一种3D打印快速成型机的打印铺料同步机构的制作方法

本实用新型涉及快速成型技术技术领域，特别涉及一种3D打印快速成型机的打印铺料同步机构。

背景技术：

快速成型技术又称快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM)技术，诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。即，快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。

特别是基于粉末材料的快速成型过程中，需要将打印材料事先均匀铺设在打印平台上，然后打印头在X轴方向和Y轴方向运动打印一层。而大多数快速成型设备中，打印头的运动和铺料动作是分步进行的，工作效率低下。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种D打印快速成型机的打印铺料同步机构，该机构可以实现打印头组件和铺料装置在Y轴方向的同步联动，在打印的同时进行铺料作业，大大提高工作效率。

为解决上述问题，本实用新型提供以下技术方案：一种3D打印快速成型机的打印铺料同步机构，快速成型机设有Y轴驱动轨道，所述打印铺料同步机构包括安装在Y轴驱动轨道上的X轴驱动导轨和铺料装置，所述Y轴驱动导轨为双轨道结构，包括有Y轴第一轨道和Y轴第二轨道，Y轴第一轨道和Y轴第二轨道上分别通过滑块安装有一个Y轴滑台，两个Y轴滑台之间跨设有一个水平安装板，该水平安装板的长度方向垂直于Y轴方向，X轴驱动导轨安装在该水平安装板上，铺料装置的两端分别与一个Y轴滑台固定连接，所述X轴驱动导轨上安装有可以在Y轴方向移动的支架，打印头组件安装在该支架上，铺料装置与X轴驱动导轨平行设置并且在Y轴方向上与X轴驱动导轨同步运动。

进一步地，所述铺料装置包括有上端敞开的铺料盒和安装在该铺料盒两端的连接板，每个连接板分别与一个Y轴滑台固定连接，铺料盒的下端设有一个长条形的铺粉口。

进一步地，所述铺料盒的下端设计为倒梯形结构，即越往下延伸铺料盒的宽度越窄，铺料盒的下端设有压料面，铺粉口位于该压料面的中线位置，铺料盒的下端设有位于压料面左右两侧的推料面。

进一步地，所述铺料盒具有上宽下窄的内腔，该内腔下端最窄为铺粉口的宽度。

有益效果：本实用新型的一种D打印快速成型机的打印铺料同步机构，该机构可以实现打印头组件和铺料装置在Y轴方向的同步联动，在打印的同时进行铺料作业，大大提高工作效率。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图；

