本实用新型涉及3D打印领域，具体来说涉及一种闸片层流等离子3D打印设备。
背景技术：
增材制造（即3D打印）技术依照材料累加的快速成型原理，以计算机软件所设计出的立体加工模型文件为基础，运用液化、粉末化、丝化的可粘性固体材料（如金属、高分子材料等），逐层制造出产品，该技术具有不受零件复杂程度限制，完全数字化控制等特点，彻底颠覆了传统制造业锻造、切削加工的模式，变革了大规模生产线的工业生产方式，带来个性化、低消耗、小批量、高难度等制造新理念和新方式，具有诱发新一次工业革命的巨大意义，而动车的闸片作为动车关键部件，有着极高的工艺要求，目前动车的闸片主要还是采用锻造的方式进行制造，轮对使用中一旦产生破损或磨损既淘汰，如果将3D打印设备应用在轮对的制造和修复当中，3D打印的高精度、一体化的特点刚好能够满足动车对闸片的高要求，公开号为CN105710371A，公开时间为2016年6月29日，名称为“一种火车轮等离子3D打印再制造设备及方法”的中国发明专利，该设备由监控系统、等离子束流加工系统、对待修复火车轮进行机加工的机加工装置、带动机加工装置移动的三轴移动机构和供待修复火车轮放置的水平打印台组成，等离子束流加工系统由等离子体发生器、打印位置调整装置、供气装置和送粉器组成；监控系统包括水平移动控制器、温度检测单元、距离检测单元、打印距离调节控制器和旋转控制器，温度检测单元与打印距离调节控制器组成温度调控装置；本发明设计合理、操作简便且效率高、使用效果好，无需密闭成型室，修复过程直接在大气环境下进行，修复后火车轮质量好，修复效率高，但是这种技术方案采用的是类似于三维机械手的三轴移动装置做为打印头和修复头的移动载体，设计复杂并且打印中供料需要通过管道连接，不利于大量耗材打印的场景，同时，其加工过程是针对轮对整体进行的，加工难度大，设备体积也大，闸片本身体积相对较小，加工要求也没有那么复杂。
技术实现要素：
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本实用新型的目的在于提供一种利用层流等离子作为热源、结合3D打印技术能够完成闸片的打印制造、冷却的3D打印设备。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种闸片层流等离子3D打印设备，包括控制系统，其特征在于：还包括设置在升降装置上的打印台，打印台旁设置有立柱，立柱上设置有旋转臂；所述旋转臂上设置有滑轨，层流等离子打印器通过滑轨设置在旋转臂上，所述层流等离子打印器包括带有料盒的供料装置和层流等离子热枪，所述层流等离子热枪枪口朝向打印台的台面；打印台上与层流等离子打印器对应位置设置有闸片模，闸片模下表面布置有水循环冷却管路。
层流等离子热枪包括层流离子体发生器、弧压调节器、水冷装置和体枪；所述层流离子体发生器和弧压调节高器设置在所述体枪内；所述水冷装置设置在所述体枪的壁上并与所述水循环管路相连。
所述层流离子体发生器，采用中轴圆柱阳极结构，而沿着阳极柱周围环形均匀布置3个或3个以上的阴极，阳极和阴极均安装在同一个底座上固定，相互绝缘，底座有水、电、气通道，圆柱 阳极的外表面相对绝缘，只有在靠近出口的头部裸露导电，从而与阴极间形成电场，整个发生器是一个密封水冷的筒状外形，一端有等离子体出口喷嘴，喷嘴对电弧 等离子体进行机械压缩。
所述升降装置是一种通过伺服电机驱动的升降机构，所述打印台上设置有高度传感器。
所述闸片模凹进设置在所述打印台上，闸片模内设置有可摘取的托盘，所述托盘两边设置有用于取放的把手。
本实用新型的有益效果如下：
