一种金属3d打印载物台外驱动高温密闭箱
阅读说明：本技术 一种金属3d打印载物台外驱动高温密闭箱 (Metal 3D prints objective table external drive high temperature seal box ) 是由 刘正文 赵时迁 罗毅彪 焦向东 于 2020-12-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种金属3D打印载物台外驱动高温密闭箱,包括融熔挤压喷嘴、载物平台、平台顶杆、平动隔热底盖、上滑动连接板、U型法兰固定件、Y轴向小导轨、滚珠滑块、下滑动连接板、X轴向小导轨、大座板、穿顶杆法兰轴承、底开窗高温箱体、箱体顶脚、座板顶脚。该机构设计能够使置于高温密闭箱体内,金属融熔挤压头下方的载物平台沿X Y Z轴向快速运动,同时密闭箱体的下方窗口由可平面滑动的平动隔热底盖覆盖密封,该高温密闭箱的动态准密封结构设计巧妙、结构紧凑,在高温密闭箱体内无任何传动机构和机电部件,又避免高温密闭箱体向外散失热量,从而满足了金属熔融挤压快速成形方法中对在高温密闭箱体环境下进行载物平台可控运动的要求。(The invention discloses an externally-driven high-temperature closed box for a metal 3D printing objective table, which comprises a melting extrusion nozzle, an objective table, a platform ejector rod, a translational heat-insulation bottom cover, an upper sliding connecting plate, a U-shaped flange fixing piece, a Y-axis small guide rail, a ball sliding block, a lower sliding connecting plate, an X-axis small guide rail, a large base plate, an ejector rod penetrating flange bearing, a bottom-opening window high-temperature box body, a box body top foot and a base plate top foot. The dynamic quasi-sealing structure of the high-temperature closed box is ingenious in design and compact in structure, any transmission mechanism and electromechanical parts are not arranged in the high-temperature closed box, heat dissipation of the high-temperature closed box is avoided, and the requirement of carrying out controllable movement of the carrying platform in the environment of the high-temperature closed box in a metal melting extrusion rapid forming method is met.)
技术领域
本发明涉及一种3D打印或快速成形制造设备，尤其涉及一种金属3D打印载物台外驱动高温密闭箱。
背景技术
3D打印或快速成形制造以其特有的造形能力，方便快捷的制造形式，目前成为各种先进制造领域的热点研究对象，随着科技水平的发展，作为关键的金属3D打印技术越来越受到科研机构和工业生产厂家的关注，成为一种新兴的制造手段。
