[发明专利]一种同层连续纤维复合材料3D打印机喷头装置

摘要

本发明属于3D打印机结构设计领域，涉及一种集进给、切断、熔融及冷却功能为一体的同层连续纤维复合材料3D熔融打印机喷头结构。该打印头上部的进给机构通过电机驱动主动轮，带动从动轮，从而带动复合材料纤维丝沿着主从轮的切线方向运动，实现进给功能；进给机构下部是切断机构，该机构通过伺服模块带动四连杆机构，进而带动连杆上面的刀片运动切断复合材料纤维丝；切断机构下部的熔融机构通过加热棒加热使加热块变热，使其里面裹有碳纤维或玻璃纤维的外围高分子热塑材料处于熔融状态后喷出；而冷却机构主要通过安装在风扇壳里的电风扇来实现，风扇壳的特殊设计使得风可以直接吹在喷出的复合材料纤维丝上；整体结构通过钣金外壳包装。

主权项

1.一种同层连续纤维复合材料3D打印机喷头装置，其主要特征为：该喷头是集进给、切断、熔融和冷却功能为一体的复合材料3D打印机喷头；其进给功能是通过电动机(1)提供动力，驱动主动轮(2)转动，主动轮(2)是齿轮或者摩擦轮，主动轮(2)带动从动轮(3)转动，从动轮(3)是一个带有凹槽的平轮，主动轮(2)固定在电动机(1)的转轴上，从动轮(3)通过螺栓固定在一弹簧杠杆机构上，杠杆(4)一端有一弹簧(5)，通过调节弹簧(5)上部的螺栓(6)来调节弹簧(5)的伸缩量，从而调节主动轮(2)与从动轮(3)的压紧程度，从而得到一合适的预紧力，将内部为碳纤维或玻璃纤维外部裹有高分子热塑性材料复合材料纤维丝(7)放置于主、从动轮之间，同时将其置于从动轮(3)的凹槽内，由于从动轮(3)通过压紧装置紧贴在主动轮(2)上，因此复合材料纤维丝(7)被压紧在从动轮(3)的凹槽内，主动轮(2)带动从动轮(3)转动，由于复合材料纤维丝(7)压紧在两轮之间，使得复合材料纤维丝(7)沿着主从轮的切线方向运动，从而使复合材料纤维丝(7)完成进给功能；其切断功能的实现基于一四连杆结构的原理，通过伺服模块(8)提供动力，伺服模块(8)固定在中间板(9)上，伺服模块(8)的输出轴上有一带孔的轮，伺服模块(8)通过连在其轮上的一连杆(10)与刀具固定件(11)连接，通过两个螺栓将切割复合材料纤维丝(7)的刀片(12)固定在刀具固定件(11)上，刀具固定件(11)通过定位轴(13)与中间板(9)连接，定位轴(13)一端为螺纹结构，拧紧在中间板(9)上，另一端穿过刀具固定件(11)，下面通过一卡簧定位，上管道(14)固定在中间板(9)上，下管道(15)固定在加热块(16)上，复合材料纤维丝(7)从上管道(14)顺下，然后进入下管道(15)里，上管道(14)和下管道(15)中间留有一缝隙，刀片(12)通过在缝隙中来回运动来切断其里面的复合材料纤维丝(7)，这样伺服模块(8)上的输出轮的转动带动连杆机构运动，从而带动刀具固定件(11)在定位轴(13)上摆动，刀具固定件(11)上的刀片(12)跟随刀具固定件(11)的摆动来切断缝隙中复合材料纤维丝(7)，从而达到切断复合材料纤维丝的目的；其熔融功能主要通过固定在加热块(16)上的加热棒(17)来对加热块(16)进行加热，加热块(16)上部是连接进复合材料纤维丝(7)的下管道(15)，下面连接的是出复合材料纤维丝(7)的喷嘴(18)，这样通过加热棒(17)加热使加热块(16)变热，从而传递热量到下管道(15)及其喷嘴(18)，使复合材料纤维丝(7)的外层高分子热塑性材料处于熔融状态后再喷出，温度的检测通过连接在加热块(16)上的温度传感器(19)来检测，压板(20)与加热块定位板(21)之间的加热块(16)通过两个螺栓来定位，而加热块定位板(21)通过中间定位轴(22)与中间板(9)连接，中间定位轴(22)两端为螺纹，一端拧紧在加热块定位板(21)上，另一端穿过中间板(9)后通过螺母固定住；其冷却功能的实现主要通过电风扇(23)来实现，电风扇(23)安装在风扇壳(24)里，风扇壳(24)通过两个螺栓固定在中间板(9)上，风扇壳(24)的设计使得风扇吹出的风可以直接吹在喷出的复合材料纤维丝(7)上，起到冷却作用。