本實(shí)用新型涉及一種增材制造裝置，屬于增材制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

增材制造，是指通過(guò)材料逐層增加的方式將數(shù)字模型制造成三維實(shí)體的過(guò)程。現(xiàn)有的增材制造裝置主要使用材料為金屬粉末、熔融塑料、陶瓷漿料，這些裝置存在制造成本高、固化成型速度慢、無(wú)法用于大體積實(shí)體制造的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，并提供一種利用礦物粉料進(jìn)行增材制造的裝置。

實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的所采用的技術(shù)方案為，一種礦物粉料增材制造裝置，至少包括底座、制造平臺(tái)、XYZ三軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)和噴料系統(tǒng)，制造平臺(tái)安裝于底座上，噴料系統(tǒng)通過(guò)XYZ三軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)并且位于制造平臺(tái)上方，所述噴料系統(tǒng)包括噴料系統(tǒng)安裝板、粘結(jié)劑供料單元、催化劑供料單元和礦物粉料供料單元，噴料系統(tǒng)安裝板通過(guò)XYZ三軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，粘結(jié)劑供料單元、催化劑供料單元和礦物粉料供料單元均安裝于噴料系統(tǒng)安裝板上；所述粘結(jié)劑供料單元包括順序連通的粘結(jié)劑電噴槍、軟管A和噴液針頭A，所述催化劑供料單元包括順序連通的催化劑電噴槍、軟管B和噴液針頭B，所述礦物粉料供料單元包括電動(dòng)推桿、針閥軸和礦物粉料供料槍，電動(dòng)推桿安裝于針閥軸上端并且與針閥軸固連，針閥軸位于礦物粉料供料槍的腔體中。

所述針閥軸表面上設(shè)有針刺，針閥軸的底端與礦物粉料供料槍的出料口形狀相匹配。

粘結(jié)劑供料單元和催化劑供料單元對(duì)稱分布于礦物粉料供料單元的兩側(cè)，噴液針頭A和噴液針頭B對(duì)稱分布于礦物粉料供料槍出料口的兩側(cè)并且與出料口齊平。

XYZ三軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝于制造平臺(tái)上，由龍門型梁架、X方向移動(dòng)組件、Y方向移動(dòng)組件和Z方向移動(dòng)組件構(gòu)成，X方向移動(dòng)組件安裝于制造平臺(tái)上，龍門型梁架通過(guò)X方向移動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)，Y方向移動(dòng)組件通過(guò)螺栓安裝在龍門型梁架的橫梁上，Z方向移動(dòng)組件通過(guò)Y方向移動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)，噴料系統(tǒng)安裝板通過(guò)Z方向移動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)。

所述X方向移動(dòng)組件包括兩組由X方向滾珠絲杠副、驅(qū)動(dòng)X方向滾珠絲杠副轉(zhuǎn)動(dòng)的X方向電機(jī)和與X方向滾珠絲杠副中螺母固連的X方向直線滑塊構(gòu)成的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，兩組移動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)稱安裝于制造平臺(tái)上，龍門型梁架的兩個(gè)底柱分別通過(guò)螺栓安裝在兩個(gè)X方向直線滑塊上。

所述Y方向移動(dòng)組件由Y方向滾珠絲杠副、驅(qū)動(dòng)Y方向滾珠絲杠副轉(zhuǎn)動(dòng)的Y方向電機(jī)和與Y方向滾珠絲杠副中螺母固連的Y方向直線滑塊構(gòu)成，Z方向移動(dòng)組件安裝于Y方向直線滑塊上。

所述Z方向移動(dòng)組件由Z方向滾珠絲杠副、驅(qū)動(dòng)Z方向滾珠絲杠副轉(zhuǎn)動(dòng)的Z方向電機(jī)和與Z方向滾珠絲杠副中螺母固連的Z方向直線滑塊構(gòu)成，噴料系統(tǒng)安裝板通過(guò)螺栓安裝在Z方向直線滑塊上。

還包括控制器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，控制器通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制電動(dòng)推桿，粘結(jié)劑電噴槍、催化劑電噴槍、X方向電機(jī)、Y方向電機(jī)和Z方向電機(jī)均與控制器電性連接。

