本實用新型涉及塑料機械制造技術領域，具體涉及一種碳纖維增強高溫高黏熱塑性塑料快速成型擠出模頭及擠出成型機構。

背景技術：

目前，碳纖維增強熱塑性塑料的3D打印材料因具有更好的強度、剛度和耐熱性越來越受到重視，針對PLA、ABS等低熔點低黏度塑料的碳纖維增強3D打印材料已走向市場，這類增強材料通過熔融擠出成型工藝技術進行3D打印成型，主要面向民用市場。

盡管碳纖維增強復合材料具有諸多優(yōu)異的特性，但不同的碳纖維增強樹脂應用領域具有一定的局限性，以PLA、ABS等樹脂作為碳纖維復合材料的增強樹脂，雖然在力學性能表現(xiàn)上有所提高，但對于高低溫、輻射環(huán)境以及高溫下持續(xù)使用性能受到限制，尤其對于空間環(huán)境，需要良好的耐高低溫性、熱穩(wěn)定性、抗蠕變性好的熱塑性樹脂基材料，如短碳纖維增強聚醚醚酮樹脂基復合材料，因具有優(yōu)異的耐疲勞、耐摩擦性能和優(yōu)異的力學特性，被廣泛應用在航空航天領域。該類樹脂基往往具有很高的熔點和黏度，須采用相適應的成型工藝和設備，現(xiàn)有擠出模頭無法解決熔融擠出成型所用的普通材質高溫下力學性能下降嚴重、碳纖維增強塑料均化度不足、加熱溫度達不到要求等問題。

技術實現(xiàn)要素：

針對背景技術中提出的問題，本實用新型提供了一種碳纖維增強高溫高黏熱塑性塑料快速成型擠出模頭，包括順序同軸連接的模座、模體和噴嘴，且所述模座、模體和噴嘴的中心處軸向設置分別有供塑料熔體流經(jīng)的模座流道、模體流道、噴嘴流道；所述模座流道內(nèi)還設置有分流結構，模座流道內(nèi)的塑料熔體經(jīng)由所述分流結構分流后流進所述模體流道內(nèi)；所述模體流道內(nèi)設置有過濾網(wǎng)，模體流道內(nèi)的塑料熔體流經(jīng)所述過濾網(wǎng)進入到所述噴嘴內(nèi)，塑料熔體最后從所述噴嘴的嘴部擠出。

較佳地，所述分流結構的上端位于模座流道內(nèi)，下端位于模座流道與模體流道的分界處；所述分流結構的上端呈一錐狀結構，所述分流結構的下端呈一半球狀結構，所述球狀結構周向上均布有多個通孔，所述通孔連通模座流道和模體流道。

較佳地，所述模座的外側一圈上設置有電加熱圈。

較佳地，所述模座朝向所述噴嘴的一端上設置有一安裝孔，所述安裝孔內(nèi)設置有熱電偶。

較佳地，所述熱電偶連接有一PID控制器，所述PID控制器還連接所述電加熱圈。

較佳地，所述噴嘴與所述模體螺紋連接。

較佳地，快速成型擠出模頭采用DC53模具鋼制成。

本實用新型還提供了一種快速成型擠出機構，包括以上所述的快速成型擠出模頭。

較佳地，還包括有螺筒和螺桿，所述螺筒與所述模座的連接，且內(nèi)部連通；所述螺桿設置在所述螺筒內(nèi)，所述螺桿用于推動塑料熔體流進所述模座的流道內(nèi)。

本實用新型由于采用以上技術方案，使之與現(xiàn)有技術相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果：

(1)在本實用新型中，通過分流結構和過濾網(wǎng)的設置，對由螺桿推動下來的未充分均化塑料熔體進行分流再均化，防止塑料在之前塑化不均造成噴嘴堵塞，保證了塑料熔體順利擠出以及出絲的質量；

(2)在本實用新型中，通過電加熱圈、熱電偶和PID控制器的設置，時刻滿足了高熔點熱塑性塑料的熔融要求，采用PID控制方式可使加熱溫度穩(wěn)定在目標溫度；

(3)在本實用新型中，快速成型擠出模頭采用DC53模具鋼制成，具有高韌性，能很好的解決熔融擠出成型所用普通材質噴頭在高溫下力學性能下降嚴重、容易碎裂的缺點。

附圖說明

結合附圖，通過下文的述詳細說明，可更清楚地理解本實用新型的上述及其他特征和優(yōu)點，其中：

圖1是本實用新型提供的快速成型擠出模頭原理圖；

圖2是本實用新型提供的快速成型擠出模頭安裝分離示意圖；

圖3是本實用新型提供的快速成型擠出機構原理圖。

具體實施方式

參見示出本實用新型實施例的附圖，下文將更詳細地描述本實用新型。然而，本實用新型可以以許多不同形式實現(xiàn)，并且不應解釋為受在此提出之實施例的限制。相反，提出這些實施例是為了達成充分及完整公開，并且使本技術領域的技術人員完全了解本實用新型的范圍。這些附圖中，為清楚起見，可能放大了層及區(qū)域的尺寸及相對尺寸。

本實用新型提供了一種碳纖維增強高溫高黏熱塑性塑料快速成型擠出模頭及擠出成型機構，其中碳纖維增強高溫高黏熱塑性塑料，具體可為CF/PEEK、CF/TPI等廣泛用于航天領域的特種工程塑料，該類型材料熔點高，對加熱方式和加熱溫度要求高，又由于材料熔融黏度大，通過細小的噴嘴時需要更高的擠出壓力。本實用新型可以解決該類材料在熔融擠出成型過程中，因其自身特性在高溫下力學性能下降嚴重、碳纖維增強塑料均化度不足、加熱溫度達不到要求等問題。

