專利名稱：一種用于熔融堆積快速成型的微型擠出系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型專利涉及一種用于熔融堆積快速成型的擠出系統(tǒng)。
背景技術：
目前，用于熔融堆積快速成型工藝的原料主要為塑料絲料(直徑為1.8mm左右)， 即采用絲料進料方式。熔融堆積快速成型工藝在制造懸臂件時需要添加支撐。支撐可 以用同一種材料建造，此時只需要一個噴頭，即在成型過程中，可通過控制系統(tǒng)控制 噴頭的運行速度，使得支撐料部分變得較為疏松，從而達到便于剝離和加快成型速度 的目的。但采用單噴頭具有如下缺點，S卩由于模型材料和支撐材料都是同一種材料， 顏色相同，即使疏密不同，在邊界處難以辨認和難于剝離；此外，在對支撐材料進行 剝離時，容易對成型件造成損傷。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種適用于以兩種絲料為原料的快速成型用的微型擠 出系統(tǒng)，該微型擠出系統(tǒng)，可使模型材料和支撐材料易于剝離，而且熔體擠出連續(xù)平 穩(wěn)。
本實用新型專利所采用的技術方案是
一種用于熔融堆積快速成型的微型擠出系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括基座及設于基座上的噴 頭，所述噴頭為兩個。至少其中一個所述噴頭包括螺桿、柱塞式料筒、螺桿式料筒及 噴嘴，螺桿安裝在基座的軸承孔上，在柱塞式料筒及螺桿式料筒上設有加熱元件；在 螺桿式料筒前端設有噴嘴；送絲機構朝向柱塞式料筒的后端；送絲機構及螺桿均由驅(qū) 動機構驅(qū)動。
該系統(tǒng)的兩個噴頭一個用于擠出成型材料， 一個用于擠出支撐材料。正在熔融擠 出物料的噴頭稱為工作噴頭，反之，不擠出物料的噴頭稱非工作噴頭。其工作過程為，工作噴頭對應的送料機構首先把絲料，如成型絲料，送往一柱塞式料筒，由于柱塞式 料筒外有加熱元件，其加熱溫度由溫度傳感器來采集與控制。送入的絲料被高溫融化 成熔體狀態(tài)，通過未塑化的絲料本身的活塞推進作用使塑化的絲料熔體進入螺桿式料 筒，再通過螺桿旋轉(zhuǎn)作用，把熔體連續(xù)穩(wěn)定的從噴嘴擠出。熔體擠出壓力和流量可由 電機轉(zhuǎn)速來控制。當要換用另一絲料，如支撐絲料時，可通過轉(zhuǎn)換工作噴頭來實現(xiàn)， 同樣重復上面所述的融化擠出過程即可完成。
本實用新型專利的有益效果是可采用兩種性質(zhì)不同的絲料進行快速成型， 一個 用來熔融堆積模型材料制造零件，另一個用來熔融堆積支撐材料。利用兩種材料的特 性不同，制作完畢后可以采用物理或者化學的方法去除支撐。該系統(tǒng)結構緊湊，在保 證絲料能夠連續(xù)穩(wěn)定進料與塑化的同時，能用較低的送絲推力將絲料送入料筒，并能 通過微型螺桿實現(xiàn)對熔體的增壓擠出。
本實用新型的進一步改進是-
所述噴嘴與所述螺桿料筒的前端為滑動間隙配合。使所述噴嘴跟所述螺桿料筒能 實現(xiàn)相對滑動。在所述基座上設有轉(zhuǎn)軸，連接杠桿通過該轉(zhuǎn)軸活動設于所述基座上， 所述兩個噴嘴兩側(cè)設有限位凸臺，該限位凸臺與所述連接杠桿上設置的凸臺活動連接。 由于連接杠桿的連接作用，可利用工作噴頭的螺桿擠出增壓實現(xiàn)工作噴嘴和非工作噴 嘴的自動升降轉(zhuǎn)換，即兩個噴嘴分別獨立工作，在一個噴嘴工作時另一噴嘴自動抬起， 避免非工作噴頭的噴嘴對工作截面產(chǎn)生干涉，也避免非工作噴頭的噴嘴因觸碰已經(jīng)涂 覆的材料而形成拉絲，影響成型件表面質(zhì)量。這樣，使得系統(tǒng)的工作穩(wěn)定可靠，大大 降低快速成型后處理的復雜程度并提高產(chǎn)品的表面質(zhì)量。由于杠桿的傳熱作用，還能 實現(xiàn)熱能共享，減少能耗。
