一种3D打印机的喷头装置的制作方法

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种3D打印机的喷头装置。

背景技术：

3D打印机又称三维打印机，是一种增材制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用颗粒状、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造产品。采用逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印机的原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。

3D打印有很多种技术类型，其中熔融沉积型技术的3D打印机的原理如图1所示，3D打印机主要包括喷头装置101、送料装置102、材料丝103、加热装置和控制装置(图中未示出)。送料装置102包括一个辊轮和一次齿轮，通过两轮挤压驱动材料丝103从上端挤入喷头装置101，加热装置对喷头装置101加热，将挤入喷头装置101的材料丝融化成流体，最终控制装置控制喷头装置101移动并挤出流体状的材料实现熔融沉积打印。

上述类型的3D打印机在打印过程中，遇到间隔打印时，即从一个区域移动另一区域进行打印时，在移动过程中喷头装置101要停止挤料的，通过送料装置102辊轮俘止滚动或反向滚动实现暂停挤料，而喷头装置101容置流体料的腔体与外界仍然是联通的，在喷头装置101小距离移动或短时间内移动时，通过流体料的粘性能够实现挤料的停止，但是大距离移动需要长时间时，以及多打印头的非工作头停止时，流体料在重力的作用下会漏出喷头装置101，如大型3D打印机打印大型产品时，喷头装置101的泄漏不仅造成材料浪费，甚至导致打印产品的报废。

技术实现要素：

本申请提供一种能够防止材料泄漏，同时也可实现多喷嘴切换的3D打印机的喷头装置。

一种实施例中提供3D打印机的喷头装置，其包括：

支撑座，其设有导料孔；

筒体，其可移动地安装在支撑座上，筒体侧面设有进料口，进料口与导料孔联通：

喷嘴，其可拆卸地安装在筒体上，喷嘴端部设有出料孔；

以及阀针，其容置于喷嘴与筒体围合成的腔体内，阀针通过固定件固定在支撑座上，阀针与可移动的喷嘴形成节流阀，节流时，喷嘴移动至与阀针接触，阀针端部封堵住喷嘴的出料孔。

进一步地，阀针面向喷嘴的出料孔的端部为圆锥形，喷嘴的出料孔为圆孔，锥形与出料孔中心对齐；节流时，阀针的圆锥形端部在筒体上移的作用下部分插入喷嘴的出料孔中，将出料孔封堵住。

进一步地，还包括密封圈和盖板，盖板设有凹槽，密封圈套装在筒体与支撑座的连接处，盖板固定在支撑座上，并且将密封圈固定在凹槽中。

进一步的密封圈为膨胀石墨材料，打印过程中的热量使其膨胀，密封效果更可靠耐久。

进一步地，还包括弹簧和垫块，筒体相对出料孔的另一端上设有凸台，垫片固定在支撑座上，弹簧安装在凸台与垫块之间，在无外力的情况下，弹簧驱动筒体与阀针接触，使得一筒体的出料孔被始终被阀针封堵住。

进一步地，垫块上设有用于安装弹簧的环形凹槽。

进一步地，筒体上设有用于安装阀针的避让口，阀针一端通过固定件固定在支撑座上。

进一步地，固定件包括安装块和螺钉，安装块通过螺钉固定在支撑座上，阀针通过螺钉穿过筒体的避让口固定在安装块上。

进一步地，还包气缸，气缸与筒体接触，用于驱动筒体移动。

依据上述实施例的3D打印机的喷头装置，由于阀针固定在安装座上，筒体可移动地安装在支撑座上，而喷嘴安装在筒体上，阀针容置于喷嘴与筒体围合成的腔体内，使得阀针与可移动的喷嘴组成节流阀，阀针可封堵住喷嘴的出料孔；喷头装置在打印过程中，当喷头装置结束打印或暂停打印移动到其他位置继续打印时，阀针可封堵住喷嘴的出料孔，实现了料的节流，避免了料的泄漏，特别在长距离移动过程中，能够避免大量料泄漏导致的浪费及沾污产品。

附图说明

图1为现有技术中的3D打印机的喷头装置的结构示意；

图2为一种实施例的3D打印机的喷头装置的结构示意图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为另一种实施例的3D打印机的喷头装置的结构示意图；

图5为图4的B-B剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

本实施例提供了一种3D打印机的喷头装置，本喷头装置用于安装在大型3D打印机上使用，也可用于其他中小型3D打印机或其他设备上。并且3D打印机可根据使用需求安装多个本喷头装置。

如图2和图3所示，本实施例提供的一种3D打印机的喷头装置，其包括支撑座1、筒体2、喷嘴3和阀针4。

支撑座1可将整个喷头装置安装固定到3D打印机上。支撑座1具有凸出的悬臂梁，悬臂梁上设有两端开口的腔体。支撑座1上设有导料孔11，导料孔11的一端与送料装置连接，另一端延伸到悬臂梁的腔体内。

筒体2侧壁上设有进料口21，喷嘴3端部设有出料孔31，喷嘴3通过螺纹可拆卸地安装在筒体2的端部，筒体2和喷嘴3围合成腔体，该腔体与进料口21和出料孔31联通。

筒体2可移动地安装在支撑座1上，筒体2部分容置于支撑座1的腔体内，筒体2可沿支撑座1的腔体滑动。筒体2的进料口21位于支撑座1的腔体内，筒体2侧壁设有进料口21，并且进料口21与支撑座1的导料孔11联通，使得物料能够通过导料孔11导入到筒体2中进行3D打印。

