连续纤维增强复合材料3D打印机剪切机构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种连续纤维增强复合材料3D打印机剪切机构，包括剪切刀、驱动机构、喷头机构和耦合控制系统，所述喷头机构包括散热风扇和喷头主体，所述散热风扇包括风扇叶和风扇支架，于喷头主体上间隔设置若干片散热片和两条对称的送料管路，所述送料管路包括喉管、连接件、加热环、喷嘴和快速接头，剪切刀的一侧连接驱动机构，另一侧伸入喷头主体上的安装槽内。本实用新型专利技术通过安装剪切机构，增强了连续纤维类复合材料3D打印的灵活性，降低了纤维连续性对3D打印路径规划的限制，实现含纤维零件的功能化设计和快速化制造，剪切机构配套耦合控制系统有利于提升连续纤维增强热塑性复合材料3D打印成型件的表面质量和力学性能。

【技术实现步骤摘要】
连续纤维增强复合材料3D打印机剪切机构
本技术涉及3D打印机
，尤其涉及连续纤维增强复合材料3D打印机剪切机构。
技术介绍
随着3D打印技术的快速发展，3D打印技术在连续纤维增强热塑性复合材料的快速成型领域已经得到了初步的应用。连续纤维增强热塑性复合材料的3D打印技术具有较大的制造柔性，通过3D打印机喷嘴对基本材料进行熔融混合并且分层堆积成型，可以实现复杂结构件的快速成型以及零件的功能化设计与制造等复杂任务。对于连续纤维增强热塑性复合材料的3D打印，在逐层堆积成型的过程中，层与层之间需要切断连续纤维，单层内的多个闭合打印路径之间需要切断连续纤维，一些特殊的打印位置也需要切断连续纤维，以减少3D打印层间和层内的材料干涉、形变、内应力和空隙等成型缺陷，保证连续纤维增强热塑性复合材料3D打印成型件的表面质量和力学性能。现有技术未涉及对剪切机构的剪切刀具体结构、传动结构和动力源的设计，未涉及对剪切运动与3D打印运动的耦合控制系统的设计。
技术实现思路
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的连续纤维增强复合材料3D打印机剪切机构，从而满足连续纤维增强热塑性复合材料3D打印过程中连续纤维的剪断请求，还可以应用于对3D打印过程中不易于熔融断裂材料的剪断处理，保证3D打印成型件的表面质量和力学性能。本技术所采用的技术方案如下：一种连续纤维增强复合材料3D打印机剪切机构，包括剪切刀、驱动机构、喷头机构和耦合控制系统，所述喷头机构包括散热风扇和喷头主体，所述散热风扇包括风扇叶和风扇支架，所述风扇支架通过若干个紧固螺钉与喷头主体的一侧表面螺接，于喷头主体与散热风扇的连接处、在喷头主体的表面上均匀开设若干条散热槽，所述散热槽将喷头主体的表面切割形成若干片间隔设置的散热片，于所述喷头主体上对称设置两条送料管路，所述送料管路包括喉管、连接件、加热环、喷嘴和快速接头，于喷头主体的顶部固接快速接头，于喷头主体的底部设置喉管，所述喉管通过连接件与加热环相连，于加热环的下方设置喷嘴；自喷头主体的一侧向内开设贯穿相邻送料管路的安装槽，于所述安装槽的同侧设置剪切刀，所述剪切刀为L型结构，剪切刀的一侧连接驱动机构，剪切刀的另一侧伸入所述安装槽内。本技术的进一步技术方案如下：所述剪切刀包括刀身，于剪切刀与驱动机构连接的一侧、在刀身上开设若干安装孔，于剪切刀伸入安装槽的一侧、在刀身的端部设置刀刃，所述刀刃为正向锐角刀刃或反向锐角刀刃；所述快速接头通过贯穿喷头主体的管路连接喉管；所述驱动机构为气缸驱动机构、直线驱动机构、齿传动机构、凸轮驱动机构或曲柄滑块机构；所述气缸驱动机构包括气缸缸体、气缸导轨和气缸动子，所述气缸动子的一侧与刀身固接，气缸动子的另一侧通过气缸导轨连接气缸缸体；所述直线驱动机构包括直线驱动定子、直线驱动动子，所述直线驱动动子的一端与刀身固接，直线驱动动子的另一端插接于直线驱动定子内；所述齿传动机构包括齿条、齿轮和圆周旋转电机，所述齿条的一端与刀身固接，齿轮与齿条相互啮合，于所述齿轮的中心开设通孔，圆周旋转电机的输出轴穿过所述通孔与齿轮配合；所述凸轮驱动机构包括导向架、弹簧、凸轮和圆周旋转电机，所述弹簧通过导向架安装于喷头主体与刀身之间，于凸轮的中心开设通孔，圆周旋转电机的输出轴穿过所述通孔与凸轮配合，所述凸轮的侧面靠接于刀身外沿；所述曲柄滑块机构包括一级曲柄、二级曲柄、滑块、直线导轨和圆周旋转电机，所述一级曲柄的一端开设有用于与圆周旋转电机的输出轴配合的通孔，一级曲柄的另一端与二级曲柄的一端铰接，所述二级曲柄的另一端与滑块铰接，所述滑块设置于直线导轨中，所述滑块的一侧面与刀身固接。