或者在所述軸承孔上設有深溝球軸承，所述螺桿通過該深溝球軸承安裝于所述軸 承孔上。用以對螺桿進行準確的徑向定位，避免出現(xiàn)螺桿刮到料筒內(nèi)壁的情況。
或者所述軸承孔為臺階孔，在該臺階孔上設有推力球軸承，所述螺桿通過該推力 球軸承安裝于所述軸承孔上并被該推力球軸承向所述噴嘴方向推壓。以承受螺桿擠出
時，因為噴嘴孔徑直徑很小(一般為O. 1 1.0mm)，噴嘴中的熔體所產(chǎn)生的強大反作用 力?；蛘咴谒雎輻U周向上開有360。的環(huán)狀槽，所述螺桿式料筒與所述螺桿配合并在
其間形成螺旋擠出料道，該螺旋擠出料道的后端通過該環(huán)狀槽與柱塞式料筒的前端相 通。這是為了使熔融塑料經(jīng)柱塞式料筒進入螺桿式料筒時能確保熔融塑料不會被螺棱 干涉。
或者在所述軸承孔和/或送絲機構與所述加熱件之間設置隔熱板，采用隔熱板進行 隔熱，在隔熱板以上不需要加熱的空間進行吹風，可保證絲料在進入柱塞式料筒前能 保持一定的硬度，并且確保軸承不會在高溫下被燒毀或卡死。
以下結合附圖
和實施例對本實用新型專利進一步說明。
圖l是一種用于熔融堆積快速成型的微型擠出系統(tǒng)的結構示意圖2是該系統(tǒng)的側(cè)視圖3是圖2中，A向局部視圖； 圖4是圖3的B-B剖視附圖標記說明
l.底板；2.噴嘴；3.彈簧擋圈；4.彈簧式加熱器；5.定位套；6.基座；7.彈簧式
加熱器；8.料筒；9.軸承定位套；10.深溝球軸承；11.彈簧式加熱器；12.推力球軸承； 13.隔熱板；14.螺桿；15.從動齒輪定位片；16.電機；17.從動齒輪；18.主動齒輪； 19.杠桿；20.轉(zhuǎn)軸；IOO.螺桿式料筒；200.柱塞式料筒；300、 301.送絲機構；400、
401.絲料；500、 501.噴嘴限位凸臺；600、 601.杠桿凸臺。
具體實施方式
如圖l、 2所示， 一種用于熔融堆積快速成型的微型擠出系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括基座及 設于基座上的噴頭，所述噴頭為兩個，包括螺桿14、柱塞式料筒200、螺桿式料筒IOO及噴嘴2，螺桿14安裝在基座6的軸承孔上，在柱塞式料筒200及螺桿式料筒100上設有 加熱元件，即彈簧式加熱器4、 7和11;各加熱元件相互獨立，其加熱溫度由溫度傳感 器來采集與控制。在螺桿式料筒100前端設有噴嘴2;送絲機構300朝向柱塞式料筒200 的后端。
其中，螺桿式料筒100通過定位套5固定在基座6上，螺桿14通過從動齒輪17、主動 齒輪18與電機16接連。螺桿料筒和螺桿的長度可根據(jù)絲料的性能而改變其長短，以保 證熔體的熱歷程在許可范圍之內(nèi)。還用一對深溝球軸承IO，對螺桿14進行徑向定位， 并設有一個推力球軸承12。另外在螺桿上還開有360。的環(huán)狀槽，該環(huán)狀槽與柱塞式料 筒相通。采用了隔熱板13對所述軸承孔和送絲機構與所述加熱件之間進行隔熱。
本實施例中，噴嘴2與螺桿料筒100的前端為滑動間隙配合。使所述噴嘴2跟所述螺 桿料筒100能實現(xiàn)相對滑動。在所述底板1上設有轉(zhuǎn)軸20，杠桿19通過該轉(zhuǎn)軸20設于所 述底板1上，所述兩個噴嘴2與該杠桿19的兩端連接。其中，所述噴嘴2分別于兩側(cè)設有 限位凸臺500和501，該限位凸臺500、 501分別與所述杠桿19兩端杠桿凸臺600、 601活 動連接。這樣可利用工作噴頭的螺桿14擠出增壓實現(xiàn)工作噴嘴和非工作噴嘴的自動升 降轉(zhuǎn)換，即兩個噴嘴分別獨立工作，在一個噴嘴工作時另一噴嘴自動抬起?？杀苊夥?工作噴嘴因觸碰已經(jīng)涂覆的材料而形成拉絲，影響成型件表面質(zhì)量。另外杠桿19能把 工作噴頭的噴嘴的熱能傳遞到非工作噴頭的噴嘴，令非工作噴頭的噴嘴內(nèi)的熔融料也 能獲得一定的熱能，可減少兩者的溫度差。在需要轉(zhuǎn)換兩個噴頭的工作狀態(tài)之時，可 減少預熱時間。
