本发明涉及3d打印机领域，具体为一种3d打印机的机架结构。
背景技术：
随着杜会的发展，加工制造业领域的发展不断提高，产品竞争也越来越激烈，缩短开发周期加快产品的设计已经成为加工制造业的一大竞争优势。在产品的设计与研发中计算机辅助技术日渐成熟，如cad/cae/cam/ce等，这些技术的出现与应用大大缩短了产品的开发周期，而传统的机加工设备及工艺自身的局限性导致很多复杂零件难以加工。
目前国际市场上基于fdm工艺的3d打印机引进价格较为昂贵，而且技术服务难以适应我国的需要，设备使用及维护成本高，而从目前发展情况来看，3d打印技术已经逐步深入到我国制造业的各个领域，带领高新技术产业的发展与进步，因此，3d打印机的国产化研究对这一先进技术的推广意义重大，但是现有的3d打印机的机架装置在设计方面还存在一下问题：
例如，申请号为201720299909.0，专利名称为一种3d建筑打印机的机架结构的实用新型专利：
其将3d建筑打印机置于机架的纵向梁后即可按预定的程序开始工作，位于机架环形框架上的起重机不仅可以对3d建筑打印机连续供料，还可以将3d建筑打印机吊起移动至上一层的纵向梁上继续打印，给3d建筑打印机的连续工作提供了可能。
但是，现有的3d打印机的机架结构存在以下缺陷：
(1)现有的3d打印机的机架装置上缺少颜料的自动替换装置，一般通过手动换料来实现，不能自动更换不同颜色的丝料，无法实现真正意义上的彩色打印；
(2)现有的3d打印机缺少散热装置，在3d打印过程中热量容易导致喷头热变形从而引起打印精度差的问题。
技术实现要素：
为了克服现有技术方案的不足，本发明提供一种3d打印机的机架结构，能有效的解决背景技术提出的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种3d打印机的机架结构，包括框架支撑体、打印平台组件、喷头固定板、喷头挤出机构和喷头库装置，所述框架支撑体的内部设置有z轴传动机构，所述z轴传动机构的传递端与打印平台组件固定连接，所述框架支撑体的上侧内壁上固定安装有喷头库装置，所述喷头库装置的两端连接有y轴传动机构，所述y轴传动机构的水平垂直端连接有x轴传动机构，所述x轴传动机构的下表面固定安装有喷头固定板，所述喷头固定板的内壁上镶嵌有喷头挤出机构。
进一步地，所述打印平台组件的内部包括环氧树脂板、横梁和支架钢板，所述环氧树脂板的内壁上通过微调螺母固定安装有调平弹簧，所述微调螺母的下端与横梁固定连接，所述横梁的下表面固定安装有支架钢板，所述支架钢板的内壁上设置有多个直线轴承安装孔。
进一步地，所述喷头固定板的内部设置有连接基座和圆柱螺旋弹簧，所述连接基座的正面通过直线轴承连接有x轴光杆，所述连接基座的上部垂直设置有圆柱螺旋弹簧，所述圆柱螺旋弹簧的内壁上通过沉头螺钉与连接基座固定安装。
进一步地，所述喷头挤出机构包括喉管、加热膛和加热块，所述喉管的上部与喷头库装置相连接，所述喉管的下端穿过加热膛与加热块固定连接，所述加热块的左侧面上还固定安装有测温电偶，所述加热块的左端还固定安装有打印喷头。
进一步地，所述打印喷头的上端穿过加热块贯穿连接有l型板，所述l型板的内部通过安装块固定螺钉固定安装有安装块，所述安装块的内部轴向安装有圆形散热器，所述圆形散热器的四周设置有多个散热风扇，所述安装块的上表面通过压块压紧螺钉固定安装有压块，所述压块的上部固定安装有梯形块。
进一步地，所述x轴传动机构、y轴传动机构和z轴传动机构的内部均设置有两个平行直线导轴，两个所述平行直线导轴的中央处均设置有移动滑块，所述移动滑块之间通过连接板相连接，所述连接板的中部贯穿连接有丝杠，所述丝杠的左端螺纹连接有固定板，所述固定板的左端还固定安装有电机。
进一步地，所述喷头库装置包括喷头挂板，所述喷头挂板通过沉头螺钉固定安装在框架支撑体的上表面上，所述喷头挂板的下表面固定安装有喷头连接板，所述喷头连接板的正面通过调节螺钉固定安装有喷头挂钩，所述喷头连接板的右侧面还设置有喷头连接板螺钉。
进一步地，所述框架支撑体的下部内表面还固定安装有内框架支撑板，所述内框架支撑板的上部与z轴传动机构固定连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的3d打印机的机架采用基于拼接式打印头和装载多种颜色丝料的喷头库的丝料自动更换装置、不同颜色的喷头库装置及喷头更换固定装置，建立喷头更换固定装置与喷头库某颜色喷嘴的拼合运动关系，实现多种颜色丝料的更换；