一、本实用新型提供的一种闸片层流等离子3D打印设备，打印台设置在升降装置上，可以带着待打印闸片完成上下活动，层流等离子打印器通过滑轨设置在旋转臂上，旋转臂的旋转轨迹和层流等离子打印器在滑轨上的运动轨迹构成一个圆面，满足打印的面积和形状要求，闸片模下表面布置有水循环冷却管路，可以及时对打印完的闸片进行降温处理，缩短加工时间，也便于定型，采用层流离子热抢作为热源，电源效率高且工作稳定，弧压波动不大于0.5，电流波动，连续工作寿命可达200小时以上，大气下弧长大于1000mm、真空中弧长大于3000mm、电弧末端弧径大于400mm，同时其工作噪声低，为30～50分贝；工作时层流等离子束流注入材料表面的最大等效温度为61700℃，可融化金属颗粒直径不小于4mm，具有极强的适用性，使用层流等离子作为打印热源，克服了传统湍流等离子体束精度差、空气卷入多、温度梯度差的缺点，长弧、高温、高效、数字可控，适于高精密、智能成形制造；其次，等离子束本身所具有的电离特性，使得能量可以深入到金属内部，同时不产生表面反射，热效率很高，远远优于激光；再次，不产生强辐射，环境性能远优于电子束。而成本上，层流电弧等离子体束热源由于附属设备少、结构简单、低能耗，则更为低廉。
二、本实用新型提供的一种闸片层流等离子3D打印设备，层流等离子热枪通过弧压调节器调节层流等离子的输出以适应不同的打印要求，层流等离子热枪的枪体上设置的水冷装置可以在焊接中及时为枪体降温，避免应高温导致的层流电弧等离子加工件设备故障。
三、本实用新型提供的一种闸片层流等离子3D打印设备，层流离子体发生器采用中轴圆柱阳极结构，设计独创，且所采用的轴向阳极可以是空心管状，通过中空的管可以向高温的等离子体束中心送入各种粉体或线状材料，用于喷涂、堆焊等应用；采用阳极杆周围沿着环形均匀布置3个或3个以上的阴极结构，使得单个阴极的电流大大降低，电弧等离子体稳定性高，并可形成高弧压小电流层流长束等离子弧，阴极寿命长，且系统的总功率大，工作效率稳定高效。
四、本实用新型提供的一种闸片层流等离子3D打印设备，通过伺服电机驱动的升降装置，便于精确控制，高度传感器可以实时传递高度信息便于控制系统自动控制打印过程。
五、本实用新型提供的一种闸片层流等离子3D打印设备，闸片模凹进设置在打印台上，闸片模内设置有可摘取的托盘，托盘两边设置有用于取放的把手，这样的结构便于在打印完成后取出闸片。
附图说明
图1是本实用新型一种优选方案的结构示意图；
图中：
1、控制系统；2、升降装置；3、打印台；4、立柱；5、旋转臂；6、供料装置；7、层流等离子热枪；8、闸片模。
具体实施方式
以下通过几个实施例来进一步说明本实用新型的技术方案，需要说明的是，实现本实用新型目的的技术方案包括但不限于以下实施例。
实施例1
如图1，一种闸片层流等离子3D打印设备，包括控制系统1，还包括设置在升降装置2上的打印台3，打印台3旁设置有立柱4，立柱4上设置有旋转臂5；所述旋转臂5上设置有滑轨，层流等离子打印器通过滑轨设置在旋转臂5上，所述层流等离子打印器包括带有料盒的供料装置6和层流等离子热枪7，所述层流等离子热枪7枪口朝向打印台3的台面；打印台3上与层流等离子打印器对应位置设置有闸片模8，闸片模8下表面布置有水循环冷却管路。
这是本实用新型的一种最基本实施方案。打印台3设置在升降装置2上，可以带着待打印闸片完成上下活动，层流等离子打印器通过滑轨设置在旋转臂5上，旋转臂5的旋转轨迹和层流等离子打印器在滑轨上的运动轨迹构成一个圆面，满足打印的面积和形状要求，闸片模8下表面布置有水循环冷却管路，可以及时对打印完的闸片进行降温处理，缩短加工时间，也便于定型，采用层流离子热抢作为热源，电源效率高且工作稳定，弧压波动不大于0.5，电流波动，连续工作寿命可达200小时以上，大气下弧长大于1000mm、真空中弧长大于3000mm、电弧末端弧径大于400mm，同时其工作噪声低，为30～50分贝；工作时层流等离子束流注入材料表面的最大等效温度为61700℃，可融化金属颗粒直径不小于4mm，具有极强的适用性，使用层流等离子作为打印热源，克服了传统湍流等离子体束精度差、空气卷入多、温度梯度差的缺点，长弧、高温、高效、数字可控，适于高精密、智能成形制造；其次，等离子束本身所具有的电离特性，使得能量可以深入到金属内部，同时不产生表面反射，热效率很高，远远优于激光；再次，不产生强辐射，环境性能远优于电子束。而成本上，层流电弧等离子体束热源由于附属设备少、结构简单、低能耗，则更为低廉。
