易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及增材制造機床部件設計技術領域，尤其是涉及一種易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置，包括打印基座，預熱基板，兩個打印基板組和兩個頂升機構；每個打印基板組均包括多個打印基板單元，多個打印基板單元平行間隔設置；預熱基板設置在打印基座上，兩個打印基板組均設置在預熱基板上方，且一個打印基板組的相鄰兩個打印基板單元之間設置有另一個打印基板組的一個打印基板單元；每個打印基板組與一個頂升機構傳動連接，頂升機構用于帶動打印基板組上下移動。本實用新型提供的易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置，利用兩個打印基板組間隔地上下移動，能有效剪切成型在打印基板上的物體，較省力的剝離粘結在打印基板上的成型件。
【專利說明】
易于剝離増材制造打印臺上成型件的裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及增材制造機床部件設計技術領域，尤其是涉及一種易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置。
【背景技術】
[0002]增材制造概念的提出始于20世紀80年代后期，我國則始于90年代初開始研究。經過短短20余年的時間，這一技術已取得了飛速發展，在航空航天、微納制造、生物醫學工程等諸多領域的應用前景十分廣闊。增材制造(additive manufacturing，AM)技術是通過CAD設計數據采用材料逐層累加的方法制造實體零件的技術，相對于傳統的材料去除(切削加工)技術，是一種“自下而上”材料累加的制造方法。其優勢在于三維結構的快速和自由制造，被廣泛應用于新產品開發、單件小批量制造。自20世紀80年代末增材制造技術逐步發展，期間也被稱為“材料累加制造” (material increase manufacturing)、“快速原型”(rapid prototyping)、“分層制造，，(layered manufacturing)、“實體自由制造，，(solidfree-form fabricat1n)、“3D打印技術” (3D printing)等。名稱各異的叫法分別從不同側面表達了該制造技術的特點。
[0003]恪融沉積快速沉積技術FDM(Fused Deposit1n Modeling)是目前國內外應用最為廣泛的快速成型技術之一。它可以快速，精確地將設計思想從CAD模型物化為具有一定功能的原型或零件，從而實現對產品的快速測評及修改，有效的縮短了產品的開發周期。具有成型速度快，結構易構性好，自動化程度高的優點。
[0004]但是目前包括FDM在內的幾乎所有的增材制造技術對打印的成型件從打印臺分離都有局限性，需要人工手動分離。以FDM打印成型件為例，由于FDM類打印機是高溫熔料成型，所有耗材會凝固在平臺上，比較難取下，費時費力。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置，以解決現有技術中存在的難以將成型件從打印臺上剝離下來的技術問題。
[0006]本實用新型提供的易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置，包括打印基座，預熱基板，兩個打印基板組和兩個頂升機構;每個打印基板組均包括多個打印基板單元，多個打印基板單元平行間隔設置;預熱基板設置在打印基座上，兩個打印基板組均設置在預熱基板上方，且一個打印基板組的相鄰兩個打印基板單元之間設置有另一個打印基板組的一個打印基板單元;每個打印基板組與一個頂升機構傳動連接，頂升機構用于帶動打印基板組上下移動。
[0007 ]進一步地，每個打印基板組還包括連接桿和多個固定桿;連接桿的側壁上，沿連接桿延伸的方向，依次間隔的設置有多個固定桿;每個固定桿與一個打印基板單元連接;連接桿與頂升機構傳動連接。
[0008]進一步地，每個打印基板組包括兩個連接桿;每個打印基板單元的兩端均設置有一個固定桿;每個打印基板組的一側的多個固定桿均與一個連接桿連接，另一側的多個固定桿與另一個連接桿連接;兩個連接桿均與一個頂升機構傳動連接。
[0009]進一步地，頂升機構包括電機、主傳動軸、從傳動軸、同步齒形帶，以及四個齒條；電機設置在打印基座上，主傳動軸的一端與電機的動力輸出軸固定連接，主傳動軸上設置有主皮帶齒輪;從傳動軸轉動連接在打印基座上，從傳動軸上設置有從皮帶齒輪;主皮帶齒輪與從皮帶齒輪外套設有同步齒形帶；
[0010]主傳動軸的兩端均設置有一個主動齒輪，從傳動軸的兩端均設置有一個從動齒輪;每個連接桿的兩端均設置有一個齒條，每個連接桿的一個齒條與一個主動齒輪嚙合，另一個齒條與一個從動齒輪嗤合。