本技术的有益效果如下：本技术结构紧凑、合理，通过设计连续纤维增强热塑性复合材料3D打印机剪切机构，增强了连续纤维类复合材料3D打印的灵活性，降低了纤维连续性对3D打印路径规划的限制；剪切机可以帮助完成各种个性化和定制化的3D打印路径规划，实现连续纤维增强热塑性复合材料零件的功能化设计和快速化制造；剪切机构可配套耦合控制系统使用，有利于提升连续纤维增强热塑性复合材料3D打印成型件的表面质量和力学性能。附图说明图1为本技术的正方向锐角剪切刀结构示意图。图2为本技术的负方向锐角剪切刀结构示意图。图3为本技术的气缸驱动结构示意图。图4为本技术的电动直线驱动结构示意图。图5为本技术的齿轮齿条驱动结构示意图。图6为本技术的凸轮驱动结构示意图。图7为本技术的曲柄滑块驱动结构示意图。其中：1、剪切刀；101、刀身；102、安装孔；103、正向锐角刀刃；104、反向锐角刀刃；2、散热风扇；201、风扇叶；202、风扇支架；3、喷头主体；301、散热片；302、紧固螺钉；303、散热槽；304、安装槽；4、喉管；5、连接件；6、加热环；7、喷嘴；8、快速接头；9、气缸驱动机构；901、气缸缸体；902、气缸导轨；903、气缸动子；10、直线驱动机构；1001、直线驱动定子；1002、直线驱动动子；11、齿传动机构；1101、齿条；1102、齿轮；1103、圆周旋转电机；12、凸轮驱动机构；1201、导向架；1202、弹簧；1203、凸轮；13、曲柄滑块机构；1301、一级曲柄；1302、二级曲柄；1303、滑块；1304、直线导轨。具体实施方式下面结合附图，说明本技术的具体实施方式。如图1～7所示，本技术包括剪切刀1、驱动机构、喷头机构和耦合控制系统，喷头机构包括散热风扇2和喷头主体3，散热风扇2包括风扇叶201和风扇支架202，风扇支架202通过若干个紧固螺钉302与喷头主体3的一侧表面螺接，于喷头主体3与散热风扇2的连接处、在喷头主体3的表面上均匀开设若干条散热槽303，散热槽303将喷头主体3的表面切割形成若干片间隔设置的散热片301，于喷头主体3上对称设置两条送料管路，送料管路包括喉管4、连接件5、加热环6、喷嘴7和快速接头8，于喷头主体3的顶部固接快速接头8，于喷头主体3的底部设置喉管4，喉管4通过连接件5与加热环6相连，于加热环6的下方设置喷嘴7；自喷头主体3的一侧向内开设贯穿相邻送料管路的安装槽304，于安装槽304的同侧设置剪切刀1，剪切刀1为L型结构，剪切刀1的一侧连接驱动机构，剪切刀1的另一侧伸入安装槽304内。剪切刀1包括刀身101，于剪切刀1与驱动机构连接的一侧、在刀身101上开设若干安装孔102，于剪切刀1伸入安装槽304的一侧、在刀身101的端部设置刀刃，刀刃为正向锐角刀刃103或反向锐角刀刃104。快速接头8通过贯穿喷头主体3的管路连接喉管4。驱动机构为气缸驱动机构9、直线驱动机构10、齿传动机构11、凸轮驱动机构12或曲柄滑块机构13。如图3所示，气缸驱动机构9包括气缸缸体901、气缸导轨902和气缸动子903，气缸动子903的一侧与刀身101本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续纤维增强复合材料3D打印机剪切机构，其特征在于：包括剪切刀(1)、驱动机构、喷头机构和耦合控制系统，所述喷头机构包括散热风扇(2)和喷头主体(3)，所述散热风扇(2)包括风扇叶(201)和风扇支架(202)，所述风扇支架(202)通过若干个紧固螺钉(302)与喷头主体(3)的一侧表面螺接，于喷头主体(3)与散热风扇(2)的连接处、在喷头主体(3)的表面上均匀开设若干条散热槽(303)，所述散热槽(303)将喷头主体(3)的表面切割形成若干片间隔设置的散热片(301)，于所述喷头主体(3)上对称设置两条送料管路，所述送料管路包括喉管(4)、连接件(5)、加热环(6)、喷嘴(7)和快速接头(8)，于喷头主体(3)的顶部固接快速接头(8)，于喷头主体(3)的底部设置喉管(4)，所述喉管(4)通过连接件(5)与加热环(6)相连，于加热环(6)的下方设置喷嘴(7)；/n自喷头主体(3)的一侧向内开设贯穿同侧送料管路的安装槽(304)，于所述安装槽(304)的同侧设置剪切刀(1)，所述剪切刀(1)为L型结构，剪切刀(1)的一侧连接驱动机构，剪切刀(1)的另一侧伸入所述安装槽(304)内。/n...