由于筒体2为可移动安装设置，使得在安装有多个筒体2的3D打印机工作时，可通过移动筒体2避让其他在进行打印的筒体2，而不需要其他的移动机构将不工作的筒体2移开。

喷嘴3和筒体2可拆卸安装在一起，可便于阀针4的安装，并且有利于筒体2清洁维护，若筒体2的出料孔31或内部被堵塞，只需通过拆卸喷嘴3便能进行快速疏通维护。喷嘴3上具有出料孔31，若更换其他口径的出料孔31时，只需更换相应的喷嘴3即可。

优选的，筒体2的进料口21是长槽型的孔径在上下方向大于与之对接的导料孔11的孔径，并且保证筒体2在移动的行程范围内，导料孔11始终与进料口21完全对接，保证导料孔11与进料口21完全联通，即使在移动过程中，导料孔11的导通物料的对接口也不会被移动中的筒体2的侧壁阻挡住。

阀针4为具有圆锥形端部的圆柱体，阀针4容置于筒体2和喷嘴3围合成的腔体内，阀针4有凹槽并与腔体内壁之间具有间隙，该凹槽和间隙将筒体2的进料口21和喷嘴3的出料孔31联通，且阀针4的圆锥形端部与喷嘴3的出料孔31中心对齐设置。为了安装阀针4，筒体2上设有避让阀针4安装的避让孔，螺钉穿过该避让孔将阀针4悬挂固定在支撑座1上，筒体2的避让孔相应的在上下方向上扩大，以满足阀针4移动的需求。

优选的，为了方便阀针4的安装及利于筒体2的移动，阀针4相对圆锥形端部的另一端的轴径等于或略小于腔体的内径，并且在该端上设有径向的凹槽，凹槽面对进料口21设置，使得阀针4悬挂安装时能严格对准中心，只需从外部直接通过螺钉固定，同时留有导通进料口21和出料孔31的凹槽和足够间隙。

在本实施例中，筒体2相对喷嘴3的另一端与外界驱动装置连接，例如与气缸连接，气缸驱动筒体2移动，筒体2的移动行程在2～4毫米之间均可，本实施例优选为3毫米，气缸驱动筒体2向图1所示方位向上移动3毫米，阀针4的圆锥形端部插入喷嘴3的出料孔31中将出料孔31封堵住；相反气缸驱动筒体2向下移动3毫米，阀针4的圆锥形端部全部退出出料孔31，出料孔31被全部导通。

在其他实施例中，本喷头装置还包括气缸(图中未承出)，气缸与筒体2接触，用于驱动筒体2移动。

在本实施例中，因筒体2为可移动件，筒体2穿过支撑座1的腔体，必然支撑座1和筒体2中间存在一定间隙，故为了防止物料外泄，喷头装置还包括两个盖板5和两个密封圈6，盖板5固定在支撑座1的腔体两端出口上，并且套设在筒体2上。盖板5的设有安装密封圈6的凹槽，安装时，盖板5的凹槽面向支撑座1设置，密封圈6容置于盖板5的凹槽内，密封圈6封堵住筒体2与支撑座1的间隙，避免了料从腔体内向外部泄漏。密封圈为膨胀石墨，在高温下膨胀使密封更可靠。

固定件7包括安装块和螺钉，安装块通过螺钉固定在支撑座1上，阀针4则通过螺钉固定在安装块上，即阀针4通过安装块和螺钉安装固定在支撑座1上。并且安装块延伸到支撑座1内，实现对避让孔的密封。

本实施例提供的3D打印机的喷头装置，其节流工作原理为：当需打印时，气缸驱动筒体2向下移动，使得喷嘴3的出料孔31被全部导通，再通过送料装置将高温融化的物料从导料孔11中导入筒体2内，最后从出料孔31挤出进行逐层的3D打印；当打印机打印完成，或打印途中需暂时停止打印将喷头装置移动下一个打印位置时，先通过送料装置或者与导料孔连接的回抽装置，将完成柯印后还留在出料孔31外的物料吸回，再通气缸驱动筒体2向上移动3毫米，使得阀针4的圆柱形端部封堵住出料孔31，实现节流。

本实施例提供的3D打印机的喷头装置，由于阀针4和可移动的筒体2组成节流阀，使得阀针4可封堵住筒体2的出料孔31；喷头装置在打印过程中，当喷头装置结束打印或暂停打印移动到其他位置继续打印时，阀针4可封堵住筒体2的出料孔31，实现了料的节流，避免了料的泄漏，特别是大型3D打印机的筒体2在长距离移动过程中，能够避免大量料泄漏导致的浪费及沾污产品。同时也使多喷嘴打印时可以方便切换。

实施例二：

如图4和图5所示，本实施例提供的一种3D打印机的喷头装置在上述实施例一的基础上增加了弹簧8和垫块9。

为了固定弹簧8，在筒体2相对出料孔的另一端的端部设有凸台22，垫块9固定在盖板5上，弹簧8套设在筒体2的凸台22与垫块9之间，弹簧8处于被压缩的状态，在无外力的情况下，弹簧8将筒体2的凸台22向远离垫块9的方向施加推力，使得筒体2的出料孔31被阀针4封堵住。

若进行3D打印，则需通过外界驱动装置给筒体2施加推力，使得筒体2向下移动，出料孔31被导通。若打印结束或需暂停打印时，只需撤去外界驱动装置给筒体2施加的推力，在弹簧8的作用下，筒体2被退回到原来被封绪的位置。

在其他实施例中，垫块9上设有环形凹槽。弹簧8卡设在环形凹槽上，使得弹簧8的安装更稳固。

本实施例提供的3D打印机的喷头装置，由于设有弹簧8，实现了喷头装置的自动复位，代替了驱动装置的做功，节约了运行成本。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。