[0011]進一步地，打印基座與預熱基板之間，設置有多個減震彈簧。
[0012]進一步地，易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置還包括控制器，控制器與電機電連接，用于控制調節電機的轉動圈數，以控制調節打印基板組的行程距離。
[0013]進一步地，易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置還包括溫度傳感器，溫度傳感器設置在預熱基板上，且溫度傳感器與控制器電連接。
[0014]本實用新型提供的易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置，利用兩個打印基板組間隔地上下移動，能有效剪切成型在打印基板上的物體，較省力的剝離粘結在打印基板上的成型件。
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本實用新型【具體實施方式】或現有技術中的技術方案，下面將對【具體實施方式】或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1為本實用新型實施例提供的易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置的示意圖；
[0017]圖2為圖1中I部位的細節圖；
[0018]圖3為本實用新型實施例提供的易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置中打印基板組的結構示意圖；
[0019]圖4-1為本實施例提供的易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置的初始工作狀態圖；
[0020]圖4-2為本實施例提供的易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置的工作狀態圖 ，
[0021]圖4-3為本實施例提供的易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置的工作狀態圖
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[0022]附圖標記:
[0023]1-打印基座；2-預熱基板；3-打印基板組；
[0024]31-打印基板單元；32-連接桿；33-固定桿；
[0025]41-電機；42-主傳動軸；
[0026]43-從傳動軸；44-同步齒形帶；45-齒條；
[0027]46-主皮帶齒輪； 47-從皮帶齒輪；48-主動齒輪；
[0028]49-從動齒輪； 5-減震彈簧。
【具體實施方式】
[0029]下面將結合附圖對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0030]在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0031]在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
[0032]圖1為本實用新型實施例提供的易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置的示意圖。如圖1所示，本實施例提供的易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置，包括打印基座I，預熱基板2，兩個打印基板組3和兩個頂升機構;每個打印基板組3均包括多個打印基板單元31，多個打印基板單元31平行間隔設置;預熱基板2設置在打印基座I上，兩個打印基板組3均設置在預熱基板2上方，且一個打印基板組3的相鄰兩個打印基板單元31之間設置有另一個打印基板組3的一個打印基板單元31;每個打印基板組3與一個頂升機構傳動連接，頂升機構用于帶動打印基板組3上下移動。
[0033]其中，頂升機構的形式有多種，例如頂升機構包括氣缸和連桿，打印基板組3的多個打印基板單元31平行間隔地固定連接在連桿上，氣缸的活塞桿與連桿的一側連接，氣缸運行即帶動打印基板組3上下運動；同理，頂升機構還可以包括液壓缸和連桿，液壓缸的活塞桿與連桿連接;頂升機構還可以包括有電機，齒輪，與齒輪嚙合的齒條等等，電機帶動齒輪轉動，齒條固定于打印基板組3上，齒輪轉動使得齒條上下運動，進而打印基板組3也上下運動。