【技术特征摘要】
1.一种连续纤维增强复合材料3D打印机剪切机构，其特征在于：包括剪切刀(1)、驱动机构、喷头机构和耦合控制系统，所述喷头机构包括散热风扇(2)和喷头主体(3)，所述散热风扇(2)包括风扇叶(201)和风扇支架(202)，所述风扇支架(202)通过若干个紧固螺钉(302)与喷头主体(3)的一侧表面螺接，于喷头主体(3)与散热风扇(2)的连接处、在喷头主体(3)的表面上均匀开设若干条散热槽(303)，所述散热槽(303)将喷头主体(3)的表面切割形成若干片间隔设置的散热片(301)，于所述喷头主体(3)上对称设置两条送料管路，所述送料管路包括喉管(4)、连接件(5)、加热环(6)、喷嘴(7)和快速接头(8)，于喷头主体(3)的顶部固接快速接头(8)，于喷头主体(3)的底部设置喉管(4)，所述喉管(4)通过连接件(5)与加热环(6)相连，于加热环(6)的下方设置喷嘴(7)；
自喷头主体(3)的一侧向内开设贯穿同侧送料管路的安装槽(304)，于所述安装槽(304)的同侧设置剪切刀(1)，所述剪切刀(1)为L型结构，剪切刀(1)的一侧连接驱动机构，剪切刀(1)的另一侧伸入所述安装槽(304)内。


2.如权利要求1所述的连续纤维增强复合材料3D打印机剪切机构，其特征在于：所述剪切刀(1)包括刀身(101)，于剪切刀(1)与驱动机构连接的一侧、在刀身(101)上开设若干安装孔(102)，于剪切刀(1)伸入安装槽(304)的一侧、在刀身(101)的端部设置刀刃，所述刀刃为正向锐角刀刃(103)或反向锐角刀刃(104)。


3.如权利要求1所述的连续纤维增强复合材料3D打印机剪切机构，其特征在于：所述快速接头(8)通过贯穿喷头主体(3)的管路连接喉管(4)。


4.如权利要求1所述的连续纤维增强复合材料3D打印机剪切机构，其特征在于：所述驱动机构为气缸驱动机构(9)、直线驱动机构(10)、齿传动机构(11)、凸轮驱动机构(12)或曲柄滑块机构(13)。


5.如权利要求4所述的连续纤维增强复合材料3D打印机剪切机构，其特征在于：所述气缸驱动机构(9)包...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秋菊，陈威，曹汉，宁萌，李可，顾杰斐，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32