專利名稱：光固化快速原型制造用樹脂涂層裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及光固化快速原型制造用樹脂涂層裝置，屬于快速原型制造技術領域。
背景技術：
快速原型制造技術是一種基于離散堆積原理的累加式成型技術。它借助計算機、激光、精密傳動和數(shù)控等現(xiàn)代手段，將計算機輔助設計(CAD)和計算機輔助制造(CAM)集成于一體，根據(jù)在計算機上構造的三維模型，能在很短時間內直接制造產(chǎn)品模型或樣品。光固化快速原型制造工藝以光敏樹脂為原料，將計算機上設計的零件三維模型， 表面三角化處理，存儲成STL文件格式，對其進行分層處理，得到各層截面的二維輪廓信息，按照這些輪廓信息自動生成掃描凝固路徑，通過計算機控制紫外激光使其逐層凝固成型。當一層固化完畢后，工作臺下移一個層厚的距離，以使在原先固化好的樹脂表面再涂覆上一層新的液態(tài)光敏樹脂，刮刀將粘度較大的樹脂液面刮平，然后進行新一層的涂層的掃描凝固工作，如此重復，直至整個制件制造完畢。目前的樹脂涂層方法有兩種，一種為負壓吸附式涂層方法。該方法進行涂層的過程為當一層二維輪廓固化完畢后，工作臺下降一個層厚的距離，再采用負壓吸附式涂層機構，實現(xiàn)在已固化層上表面涂覆新液態(tài)光敏樹脂。該方法由于刮刀刀口與樹脂液面之間有一定間隙，工件下沉時由于樹脂粘滯不易流動而引起的凹陷或是刮刀快速運行等原因極容易使刮刀空腔失去負壓而影響工件已固化層上表面新液態(tài)光敏樹脂涂覆的均勻性，最終影響工件質量導致制件失敗。特別是制作截面面積較大的工件時，因為負壓吸附式涂層機構中的樹脂量以及裝置移動時在已固化層上表面涂覆的樹脂量很難準確控制，容易使已固化層表面缺少樹脂或難以保證其層厚精度致使涂層過程失敗。另一種為浸沒式涂層方法。該方法存在工作平臺運動過程耗時較多，輔助工作時間較長，致使制作效率低等不足。為解決上述不足，在中國專利號為200410073259
公開日為2005年4月6日，名稱為“一種用于光固化快速成型工藝的樹脂涂層裝置”設計出了活塞式工作臺的樹脂涂層制作。該裝置包括儲存槽以及與儲存槽相連通的通過計算機進行控制的蠕動泵，蠕動泵通過管路與分點布置的噴頭相連通，在分點布置的噴頭正下方還設有缸體以及與缸體緊密配合的通過計算機控制的活塞，活塞的上表面與缸體的內圓柱面形成的空間作為容納樹脂的樹脂槽，在活塞的上端與缸體的開口在同一水平面的位置還設有刮板以及與刮板相連接的換能器和由計算機控制的超聲波發(fā)生器。在制作過程中，當一層樹脂固化完成后，在計算機的控制下，活塞下移一層厚的距離，蠕動泵在計算機的控制下從儲存槽中抽取定量的樹脂并經(jīng)噴頭噴到樹脂槽內，樹脂噴好后，計算機控制超聲波發(fā)生器通過換能器將振動傳輸給刮板，刮板沿水平方向進行刮平動作，完成樹脂層的均勻涂覆工作，制件全部制作完成后，活塞上升到缸體的最頂端將制作頂出。