一种喷嘴口径可调的3D打印机喷头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种喷嘴口径可调的3D打印机喷头，包括转子和喷嘴组件；所述转子包括蓄热块、储料管、喉管、隔热垫片、螺丝和螺母；所述喷嘴组件包括第一垫片、喷嘴围片、第二垫片、导向盘和控制盘。喷嘴围片相互配合围成一多边形的喷嘴流道，在导向盘上有引导喷嘴围片运动的引导沟槽负责引导喷嘴围片的运动方向。控制盘与导向盘相配合，两者之间的相对转动可以改变喷嘴围片所围多边形边长的大小，实现了打印喷嘴流通面积的尺寸可调。所述蓄热块通过螺丝和螺母与储料管连接，可以有效提高蓄热块与储料管之间的传热热阻。

A 3D printer nozzle with adjustable nozzle caliber

The utility model discloses a 3D printer nozzle with adjustable nozzle caliber, which comprises a rotor and a nozzle assembly; the rotor comprises a heat storage block, a storage tube, a throat tube, a heat insulation gasket, a screw and a nut; the nozzle assembly comprises a first gasket, a nozzle ring, a second gasket, a guide plate and a control plate. The nozzle rings cooperate with each other to form a polygonal nozzle channel. On the guide disc, there is a guide groove to guide the movement of the nozzle rings, which is responsible for guiding the movement direction of the nozzle rings. The relative rotation between the control disc and the guide disc can change the size of the polygon edge around the nozzle ring and realize the adjustable size of the flow area of the printing nozzle. The heat storage block is connected with the storage tube through screw and nut, and the heat transfer resistance between the heat storage block and the storage tube can be effectively improved.