实施例2
如图1，一种闸片层流等离子3D打印设备，包括控制系统1，还包括设置在升降装置2上的打印台3，打印台3旁设置有立柱4，立柱4上设置有旋转臂5；所述旋转臂5上设置有滑轨，层流等离子打印器通过滑轨设置在旋转臂5上，所述层流等离子打印器包括带有料盒的供料装置6和层流等离子热枪7，所述层流等离子热枪7枪口朝向打印台3的台面；打印台3上与层流等离子打印器对应位置设置有闸片模8，闸片模8下表面布置有水循环冷却管路。
层流等离子热枪7包括层流离子体发生器、弧压调节器、水冷装置和体枪；所述层流离子体发生器和弧压调节高器设置在所述体枪内；所述水冷装置设置在所述体枪的壁上并与所述水循环管路相连。
这是本实用新型的一种优选的实施方案。打印台3设置在升降装置2上，可以带着待打印闸片完成上下活动，层流等离子打印器通过滑轨设置在旋转臂5上，旋转臂5的旋转轨迹和层流等离子打印器在滑轨上的运动轨迹构成一个圆面，满足打印的面积和形状要求，闸片模8下表面布置有水循环冷却管路，可以及时对打印完的闸片进行降温处理，缩短加工时间，也便于定型，采用层流离子热抢作为热源，电源效率高且工作稳定，弧压波动不大于0.5，电流波动，连续工作寿命可达200小时以上，大气下弧长大于1000mm、真空中弧长大于3000mm、电弧末端弧径大于400mm，同时其工作噪声低，为30～50分贝；工作时层流等离子束流注入材料表面的最大等效温度为61700℃，可融化金属颗粒直径不小于4mm，具有极强的适用性，使用层流等离子作为打印热源，克服了传统湍流等离子体束精度差、空气卷入多、温度梯度差的缺点，长弧、高温、高效、数字可控，适于高精密、智能成形制造；其次，等离子束本身所具有的电离特性，使得能量可以深入到金属内部，同时不产生表面反射，热效率很高，远远优于激光；再次，不产生强辐射，环境性能远优于电子束。而成本上，层流电弧等离子体束热源由于附属设备少、结构简单、低能耗，则更为低廉；层流等离子热枪通过弧压调节器调节层流等离子的输出以适应不同的打印要求，层流等离子热枪的枪体上设置的水冷装置可以在焊接中及时为枪体降温，避免应高温导致的层流电弧等离子加工件设备故障。
实施例3
如图1，一种闸片层流等离子3D打印设备，包括控制系统1，还包括设置在升降装置2上的打印台3，打印台3旁设置有立柱4，立柱4上设置有旋转臂5；所述旋转臂5上设置有滑轨，层流等离子打印器通过滑轨设置在旋转臂5上，所述层流等离子打印器包括带有料盒的供料装置6和层流等离子热枪7，所述层流等离子热枪7枪口朝向打印台3的台面；打印台3上与层流等离子打印器对应位置设置有闸片模8，闸片模8下表面布置有水循环冷却管路。
层流等离子热枪7包括层流离子体发生器、弧压调节器、水冷装置和体枪；所述层流离子体发生器和弧压调节高器设置在所述体枪内；所述水冷装置设置在所述体枪的壁上并与所述水循环管路相连。
所述层流离子体发生器，采用中轴圆柱阳极结构，而沿着阳极柱周围环形均匀布置3个或3个以上的阴极，阳极和阴极均安装在同一个底座上固定，相互绝缘，底座有水、电、气通道，圆柱阳极的外表面相对绝缘，只有在靠近出口的头部裸露导电，从而与阴极间形成电场，整个发生器是一个密封水冷的筒状外形，一端有等离子体出口喷嘴，喷嘴对电弧等离子体进行机械压缩。