通過該專利文獻中的樹脂涂層裝置進行涂層時存在以下不足因噴頭是固定不動的，必須使噴頭上的噴孔的分布區(qū)域同活塞的大小相當才能避免樹脂的局部過量堆積、使得樹脂能夠被刮板刮平，從而導致噴頭的體積龐大、噴頭會干涉制件從缸內取出，不適合于橫截面較大的制件的制作；刮板的刮平動作是在完成對整個樹脂槽的樹脂填充后才進行的，因此在刮平前樹脂裸露在光線下的時間較長，受光線中紫外光的影響，會產(chǎn)生固化而導致流動性變差，不利于刮平作業(yè)的進行，為此該專利文獻中通過設計超聲波裝置和能量轉換器來使刮板在振動中進行刮平動作，以克服樹脂流動性差的問題，這樣不但使得裝置的結構復雜，而且刮板以振動的狀態(tài)進行刮平動作，樹脂層的表面會存在波紋即樹脂表面的平整度差，不利于涂層層厚的降低；不能夠對缸內沒有固化的多余樹脂進行回收利用；儲液槽為開口設計，其內的樹脂長期裸露在外，會導致樹脂的流動性下降，不利于涂層厚度的降低；噴頭噴樹脂的過程同刮板的刮平過程分開進行，生產(chǎn)效率低。

實用新型內容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有的活塞式樹脂涂層裝置的上述不足，提供一種能以簡單的結構高效地完成大面積薄層樹脂涂層均勻平整地涂設的、樹脂利用率高的光固化快速原型制造用樹脂涂層裝置。 以上技術問題是通過下列技術方案解決的一種光固化快速原型制造用樹脂涂層裝置，包括主缸、與主缸內壁緊密配合的活塞式工作臺、儲存槽、泵以及控制泵和活塞式工作臺的計算機，活塞式工作臺的上表面和主缸的內表面之間形成容納腔，其特征在于，還包括移動式噴涂裝置，所述移動式噴涂裝置包括設有噴口的噴頭、刮刀以及通過所述計算機控制的驅動噴頭與刮刀同步移動的驅動機構，所述噴頭和刮刀位于活塞式工作臺的上方，所述泵用于將儲存槽內的樹脂經(jīng)所述噴頭噴到所述容納腔內。通過將噴頭設計為可在活塞式工作臺的上方移動的結構形式且噴頭和刮板在同一個驅動結構的驅動下在活塞式工作臺的上方移動，使得噴頭在噴出樹脂填充到容納腔的同時刮刀能夠即時將樹脂的上表面刮平，從而避免了樹脂層長期裸露在空氣中受紫外線影響產(chǎn)生固化而導致的流動性下降的問題；因噴頭為可移動的，因此不需要將噴頭上的噴孔的分布區(qū)域設計為同活塞式工作臺的大小相匹配，而只需要將噴頭設計為垂直于移動方向的條形結構且噴孔沿噴頭的長度方向分布即可，起到降低噴頭的體積的作用、提高了結構的緊湊性，取出制件的過程中，通過驅動制作使噴頭移離活塞式工作臺的正上方，避免同取出制件的過程相干涉。作為優(yōu)選，噴頭上的噴口為若干沿垂直于噴頭移動方向分布的孔或沿垂直于噴頭移動方向延伸的縫隙。能進一步降低經(jīng)噴頭噴到容納腔內的樹脂局部過度堆積，便于將樹脂表面刮平，能實現(xiàn)更薄的樹脂層的制作。作為優(yōu)選，所述刮刀有兩片，兩片刮刀沿噴頭的移動方向分布在噴頭上的噴口的兩側。噴頭和刮刀的該結構關系使得噴頭無論朝向那個方向移動都可以進行噴樹脂的動作且刮刀能及時將樹脂刮平，制作涂層時沒有方向性限制，進一步制作涂層時的工作效率。作為優(yōu)選，所述噴頭設有進口和配送腔，所述進口的內端位于配送腔的中部以下，噴口的出口端位于噴頭的下表面上，噴口的進口端位于配送腔的上部。使用過程中儲存槽內的樹脂經(jīng)進口進入配送腔、再經(jīng)配送腔流向噴口、左后噴在容納腔內。能夠防止進入噴頭的樹脂直接從正對進口的噴口噴出，樹脂從各個噴口噴出時的流速的一致性好，防止容納腔內的樹脂產(chǎn)生局部堆積、提高噴涂效果。作為優(yōu)選，所述噴頭包括可拆卸連接在一起的兩個半部，所述配送腔和噴口設置在兩個半部的連接面上。制作噴頭、清潔噴頭內部空間和噴口時方便。