图2是本实用新型的侧视图；

图3是本实用新型的俯视图；

图4是本实用新型中安装装下料缸和铺料装置的配合位置示意图；

图5是本实用新型中料缸的立体结构示意图一；

图6是本实用新型中料缸的立体结构示意图二；

图7是本实用新型中料缸的剖视图；

图8是本实用新型中料缸的立体分解结构示意图一；

图9是本实用新型中料缸的立体分解结构示意图二；

图10是图7中A处的放大示意图；

图11是本实用新型中落料装置的立体分解结构示意图；

图12是本实用新型中送料辊轮的立体局部剖视结构示意图；

图13是本实用新型中挡料块的立体分解结构示意图；

图14是本实用新型中安装状态下打印铺料同步机构和料缸的配合位置示意图；

图15是本实用新型中打印铺料同步机构的安装示意图；

图16是本实用新型中铺料装置的立体结构示意图；

图17是本实用新型中安装状态下粉料回收装置和Z轴驱动装置的配合位置示意图；

图18是本实用新型中粉料回收装置和Z轴驱动装置的立体结构示意图；

图19是本实用新型中粉料回收装置的立体结构示意图一；

图20是本实用新型中粉料回收装置的立体结构示意图二；

图21是本实用新型中粉料回收装置的立体分解结构示意图；

图22是本实用新型中临时料舱的局部立体剖视结构示意图；

附图标记说明：下机架1，上机架2，侧机架3，Y轴驱动导轨4，Y轴滑台4a，X轴驱动导轨5，水平安装板5a，支架5b，Z轴驱动装置6，矩形罩6a，打印平台7，打印头组件8，落料装置9，壳体9a，进料窗口9a1，落料窗口9a2，送料辊轮9b，储料槽9b1，辊轮驱动电机9c，挡料块9d，摩擦片9d1，刮料装置9e，排刷9e1，铺料装置10，铺料盒10a，铺粉口10a1，压料面10a2，推料面10a3，连接板10b，粉料铺设平台11，侧挡板11a，端挡板11b，打印窗口11c，粉料回收口11d，临时料舱12，第一舱体12a，第二舱体12b，第三舱体12c，第四舱体12d，第五舱体12e，上盖板12f，管道接头12g，料缸13，倾斜侧板13a，观察窗13b，缸盖13c，振料装置14，振动板14a。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本实用新型的具体实施例做进一步详细描述：

参照图1至图4所示的一种基于覆膜砂材料的3D打印快速成型机，包括机架、料缸13、打印传动装置、打印铺料同步机构和粉料回收装置，机架包括有下机架1、上机架2和侧机架3，该打印传动装置包括设有Y轴驱动导轨4、X轴驱动导轨5和Z轴驱动装置6，Y轴驱动导轨4固定安装在上机架2上，X轴驱动导轨5安装在Y轴驱动导轨4上，Z轴驱动装置6安装在上机架2和下机架1之间，该Z轴驱动装置6上安装有水平设置并且可在Z轴方向方向移动的打印平台7，打印铺料同步机构包括安装在X轴驱动导轨5上可沿X轴方向移动的打印头组件8以及安装在Y轴驱动导轨4上的铺料装置10，铺料装置10与X轴驱动导轨5平行设置并且在Y轴方向上与X轴驱动导轨5同步运动，料缸13呈竖直状态安装在侧机架3上，料缸13底部的出料口处安装有落料装置9，铺料装置10在Y轴方向运动到位于料缸13下方时正对落料装置9下端，粉料回收装置安装在上机架2上并包裹住Y轴驱动导轨4，粉料回收装置设有水平设置的粉料铺设平台11，该粉料铺设平台11设有位于打印平台7正上方的打印窗口11c，粉料铺设平台11下方安装有围绕在Z轴驱动装置6外围的临时料舱12。

参照图4至图9所示，所述料缸13的下半部设有倾斜侧板13a，倾斜侧板13a上安装有振料装置14，该振料装置14设有插入到料缸13内部的振动板14a，该振料装置14驱动振动板14a以一定频率振动，以便使料缸13内的覆膜砂材料能够向下运动并通过料缸13的出料口进入到落料装置9内，避免料缸13出料口的覆膜砂材料过于密实而不能顺畅的进入到落料装置9内，包装打印进程中铺料的顺利。

所述料缸13的顶部设有可旋转开合的缸盖13c，该缸盖13c上开设有用于与送料管道连接的进料口。

所述粉料的上半部上与侧板同侧的侧壁上设置有观察窗13b，该观察窗13b用于人工观测料缸13内的料量，位于上半部分的观测窗主要在开始打印工作准备的时候用于人工观察料缸13内初始加入的料量。

所述料缸13的下半部分的侧板上也设置有观察窗13b，侧板上的观测窗同样用于观察料缸13内的料量，以便当料缸13内料量不足时及时补充覆膜砂材料。

所述料缸13的下端设有长条状的出料口，该出料口的边缘处设有用于安装落料装置9的安装条，落料装置9的进料端通过螺栓与安装条固定连接，以使得落料装置9的内腔与料缸13的内腔连通。

所述落料装置9包括有壳体9a、送料辊轮9b和辊轮驱动电机9c，所述壳体9a通过螺栓与料缸13的出料口处的安装条固定连接，送料辊轮9b呈水平状态安装在壳体9a内，该送料辊轮9b的长度与料缸13的长条状的出料口的长度一致，送料辊轮9b的外壁上均匀分布有若干个沿其轴向延伸的储料槽9b1，壳体9a的上端设置有进料窗口9a1，其下端设置有落料窗口9a2，送料辊轮9b的一端穿出壳体9a与辊轮驱动电机9c传动连接。