这是本实用新型的一种优选的实施方案。打印台3设置在升降装置2上，可以带着待打印闸片完成上下活动，层流等离子打印器通过滑轨设置在旋转臂5上，旋转臂5的旋转轨迹和层流等离子打印器在滑轨上的运动轨迹构成一个圆面，满足打印的面积和形状要求，闸片模8下表面布置有水循环冷却管路，可以及时对打印完的闸片进行降温处理，缩短加工时间，也便于定型，采用层流离子热抢作为热源，电源效率高且工作稳定，弧压波动不大于0.5，电流波动，连续工作寿命可达200小时以上，大气下弧长大于1000mm、真空中弧长大于3000mm、电弧末端弧径大于400mm，同时其工作噪声低，为30～50分贝；工作时层流等离子束流注入材料表面的最大等效温度为61700℃，可融化金属颗粒直径不小于4mm，具有极强的适用性，使用层流等离子作为打印热源，克服了传统湍流等离子体束精度差、空气卷入多、温度梯度差的缺点，长弧、高温、高效、数字可控，适于高精密、智能成形制造；其次，等离子束本身所具有的电离特性，使得能量可以深入到金属内部，同时不产生表面反射，热效率很高，远远优于激光；再次，不产生强辐射，环境性能远优于电子束。而成本上，层流电弧等离子体束热源由于附属设备少、结构简单、低能耗，则更为低廉；层流等离子热枪通过弧压调节器调节层流等离子的输出以适应不同的打印要求，层流等离子热枪的枪体上设置的水冷装置可以在焊接中及时为枪体降温，避免应高温导致的层流电弧等离子加工件设备故障；层流离子体发生器采用中轴圆柱阳极结构，设计独创，且所采用的轴向阳极可以是空心管状，通过中空的管可以向高温的等离子体束中心送入各种粉体或线状材料，用于喷涂、堆焊等应用；采用阳极杆周围沿着环形均匀布置3个或3个以上的阴极结构，使得单个阴极的电流大大降低，电弧等离子体稳定性高，并可形成高弧压小电流层流长束等离子弧，阴极寿命长，且系统的总功率大，工作效率稳定高效。
实施例4
如图1，一种闸片层流等离子3D打印设备，包括控制系统1，还包括设置在升降装置2上的打印台3，打印台3旁设置有立柱4，立柱4上设置有旋转臂5；所述旋转臂5上设置有滑轨，层流等离子打印器通过滑轨设置在旋转臂5上，所述层流等离子打印器包括带有料盒的供料装置6和层流等离子热枪7，所述层流等离子热枪7枪口朝向打印台3的台面；打印台3上与层流等离子打印器对应位置设置有闸片模8，闸片模8下表面布置有水循环冷却管路。
层流等离子热枪7包括层流离子体发生器、弧压调节器、水冷装置和体枪；所述层流离子体发生器和弧压调节高器设置在所述体枪内；所述水冷装置设置在所述体枪的壁上并与所述水循环管路相连。
所述层流离子体发生器，采用中轴圆柱阳极结构，而沿着阳极柱周围环形均匀布置3个或3个以上的阴极，阳极和阴极均安装在同一个底座上固定，相互绝缘，底座有水、电、气通道，圆柱阳极的外表面相对绝缘，只有在靠近出口的头部裸露导电，从而与阴极间形成电场，整个发生器是一个密封水冷的筒状外形，一端有等离子体出口喷嘴，喷嘴对电弧等离子体进行机械压缩。
所述升降装置2是一种通过伺服电机驱动的升降机构，所述打印台（3）上设置有高度传感器。
这是本实用新型的一种优选的实施方案。打印台3设置在升降装置2上，可以带着待打印闸片完成上下活动，层流等离子打印器通过滑轨设置在旋转臂5上，旋转臂5的旋转轨迹和层流等离子打印器在滑轨上的运动轨迹构成一个圆面，满足打印的面积和形状要求，闸片模8下表面布置有水循环冷却管路，可以及时对打印完的闸片进行降温处理，缩短加工时间，也便于定型，采用层流离子热抢作为热源，电源效率高且工作稳定，弧压波动不大于0.5，电流波动，连续工作寿命可达200小时以上，大气下弧长大于1000mm、真空中弧长大于3000mm、电弧末端弧径大于400mm，同时其工作噪声低，为30～50分贝；工作时层流等离子束流注入材料表面的最大等效温度为61700℃，可融化金属颗粒直径不小于4mm，具有极强的适用性，使用层流等离子作为打印热源，克服了传统湍流等离子体束精度差、空气卷入多、温度梯度差的缺点，长弧、高温、高效、数字可控，适于高精密、智能成形制造；其次，等离子束本身所具有的电离特性，使得能量可以深入到金属内部，同时不产生表面反射，热效率很高，远远优于激光；再次，不产生强辐射，环境性能远优于电子束。而成本上，层流电弧等离子体束热源由于附属设备少、结构简单、低能耗，则更为低廉；层流等离子热枪通过弧压调节器调节层流等离子的输出以适应不同的打印要求，层流等离子热枪的枪体上设置的水冷装置可以在焊接中及时为枪体降温，避免应高温导致的层流电弧等离子加工件设备故障；层流离子体发生器采用中轴圆柱阳极结构，设计独创，且所采用的轴向阳极可以是空心管状，通过中空的管可以向高温的等离子体束中心送入各种粉体或线状材料，用于喷涂、堆焊等应用；采用阳极杆周围沿着环形均匀布置3个或3个以上的阴极结构，使得单个阴极的电流大大降低，电弧等离子体稳定性高，并可形成高弧压小电流层流长束等离子弧，阴极寿命长，且系统的总功率大，工作效率稳定高效；通过伺服电机驱动的升降装置，便于精确控制，高度传感器可以实时传递高度信息便于控制系统自动控制打印过程。