作為優(yōu)選，所述容納腔各處的寬度尺寸相等，所述驅動機構包括沿容納腔的寬度方向跨接在主缸兩側之間的安裝座和驅動安裝座沿垂直于容納腔的寬度方向移動的驅動馬達，所述噴頭和刮刀連接在所述安裝座上。工作過程中，驅動馬達通過驅動件驅動安裝座在容納腔上方作往復運動，安裝座帶動噴頭和刮板一起移動。噴頭從容納腔的一側移動到另一側的過程中即能完成一個樹脂層的噴涂刮平動作，再從另一側回移到一側時又能完成下一層樹脂層的噴涂刮平動作，填充出樹脂層時的效率高。由于樹脂層的表面不是通過分段刮平的，因此不會產(chǎn)生接縫痕跡，樹脂層的表面平整度好。本實用新型還包括回收槽，所述主缸的上端設有溢流口，回收槽通過所述溢流口同容納腔相連通，所述刮刀同所述溢流口位于同一水平面上。每制作一個涂層所噴出的樹脂量為剛好使樹脂填充在容納腔內時液面同溢流口平齊。在制件完成后，噴頭和刮板移動到避開主缸的正上方，活塞式工作臺上升到比溢流口略高將制件頂出，使得沒有固化的樹脂在重力作用下經(jīng)溢流口流到回收槽內，回收槽內的樹脂回收到儲存槽中進行回收利用。 樹脂的利用率高，能降低生產(chǎn)成本。作為優(yōu)選，所述回收槽為沿主缸的周向延伸的設置在主缸外表面上的環(huán)形槽。主缸如果因意外而滿出時，樹脂能夠被回收槽接住、不會產(chǎn)生樹脂報廢、污染設備和場地，使用時的安全性好且結構緊湊。作為優(yōu)選，所述泵為壓力泵，所述儲存槽為密封槽，所述泵設置在回收槽和儲存槽之間。儲存槽設計為密封槽，樹脂不易受潮和固化，能長期保持較好的流動性，便于樹脂的鋪平。泵設計為壓力泵再配合密封的儲存槽，一個泵即能同時完成將儲存槽內的樹脂輸送到容納腔內和將回收槽內的樹脂回收到儲存槽內的作用。結構緊湊，部件數(shù)量少。本實用新型具有下述優(yōu)點，將噴頭設計為同刮板同步進行移動的方式，使得填充涂層和刮平樹脂上表面的動作能夠同時進行，樹脂裸露的時間短，樹脂流動性下降小，能實現(xiàn)涂層的精密刮平，涂層厚度可達到O. 015毫米；結構緊湊簡單、噴頭不會干涉制件的取出、制作涂層時的效率高，便于進行大面積涂層的制作；設計回收槽及相關結構，能方便地對沒有固定的樹脂進行回收；泵設計為一個壓力泵且儲存槽設計為密封槽，能以最簡的部件實現(xiàn)將儲存從儲存槽中輸送到容納腔內和將主缸內沒有固化的樹脂回收都儲存槽中。

圖I為本實用新型實施例一的立體結構示意圖。圖2為圖I中的噴頭的橫截面示意圖。圖3為本實用新型實施例二的俯視示意圖。圖4為實施例二的噴頭的仰視示意圖。圖中主缸1，活塞式工作臺2，儲存槽3，泵4，計算機5，移動式噴涂裝置6，噴頭61，左半邊611，右半部612，進口 613，配送腔614，噴口 615，刮刀62，驅動機構63，安裝座631，驅動馬達632，滑軌633，鏈條634，容納腔7，回收槽8，溢流口 9。
具體實施方式
以下結合附圖與實施例對本實用新型作進一步的說明。[0024]實施例一，參見圖1，一種光固化快速原型制造用樹脂涂層裝置，包括主缸I、與主缸I內壁緊密配合的活塞式工作臺2、儲存槽3、泵4、計算機5和移動式噴涂裝置6。主缸I為矩形缸?；钊焦ぷ髋_2的上表面和主缸I的內表面之間形成容納腔7。主缸I的外表面上設有回收槽8?；厥詹?為沿主缸的周向延伸的環(huán)形槽。容納腔7和回收槽8通過設置在主缸I的上端的溢流口 9相連通。儲存槽3為密封槽。泵4為壓力泵。泵4的進口端通過管道同回收槽8相連通。泵4的出口通過管道同儲存槽3相對接。