【技术实现步骤摘要】
一种喷嘴口径可调的3D打印机喷头
本技术涉及3D打印机，具体是一种喷嘴口径可调的3D打印机喷头。
技术介绍
3D打印机是累积制造技术，即快速成型技术的一种机器，它是一种以数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等材料来制造三维物体实物的机器。其中采用熔融沉积(FMD)和熔丝制造(FFF)原理的打印机是在融料腔内压力的作用下通过喷嘴将融料腔内熔融态的物料导入模型特定位置中并在自然冷却或强制冷却下凝固成固态，喷嘴的口径决定了打印机所能打印的最小模型截面积以及最大层厚。较小口径的喷嘴可以打印更小的模型截面积以及更薄的壁厚，这决定了打印机对模型细节的展现。较大口径的喷嘴可以打印更厚的层厚以及更宽的线宽或更大的液滴，这决定打印机的成型速度。现有3D打印机均采用固定口径的喷嘴进行目标模型的打印，但目标模型各区域的形状以及尺寸具有差异，固定口径的喷嘴无法根据打印区域的变化做出适应性的调整，使得现有3D打印机对打印速度和模型细节的展示两方面只能相互妥协无法做到共同满足。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术拟解决的技术问题是，提供一种喷嘴口径可调的3D打印机喷头。本技术解决所述技术问题的技术方案是，提供一种喷嘴口径可调的3D打印机喷头，包括机座、外壳、推力轴承、施压垫片、封头、伺服舵机、控制连杆、舵机摇臂、散热风扇和电热管；所述外壳、伺服舵机和散热风扇固定在机座上；所述舵机摇臂安装在伺服舵机的转轴上；所述控制连杆的一端与舵机摇臂连接；推力轴承的一端面上同轴布置有施压垫片；施压垫片上布置有封头；封头与外壳螺纹连接；其特征在于该喷头还包括转子和喷嘴组件；所述转子包括蓄热块、储料管、喉管、隔热垫片、螺丝和螺母；所述喷嘴组件包括第一垫片、喷嘴围片、第二垫片、导向盘和控制盘；所述转子放置于外壳的腔体内；所述控制连杆的另一端与转子的螺丝中的一个连接；所述蓄热块通过螺丝和螺母与储料管连接；所述蓄热块内具有融料腔和电热管预留孔；所述储料管内具有储料通道；所述喉管的两端分别与储料通道和融料腔连接；融料腔、储料通道和喉管共轴线布置；螺丝与储料管之间、储料管与蓄热块之间均设置有隔热垫片；所述电热管安装在蓄热块的电热管预留孔内并通过螺柱压紧，其导线延伸出喷头外；所述推力轴承同轴布置于储料管上，另一端面与储料管紧密贴合；所述导向盘的一表面固定在蓄热块上；所述控制盘固定在外壳上；所述导向盘中间开孔，另一表面上制有多边形且每边向同一旋转方向延伸出导向盘的引导沟槽，多边形的边数与喷嘴围片的片数对应；所述控制盘中心开孔，并围绕其中心开孔均匀开有多个两端圆形中间矩形的控制孔；所述喷嘴围片的主体为扇形结构，扇形一端面制有限位块，另一端面制有凸笋和喷嘴凸台；喷嘴围片装配在导向盘上，限位块置于导向沟槽内；喷嘴围片相互配合围成一个边长可变的多边形喷嘴流道；所述第一垫片位于喷嘴围片与导向盘之间；所述控制盘装配于喷嘴围片上，喷嘴围片位于导向盘与控制盘之间，凸笋插入控制孔内；喷嘴凸台将喷嘴流道延伸出控制盘的中心开孔；所述第二垫片位于喷嘴围片与控制盘之间。与现有技术相比，本技术有益效果在于：(1)用喷嘴组件替换了传统3D打印机上的喷嘴。本喷嘴组件包括导向盘、控制盘与多片顶角和为360度的喷嘴围片。喷嘴围片相互配合围成一多边形的喷嘴流道，在导向盘上有引导喷嘴围片运动的引导沟槽负责引导喷嘴围片的运动方向。控制盘与导向盘相配合，两者之间的相对转动可以改变喷嘴围片所围多边形边长的大小，实现了打印喷嘴流通面积的尺寸可调。当打印模型外壁和细节时使用喷嘴小直径状态可以提高表面精度、加强细节的刻画；打印大型平面或者模型内部时，使用喷嘴的大直径状态可以提高打印速度，降低打印时间；在模型打印终止时或喷嘴不需将物料送入模型时可以将喷嘴流道关闭减少拉丝，提高打印模型的质量。(2)采用了新的储料管与蓄热块的连接方式。为传递扭力，蓄热块与储料管之间放弃了传统使用螺纹管的连接方式，采用在两者间设置隔热垫后使用紧固件如螺钉、螺母连接，并使用可以在打印头工作温度下稳定工作同时具有较大热阻的材料如聚四氟乙烯制成的喉管将储料管与蓄热块之间连接，可以有效提高蓄热块与储料管之间的传热热阻，从而减小储料管散热的热负荷，减小换热面积，缩减储料管体积。且采用多个储料通道时可以有效的减少打印头的体积。(3)喉管与融料腔采用过盈配合防止融料腔中熔融态的物料泄漏；储料管中设置有一处缩孔，防止喉管在受到融料腔内压力下滑出蓄热块。(4)由于施压垫片由橡胶或其他弹性材料制成，摩擦阻力较大，故将推力轴承安装于转子与施压垫片之间，使转子不与施压垫片直接接触，减小了转子转动时的阻力。(5)第一垫片采用硬度高于喷嘴围片的材料，防止喷嘴围片对第一垫片产生切削产生碎屑堵塞喷头。同时第一垫片内孔以及边缘倒圆角防止对喷嘴围片产生切削。(6)由于制造时会有误差存在，各喷嘴围片尺寸会存在细小误差，用弹性材料制成的第二垫片会使每片喷嘴围片均匀的受到压紧力，防止因喷嘴围片受力不均产生缝隙，导致熔融态物料从缝隙处泄漏。附图说明图1为本技术喷嘴口径可调的3D打印机喷头一种实施例的整体结构示意图。图2为本技术喷嘴口径可调的3D打印机喷头一种实施例的整体结构剖视图。图3为本技术喷嘴口径可调的3D打印机喷头一种实施例的转子轴测示意图。图4为本技术喷嘴口径可调的3D打印机喷头一种实施例的转子剖视示意图。图5为本技术喷嘴口径可调的3D打印机喷头一种实施例的蓄热块与导向盘连接示意图。图6为本技术喷嘴口径可调的3D打印机喷头一种实施例的外壳与控制盘连接示意图。图7为本技术喷嘴口径可调的3D打印机喷头一种实施例的喷嘴组件整体示意图。图8为本技术喷嘴口径可调的3D打印机喷头一种实施例的喷嘴组件爆炸示意图。图9为本技术喷嘴口径可调的3D打印机喷头一种实施例的采用四进料口一挤出口时转子的轴测示意图。图10为本技术喷嘴口径可调的3D打印机喷头一种实施例的采用四进料口一挤出口时转子部分剖视示意图。图中：1、机座；2、外壳；3、蓄热块；4、储料管；5、喉管；6、推力轴承；7、施压垫片；8、封头；9、融料腔封头；10、伺服舵机；11、控制连杆；12、舵机摇臂；13、隔热垫片；14、螺丝；15、散热风扇；16、螺母；17、第一垫片；18、喷嘴围片；19、第二垫片；20、导向盘；21、控制盘；22、电热管；23、螺柱；301、融料腔；302、电热管预留孔；401、储料通道；181、限位块；182、凸笋；183、喷嘴凸台；201、引导沟槽；211、控制孔；具体实施方式下面给出本技术的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本技术，不限制本申请权利要求的保护范围。本技术提供了一种喷嘴口径可调的3D打印机喷头(参见图1-10，简称喷头)，包括机座1、外壳2、推力轴承6、施压垫片7、封头8、伺服舵机10、控制连杆11、舵机摇臂12、散热风扇15和电热管22；所述机座1用于将喷头安装于主机上；所述外壳2、伺服舵机10和散热风扇15固定在机座1上；所述外壳2为管状零件，中部开有通风孔；外壳2与机座1的连接位置位于远离喷嘴组件的一侧；所述舵机摇臂12安装在伺服舵机10的转轴上；所述控制连杆11的一端与舵机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种喷嘴口径可调的3D打印机喷头，包括机座、外壳、推力轴承、施压垫片、封头、伺服舵机、控制连杆、舵机摇臂、散热风扇和电热管；所述外壳、伺服舵机和散热风扇固定在机座上；所述舵机摇臂安装在伺服舵机的转轴上；所述控制连杆的一端与舵机摇臂连接；推力轴承的一端面上同轴布置有施压垫片；施压垫片上布置有封头；封头与外壳螺纹连接；其特征在于该喷头还包括转子和喷嘴组件；所述转子包括蓄热块、储料管、喉管、隔热垫片、螺丝和螺母；所述喷嘴组件包括第一垫片、喷嘴围片、第二垫片、导向盘和控制盘；所述转子放置于外壳的腔体内；所述控制连杆的另一端与转子的螺丝中的一个连接；所述蓄热块通过螺丝和螺母与储料管连接；所述蓄热块内具有融料腔和电热管预留孔；所述储料管内具有储料通道；所述喉管的两端分别与储料通道和融料腔连接；融料腔、储料通道和喉管共轴线布置；螺丝与储料管之间、储料管与蓄热块之间均设置有隔热垫片；所述电热管安装在蓄热块的电热管预留孔内并通过螺柱压紧，其导线延伸出喷头外；所述推力轴承同轴布置于储料管上，另一端面与储料管紧密贴合；所述导向盘的一表面固定在蓄热块上；所述控制盘固定在外壳上；所述导向盘中间开孔，另一表面上制有多边形且每边向同一旋转方向延伸出导向盘的引导沟槽，多边形的边数与喷嘴围片的片数对应；所述控制盘中心开孔，并围绕其中心开孔均匀开有多个两端圆形中间矩形的控制孔；所述喷嘴围片的主体为扇形结构，扇形一端面制有限位块，另一端面制有凸笋和喷嘴凸台；喷嘴围片装配在导向盘上，限位块置于导向沟槽内；喷嘴围片相互配合围成一个边长可变的多边形喷嘴流道；所述第一垫片位于喷嘴围片与导向盘之间；所述控制盘装配于喷嘴围片上，喷嘴围片位于导向盘与控制盘之间，凸笋插入控制孔内；喷嘴凸台将喷嘴流道延伸出控制盘的中心开孔；所述第二垫片位于喷嘴围片与控制盘之间。...