當噴頭工作時，假設附圖l左邊的噴頭為工作噴頭，在驅(qū)動機構的驅(qū)動下，送絲機 構300將絲料400送入柱塞式料筒；絲料400經(jīng)由柱塞式料筒外的彈簧加熱器7、 ll加熱 變成熔融狀態(tài)。絲料繼續(xù)推進，沒有熔融的部分起到相當于柱塞的作用，把熔融料擠 入螺桿式料筒IOO。該螺桿式料筒100是獨立控溫，螺桿式料筒外的彈簧加熱器4，提供 可保持塑料處于熔融狀態(tài)所需的熱量。電機16通過主動齒輪18、從動齒輪17帶動螺桿 14旋轉(zhuǎn)，螺桿14起到的是輸送熔體和增壓的作用，最后把進入螺桿式料筒部分的熔融 塑料從噴嘴2中擠出。此時的非工作噴頭的絲料401不被推進，及非工作噴頭對應的送 絲機構301不被驅(qū)動。
工作噴頭中，進入螺桿式料筒100的熔融塑料在螺桿14的作用下增壓，由于螺桿料筒100與基座6通過定位套5連接固定，熔體壓力會令噴嘴2豎直向下滑動。非工作噴頭 的電機同時適當反轉(zhuǎn)，將該噴嘴中的熔融料回抽一部分以降低非工作噴頭中噴嘴內(nèi)熔 體的壓力。如圖3、 4所示，噴嘴限位凸臺架于杠桿凸臺上，左邊工作噴頭的噴嘴限位 凸臺500把杠桿凸臺600往下壓，非工作噴頭的噴嘴內(nèi)熔體壓力減小，限位凸臺501對杠 桿凸臺601的壓力要比杠桿凸臺600所受的壓力要小，非工作噴頭的噴嘴被杠桿19抬升。 由于工作噴頭的噴嘴在壓力推動下頂在底板l上被定位，非工作噴頭的噴嘴也通過杠桿 19定位了，這樣便實現(xiàn)了噴頭的自動升降。
由于采用了隔熱板13進行隔熱，對隔熱板13以上的空間進行吹風令軸承、電機冷 卻，令溫度保持在7(TC以下，還可以加上罩套，使這一空間實現(xiàn)閉環(huán)溫控，保證絲料 在進入柱塞式料筒前能保持一定的硬度，并且確保軸承不會在高溫下被燒毀或卡死。 為了縮短兩個噴頭轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)的預熱時間，非工作噴頭的加熱元件也需要保持提供 一定的熱能。由于在隔熱板13以下區(qū)域沒有被冷卻風吹過，工作噴頭的料筒加熱段對 非工作噴頭的料筒加熱段雖然沒有接觸，但會有一定的熱輻射，另外兩個噴頭由同一 個定位套固定，定位套還起到加大散熱面積的作用；因此可以適當減少非工作噴頭螺 桿式料筒的彈簧加熱器4所需的加熱量；
在需要轉(zhuǎn)換兩個噴頭的工作狀態(tài)時，可把系統(tǒng)移動到特定的區(qū)域，工作噴頭的彈 簧加熱器開始通電升溫，非工作噴頭的彈簧加熱器開始降溫并保持恒溫控制。待擠出 穩(wěn)定后便可以移動到模型界面層工作，噴頭可根據(jù)分層參數(shù)沿模型截面層移動，同時 控制熔體的體積流量，熔體擠出壓力和流量可由電機轉(zhuǎn)速來控制，實現(xiàn)熔融堆積快速 成型的工藝。
本實用新型相對于現(xiàn)有技術而言，采用兩個噴頭獨立加熱，可實現(xiàn)使用兩種性質(zhì) 不同的絲料，來完成快速成型零件。 一個用來噴模型材料制造零件，另一個用來噴支 撐材料。該系統(tǒng)在保證絲料能夠連續(xù)穩(wěn)定進料與塑化的同時，能用較低的送絲推力將 絲料送入料筒，并能通過微型螺桿實現(xiàn)對熔體的增壓擠出；工作噴頭跟非工作噴頭能 自動實現(xiàn)升降轉(zhuǎn)換，使得雙噴頭的工作穩(wěn)定可靠，大大降低快速成型后處理的復雜程 度并提高產(chǎn)品的表面質(zhì)量。