所述辊轮驱动电机9c可以直接安装在壳体9a上，以便于提高该落料装置9的模块化，便于其相对于料缸13实现整体拆卸。

当然，辊轮驱动电机9c也可以安装在料缸13或者侧机架3上，辊轮驱动电机9c的输出端通过同步带与安装在送料辊轮9b端部的带轮传动连接。

所述壳体9a内靠近进料窗口9a1的位置有位于送料辊轮9b两侧的挡料块9d，该挡料块9d为长条形结构，挡料块长度9d至少与送料辊轮9b置于壳子体内的长度相同。挡料块9d的作用是防止覆膜砂材料进入到壳体9a内后不经过定量控制直接通过落料窗口9a2进入到铺料装置10内，使铺料的厚度无法控制，同时造成材料的浪费，为材料回收带来压力。

需要说明的是，由于送料辊轮9b上设置有储料槽9b1，而挡料块9d的作用是防止覆膜砂材料直接从送料辊轮9b的两侧向落料窗口9a2方向运动，而不是仅仅通过储料槽9b1实现向落料窗口9a2方向的定量输送，因此挡料块9d与送料辊轮9b之间应该避免留有间隙，而由于送料辊轮9b上设置有储料槽9b1，如果挡料块9d直接紧贴送料辊轮9b外壁与其滑动摩擦，势必会导致储料槽9b1的边缘处磨损或者崩裂，进而导致储料槽9b1的容量发生变化，导致储料槽9b1储料量的不可控。

因此，挡料块9d上安装有与送料辊轮9b外壁滑动配合的摩擦片9d1，该摩擦片9d1与送料辊轮9b的接触面位圆柱面。摩擦片9d1的材质可以为橡胶、塑料或者带自润滑作用的尼龙材质。

进一步地，以送料辊轮9b转动一周，所有储料槽9b1运输的覆膜砂材料的量为一次落料量，如果在落料过程中运动到下方的储料槽9b1内有少量覆膜砂附着在槽内不能顺利通过落料窗口9a2进入到铺料装置10内，则会使落料装置9的落料量不稳定。

因此，所述壳体9a内靠近落料窗口9a2的位置设置有位于送料辊轮9b一侧的刮料装置9e，该刮料装置9e上设置有沿送料辊轮9b长度方向排列的排刷9e1，该排刷9e1用于将储料槽9b1内没有掉落的材刮下来，以保障了落料装置9的落料量稳定。排刷9e1可以是毛刷制成，也可以是其他材质的制成。

进一步地，虽然可以通过刮料装置9e将储料槽9b1内附着覆膜砂刮下来，当然依然有必要对储料槽9b1的槽体结构进行优化设计，以使覆膜砂不容易在附着在储料槽9b1内，在配合以刮料装置9e包装储料槽9b1内不会有覆膜砂材料残留。

因此，所述储料槽9b1的槽底为圆弧形结构。圆弧形结构的储料槽9b1内没有拐角，覆膜砂就不会挤压在该拐角处不能顺利的落下。

关于储料槽9b1结构优化的必要性，有用挡料块9d上设置有与送料辊轮9b滑动摩擦的摩擦片9d1，因此存有覆膜砂材料的储料槽9b1在经过摩擦片9d1覆盖区域时，摩擦片9d1会将覆膜砂压紧在储料槽9b1内，如果储料槽9b1内有拐角，则拐角处的覆膜砂不容易掉落。

参照图14至图16所示，本实用新型中Y轴驱动导轨4为双轨道结构，包括有Y轴第一轨道和Y轴第二轨道，Y轴第一轨道和Y轴第二轨道上分别通过滑块安装有一个Y轴滑台4a，两个Y轴滑台4a之间跨设有一个水平安装板5a，该水平安装板5a的长度方向垂直于Y轴方向，X轴驱动导轨5安装在该水平安装板5a上，铺料装置10的两端分别与一个Y轴滑台4a固定连接。