【技术特征摘要】
1.一种喷嘴口径可调的3D打印机喷头，包括机座、外壳、推力轴承、施压垫片、封头、伺服舵机、控制连杆、舵机摇臂、散热风扇和电热管；所述外壳、伺服舵机和散热风扇固定在机座上；所述舵机摇臂安装在伺服舵机的转轴上；所述控制连杆的一端与舵机摇臂连接；推力轴承的一端面上同轴布置有施压垫片；施压垫片上布置有封头；封头与外壳螺纹连接；其特征在于该喷头还包括转子和喷嘴组件；所述转子包括蓄热块、储料管、喉管、隔热垫片、螺丝和螺母；所述喷嘴组件包括第一垫片、喷嘴围片、第二垫片、导向盘和控制盘；所述转子放置于外壳的腔体内；所述控制连杆的另一端与转子的螺丝中的一个连接；所述蓄热块通过螺丝和螺母与储料管连接；所述蓄热块内具有融料腔和电热管预留孔；所述储料管内具有储料通道；所述喉管的两端分别与储料通道和融料腔连接；融料腔、储料通道和喉管共轴线布置；螺丝与储料管之间、储料管与蓄热块之间均设置有隔热垫片；所述电热管安装在蓄热块的电热管预留孔内并通过螺柱压紧，其导线延伸出喷头外；所述推力轴承同轴布置于储料管上，另一端面与储料管紧密贴合；所述导向盘的一表面固定在蓄热块上；所述控制盘固定在外壳上；所述导向盘中间开孔，另一表面上制有多边形且每边向同一旋转方向延伸出导向盘的引导沟槽，多边形的边数与喷嘴围片的...

【专利技术属性】
技术研发人员：路佳畅，葛明慧，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津,12