本實施例具有兩個噴頭， 一個用來噴模型材料制造零件，另一個用來噴支撐材料， 在實際應用中還可根據(jù)需要設置三個或三個以上的噴頭，成型一些具有多種材料或顏色的彩色制品。
8
權利要求1. 一種用于熔融堆積快速成型的微型擠出系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括基座及設于基座上的噴頭，其特征在于，所述噴頭為兩個。
2. 如權利要求1所述一種用于熔融堆積快速成型的微型擠出系統(tǒng)，其特征在于至少其 中一個所述噴頭包括螺桿、柱塞式料筒、螺桿式料筒及噴嘴，螺桿安裝在基座的軸承 孔上，在柱塞式料筒及螺桿式料筒上設有加熱元件；在螺桿式料筒前端設有噴嘴；送 絲機構朝向柱塞式料筒的后端；送絲機構及螺桿均由驅(qū)動機構驅(qū)動。
3. 如權利要求2所述一種用于熔融堆積快速成型的微型擠出系統(tǒng)，其特征在于在所述 軸承孔上設有深溝球軸承，所述螺桿通過該深溝球軸承安裝于所述軸承孔上。
4. 如權利要求2所述一種用于熔融堆積快速成型的微型擠出系統(tǒng)，其特征在于在所述 軸承孔為臺階孔，在該臺階孔上設有推力球軸承，所述螺桿通過該推力球軸承安裝于 所述軸承孔上。
5. 如權利要求2所述一種用于熔融堆積快速成型的微型擠出系統(tǒng)，其特征在于在所述螺桿周向開有360°的環(huán)狀槽，所述螺桿式料筒與所述螺桿配合并在其間形成螺旋擠出料道，該螺旋擠出料道的后端通過該環(huán)狀槽與柱塞式料筒的前端相通。
6. 如權利要求2所述一種用于熔融堆積快速成型的微型擠出系統(tǒng)，其特征在于所述噴 嘴與所述螺桿料筒的前端為滑動間隙配合。
7. 如權利要求6所述一種用于熔融堆積快速成型的微型擠出系統(tǒng)，其特征在于在所述 基座上設有轉(zhuǎn)軸，連接杠桿通過該轉(zhuǎn)軸活動設于所述基座上，所述兩個噴嘴與該連接 杠桿的兩端連接。
8. 如權利要求7所述一種用于熔融堆積快速成型的微型擠出系統(tǒng)，其特征在于所述噴 嘴兩側(cè)設有限位凸臺，該限位凸臺與所述連接杠桿活動連接。
9. 如權利要求2所述一種用于熔融堆積快速成型的微型擠出系統(tǒng)，其特征在于所述各 噴頭上的所述加熱元件相互獨立。
10. 如權利要求2至9中任一項所述一種用于熔融堆積快速成型的微型擠出系統(tǒng)，其特征在于所述軸承孔和送絲機構與所述加熱元件之間設有隔熱板。
專利摘要一種用于熔融堆積快速成型的微型擠出系統(tǒng)，該微型擠出系統(tǒng)包括基座及設于基座上的噴頭，所述噴頭為兩個，至少其中一個所述噴頭包括螺桿、柱塞式料筒、螺桿式料筒及噴嘴，螺桿安裝在基座上的軸承孔上，在柱塞式料筒及螺桿式料筒上設有加熱元件；在螺桿式料筒前端設有噴嘴；送絲機構朝向柱塞式料筒的后端；送絲機構及螺桿均由驅(qū)動機構驅(qū)動。該系統(tǒng)在保證絲料能夠連續(xù)穩(wěn)定進料與塑化的同時，能用較低的送絲推力將絲料送入料筒，并能通過微型螺桿實現(xiàn)對熔體的增壓擠出；工作噴頭跟非工作噴頭能自動實現(xiàn)升降轉(zhuǎn)換，使得雙噴頭的工作穩(wěn)定可靠，大大降低快速成型后處理的復雜程度并提高產(chǎn)品的表面質(zhì)量。
文檔編號B29C47/00GK201272015SQ200820051800
公開日2009年7月15日 申請日期2008年8月5日 優(yōu)先權日2008年8月5日
發(fā)明者斌 劉, 毅 謝 申請人:華南理工大學