下面就具體實施例作進一步的說明。

實施例1

參照圖1-3，本實用新型提供了一種碳纖維增強高溫高黏熱塑性塑料快速成型擠出模頭，包括有模座5、模體3和噴嘴1，模座5、模體3和噴嘴1順序同軸連接。

具體的，模體3的上端插進模座5的下端并通過螺紋進行連接，從而實現(xiàn)了模座5的下端與模體3的上端之間的連接；噴嘴1的上端插進模體3的下端內(nèi)并通過螺紋進行連接，噴嘴1與模體3之間螺紋連接的方式可以便于快速更換不同型號的噴嘴，噴嘴的直徑可以為0.3-0.5mm，滿足了熔融擠出成型工藝對工件的打印成型。

進一步的，模座5的中心處軸向設置有模座流道，模體3的中心處軸向設置有模體流道，噴嘴1的中心處軸向設置有噴嘴流道，模座流道、模座流道、噴嘴流道同軸且相連通，塑料熔體自模座流道依次流過模體流道和噴嘴流道，最后從噴嘴1下端的嘴部擠出。

在本實施例中，模座流道內(nèi)設置有分流結構6，模座流道內(nèi)的塑料熔體經(jīng)由分流結構分流后流進模體內(nèi)。具體的，分流結構6同軸設置在模座流道內(nèi)，且分流結構6的下端面位于模座流道與模體流道之間的分界處，且分流結構6通過模體3進行軸向定位；分流結構6的上端設置有錐狀結構601，下端設置有半球狀結構602，半球狀結構602周向均布有多個通孔603，通孔603豎向設置，且通孔603連通模座流道和模體流道。模座流道內(nèi)的塑料熔體首先經(jīng)過錐狀結構601進行初步的分流，再經(jīng)過通孔603進行進一步的分流。其中，通孔603的設置數(shù)目可以為3個、4個等，此處不做限制。

在本實施例中，模體流道內(nèi)還設置有過濾網(wǎng)2，過濾網(wǎng)2可通過卡設或螺紋連接等方式水平設置在模體流道內(nèi)，此處不做限制；模體流道內(nèi)的塑料熔體流經(jīng)過濾網(wǎng)2過濾后，再進入到噴嘴1內(nèi)。

本實用新型通過分流結構6和過濾網(wǎng)2的設置，先對含有碳纖維的高黏度熔融熱塑性塑料進行分流，分流的塑料熔體通過過濾網(wǎng)2的小孔，防止塑料在之前塑化不均造成噴嘴堵塞，同時對塑料熔體進行均化，保證高黏度塑料熔體的均化度和出絲質量。

在本實施例中，模座5的外側一圈上設置有電加熱圈7，電加熱圈7用于對快速成型擠出模頭進行加熱，保證塑料熔體以合適的溫度從噴嘴中擠出。模座5朝向噴嘴1的一端上設置有一安裝孔501，安裝孔501內(nèi)設置有熱電偶4，熱電偶4用于實時感應塑料熔體的溫度；熱電偶4連接有一PID控制器，PID控制器還連接電加熱圈7。

熱電偶4實時感應塑料熔體溫度，并將溫度信息傳遞給PID控制器，PID控制器根據(jù)實時反饋的溫度與目標溫度進行比較，當?shù)陀谀繕藴囟鹊臅r候，PID控制器控制電加熱圈7對模頭進行加熱，加熱溫度可達到400℃；電加熱方式滿足了高熔點熱塑性塑料的熔融要求，采用PID控制方式可使加熱溫度穩(wěn)定在目標溫度。

在本實施例中，快速成型擠出模頭采用DC53模具鋼制成，調(diào)質處理后真空淬火，得到高韌性DC53模頭；采用DC53模頭，能很好的解決熔融擠出成型所用普通材質噴頭在高溫下力學性能下降嚴重、容易碎裂的缺點。

再參照圖2，就本實用新型提供的碳纖維增強高溫高黏熱塑性塑料快速成型擠出模頭的安裝過程，作進一步的說明：

將分流結構6從模座5下端置入模座內(nèi)，模體上端的軸尖凸臺(如圖1中所示)，可對分流結構6軸向定位，過濾網(wǎng)2從下端置入模體3內(nèi)，旋入噴嘴1，旋入后的噴嘴形成一個軸尖凸臺(如圖1中所示)，可對過濾網(wǎng)2軸向定位。

實施例2

參考圖3，本實用新型還提供了一種快速成型擠出機構，包括實施例1中所述的快速成型擠出模頭。

快速成型擠出機構還包括有螺筒9和螺桿10；螺筒9與模座5的連接，且其內(nèi)部連通；模座5周向上均布有若干埋頭孔502，螺筒9與模座5之間通過埋頭孔502并配備螺釘實現(xiàn)連接；螺筒9的直徑與模座5的直徑相同，模座5的端部直接作為模頭與螺筒9之間的連接法蘭，這種連接方式減小了法蘭尺寸，使得模頭整體更加的小型化。

螺桿10設置在螺筒9內(nèi)，螺桿10用于推動塑料熔體流進模座的流道內(nèi)。

本技術領域的技術人員應理解，本實用新型可以以許多其他具體形式實現(xiàn)而不脫離其本身的精神或范圍。盡管已描述了本實用新型的實施案例，應理解本實用新型不應限制為這些實施例，本技術領域的技術人員可如所附權利要求書界定的本實用新型的精神和范圍之內(nèi)作出變化和修改。