本发明涉及增材制造技术领域，特别涉及一种3dp打印设备。
背景技术：
增材制造3dp打印技术的工作原理是由落料机构铺设一层原材料，再由打印机构打印一层产品轮廓形状，如此工作往复层层叠加，形成整个产品的打印。此技术的优势是可以实现复杂结构产品的一次成型，另一方面受到打印原理的限制,打印速度势必不会很快,较先进的产品可以实现每小时25毫米高度的垂直速率,相比早期产品有10倍提升,但其仍然只能限于小型产品的打印，无法批量工业化，更无法适用于大型产品的打印。
技术实现要素：
本发明针对现有技术中增材制造方法进行产品3dp打印时生产效率低，不适用于大型产品打印的问题，提供一种布局合理，打印机构、落料机构高效配合的3dp打印设备。
本发明的目的是这样实现的，一种3dp打印设备，包括设备框架，所述设备框架包括上层框架、下层框架和中间层的衔接框架，所述下层框架内设有升降平台和工作箱，所述上层框架内设有落料机构和打印机构，所述落料机构上侧设有供粉机构，所述衔接框架上侧设有落料导轨，所述落料机构通过驱动机构一驱动沿落料导轨往复移动，所述上层框架下侧设有打印导轨，所述打印机构通过驱动机构二驱动沿打印导轨往复移动；所述落料导轨的导向方向沿工作箱的宽度方向设置，所述打印导轨设有x向导轨和y向导轨，所述x向导轨沿工作箱的长度方向设置，且为打印头打印时移动方向。本发明的3dp打印设备，将打印机构和落料机构相对工作箱合理设置，并优化设置打印方向的落料方向，以提高3dp打印设备的效率。
为进一步合理设置工作箱尺寸，使工作箱尺寸与打印速度和落料速度相匹配，所述打印头的打印运行速度和落料机构的运行速度比为3.5~4.5，工作箱的长宽比为2.0～2.5，所述打印头的单程最大可打印宽度为工作箱宽度的1/2。对于3dp类型的打印机，设备效率取决于每层打印时间的长短，每层打印时间主要是落料机构和打印机构的运动时间之和。为使落均匀，落料机构速度会设置较慢，而打印速度较快，所以将落料机构的移动方向沿工作箱宽度方向运动，打印机构打印时移动的方向沿工作箱长度方向运动，以尽可能降低每层打印时间，一般打印速度与落料机构工作时的移动速度之比通常是3.5~4.5之间。在设备工作箱打印面积不变的前提下，降低宽度会减少落料要机构的运动时间，但同时由此引起的长度增加又会增加打印头的运动时间，由此可知必然有一个临界长宽比，会使打印机构和落料机构增材打印完一层的运行时间之和是最小值，具体通过以下进行定量分析：
设工作箱宽度为a，长度为b，落料机构落料运行的速度为v1，打印机构的打印速度为v2，速比v2/v1=c，c通常在3.5~4.5之间，打印面积s=ab，落料机构运动时间t1，打印机构运动时间t2，落料机构通常只运动一次即可完成一层落料铺粉工作，但为节约设备成本，打印机构的打印头通常需要反复运动多次才能完成一层打印，故设打印头运动次数为p，打印头从前一次移向下一次的时间是t3。
对于打印面积确定的设备，其打印头和落料机构运动所需的加速度和安全距离均一定，可将加减速时间视为常数，不予分析。
所以，t1=
每层打印时间t=t1+t2+t3=
因此每层打印时间t与工作箱宽度a之间是对勾函数关系，根据对勾函数性质可知，t最小值对应的amin=
结合s=ab，可知使每层打印时间最短的最优长宽比为：
由于打印次数p必然是大于零的整数，根据t2和t3公式函数性质可知，在该定义域上，打印头运动时间t2和t3均是增函数，即p的增加会引起t2和t3同步增加，所以，当p等于1时，时间最短，但为节约成本，提高打印头的精度，通常将打印次数设置为2次。
此时，工作箱的最高效率长宽比为：
因此，在打印次数为2次时，工作箱最优长宽比在2.0~2.5之间。
为便于实现对落料机构进行均匀供料，所述供粉机构包括料仓和料仓下部设置的撒料机构，所述料仓下侧沿长度方向设有与撒料机构连通的下料口，所述下料口与撒料机构对应的周向边缘设有弹性密封垫，所述撒料机构下侧沿长度方向设有撒料出口，所述撒料出口与移动至下侧的落料机构对接。