[0034]兩個打印基板組3均設置在預熱基板2上，每組打印基板組3包括多個打印基板單元31，每個打印基板單元31組通過與預熱基板2面接觸定位，使得整個打印基板單元31組合的打印平面在打印的過程中有較高的平面度，保證了重復多次打印的過程中的平面形位公差精度，避免打印過程中出現單個打印基板單元31與整體基板平面出現錯位現象。
[0035]在上述實施例的基礎上，進一步地，每個打印基板組3還包括連接桿32和多個固定桿33;連接桿32的側壁上，沿連接桿32延伸的方向，依次間隔的設置有多個固定桿33;每個固定桿33與一個打印基板單元31連接;連接桿32與頂升機構傳動連接。
[0036]圖3為本實用新型實施例提供的易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置中打印基板組的結構示意圖。
[0037]參見圖3，打印基板組3包括多個打印基板單元31、連接桿32和多個固定桿33，連接桿32上依次間隔地設置有多個固定桿33，且每個固定桿33與一個打印基板單元31連接，頂升機構只要作用在連接桿32上，即能夠帶動打印基板組3上下移動。
[0038]在上述實施例的基礎上，進一步地，每個打印基板組3包括兩個連接桿32;每個打印基板單元31的兩端均設置有一個固定桿33;每個打印基板組3的一側的多個固定桿33均與一個連接桿32連接，另一側的多個固定桿33與另一個連接桿32連接;兩個連接桿32均與一個頂升機構傳動連接。
[0039]如圖3所示，每個打印基板組3包括兩個連接桿32，兩個連接桿32分布在打印基板單元31的兩端，每個打印基板單元31通過一個固定桿33與連接桿32連接。
[0040]在上述實施例的基礎上，進一步地，頂升機構包括電機41、主傳動軸42、從傳動軸43、同步齒形帶44，以及四個齒條45;電機41設置在打印基座I上，主傳動軸42的一端與電機41的動力輸出軸固定連接，主傳動軸42上設置有主皮帶齒輪46;從傳動軸43轉動連接在打印基座I上，從傳動軸43上設置有從皮帶齒輪47;主皮帶齒輪46與從皮帶齒輪47外套設有同步齒形帶44;
[0041]主傳動軸42的兩端均設置有一個主動齒輪48，從傳動軸43的兩端均設置有一個從動齒輪49;每個連接桿32的兩端均設置有一個齒條45，每個連接桿32的一個齒條45與一個主動齒輪48嚙合，另一個齒條45與一個從動齒輪49嚙合。
[0042]圖2為圖1中I部位的細節圖。
[0043]參見圖1和圖2，電機41的動力輸出軸與主傳動軸42固定連接，主傳動軸42上設置有主皮帶齒輪46，從傳動軸43上設置有從皮帶齒輪47，通過同步齒形帶44，電機41運轉進而主傳動軸42與從傳動軸43均旋轉；
[0044I主傳動軸42的兩端均設置有一個主動齒輪48，從傳動軸43的兩端均設置有一個從動齒輪49，每個連接桿32的兩端均設置有一個齒條45，通過四個齒條45分別與兩個主動齒輪48和兩個從動齒輪49的嚙合，電機41轉動帶動打印基板組3上下移動。
[0045]圖4-1為本實施例提供的易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置的初始工作狀態圖；圖4-2為本實施例提供的易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置的工作狀態圖一；圖4-3為本實施例提供的易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置的工作狀態圖二。
[0046]參見圖4-1，圖4-2，圖4-3，圖中大方框代表成型件。本實施例提供的易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置，兩組打印基板組3分別由兩個電機41控制，為了方便說明，我們先暫定為電機一控制打印基板組一，電機二控制打印基板組二。
[0047]成型件首先打印完成后粘結在由兩組打印基板組3形成的打印平臺上如圖4-1所示，電機一控制打印基板組一向上運動，使得粘結在打印基板組二上的工件粘結部分剝離如圖4-2所示，隨后打印基板組一回歸，形成如圖4-1所示的形態，然后電機二控制打印基板組二向上運動，使得粘結在打印基板組一上的工件粘結部分剝離如圖4-3所示，至此成型件自動剝離完成。
[0048]在上述實施例的基礎上，進一步地，打印基座I與預熱基板2之間，設置有多個減震彈簧5。
[0049]如圖1所示，預熱基板2通過四個抗震彈簧支架連接在打印基座I上，減震彈簧5設置在四個彈簧支架上，便于提高整體打印穩定性。
[0050]在上述實施例的基礎上，進一步地，易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置還包括控制器，控制器與電機41電連接，用于控制調節電機41的轉動圈數，以控制調節打印基板組3的行程距離。
[0051]通過外部控制器控制電機41進而控制調節打印基板組3的運動行程，以使成型件每次剝離打印平臺表面后，打印基板組3通過外部控制器回到初始狀態。