移動式噴涂裝置6包括噴頭61、刮刀62和驅動機構63。噴頭61和刮刀62位于活塞式工作臺2的上方。刮刀62同溢流口 9位于同一水平面上。驅動機構63包括安裝座631和驅動馬達632。在主缸I的前后兩側上各設有一條沿左右方向延伸的滑軌633。安裝座631的前后兩端滑動連接在兩條滑軌633上?！0029]驅動馬達632通過兩條鏈條634驅動安裝座631在滑軌633上滑動。兩條鏈條634位于安裝座631的兩端上。該種驅動方式使得安裝座移動時的平穩(wěn)性好且不會產(chǎn)生偏斜。噴頭61和刮刀62連接在安裝座631上。插槽槽3通過軟管同噴頭61相連通?；钊焦ぷ髋_2、泵4和驅動馬達632都通過計算機5進行控制。參見圖2，噴頭61由可拆卸連接在一起的兩個半部即左半邊611和右半部612構成。噴頭61設有進口 613、配送腔614和噴口 615。配送腔614和噴口 615設置在左半邊611和右半部612的連接面上。噴口 615為沿前后方向即噴頭61的長度反向延伸的縫隙。進口 613的內端位于配送腔614的中部以下。噴口 615的出口端位于噴頭61的下表面上，噴口 615的進口端位于配送腔614的上部。使用過程中，樹脂是經(jīng)進口進入噴頭的。刮刀62有兩片，兩片刮刀62分別同左半邊611和右半部612為一體機構。兩片刮刀62沿左右方向分布在噴口 615的左右兩側。參見圖I和圖2，通過本光固化快速原型制造用樹脂涂層裝置進行快速原型制造的方法為第一步、制作首層樹脂涂覆層，首層樹脂涂覆層的具體制作過程為驅動機構63在計算機5的控制下使噴頭61和刮板62移動到容納腔7的左側當然設計為移動到右側也行、活塞式工作臺2在計算機5的控制下下降一個層厚距離，驅動機構63使噴頭61和刮板62從容納腔的左側移動右側、泵4在計算機5的控制下將儲存槽3中的樹脂經(jīng)噴頭61定量輸送到容納腔7中，噴頭61噴灑樹脂的過程中刮刀62同步將容納腔7內的樹脂刮平，然后對容納腔7內的樹脂進行光固化，光固化機構為現(xiàn)有機構，在圖中沒有畫出；第二步、制作下一層樹脂涂覆層，下一層樹脂涂覆層的具體制作過程為活塞式工作臺2在計算機5的控制下下降一個層厚的距離，驅動機構63在計算機5的控制下使噴頭61和刮板62從右向左移動、泵4在計算機5的控制下將儲存槽3中的樹脂經(jīng)噴頭61定量輸送到容納腔7中，噴頭61噴灑樹脂的過程中刮刀62同步將容納腔內的樹脂刮平，然后對容納腔7內的樹脂進行光固化；重復下一層樹脂涂覆層的制作過程直至整個制件制造完畢；第三步、活塞式工作臺2在計算機5的控制下上升到同溢流口 9平齊，主缸I內沒有固化的樹脂從溢流口 9流到回收槽8內并被泵4回收到儲存槽3中。在制作相鄰的樹脂涂覆層的過程中，噴頭和刮板的移動方向是相反的，在制作制件的整個工作過程中，噴頭和刮板是作往復運動的且每作一次單程移動即完成一層涂層的上樹脂和樹脂刮平動作。[0035]實施例二，參見圖3，同實施例一的不同之處為，主缸I為扇環(huán)形。主缸I同活塞式工作臺2所圍成的容納腔7為扇環(huán)形?；厥詹?為設置在主缸I的外表面上的扇環(huán)形槽。使用過程中驅動電機632驅動安裝座631作往復擺動、安裝座631驅動噴頭61沿容納腔7的周向移動。 參見圖4并結合圖3，噴口 615為若干沿容納腔的徑向分布的孔。噴口 615開口面積從靠近驅動馬達632的一端向遠離驅動馬達632的一端依次增大。使得雖然噴頭61的內端(靠近驅動馬達的端)和外端的線速度不同，同樣能夠使噴出的樹脂不會產(chǎn)生局部堆積的現(xiàn)象。