为便于实现均匀撒料，并有效防止漏料及撒料轴被物料卡死，所述撒料机构包括撒料盒，所述撒料盒内沿长度方向转动连接有撒料轴，所述撒料盒包括撒料轴两侧分别轴对称设置的侧板，两侧板的内侧分别设有与撒料轴相切的弧形部位，所述相切的弧形部位上侧的两侧板对应部位形成撒料盒的进料口，所述撒料轴下侧的两侧板对应部位形成撒料出口；所述撒料轴外周设有用于容纳粉料的弧形凹槽，所述侧板的两端与撒料轴连接部位的上侧设有与侧板一体连接的堵板，所述堵板与撒料轴转动连接的部位间隙配合，所述堵板的外侧设有挡板，所述挡板对应撒料轴的部位设有转动配合的安装孔，所述所述挡板外侧设有轴承组件。
作为本发明的撒料机构结构的一种改进，为有效防止撒料机构的撒料轴两端配合连接的部位漏料或卡料，所述撒料轴与堵板连接的部位设有轴肩一，所述挡板的安装孔轴向内侧设有径向放大的锥形容料孔，所述锥形容料外侧的安装孔与撒料轴配合的周向设有密封圈。在撒料轴与堵板连接的部位设置轴肩使撒料轴两端与堵板配合连接部位的径向尺寸大于撒料轴中间部位的尺寸，可以有效防止撒料机构内的物料从两端的转动配合部件漏料，即使有部位物料从堵板与撒料轴的配合部位溢出轴肩外侧，挡板的安装孔内侧设置的锥形容料孔会将该孔内的粉状料从撒料轴下侧返回至撒料机构内部，从而有效防止漏料和卡料。
作为本发明的撒料结构的另一种改进，所述撒料轴与挡板连接的部位设有径向放大的轴肩，所述轴肩的外周与安装孔配合连接，并且安装孔与轴肩配合的周向设有密封圈。将撒料轴与挡板连接的部位设置径向放大的结构，同样可以有起到有效挡料的作用，从而实现防漏料和卡料。
作为发明的再一种改进方案，所述撤料机构与料仓之间还设有匀料机构，所述匀料机构包括匀料盒和匀料盒内设置的匀料螺旋轴，所述匀料盒上侧与料仓连通，下侧与撒料机构连通，所述撒料机构两侧的挡板向上延伸至匀料盒两端外侧，并与匀料盒端部固定连接。料仓内的物料通过匀料机构的匀料螺旋轴匀料后，送到撒料机构，要以进一步实现均匀供料和落料。
进一步地，所述撒料出口下侧与落料机构对接；所述落料机构包括容料室，所述容料室下侧设有落料口，所述落料口两侧设有刮压件用于刮平下料的物料。
为便于实现工作箱进出和连续的打印工作，所述工作箱设有一个或一个以上，所述升降平台上设有便于工作箱进出的辊道。
为便于在线清理打印机构和落料机构，所述设备框架内还设有落料清洗机构和打印头清洗机构，所述落料清洗机构设置于落料机构原点位置，所述打印头清洗机构设置于打印机构原点位置，所述底层框架内还设有用于向落料清洗机构和打印头清洗机构供液的清洗液料箱。
附图说明
图1为本发明的3dp打印设备的结构示意图。
图2为落料机构和打印机构相对工作箱的运动方向示意图。
图3为供粉机构的示意图（无匀料机构）。
图4为供粉机构的主视图（无匀料机构）。
图5为图4沿a-a的局部剖视图。
图6为图4中b处的局部放大视图的第一种实施例。
图7为图4中b处的局部放大视图的第二种实施例。
图8为在供粉机构上侧设置匀料机构的实施例示意图。
其中，1下层框架；2升降平台；3辊道；4工作箱；5落料机构；51落料口，52刮压件；6供粉机构；61料仓；62撒料机构；62a撒料盒；62b撒料轴；62c锥形容料孔；62d挡板；62e堵板；63弹性密封垫；64匀料盒；65匀料螺旋轴；7上层框架；8落料导轨；9打印机构y向导轨；10打印机构x向导轨；11打印机构；12清洗液料箱。
具体实施方式
实施例1