(2)本发明的3d打印机机架对打印头结构进行改进，使用fdm技术3d打印机，提高了3d打印机在小尺寸零件的打印中精度。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的打印平台组件结构示意图；
图3为本发明的传动机构结构示意图；
图4为本发明的喷头挤出机构结构示意图；
图5为本发明的打印喷头连接结构示意图；
图6为本发明的喷头固定板结构示意图；
图7为本发明的喷头库装置结构示意图。
图中标号：
1-框架支撑体；2-打印平台组件；3-喷头固定板；4-喷头挤出机构；5-喷头库装置；6-x轴传动机构；7-y轴传动机构；8-z轴传动机构；9-内框架支撑板；
201-环氧树脂板；202-微调螺母；203-调平弹簧；204-横梁；205-支架钢板；206-直线轴承安装孔；
301-连接基座；302-x轴光杆；303-直线轴承；304-沉头螺钉；305-圆柱螺旋弹簧；
401-喉管；402-加热块；403-加热膛；404-打印喷头；405-测温电偶；406-l型板；407-梯形块；408-压块；409-安装块；410-圆形散热器；411-散热风扇；412-安装块固定螺钉；413-压块压紧螺钉；
501-喷头挂板；502-喷头连接板；503-喷头连接板螺钉；504-喷头挂钩；
601-直线导轴；602-移动滑块；603-丝杠；604-固定板；605-连接板；606-电机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图7所示，本发明提供了一种3d打印机的机架结构，包括框架支撑体1、打印平台组件2、喷头固定板3、喷头挤出机构4和喷头库装置5，所述框架支撑体1的内部设置有z轴传动机构8，所述z轴传动机构8的传递端与打印平台组件2固定连接，所述框架支撑体1的上侧内壁上固定安装有喷头库装置5，所述喷头库装置5的两端连接有y轴传动机构7，所述y轴传动机构7的水平垂直端连接有x轴传动机构6，所述x轴传动机构6的下表面固定安装有喷头固定板3，所述喷头固定板3的内壁上镶嵌有喷头挤出机构4，所述框架支撑体1的下部内表面还固定安装有内框架支撑板9，所述内框架支撑板9的上部与z轴传动机构8固定连接。
所述打印平台组件2的内部包括环氧树脂板201、横梁204和支架钢板205，所述环氧树脂板201的内壁上通过微调螺母202固定安装有调平弹簧203，所述微调螺母202的下端与横梁204固定连接，所述横梁204的下表面固定安装有支架钢板205，所述支架钢板205的内壁上设置有多个直线轴承安装孔206。
所述喷头固定板3的内部设置有连接基座301和圆柱螺旋弹簧305，所述连接基座301的正面通过直线轴承303连接有x轴光杆302，所述连接基座301的上部垂直设置有圆柱螺旋弹簧305，所述圆柱螺旋弹簧305的内壁上通过沉头螺钉304与连接基座301固定安装。
本实施例中，喷头固定板3安装在打印机x轴传动机构6上，通过直线轴承与x轴传动机构6双杆连接，在电机的驱动下可以沿着x轴光杆302运动，同时x轴传动机构6双杆可沿着y轴方向移动，xy轴内框架在z轴方向运动，从而实现喷头固定板在xyz三个方向上的自由运动。
本实施例中，通过拼接式打印头两部分结合与脱离实现丝料的自动更换，喷头固定板3在丝料更换装置中为一个主动运动部件，在外部步进电机的带动下可以在工作空间内移动到任意位置，喷头固定板3上的沉头从打印喷头的葫芦孔大头进入停止在小孔端，此时圆柱螺旋弹簧受压缩，提供一个弹力，但沉头螺钉头部直径大于葫芦孔小端直径，在弹力作用下沉头螺钉刚好卡入小孔上部的倒角内，两部分之间形成弹性锁紧定位的夹持空间，二者拼接为一个整体，脱离即为结合的一个逆过程。
本实施例中，具体换料过程以红色换黄色为例说明，当红色丝料打印完成后，需要把装载有红色丝料的打印喷头卸下入喷头库，卸载打印喷头入喷头库包含以下过程：
(1)当打印头完成红色丝料的打印，打印头从工作位置回到初始位置0，准备开始卸载打印喷头，拼接式打印头在外部步进电机的带动下按照预设路径从起始位置0沿着xyz三方向依次运动到喷头库前方，使打印头刚好处在喷头库中刚好挂红色打印头的喷头挂板处，并确保挂钩与连接板上梯形孔y轴方向重合；
(2)到达喷头库前方后，拼接式打印头沿着y轴方向运动，使挂钩穿过侧板上的大孔，直至侧板侧面与挂板接触，然后打印头继续沿着x轴方向运动，使挂钩进入连接板上梯形孔小孔端，实现打印喷头与挂板之间的位置固定；
(3)打印喷头挂上喷头库后，喷头固定板沿着z轴方向稍微向上运动，使沉头螺钉头部脱离葫芦孔小头端上端倒角，然后喷头固定板沿着y轴方向运动至沉头螺钉中心线与葫芦形孔大头端中心线对齐，此时打印喷头虽然还受到弹簧预紧力，但是喷头挂钩顶住连接板上梯形孔，使之不能随着喷头固定板沿y方向运动，从而使可拼接打印头实现初步分离；
