一种同轴电流体动力打印喷头装置制造方法及图纸

本发明专利技术为一种同轴电流体动力打印喷头装置，属于先进制造技术领域，涉及同轴电射流打印集成平台设备。本装置包括内喷针上下位移台、外喷针夹具、内喷针夹具、内喷针位置精调位移台、有机玻璃A、有机玻璃B、内喷针模块和外喷针模块。利用内喷针位置精调位移台对内喷针的径向位置进行调整，通过内喷针上下位移台对内外喷针的轴向相对位置进行调节；利用设置在外喷针针座上的顶丝实现内外喷针同轴度的调整。本发明专利技术可以灵活更换不同内外径的喷针，既能保证内外喷针同轴度，又能实现内外喷针相对位置的调节，方便内外喷针的安装、调整和拆卸，提高了打印可靠性和效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于先进制造
，涉及同轴电射流打印集成平台设备，尤其涉及一种同轴电流体动力打印喷头装置。
技术介绍
打印制造是利用局部能场作用，在衬底上直接实现结构及器件，在复杂微纳结构、高深宽比微纳结构、三维微纳结构制造方面具有突出潜能和优势。近年来，基于电流体动力效应的电射流打印技术成为高分辨率打印制造的热点。电射流打印具有单锥-射流和同轴射流两种模式。在同轴电射流打印模式中，两种互不相容的溶液在电场力、机械力、液体表面张力、粘性力等共同作用下，在同轴喷头出口处形成稳定同轴射流。此模式下，电场力同时作用于互不相溶的同轴内层功能材料液体和外层高粘度液体，外层高粘度流体的锥-射流形变产生的粘滞切向力与内层流体电荷运动产生的电场切向力叠加，复合约束作用于内层流体，聚焦形成纳米级稳定射流，进而可以实现纳米分辨率打印。在同轴电射流高分辨率打印模式中，同轴打印喷头起到了至关重要的作用。同轴打印喷头中内外喷针的同轴度和相对长度是实现高分辨率打印的关键参数。印度理工学院Anant Raheja等发表论文Raheja Anant,T.S.Chandra and T.S.Natarajan,Applied Physics Letters,2015,106)，利用两个不同内径的不锈钢注射器针头制作同轴电纺丝喷头。上海理工大学Yang等发表论文Yang J H，Yang G Z,Yu D G,et al.,Carbon,2013,53:231-236)中设计的同轴喷头，外喷针上端与一个带有内腔室的小长方体连接，便于连接外液输入管，内腔长方体与外喷针相对的一端有一个小孔，内喷针穿过小孔与外喷针形成同轴结构，内喷针通过粘结剂与空腔长方体粘结固定。上述同轴电射流打印喷头同轴度主要依靠接触件的加工和安装精度来保证，加工工艺难度大。此外，装配后内外喷针相对位置轴向和径向)已经固定，在工作中不能根据需要进行调节。
技术实现思路
本专利技术为克服现有技术中同轴电流体动力喷头可调性差的不足，专利技术了一种同轴电流体动力打印喷头装置，利用内喷针位置精调位移台对内喷针的径向位置进行调整，通过内喷针上下位移台对内外喷针的轴向相对位置进行调节；利用设置在外喷针针座上的顶丝实现内外喷针同轴度的调整。本专利技术的具体技术方案如下：一种同轴电流体动力打印喷头装置，包括内喷针上下位移台、外喷针夹具、内喷针夹具、内喷针位置精调位移台、有机玻璃A、有机玻璃B、内喷针模块和外喷针模块；其中，内喷针模块包括内液输入管、上锥体、上锥体固定螺帽、连接柱、内喷针套管、内喷针、下锥体固定螺帽、下锥体和内喷针针座；外喷针模块包括外喷针针座、顶丝、外喷针和外液输入管。下锥体通过下锥体固定螺帽固定于内喷针针座的底部，内喷针安装在下锥体的内孔中，实现内喷针的固定；上锥体通过上锥体固定螺帽固定于内喷针针座的顶部，内液输入管安装在上锥体的内孔中，实现内液输入管的固定；连接柱置于上锥体与下锥体中间，内喷针针座固定于内喷针夹具上，内喷针夹具通过有机玻璃A与内喷针位置精调位移台连接，通过调整内喷针位置精调位移台实现内喷针径向位置调节；内喷针位置精调位移台安装于内喷针上下位移台上；内喷针穿过内喷针套管，内喷针套管通过螺纹与外喷针针座紧固，实现与外喷针模块的连接；通过调整内喷针上下位移台，将内喷针伸入外喷针中，实现内外喷针的同轴安装。