本實(shí)用新型提供的制造裝置，設(shè)計(jì)具有特殊結(jié)構(gòu)的噴料系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)下料，噴料系統(tǒng)包括噴料系統(tǒng)安裝板、粘結(jié)劑供料單元、催化劑供料單元和礦物粉料供料單元，其中噴料系統(tǒng)安裝板為噴料系統(tǒng)的整體支撐，噴料系統(tǒng)安裝板通過(guò)XYZ三軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，XYZ三軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)噴料系統(tǒng)按設(shè)定的軌跡移動(dòng)；粘結(jié)劑供料單元、催化劑供料單元分布于礦物粉料供料單元的兩側(cè)，粘結(jié)劑與催化劑的噴射過(guò)程互不干擾，粘結(jié)劑供料單元、催化劑供料單元均由順序連通的電噴槍、軟管和噴液針頭構(gòu)成，電動(dòng)控制粘結(jié)劑與催化劑的噴射；礦物粉料供料單元包括電動(dòng)推桿、針閥軸和礦物粉料供料槍，電動(dòng)推桿安裝于針閥軸上端并且與針閥軸固連，針閥軸位于礦物粉料供料槍的腔體中，電動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)針閥軸上升、下降或上下振動(dòng)，分別對(duì)應(yīng)礦物粉料供料單元的打開(kāi)、關(guān)閉和供料三種狀態(tài)，其表面上設(shè)置針刺、底端與礦物粉料供料槍的形狀相匹配，當(dāng)?shù)V物粉料供料單元處于打開(kāi)狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)推桿控制針閥軸抬起，此時(shí)礦物粉料供料槍的出料口打開(kāi)；當(dāng)?shù)V物粉料供料單元處于供料狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)推桿控制針閥軸以打開(kāi)位置為最低點(diǎn)上下振動(dòng)，針閥軸表面的針刺擾動(dòng)礦物粉料，此時(shí)礦物粉供料槍的出料口可克服礦物粉料的拱橋效應(yīng)使粉料落下；當(dāng)?shù)V物粉料供料單元處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)推桿控制針閥軸下落到最低位置，此時(shí)礦物粉料供料槍的出料口被針閥軸的底端圓錐形結(jié)構(gòu)封閉。

本實(shí)用新型中XYZ三軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)的X方向、Y方向和Z方向的移動(dòng)均通過(guò)電機(jī)控制滾珠絲杠副實(shí)現(xiàn)，通過(guò)設(shè)置一滑塊與滾珠絲杠副的螺母固連，滑塊與螺母共同移動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)其上安裝的其他結(jié)構(gòu)的移動(dòng)。

噴液針頭A和噴液針頭B對(duì)稱分布于礦物粉料供料槍的出料口的兩側(cè)并且與之齊平，因此粘結(jié)劑和催化劑的添加在礦物粉料從出料口中脫出時(shí)即進(jìn)行，因此礦物粉料、粘結(jié)劑和催化劑共同下落，三者的下降過(guò)程同時(shí)為材料的混合過(guò)程，礦物粉料、粘結(jié)劑和催化劑在下落過(guò)程中自動(dòng)混合，因此不需要另外設(shè)置攪拌混合動(dòng)作，降低裝置成本。

本實(shí)用新型提供的增材制造裝置可使用礦物粉料作為制造材料，降低了制造成本，可制造大型的地質(zhì)地貌模型、三維地形圖以及人造景觀模型等，具有巨大的商業(yè)價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型提供的礦物粉料增材制造裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型提供的礦物粉料增材制造裝置的主視圖。

圖3為本實(shí)用新型提供的礦物粉料增材制造裝置的俯視圖。

圖4為噴料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-底座，2-制造平臺(tái)，3-X方向移動(dòng)組件，3.1-X方向電機(jī)，3.2-X方向滾珠絲杠副，3.3-X方向直線滑塊，4-龍門型梁架，5-Y方向移動(dòng)組件，5.1-Y方向電機(jī)，5.2-Y方向滾珠絲杠副，5.3-Y方向直線滑塊，6-Z方向移動(dòng)組件，6.1-Z方向電機(jī)，6.2-Z方向滾珠絲杠副，6.3-Z方向直線滑塊，7-噴料系統(tǒng)安裝板，8-粘結(jié)劑電噴槍，9-針閥軸，9.1-針刺，10-礦物粉料供料槍，11-催化劑電噴槍，12-聯(lián)軸器，13-電動(dòng)推桿，14-軟管A，15-噴液針頭A，16-螺栓A，17-螺栓B，18-螺栓C，19-螺栓D，20-螺栓E，21-螺栓F，22-軟管B，23-噴液針頭B。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)具體的說(shuō)明，但是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于以下實(shí)施例。

本實(shí)用新型提供的礦物粉料增材制造裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1、圖2和圖3所示，包括底座1、制造平臺(tái)2、XYZ三軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)、噴料系統(tǒng)、控制器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，制造平臺(tái)2通過(guò)螺栓C18安裝于底座1上，XYZ三軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝于制造平臺(tái)2上，噴料系統(tǒng)通過(guò)XYZ三軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)并且位于制造平臺(tái)上方；

所述XYZ三軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)由龍門型梁架4、X方向移動(dòng)組件3、Y方向移動(dòng)組件5和Z方向移動(dòng)組件6構(gòu)成，X方向移動(dòng)組件安裝于制造平臺(tái)上，龍門型梁架通過(guò)X方向移動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)，Y方向移動(dòng)組件通過(guò)螺栓A16安裝在龍門型梁架4的橫梁上，Z方向移動(dòng)組件通過(guò)Y方向移動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)，噴料系統(tǒng)安裝板通過(guò)Z方向移動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)。