实施例5
如图1，一种闸片层流等离子3D打印设备，包括控制系统1，还包括设置在升降装置2上的打印台3，打印台3旁设置有立柱4，立柱4上设置有旋转臂5；所述旋转臂5上设置有滑轨，层流等离子打印器通过滑轨设置在旋转臂5上，所述层流等离子打印器包括带有料盒的供料装置6和层流等离子热枪7，所述层流等离子热枪7枪口朝向打印台3的台面；打印台3上与层流等离子打印器对应位置设置有闸片模8，闸片模8下表面布置有水循环冷却管路。
层流等离子热枪7包括层流离子体发生器、弧压调节器、水冷装置和体枪；所述层流离子体发生器和弧压调节高器设置在所述体枪内；所述水冷装置设置在所述体枪的壁上并与所述水循环管路相连。
所述层流离子体发生器，采用中轴圆柱阳极结构，而沿着阳极柱周围环形均匀布置3个或3个以上的阴极，阳极和阴极均安装在同一个底座上固定，相互绝缘，底座有水、电、气通道，圆柱阳极的外表面相对绝缘，只有在靠近出口的头部裸露导电，从而与阴极间形成电场，整个发生器是一个密封水冷的筒状外形，一端有等离子体出口喷嘴，喷嘴对电弧等离子体进行机械压缩。
所述升降装置2是一种通过伺服电机驱动的升降机构，所述打印台（3）上设置有高度传感器。
所述闸片模8凹进设置在所述打印台3上，闸片模8内设置有可摘取的托盘，所述托盘两边设置有用于取放的把手。
这是本实用新型的一种优选的实施方案。打印台3设置在升降装置2上，可以带着待打印闸片完成上下活动，层流等离子打印器通过滑轨设置在旋转臂5上，旋转臂5的旋转轨迹和层流等离子打印器在滑轨上的运动轨迹构成一个圆面，满足打印的面积和形状要求，闸片模8下表面布置有水循环冷却管路，可以及时对打印完的闸片进行降温处理，缩短加工时间，也便于定型，采用层流离子热抢作为热源，电源效率高且工作稳定，弧压波动不大于0.5，电流波动，连续工作寿命可达200小时以上，大气下弧长大于1000mm、真空中弧长大于3000mm、电弧末端弧径大于400mm，同时其工作噪声低，为30～50分贝；工作时层流等离子束流注入材料表面的最大等效温度为61700℃，可融化金属颗粒直径不小于4mm，具有极强的适用性，使用层流等离子作为打印热源，克服了传统湍流等离子体束精度差、空气卷入多、温度梯度差的缺点，长弧、高温、高效、数字可控，适于高精密、智能成形制造；其次，等离子束本身所具有的电离特性，使得能量可以深入到金属内部，同时不产生表面反射，热效率很高，远远优于激光；再次，不产生强辐射，环境性能远优于电子束。而成本上，层流电弧等离子体束热源由于附属设备少、结构简单、低能耗，则更为低廉；层流等离子热枪通过弧压调节器调节层流等离子的输出以适应不同的打印要求，层流等离子热枪的枪体上设置的水冷装置可以在焊接中及时为枪体降温，避免应高温导致的层流电弧等离子加工件设备故障；层流离子体发生器采用中轴圆柱阳极结构，设计独创，且所采用的轴向阳极可以是空心管状，通过中空的管可以向高温的等离子体束中心送入各种粉体或线状材料，用于喷涂、堆焊等应用；采用阳极杆周围沿着环形均匀布置3个或3个以上的阴极结构，使得单个阴极的电流大大降低，电弧等离子体稳定性高，并可形成高弧压小电流层流长束等离子弧，阴极寿命长，且系统的总功率大，工作效率稳定高效；通过伺服电机驱动的升降装置，便于精确控制，高度传感器可以实时传递高度信息便于控制系统自动控制打印过程；闸片模8凹进设置在打印台3上，闸片模8内设置有可摘取的托盘，托盘两边设置有用于取放的把手，这样的结构便于在打印完成后取出闸片。