權利要求1.一種光固化快速原型制造用樹脂涂層裝置，包括主缸、與主缸內壁緊密配合的活塞式工作臺、儲存槽、泵以及控制泵和活塞式工作臺的計算機，活塞式工作臺的上表面和主缸的內表面之間形成容納腔，其特征在于，還包括移動式噴涂裝置，所述移動式噴涂裝置包括設有噴口的噴頭、刮刀以及通過所述計算機控制的驅動噴頭與刮刀同步移動的驅動機構，所述噴頭和刮刀位于活塞式工作臺的上方，所述泵用于將儲存槽內的樹脂經(jīng)所述噴頭噴到所述容納腔內。
2.根據(jù)權利要求I所述的光固化快速原型制造用樹脂涂層裝置，其特征在于，噴頭上的噴口為若干沿垂直于噴頭移動方向分布的孔或沿垂直于噴頭移動方向延伸的縫隙。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的光固化快速原型制造用樹脂涂層裝置，其特征在于，所述刮刀有兩片，兩片刮刀沿噴頭的移動方向分布在噴頭上的噴口的兩側。
4.根據(jù)權利要求I或2所述的光固化快速原型制造用樹脂涂層裝置，其特征在于，所述噴頭設有進口和配送腔，所述進口的內端位于配送腔的中部以下，噴口的出口端位于噴頭的下表面上，噴口的進口端位于配送腔的上部。
5.根據(jù)權利要求4所述的光固化快速原型制造用樹脂涂層裝置，其特征在于，所述噴頭包括可拆卸連接在一起的兩個半部，所述配送腔和噴口設置在兩個半部的連接面上。
6.根據(jù)權利要求I或2所述的光固化快速原型制造用樹脂涂層裝置，其特征在于，所述容納腔各處的寬度尺寸相等，所述驅動機構包括沿容納腔的寬度方向跨接在主缸兩側之間的安裝座和驅動安裝座沿垂直于容納腔的寬度方向移動的驅動馬達，所述噴頭和刮刀連接在所述安裝座上。
7.根據(jù)權利要求I或2所述的光固化快速原型制造用樹脂涂層裝置，其特征在于，還包括回收槽，所述主缸的上端設有溢流口，回收槽通過所述溢流口同容納腔相連通，所述刮刀同所述溢流口位于同一水平面上。
8.根據(jù)權利要求8所述的光固化快速原型制造用樹脂涂層裝置，其特征在于，所述回收槽為沿主缸的周向延伸的設置在主缸外表面上的環(huán)形槽。
9.根據(jù)權利要求8所述的光固化快速原型制造用樹脂涂層裝置，其特征在于，所述泵為壓力泵，所述儲存槽為密封槽，所述泵設置在回收槽和儲存槽之間。
專利摘要本實用新型涉及快速原型制造技術領域。一種光固化快速原型制造用樹脂涂層裝置，包括主缸、活塞式工作臺、儲存槽、泵、計算機和移動式噴涂裝置，移動式噴涂裝置包括噴頭、刮刀以及驅動噴頭與刮刀同步移動的驅動機構，噴頭和刮刀位于活塞式工作臺的上方，活塞式工作臺的上表面和主缸的內表面之間形成容納腔，泵用于將儲存槽內的樹脂經(jīng)所述噴頭噴到所述容納腔內。本實用新型的目的在于提供一種能以簡單的結構高效地完成大面積薄層樹脂涂層均勻平整地涂設的、樹脂利用率高的光固化快速原型制造用樹脂涂層裝置。
文檔編號B29C41/08GK202572761SQ201220210409
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權日2012年5月11日
發(fā)明者路騰新, 李忠輪, 周青 申請人:杭州先臨快速成型技術有限公司