目前金属3D打印或快速成形技术以激光加热源为主，在成形过程中，密封的成形工作空间内，激光出射头一般可不发生移动，通过改变激光照射角度达到使激光对焦点快速在平台面的粉末层上移动，达到烧结成形的目的。同时由于金属激光3D打印或快速成形的整个过程，对空间温度要求不高，因而对于激光头或堆积平台的移动机构，一般不会要求其机构及电气部分具有较高的抗高温性能。
与激光热源的3D打印技术相比，金属融熔挤压的3D快速成形技术的研究较少，且目前也没有真正可实用的金属融熔成形装备，原由之一在于其要求的成形环境条件较为严酷，其主要机械结构一般需要浸入在密闭的高温环境中，这样对机械结构设计和电气设计带来很大不便，需要考虑材料的抗高温性能，同时高温环境内尽量避免使用电气原件。
发明内容
基于金属融熔挤压3D打印或快速成形技术所面临的问题，本发明的目的是提供一种金属3D打印载物台外驱动高温密闭箱，采用融熔喷嘴的金属3D打印或快速成形，并将喷嘴放置于高温密闭箱体内，喷嘴固定，融熔堆积的载物平台可沿XYZ三轴向移动，或喷嘴与堆积平台中均可运动。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明实施方式提供一种金属3D打印载物台外驱动高温密闭箱，包括：
融熔挤压喷嘴、载物平台、平台顶杆、平动隔热底盖、上滑动连接板、U型法兰固定件、Y轴向小导轨、滚珠滑块、下滑动连接板、X轴向小导轨、大座板、穿顶杆法兰轴承、底开窗高温箱体、箱体顶脚、座板顶脚；其中，
所述融熔挤压喷嘴通过并固定于所述底开窗高温箱体顶部的圆孔，所述载物平台下部中心与所述平台顶杆的上端固定连接，所述平台顶杆通过所述平动隔热底盖中心的圆孔，并通过所述穿顶杆法兰轴承后，其下端再通过所述大座板中间的大方孔，最下端与外部的三轴向驱动的滑块机构固定连接，所述平动隔热底盖与所述上滑动连接板通过其六只法兰脚与所述平动隔热底盖的底部固定连接，所述上滑动连接板下部与所述U型法兰固定件固定连接，所述穿顶杆法兰轴承固定于所述U型法兰固定件中间的圆孔中，所述上滑动连接板下部沿Y轴方向平行安装有两条所述Y轴向小导轨，所述Y轴向小导轨上的所述四支滚珠滑块与所述下滑动连接板上侧面对称固定连接，所述下滑动连接板下侧面沿X轴方向对称固定有四支所述滚珠滑块，该四支滚珠滑块与所述X轴向小导轨滑动连接，两条所述X轴向小导轨平行安装于所述大座板中间大方孔的两侧，所述大座板的四角上侧通过四根所述箱体顶脚与上方所述底开窗高温箱体固定连接，所述大座板的四角下侧通过四支所述座板顶脚与外部平台固定。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的金属3D打印载物台外驱动高温密闭箱，通过将平台顶杆的下端与外部三轴向驱动滑块装置连接后，可由外部直接驱动平台顶杆沿X、Y、Z轴方向自由运动，平台顶杆穿过穿顶杆法兰轴承沿Z轴方向可自由升降，沿X、Y轴方向时可由法兰轴承带动U型法兰固定件、上滑动连接板、下滑动连接板等相关机构，最终带动平动隔热盖板和上端的载物平台，随平台顶杆做同向运动。这样，当融熔态金属以丝状从融熔挤压喷嘴尖端挤出时，载物平台在距离喷嘴下方适当的位置处，按3D打印系统软件控制要求下不断水平运动，在融熔挤压喷嘴完成一层堆积后，可控制载物平台下降，进行新一层的融熔金属堆积，最终达到由外部3轴向运动直接驱动高温密闭箱体内部平台三轴向运动的目的，同时箱体下方窗口始终处于准密闭状态，能很好的避免高温密闭箱体内热量散失，保证箱内温度稳定。该运动装置设计简单、结构紧凑，在高温密闭箱体内无需任何机械传动和机电部件，同时又能避免高温密闭箱体向外散失热量，从而满足了金属熔融挤压快速成形方法中对在高温密闭箱体环境下载物平台运动可按的要求。
能够使置于高温密闭箱体内的金属融熔挤压头在箱体上部保持固定，载物平台沿X Y Z三个空间轴在高温箱体内快速运动，同时不会造成高温箱体内热量的散失，保证箱体内温度的稳定。
附图说明
图1为本发明实施例的高温密闭箱体局部剖视结构示意图；
图2为本发明实施例的正面局部剖视结构示意图；
图3为本发明实施例的侧面局部剖视结构示意图；
图中：
1-融熔挤压喷嘴、2-载物平台、3-平台顶杆、4-平动隔热底盖、5-上滑动连接板、6-U型法兰固定件、7-Y轴向小导轨、8-滚珠滑块、9-下滑动连接板、10-X轴向小导轨、11-大座板、12-穿顶杆法兰轴承、13-底开窗高温箱体、14-箱体顶脚、15-座板顶脚。