外喷针与外喷针针座下端螺纹相连，外喷针针座上设有顶丝，通过调节顶丝调整内喷针的径向位置，达到内外喷针同轴；外液输入管安装于顶丝下方的外喷针针座上，外喷针针座固定于外喷针夹具上，外喷针夹具通过有机玻璃B与内喷针上下位移台的悬臂梁连接，实现外喷针模块的整体固定。所述的外喷针针座上设有四个顶丝，每两个顶丝分布在上下两个不同的水平层面，不同水平层面的两个顶丝成90°夹角，同水平层面的两个顶丝轴线重合。本专利技术的有益效果是该同轴电流体动力打印喷头装置既能保证内外喷针同轴度，又能实现内外喷针相对位置的调节，并可更换不同内外径喷针，方便内外喷针的安装、调整和拆卸，提高了打印可靠性和效率。附图说明图1为同轴电流体动力打印喷头装置三维装配图。图2为内喷针模块装配图。图3为外喷针模块装配图。图中：1内喷针上下位移台；2外喷针夹具；3内喷针夹具；4内喷针位置精调位移台；5内液输入管；6上锥体；7上锥体固定螺帽；8连接柱；9内喷针套管；10内喷针；11下锥体固定螺帽；12下锥体；13内喷针针座；14外喷针针座；15顶丝；16外喷针；17外液输入管；18有机玻璃A；19有机玻璃B。具体实施方式以下结合技术方案和附图详细说明本专利技术的具体实施方式。一种同轴电流体动力打印喷头装置，如图1所示，包括内喷针上下位移台1、外喷针夹具2、内喷针夹具3、内喷针位置精调位移台4、有机玻璃A 18、有机玻璃B 19、内喷针模块和外喷针模块；其中，内喷针模块包括内液输入管5、上锥体6、上锥体固定螺帽7、连接柱8、内喷针套管9、内喷针10、下锥体固定螺帽11、下锥体12和内喷针针座13；外喷针模块包括外喷针针座14、顶丝15、外喷针16和外液输入管17。图2所示为内喷针模块的装配图。内喷针针座13由铝合金材料制造，外观为两端带有外螺纹的阶梯圆柱，内部有台阶通孔，台阶通孔的大尺寸孔用于放置连接柱8，阶梯圆柱为对称结构，两端加工有M8的外螺纹，螺纹长度为5mm，用于连接上下锥体固定螺帽，中间圆柱外径为16mm，长度为6mm，用于与内喷针夹具3连接。内喷针夹具3由铝合金材料制造，外观为T型结构，头部长50mm，宽5mm，两侧加工有两个光孔c，孔径为5mm，用于固定内喷针夹具；结构下段长35mm，宽25mm，末端中间位置加工一光孔，孔径为16mm，用于夹持内喷针针座，下段末端开有一个槽b，宽度为1mm，垂直于槽面加工一个M3的沉头螺纹孔a，通过螺钉调节夹持力度，T型结构整体厚度为6mm。为使内喷针夹具3与精调位移台4之间绝缘，在两者之间加装一有机玻璃件A18，外观为工字型对称结构，两端部分长度为50mm，宽度为20mm，中间部分长度为25mm，宽度为20mm，整体厚度为6mm，两端部分两侧各有两个螺纹孔d、e，孔径为M5，通过螺栓将有机玻璃件一端固定于内喷针精调位移台，另一端连接内喷针夹具，实现绝缘要求。内喷针针套9由聚四氟乙烯(具有一定的弹性，可增强安装的密封性)材料制造，外观为具有内孔的阶梯圆柱，大端外部加工有滚花，直径为20mm，高度为5mm，用于手动旋扭，小端加工有M8的外螺纹，螺纹长度为5mm，内孔尺寸为0.5mm，用于保护内喷针。内喷针10安装在下锥体12的内孔中，通过下锥体固定螺帽11固定在内喷针针座13下方，内液输入管5穿过上锥体6内孔利用上锥体固定螺帽7固定于内喷针针座13上方，连接柱8置于上锥体6与下锥体12中间，内液管路外侧与皮升注射泵互联，完成内液输送，下锥体内孔可适应5μm～300μm外径的内喷针，内喷针针座13固定在同轴喷头内喷针夹具3上，通过调整内喷针位置精调位移台4实现内喷针空间位置微调。内喷针10下端穿过内喷针针套9，实现内喷针的保护与引导。图3所示为外喷针模块的装配图。