(4)喷头固定板沿着z轴方向向下运动，沉头螺钉离开连接板的葫芦形孔，至此，打印喷头卸下入喷头库，喷头固定板和打印喷头实现完全分离。
本实施例中，卸下红色打印头后，喷头固定板从喷头库取黄色印喷头打印，包含以下过程：
(5)卸下打印头后，喷头固定板先回到起始位置o，准备开始装载黄色打印喷头，喷头固定板从起始位置o沿着xy方运动到喷头库黄色打印喷头的下方，并确保喷头固定板的沉头螺钉中心线与该打印喷头连接板上葫芦形孔大头中心线对齐，准备开始实施拼接动作；
(6)喷头固定板沿z轴方向向上运动，四个沉头螺钉头部穿过连接板上葫芦形孔大头，使圆柱螺旋弹簧处于压缩状态。然后使喷头固定板沿着y轴方向运动，使沉头螺钉中心线与葫芦孔小头中心线重合。然后喷头固定板稍微向下运动，使沉头螺钉头部刚好卡入葫芦形孔小头上端倒角中，同时弹簧座上表面与连接板下表面接触。通过弹簧的预紧力，喷头固定板与打印喷头拼接在一起，形成拼接式打印头；
(7)喷头固定板和打印喷头完成拼接后，喷头固定板沿着x轴方向运动就带动整个拼接式打印头沿着x轴方向运动，使挂钩对准连接板上梯形孔大端。然后拼接式打印喷头向y轴方向运动，使打印喷头通过连接板上的梯形孔离开喷头挂钩，完成打印喷头与喷头库脱离，从而实现了黄色丝料的装载。
所述喷头挤出机构4包括喉管401、加热膛403和加热块402，所述喉管401的上部与喷头库装置5相连接，所述喉管401的下端穿过加热膛403与加热块402固定连接，所述加热块402的左侧面上还固定安装有测温电偶405，所述加热块402的左端还固定安装有打印喷头404。
本实施例中，丝料在喉管401内固态丝材将熔融态丝材从喷嘴处挤出，从而实现打印。
所述打印喷头404的上端穿过加热块402贯穿连接有l型板406，所述l型板406的内部通过安装块固定螺钉412固定安装有安装块409，所述安装块409的内部轴向安装有圆形散热器410，所述圆形散热器410的四周设置有多个散热风扇411，所述安装块409的上表面通过压块压紧螺钉413固定安装有压块408，所述压408的上部固定安装有梯形块407。
本实施例中，打印喷头404、测温电偶405、圆型散热器410三者从下至上连接为一体，装在安装块409上，测温电偶405的顶部略高于安装块409，通过压块408与安装块409之间的螺钉提供的预紧力下压使散热器固定在安装块上，安装块409的前端安装了散热风扇，为3d打印提供散热，后端有供热电偶电线走线的开口，安装板409底部通过四个螺钉紧固在l形板底板上。
本实施例中，打印喷头404其实质就是把常规打印喷头通过一个安装块409固定在l形板406上，l形板406的底板与喷头固定板3之间进行一个拼接，样设计的好处是仅通过改变安装块的形貌就可以使用各种现有的不同类型与尺寸的打印喷头，满足不同的打印需求，具有良好的兼容性。
所述x轴传动机构6、y轴传动机构7和z轴传动机构8的内部均设置有两个平行直线导轴601，两个所述平行直线导轴601的中央处均设置有移动滑块602，所述移动滑块602之间通过连接板605相连接，所述连接板605的中部贯穿连接有丝杠603，所述丝杠603的左端螺纹连接有固定板604，所述固定板604的左端还固定安装有电机606。
本实施例中，丝杆603通过联轴器与电机606轴相接，丝杆螺母通过连接件与需要直线滑动的组件固定，电机606轴转动时，丝杆螺母将电机606的旋转运动转换成直线运动，实现部件沿着直线导轴的直线运动.
所述喷头库装置5包括喷头挂板501，所述喷头挂板501通过沉头螺钉固定安装在框架支撑体1的上表面上，所述喷头挂板501的下表面固定安装有喷头连接板502，所述喷头连接板502的正面通过调节螺钉固定安装有喷头挂钩504，所述喷头连接板502的右侧面还设置有喷头连接板螺钉503。
本实施例中，框架支撑体1固接了三块喷头连接板502，其另一端与喷头挂板501连接，连接板502与喷头挂板501接触的面上开有三个竖直方向的椭圆形孔，框架支撑体与打印头的连接采用了连接板与挂板的组合方式主要是考虑到打印头可以在外框架上时实现y轴方向上的高度调整，同时降低一体成型的制造难度，挂板上的呈三角分布的三个喷头挂钩，设于l形板侧板上的梯形定位孔的位置与挂板上的三个挂钩的位置相设置，同时挂板上有三个与连接板椭圆形孔位置对应的螺栓孔并倒角保证沉头螺栓与挂板面平齐。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。