[0052]在上述實施例的基礎上，進一步地，易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置還包括溫度傳感器，溫度傳感器設置在預熱基板2上，且溫度傳感器與控制器電連接。
[0053]打印基板單元31通過面接觸有效的貼合預熱基板2，從而有利于減少熱應力，避免成型件的收縮和翹曲不均勻，進一步提高成型件的機械性能，因此預熱基板2的溫度控制尤為重要，我們通過在預熱基板2上設置溫度傳感器，利用外部控制器對預熱溫度進行自動控溫O
[0054]通過以上實施方式，本實施例提供的易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置，一次定位的條件下，滿足機床在其上連續完成熔融沉積打印所需的工藝要求;可應用于三軸打印機或五軸熔融打印機上，通用性強;能有效剪切成型在打印基板上的物件，能較省力的剝離粘結在打印基板上的成型件。
[0055]最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制;盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。
【主權項】
1.一種易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置，其特征在于，包括打印基座，預熱基板，兩個打印基板組和兩個頂升機構； 每個所述打印基板組均包括多個打印基板單元，多個所述打印基板單元平行間隔設置;所述預熱基板設置在所述打印基座上，兩個所述打印基板組均設置在所述預熱基板上方，且一個所述打印基板組的相鄰兩個打印基板單元之間設置有另一個所述打印基板組的一個打印基板單元;每個所述打印基板組與一個所述頂升機構傳動連接，所述頂升機構用于帶動所述打印基板組上下移動。2.根據權利要求1所述的易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置，其特征在于，每個所述打印基板組還包括連接桿和多個固定桿;所述連接桿的側壁上，沿所述連接桿延伸的方向，依次間隔的設置有多個所述固定桿;每個所述固定桿與一個所述打印基板單元連接；所述連接桿與所述頂升機構傳動連接。3.根據權利要求2所述的易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置，其特征在于，每個所述打印基板組包括兩個所述連接桿;每個所述打印基板單元的兩端均設置有一個所述固定桿;每個所述打印基板組的一側的多個所述固定桿均與一個所述連接桿連接，另一側的多個所述固定桿與另一個所述連接桿連接;兩個所述連接桿均與一個所述頂升機構傳動連接。4.根據權利要求3所述的易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置，其特征在于，所述頂升機構包括電機、主傳動軸、從傳動軸、同步齒形帶，以及四個齒條； 所述電機設置在所述打印基座上，所述主傳動軸的一端與所述電機的動力輸出軸固定連接，所述主傳動軸上設置有主皮帶齒輪；所述從傳動軸轉動連接在所述打印基座上，所述從傳動軸上設置有從皮帶齒輪;所述主皮帶齒輪與所述從皮帶齒輪外套設有所述同步齒形帶； 所述主傳動軸的兩端均設置有一個主動齒輪，所述從傳動軸的兩端均設置有一個從動齒輪;每個所述連接桿的兩端均設置有一個所述齒條，每個所述連接桿的一個齒條與一個所述主動齒輪嚙合，另一個所述齒條與一個所述從動齒輪嚙合。5.根據權利要求1-4任一項所述的易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置，其特征在于，所述打印基座與所述預熱基板之間，設置有多個減震彈簧。6.根據權利要求4所述的易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置，其特征在于，還包括控制器，所述控制器與所述電機電連接，用于控制調節所述電機的轉動圈數，以控制調節所述打印基板組的行程距離。7.根據權利要求6所述的易于剝離增材制造打印臺上成型件的裝置，其特征在于，還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器設置在所述預熱基板上，且所述溫度傳感器與所述控制器電連接。
【文檔編號】B29C67/00GK205439279SQ201620198224
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月15日
【發明人】張高峰, 曾澤恩, 歐陽國強, 劉楚梁, 周后明, 周里群, 朱科軍, 徐志強, 馮建軍
【申請人】湘潭大學