所述X轴驱动导轨5上安装有可以在Y轴方向移动的支架5b，打印头组件8安装在该支架5b上。

所述铺料装置10包括有上端敞开的铺料盒10a和安装在该铺料盒10a两端的连接板10b，每个连接板10b分别与一个Y轴滑台4a固定连接，铺料盒10a的下端设有一个长条形的铺粉口10a1。

为了保证铺料过程中覆膜砂能够均匀铺设在粉料铺设平台11上，铺料盒10a的下端设计为倒梯形结构，即越往下延伸铺料盒10a的宽度越窄，倒梯形结构可以保证铺料盒10a的下端具有一定的宽度，以形成压料面10a2，铺粉口10a1位于该压料面10a2的中线位置，压料面10a2与粉料铺设平台11之间间隙为只能容纳一层覆膜砂材料的厚度，倒梯形结构也可以形成位于压料面10a2左右两侧的推料面10a3，该推料面10a3在铺料过程中沿铺分盒运动方向将粉料铺设平台11上多余的覆膜砂材料向前推走。

为了保证铺料盒10a内的覆膜砂材料能够顺利的从铺粉口10a1处下落，铺料盒10a具有上宽下窄的内腔，该内腔下端最窄为铺粉口10a1的宽度。

参照图17至图22所示，粉料回收装置包括固定安装在粉料铺设平台11上的两个侧挡板11a和两个端挡板11b，两个侧挡板11a设置在Y轴驱动导轨4的内侧并且沿着Y轴方向延伸，该两个侧挡板11a的间距大于打印头组件8在X轴方向的最大行程，两个端挡板11b分别设置在Y轴驱动轨道前后两端，该两个端部挡板之间的距离大于打印铺料同步机构在Y轴方向的最大行程。

两个侧部挡板和两个端部挡板围城的区域大于打印铺料同步机构的活动区域，即打印铺料的区域，避免覆膜砂材料散落到设备外，避免材料浪费，也便于材料的回收。

所述打印窗口11c位于侧挡板11a和端挡板11b围城的区域内，打印窗口11c为矩形窗口。

所述Z轴驱动装置6设有位于打印窗口11c正下方的矩形罩6a，该矩形罩6a由四个侧板围城，打印平台7滑动配合在该矩形罩6a内，打印平台7与矩形罩6a内壁之间设有密封条。

所述矩形罩6a的上端插入到打印窗口11c内，矩形罩6a的上端面与粉料铺设平台11的上表面齐平，矩形罩6a的上端外侧与打印窗口11c之间紧密配合。

所述粉料铺设平台11上设置有位移打印窗口11c周边的粉料回收口11c，所述临时料舱12的上端敞开并与粉料回收口11c连通。

所述临时料舱12包括有围绕在矩形罩6a外侧并且相互连通的第一舱体12a、第二舱体12b、第三舱体12c和第四舱体12d，第一舱体12a和第三舱体12c平行设置，第二舱体12b和第四舱体12d平行设置，第二舱体12b和第四舱体12d的底部均向同一侧倾斜，第三舱体12c的底部为拱形结构，该拱形结构的两端分别向第二舱体12b和第四舱体12d底部的高位倾斜，第二舱体12b和第四舱体12d底部的低位向第一舱体12a一侧倾斜。

由于整个临时料舱12的结构特点，进入到临时料舱12的覆膜砂材料会集中在第一舱体12a的底部，为了便于回收，在第一舱体12a的底部还是设置有与第一舱体12a连通的第五舱体12e，该第五舱体12e为倒三角形结构，第五舱体12e的底部设置有用于回收覆膜砂材料的管道接头12g。

所述临时料舱12的上端还安装有上盖板12f，所述第一舱体12a、第二舱体12b、第三舱体12c和第四舱体12d的上端均敞开，在上盖板12f上设置有与第二舱体12b、第三舱体12c和第四舱体12d连通的粉料回收口11c，上盖板12f上的粉料回收口11c与粉料铺设平台11上的粉料回收口11c一一对应，所有粉料回收口11c均为长条形矩形口。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作出任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。