外喷针针座14由铝合金材料制造，外观为圆柱结构，外径为16mm，内部为阶梯螺纹孔，上端螺纹孔为M8，用于连接内喷针针套9本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同轴电流体动力打印喷头装置，其特征在于，该同轴电流体动力打印喷头装置包括内喷针上下位移台(1)、外喷针夹具(2)、内喷针夹具(3)、内喷针位置精调位移台(4)、有机玻璃A(18)、有机玻璃B(19)、内喷针模块和外喷针模块；其中，内喷针模块包括内液输入管(5)、上锥体(6)、上锥体固定螺帽(7)、连接柱(8)、内喷针套管(9)、内喷针(10)、下锥体固定螺帽(11)、下锥体(12)和内喷针针座(13)；外喷针模块包括外喷针针座(14)、顶丝(15)、外喷针(16)和外液输入管(17)；下锥体(12)通过下锥体固定螺帽(11)固定于内喷针针座(13)的底部，内喷针(10)安装在下锥体(12)的内孔中，实现内喷针(10)的固定；上锥体(6)通过上锥体固定螺帽(7)固定于内喷针针座(13)的顶部，内液输入管(5)安装在上锥体(6)的内孔中，实现内液输入管(5)的固定；连接柱(8)置于上锥体(6)与下锥体(12)中间，内喷针针座(13)固定于内喷针夹具(3)上，内喷针夹具(3)通过有机玻璃A(18)与内喷针位置精调位移台(4)连接，通过调整内喷针位置精调位移台(4)实现内喷针(10)径向位置调节；内喷针位置精调位移台(4)安装于内喷针上下位移台(1)上；内喷针(10)穿过内喷针套管(9)，内喷针套管(9)通过螺纹与外喷针针座(14)紧固，实现与外喷针模块的连接；通过调整内喷针上下位移台(1)，将内喷针(10)伸入外喷针(16)中，实现内外喷针的同轴安装；外喷针(16)与外喷针针座(14)下端螺纹相连，外喷针针座(14)上设有顶丝(15)，通过调节顶丝(15)调整内喷针(10)的径向位置，达到内外喷针同轴；外液输入管(17)安装于顶丝(15)下方的外喷针针座(14)上，外喷针针座(14)固定于外喷针夹具(2)上，外喷针夹具(2)通过有机玻璃B(19)与内喷针上下位移台(1)的悬臂梁连接，实现外喷针模块的整体固定。...

【技术特征摘要】
1.一种同轴电流体动力打印喷头装置，其特征在于，该同轴电流体动力打印喷头装置包括内喷针上下位移台(1)、外喷针夹具(2)、内喷针夹具(3)、内喷针位置精调位移台(4)、有机玻璃A(18)、有机玻璃B(19)、内喷针模块和外喷针模块；其中，内喷针模块包括内液输入管(5)、上锥体(6)、上锥体固定螺帽(7)、连接柱(8)、内喷针套管(9)、内喷针(10)、下锥体固定螺帽(11)、下锥体(12)和内喷针针座(13)；外喷针模块包括外喷针针座(14)、顶丝(15)、外喷针(16)和外液输入管(17)；下锥体(12)通过下锥体固定螺帽(11)固定于内喷针针座(13)的底部，内喷针(10)安装在下锥体(12)的内孔中，实现内喷针(10)的固定；上锥体(6)通过上锥体固定螺帽(7)固定于内喷针针座(13)的顶部，内液输入管(5)安装在上锥体(6)的内孔中，实现内液输入管(5)的固定；连接柱(8)置于上锥体(6)与下锥体(12)中间，内喷针针座(13)固定于内喷针夹具(3)上，内喷针夹具(3)通过有机玻璃A(18)与内喷针位置精调位移台(4)连接，通过调整内喷针位置精调位移台(4)实现内喷针(10)径向位置调节；内喷针位置精调位移台(4)安装于内喷针上下位移台(1)上；内喷针(10)穿过内喷针套管(9)，内喷针套管(9)通过螺纹与外喷针针座(14)紧固，实现与外喷针模块的连接；通过调整内喷针上下位移台(1)，将内喷针(10)伸入外喷针(16)中，实现内外喷针的同轴安装；外喷针(16)与外喷针针座(14)下端螺纹相连，外喷针针座(14)上设有顶丝(15)，通过调节顶丝(15)调整内喷针(10)的径向位置，达到内外喷针同轴；外液输入管(17)安装于顶丝(15...

【专利技术属性】
技术研发人员：王大志，赵小军，林一高，查文，梁军生，任同群，刘冲，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21