如图1—图6所示，本实施例的3dp打印设备，包括设备框架，为便于各部位的安装本发明的设备框架包括上层框架、下层框架和中间层的衔接框架，下层框架内设有升降平台和工作箱，长降平台的下部设有升降机构，实现升降平台的升降运动以配合工作箱的升降运动，上层框架内设有落料机构和打印机构，落料机构上侧设有供粉机构，衔接框架上侧设有落料导轨，通过驱动机构一驱动沿落料导轨往复移动，上层框架下侧设有打印导轨，其打印导轨包括打印机构x导轨和打印机构y导轨，并分别通过驱动机构驱动分别沿相应的打印导轨往复移动；如图２所示，本实施例中，落料导轨的导向方向沿工作箱的宽度方向设置，可沿ab向复往移动实现落料，打印导轨设有打印机构x向导轨沿工作箱的长边即长度方向设置，且为打印头打印时移动方向，打印机构y向导轨沿工作箱的短边即宽度方向设置。为进一步合理设置工作箱尺寸，使工作箱尺寸与打印速度和落料速度相匹配，打印机构打印运行的速度和落料机构的落料运行速度比为3.5~4.5，工作箱的长宽比为2.0～2.5，打印头的单程最大可打印宽度为工作箱宽度的1/2。如图２所示，落料机构沿ab沿移动时进行落料，打印头从沿oc向和de向移动时实现打印，沿cd和eo移动时进行空移换行。
本发明中，撒料出口下侧与落料机构对接；落料机构包括容料室，容料室下侧设有落料口，落料口两侧设有刮压件用于刮平下料的物料。
为便于实现工作箱进出和高效率连续的打印工作，本发明的工作箱可以设置一个或一个以上，升降平台上设有便于工作箱进出的辊道。
为便于在线清理打印机构和落料机构，本发明中，设备框架内还设有落料清洗机构和打印头清洗机构，落料清洗机构设置于落料机构原点位置，打印头清洗机构设置于打印机构原点位置，底层框架内还设有用于向落料清洗机构和打印头清洗机构供液的清洗液料箱。
如图３和图４所示，为便于实现对落料机构进行均匀供料，本实施例中的供粉机构包括料仓和料仓下部设置的撒料机构，料仓下侧沿长度方向设有与撒料机构连通的下料口，下料口与撒料机构对应的周向边缘设有弹性密封垫，撒料机构下侧沿长度方向设有撒料出口，撒料出口与移动至下侧的落料机构对接。
如图５所示，为便于实现均匀撒料，并有效防止漏料及撒料轴被物料卡死，撒料机构包括撒料盒，撒料盒内沿长度方向转动连接有撒料轴，撒料盒包括撒料轴两侧分别轴对称设置的侧板，两侧板的内侧分别设有与撒料轴相切的弧形部位，相切的弧形部位上侧的两侧板对应部位形成撒料盒的进料口，撒料轴下侧的两侧板对应部位形成撒料出口；撒料轴外周设有用于容纳粉料的弧形凹槽，侧板的两端与撒料轴连接部位的上侧设有与侧板一体连接的堵板，堵板与撒料轴转动连接的部位间隙配合，堵板的外侧设有挡板，挡板对应撒料轴的部位设有转动配合的安装孔，挡板外侧固定有轴承组件，同时撒料轴一端对应的挡板外端连接有驱动电机用于驱动撒料轴转动。
如图６所示，为有效防止撒料机构的撒料轴两端配合连接的部位漏料或卡料，撒料轴与堵板连接的部位设有轴肩一，挡板的安装孔轴向内侧设有径向放大的锥形容料孔，锥形容料外侧的安装孔与撒料轴配合的周向设有密封圈。在撒料轴与堵板连接的部位设置轴肩使撒料轴两端与堵板配合连接部位的径向尺寸大于撒料轴中间部位的尺寸，可以有效防止撒料机构内的物料从两端的转动配合部件漏料，即使有部位物料从堵板与撒料轴的配合部位溢出轴肩外侧，挡板的安装孔内侧设置的锥形容料孔会将该孔内的粉状料从撒料轴下侧返回至撒料机构内部，从而有效防止漏料和卡料。
实施例２
本实施例与实施例１的不同之间在于如图７所示的挡板与撒料轴连接的部位，与实施例１中的图６部分不同之处在于，撒料轴与挡板连接的部位设有径向放大的轴肩，轴肩的外周与安装孔配合连接，并且安装孔与轴肩配合的周向设有密封圈。将撒料轴与挡板连接的部位设置径向放大的结构，同样可以有起到有效挡料的作用，从而实现防漏料和卡料。
实施例３
本实施例与实施例的不同之处如图８所示，本实施中，在撤料机构与料仓之间还设有匀料机构，匀料机构包括匀料盒和匀料盒内设置有通过电机驱动的匀料螺旋轴，，匀料盒上侧与料仓连通，并且连通口也设有防止漏料的弹性密封垫，下侧与撒料机构连通，撒料机构两侧的挡板向上延伸至匀料盒两端外侧，并与匀料盒端部固定连接。料仓内的物料通过匀料机构的匀料螺旋轴匀料后，送到撒料机构，要以进一步实现均匀供料和落料。
本发明并且局限于上述实施例的形式，在上述实施例基本上不需要创造性劳动的结构变换均以属于本发明的保护范围。