明者朱林重, 李涤尘, 李翔, 边卫国, 连芩, 靳忠民 申请人:西安交通大学