具体实施方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
本发明的金属3D打印载物台外驱动高温密闭箱，其较佳的具体实施方式是：
如图1、2、3所示，包括：
融熔挤压喷嘴1、载物平台2、平台顶杆3、平动隔热底盖4、上滑动连接板5、U型法兰固定件6、Y轴向小导轨7、滚珠滑块8、下滑动连接板9、X轴向小导轨10、大座板11、穿顶杆法兰轴承12、底开窗高温箱体13、箱体顶脚14、座板顶脚15；其中，
融熔挤压喷嘴1通过并固定于底开窗高温箱体13顶部的圆孔，载物平台2下部中心与平台顶杆3的上端固定连接，平台顶杆3通过平动隔热底盖4中心的圆孔，并通过穿顶杆法兰轴承12后，其下端再通过大座板11中间的大方孔，最下端与外部的三轴向驱动的滑块机构固定连接，平动隔热底盖4与上滑动连接板5通过其六只法兰脚与平动隔热底盖4的底部固定连接，上滑动连接板5下部与U型法兰固定件6固定连接，穿顶杆法兰轴承12固定于U型法兰固定件6中间的圆孔中，上滑动连接板5下部沿Y轴方向平行安装有两条Y轴向小导轨7，Y轴向小导轨7上的四支滚珠滑块8与下滑动连接板9上侧面对称固定连接，下滑动连接板9下侧面沿X轴方向对称固定有四支滚珠滑块8，该四支滚珠滑块8与X轴向小导轨10滑动连接，两条X轴向小导轨10平行安装于大座板11中间大方孔的两侧，大座板11的四角上侧通过四根箱体顶脚14与上方底开窗高温箱体13固定连接，大座板11的四角下侧通过四支座板顶脚15与外部平台固定。
平台顶杆3通过底开窗高温箱体13的下侧正方形窗口，通过平动隔热底盖4，通过上滑动连接板5中间圆孔，并通过穿顶杆法兰轴承12后，最下端与外部驱动装置连接，可进行Z轴向升降运动；
平台顶杆3通过最下端与外部驱动装置连接，可由外部驱动装置带动沿X、Y轴方向平面运动，这时，当外部驱动装置沿X轴方向运动时，平台顶杆3将带动穿顶杆法兰轴承12、U型法兰固定件6、上滑动连接板5、平动隔热底盖4、Y轴向小导轨7、滚珠滑块8、下滑动连接板9一同沿X轴方向运动；当外部驱动装置沿Y轴方向运动时，平台顶杆3将带动穿顶杆法兰轴承12、U型法兰固定件6、上滑动连接板5、平动隔热底盖4、Y轴向小导轨7一同沿Y轴方向运动；
平台顶杆3在沿Y轴方向运动时，将带动穿顶杆法兰轴承12、U型法兰固定件6在下滑动连接板9中部的长条形窗口中运动；
平动隔热底盖4的上表面与底开窗高温箱体13的外侧下表面轻微接触，并且在平动隔热底盖4的上表面有一层高温保温棉，可以很好的与上方箱体表面贴合，保证热量不会从底开窗高温箱体13的底窗口13-1散出；
平动隔热底盖4与底开窗高温箱体13间没有直接的连接，平动隔热底盖4与箱体下表面的贴合，是靠平动隔热底盖4的支撑高度和底开窗高温箱体13的安装高度相配合来实现；
平动隔热底盖4的尺寸与底开窗高温箱体13下部的底开窗口13-1尺寸相配合，即平台顶杆3沿X、Y轴方向移动到极限位置时，平动隔热底盖4仍能完全封闭箱体下部的底开窗口13-1；
平台顶杆3在穿过平动隔热底盖4中心的通孔时，与孔壁轻微接触，在平台顶杆3沿三轴向运动而带动平动隔热底盖4运动时，杆与孔壁的轻微接触并不受力，平动隔热底盖4的运动由穿顶杆法兰轴承12、U型法兰固定件6、上滑动连接板5依次受力传递；
四支座板顶脚15的下端应固定在稳固的基座平台上。
具体实施例
如图1、图2、图3所示，本实施例提供的一种金属3D打印载物台外驱动高温密闭箱，是一种应用于金属融熔挤压方法进行3D打印或快速成形的运动装置，可通过三轴向运动的外部驱动装置直接驱动控制1根平台顶杆，来控制高温密闭箱体内，3D打印喷嘴下方的载物平台，使载物平面处于密闭箱体内进行平面运动和上下升降运动。