所述X方向移動(dòng)組件3包括兩組由X方向滾珠絲杠副3.2、驅(qū)動(dòng)X方向滾珠絲杠副轉(zhuǎn)動(dòng)的X方向電機(jī)3.1和與X方向滾珠絲杠副中螺母固連的X方向直線滑塊3.3構(gòu)成的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，兩個(gè)X方向滾珠絲杠副3.2型號(hào)相同，兩組移動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)螺栓F21對(duì)稱安裝于制造平臺(tái)上，龍門型梁架的兩個(gè)底柱分別通過(guò)螺栓B17安裝在兩個(gè)X方向直線滑塊3.3上，龍門型梁架4可隨X方向直線滑塊3.3一起往返滑動(dòng)；

所述Y方向移動(dòng)組件5由Y方向滾珠絲杠副5.2、驅(qū)動(dòng)Y方向滾珠絲杠副轉(zhuǎn)動(dòng)的Y方向電機(jī)5.1和與Y方向滾珠絲杠副中螺母固連的Y方向直線滑塊5.3構(gòu)成，Z方向移動(dòng)組件6安裝于Y方向直線滑塊5.3上，使Z方向移動(dòng)組件6可隨Y方向直線滑塊5.3往返滑動(dòng)；

所述Z方向移動(dòng)組件6由Z方向滾珠絲杠副6.2、驅(qū)動(dòng)Z方向滾珠絲杠副轉(zhuǎn)動(dòng)的Z方向電機(jī)6.1和與Z方向滾珠絲杠副中螺母固連的Z方向直線滑塊6.3構(gòu)成，噴料系統(tǒng)安裝板7通過(guò)螺栓D19安裝在Z方向直線滑塊6.3上，使噴料系統(tǒng)安裝板7可隨Z方向直線滑塊6.3往返滑動(dòng)；

X方向電機(jī)3.1、Y方向電機(jī)5.1和Z方向電機(jī)6.1均與控制器電性連接；

如圖4所示，所述噴料系統(tǒng)包括噴料系統(tǒng)安裝板7、粘結(jié)劑供料單元、催化劑供料單元和礦物粉料供料單元，粘結(jié)劑供料單元、催化劑供料單元和礦物粉料供料單元均安裝于噴料系統(tǒng)安裝板7上，粘結(jié)劑供料單元和催化劑供料單元對(duì)稱分布于礦物粉料供料單元的兩側(cè)；所述粘結(jié)劑供料單元包括順序連通的粘結(jié)劑電噴槍8、軟管A14和噴液針頭A15，所述催化劑供料單元包括順序連通的催化劑電噴槍11、軟管B22和噴液針頭B23，所述礦物粉料供料單元包括電動(dòng)推桿13、聯(lián)軸器12、針閥軸9和礦物粉料供料槍10，電動(dòng)推桿13安裝于針閥軸9上端并且通過(guò)聯(lián)軸器12與針閥軸固連，針閥軸位于礦物粉料供料槍10的腔體中，所述針閥軸表面上設(shè)有針刺9.1、底端與礦物粉料供料槍的形狀相匹配，均呈圓錐狀，噴液針頭A15和噴液針頭B23對(duì)稱分布于礦物粉料供料槍10的出料口的兩側(cè)并且與之齊平，粘結(jié)劑電噴槍8和催化劑電噴槍11均與控制器電性連接，控制器通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制電動(dòng)推桿13。

本實(shí)施例所提供的礦物粉料增材制造裝置的工作步驟如下：

1)建立需要進(jìn)行增材制造的實(shí)體的三維STL模型，對(duì)模型進(jìn)行切片處理，切片厚度為0.1mm，每一層切片的輪廓線即為增材制造的鋪粉軌跡；

2)將礦物粉料送入礦物粉料供料槍中，將粘結(jié)劑和催化劑分別裝入粘結(jié)劑噴槍和催化劑噴槍；

3)控制器控制X方向移動(dòng)組件、Y方向移動(dòng)組件動(dòng)作，使集成式噴料系統(tǒng)沿第一層的輪廓軌跡移動(dòng)，在此過(guò)程中控制器通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)推桿動(dòng)作，電動(dòng)推桿控制針閥軸至供料狀態(tài)，此時(shí)針閥軸以打開(kāi)位置為最低點(diǎn)上下振動(dòng)，此時(shí)礦物粉供料槍的出料口可克服礦物粉料的拱橋效應(yīng)使粉料落下，同時(shí)粘結(jié)劑電噴槍和催化劑電噴槍內(nèi)部的電磁鐵推動(dòng)活塞桿進(jìn)行粘結(jié)劑和催化劑的下料，礦物粉料、粘結(jié)劑和催化劑相互混合并沿軌跡落在制造平臺(tái)上；

4)按照每一層的切片軌跡逐層堆積，完成增材制造的實(shí)體成型。