具体包括：融熔挤压喷嘴1、载物平台2、平台顶杆3、平动隔热底盖4、上滑动连接板5、U型法兰固定件6、Y轴向小导轨7、滚珠滑块8、下滑动连接板9、X轴向小导轨10、大座板11、穿顶杆法兰轴承12、底开窗高温箱体13、箱体顶脚14、座板顶脚15；其中，所述融熔挤压喷嘴1通过并固定于底开窗高温箱体13顶部的圆孔，载物平台2下部中心与平台顶杆3的上端固定连接，平台顶杆3通过平动隔热底盖4中心的圆孔，并通过穿顶杆法兰轴承12后，其下端再通过大座板11中间的大方孔，最下端与外部的三轴向驱动的滑块机构固定连接，平动隔热底盖4与上滑动连接板5通过其六只法兰脚与平动隔热底盖4的底部固定连接，上滑动连接板5下部与U型法兰固定件6固定连接，穿顶杆法兰轴承12固定于U型法兰固定件6中间的圆孔中，上滑动连接板5下部沿Y轴方向平行安装有两条Y轴向小导轨7，Y轴向小导轨7上的四支滚珠滑块8与下滑动连接板9上侧面对称固定连接，下滑动连接板9下侧面沿X轴方向对称固定有四支滚珠滑块8，该四支滚珠滑块8与X轴向小导轨10滑动连接，两条X轴向小导轨10平行安装于大座板11中间大方孔的两侧，大座板11的四角上侧通过四根箱体顶脚14与上方底开窗高温箱体13固定连接，大座板11的四角下侧通过四支座板顶脚15与外部平台固定。
上述平台顶杆3通过底开窗高温箱体13的下侧正方形窗口，通过平动隔热底盖4，通过上滑动连接板5中间圆孔，并通过穿顶杆法兰轴承12后，最下端与外部驱动装置连接，可进行Z轴向升降运动；
上述平台顶杆3通过最下端与外部驱动装置连接，可由外部驱动装置带动沿X、Y轴方向平面运动，这时，当外部驱动装置沿X轴方向运动时，平台顶杆3将带动穿顶杆法兰轴承12、U型法兰固定件6、上滑动连接板5、平动隔热底盖4、Y轴向小导轨7、滚珠滑块8、下滑动连接板9一同沿X轴方向运动；当外部驱动装置沿Y轴方向运动时，平台顶杆3将带动穿顶杆法兰轴承12、U型法兰固定件6、上滑动连接板5、平动隔热底盖4、Y轴向小导轨7一同沿Y轴方向运动；
上述平台顶杆3在沿Y轴方向运动时，将带动穿顶杆法兰轴承12、U型法兰固定件6在下滑动连接板9中部的长条形窗口中运动；
上述平动隔热底盖4的上表面与底开窗高温箱体13的外侧下表面轻微接触，并且在平动隔热底盖4的上表面有一层高温保温棉，可以很好的与上方箱体表面贴合，保证热量不会从底开窗高温箱体13的底窗口13-1散出；
上述平动隔热底盖4与底开窗高温箱体13间没有直接的连接，平动隔热底盖4与箱体下表面的贴合，是靠平动隔热底盖4的支撑高度和底开窗高温箱体13的安装高度相配合来实现；
上述平动隔热底盖4的尺寸与底开窗高温箱体13下部的底开窗口13-1尺寸相配合，即平台顶杆3沿X、Y轴方向移动到极限位置时，平动隔热底盖4仍能完全封闭箱体下部的底开窗口13-1；
上述平台顶杆3在穿过平动隔热底盖4中心的通孔时，与孔壁轻微接触，在平台顶杆3沿三轴向运动而带动平动隔热底盖4运动时，杆与孔壁的轻微接触并不受力，平动隔热底盖4的运动由穿顶杆法兰轴承12、U型法兰固定件6、上滑动连接板5依次受力传递；
上述四支座板顶脚15的下端应固定在稳固的基座平台上。
本发明的金属3D打印载物台外驱动高温密闭箱，能够使置于高温密闭箱体内，金属融熔挤压头下方的载物平台沿X Y Z三个空间轴快速运动。其中金属融熔挤压头固定在密闭箱体内的上方，载物平台在挤压头下方，由平台顶杆带动沿X、Y、Z轴三个方向运动，密闭箱体的下方窗口由可平面滑动的平动隔热底盖覆盖密封，平台顶杆在外部驱动机构的直接驱动下带动平动隔热底盖同向滑动，能很好的避免高温密闭箱体内热量的散失，保证箱内温度稳定。该高温密闭箱的动态准密封结构设计巧妙、结构紧凑，在高温密闭箱体内无任何传动机构和机电部件，载物平台三轴向可控运动，同时又能避免高温密闭箱体向外散失热量，从而满足了金属熔融挤压快速成形方法中对在高温密闭箱体环境下进行载物平台可控运动的要求。
结合图1、图2、图3，本发明的工作流程如下：通过将平台顶杆的下端与外部三轴向驱动滑块装置连接后，可由外部直接驱动平台顶杆沿X、Y、Z轴方向自由运动，平台顶杆穿过穿顶杆法兰轴承沿Z轴方向可自由升降，沿X、Y轴方向时可由法兰轴承带动U型法兰固定件、上滑动连接板、下滑动连接板等相关机构，最终带动平动隔热盖板和上端的载物平台，随平台顶杆做同向运动。这样，当融熔态金属以丝状从融熔挤压喷嘴尖端挤出时，载物平台在距离喷嘴下方适当的位置处，按3D打印系统软件控制要求下不断水平运动，在融熔挤压喷嘴完成一层堆积后，可控制载物平台下降，进行新一层的融熔金属堆积，最终达到由外部3轴向运动直接驱动高温密闭箱体内部平台三轴向运动的目的，同时箱体下方窗口始终处于准密闭状态，能很好的避免高温密闭箱体内热量散失，保证箱内温度稳定。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种筒体3D打印系统