阅读说明：本技术 一种桌面级的3d打印弹性材料拉丝机 (Desktop-level 3d printing elastic material wire drawing machine ) 是由 刘海强 杨晨 许依海 吕明 于 2021-07-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种桌面级的3d打印弹性材料拉丝机。包括连接部分、驱动部分、传送部分和加热挤压部分组成,通过挤压的方式实现3d打印线材的拉丝。首先将原材料颗粒通过进料口放入挤压机中,然后开动步进电机驱动丝杠旋转,带动推进滑块做轴向运动,挤压滑块在轴向滑块的推动下沿着螺纹旋转,从而使原料颗粒进入加热空间,加热空间中通过加热器提供稳定的热量来融化原料颗粒,融化后的颗粒液体被后续进入的颗粒挤压,从喷口被挤出与空气接触后冷却成丝状。本申请改善了传统拉丝机的密封性,实现液体弹性材料的拉丝；该装置即停即用,有着更小的体积和简便的操作方式,并且通过更换不同的喷嘴可以拉出不同直径的热塑线材,通用性更强。(The invention discloses a desktop-level 3d printing elastic material wire drawing machine. The wire drawing device comprises a connecting part, a driving part, a conveying part and a heating and extruding part, and wire drawing of a 3d printing wire is realized in an extruding mode. Raw material particles are firstly put into an extruder through a feed inlet, then a stepping motor is started to drive a lead screw to rotate, a pushing slide block is driven to do axial motion, the extruding slide block is driven to rotate along a thread under the pushing of the axial slide block, so that the raw material particles enter a heating space, stable heat is provided by a heater in the heating space to melt the raw material particles, melted particle liquid is extruded by the subsequently entering particles, and the particles are extruded from a nozzle to be in contact with air and then cooled into filaments. The application improves the sealing performance of the traditional wire drawing machine and realizes wire drawing of the liquid elastic material; the device stops promptly and uses, has littleer volume and simple and convenient operation mode to can pull out the thermoplastic wire rod of different diameters through changing different nozzles, the commonality is stronger.)

一种桌面级的3d打印弹性材料拉丝机

技术领域

本发明属于挤出式的3D打印材料领域，具体涉及一种桌面级的3d打印弹性材料拉丝机。

背景技术

随着3d打印机的普及，越来越多的单位和个人用上了3d打印设备，随之而来的便是3d打印耗材的增加，其中最重要的便是3d打印本身的材料。市面上普通的3d打印材料分为粉末型和线型两大类，其中线型3d打印材料使用最为广泛。在将3d打印的材料由不同的形状转化为线型的过程中，需要使用到一种器械——拉丝机，目前市场上的线材拉丝机基本上采用了螺旋挤压的方式，通过螺杆传送材料颗粒，然后挤压拉丝。但是螺旋挤压机构因为各部件间的间隙较大，所以只能挤压融化后为软体的材料，而弹性材料在融化后会变为液体，所以很难使用螺旋挤压机进行挤压。而且目前的螺旋挤压机无法针对实验室、个人diy等小场合需要的小尺寸、少量材料进行生产。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种桌面级的3d打印弹性材料拉丝机，增加挤压装置的密封性，使用步进电机作为动力源，驱动丝杆连接的推进滑块和挤压滑块的运动，通过挤压滑块的挤压使已经融化的弹性材料通过喷口挤出形成线材，还可以通过更换不同的喷头挤压出不同直径的线材。

一种桌面级的3d打印弹性材料拉丝机，包括连接部分、驱动部分、传送部分和加热挤压部分。

连接部分包括装置底座和外壳。驱动部分包括步进电机。传送部分包括丝杆、推进滑块和挤压滑块。加热挤压部分包括加热器和喷头。

外壳和步进电机固定在装置底座上，丝杆支承在外壳内；丝杆一端伸出外壳并与步进电机的输出轴连接；推进滑块滑动连接在外壳的内部；丝杆与推进滑块的一端构成螺旋副；推进滑块的另一端与挤压滑块的内端形成转动副；外壳内腔的头端设置有内螺纹；挤压滑块上的外螺纹与外壳内螺纹旋接；内螺纹的螺旋升角大于挤压滑块与外壳之间的自锁角；加热器固定在外壳内腔的头端；喷头设置在外壳头端端面上；外壳上部设置有进料口，进料口位于靠近加热器的位置。

作为优选，连接部分还包括第一轴承和第二轴承，第一轴承的外圈固定在外壳靠近步进电机的端部，内圈与丝杆固定；第二轴承的外圈固定在挤压滑块的一端，内圈与推进滑块的另一端固定。

作为优选，所述第一、第二轴承均为型号为6300的深沟球轴承。

作为优选，驱动部分还包括联轴器，用于连接丝杆与步进电机连接。

作为优选，传送部分还包括定位杆。定位杆固定在外壳内部，与推进滑块滑动连接，限制推进滑块的自由度，使其进行轴向运动。

作为优选，所述加热器为PTC恒温加热器。

作为优选，PTC恒温加热器包括陶瓷和热敏电阻，陶瓷用来通电加热，提供热量。热敏电阻用于监控内部温度。

作为优选，包括一组不同尺寸的喷头，与外壳头端端面可拆卸连接。

打开加热器，将3d打印的原材料颗粒通过进料口放入外壳内部，加热空间通过加热器提供的稳定热量来融化原料颗粒。然后启动步进电机驱动丝杠旋转，丝杠的转动使推进滑块做轴向运动，挤压滑块将在推进滑块的推动下沿着外壳内部的螺纹做螺旋运动，实现对加热空间中已融合的弹性材料的挤压。由于挤压滑块与外壳内部螺旋连接，因此两者的接触面更大，液态的弹性材料更难渗透到拉丝机的其他部位，即增强了挤压部分的密封强度。受到挤压的弹性材料从喷头喷出，与空气接触后冷却成丝状。

本发明具有以下有益效果：

1、针对现有的拉丝机进行了改装，传送部分由步进电机驱动，简化了传送部分的结构，设备结构简单，降低制作成本，并设计了可更换式的喷头，可以实现不同直径的3d打印线材的制备。

2、改进了挤压部分的机械结构，将挤压滑块与外壳内部由滑动连接改进为螺旋连接，增大了挤压滑块与外壳内部的接触面，保证融化后的液体弹性材料不会泄露，增强了挤压部分的密封强度，实现对弹性材料的挤压拉丝。

3、本发明的体积更小、操作更简单，非专业人员亦可以迅速掌握。更适合在实验室、个人diy等小场合使用。

附图说明

图1为实施例中3d打印弹性材料拉丝机整体结构示意图；

图2为实施例中3d打印弹性材料拉丝机的剖面图；

图3为实施例中推挤滑块的结构示意图；

图4为实施例中挤压滑块的剖面图；

图5为实施例中外壳的剖面图。

图6为实施例中加热装置的正视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的解释说明；

如图1、图2所示，一种桌面级的3d打印弹性材料拉丝机，包括包括装置底座1、步进电机2、联轴器3、外壳左部4、外壳中部5、外壳右部6、进料口7、喷嘴8、PTC恒温加热器9、挤压滑块10、第一轴承11、推进滑块12、定位杆13、螺丝14、第二轴承15和丝杆16。

外壳左部4、外壳中部5和外壳右部6依次通过螺丝14固定，组成外壳。

外壳和步进电机2固定在装置底座1上，丝杆16支承在外壳内，丝杆16的一端伸出外壳，通过联轴器3与步进电机2的输出端连接，另一端穿过第一轴承15的内圈与通过定位杆13滑动固定在外壳内部的推进滑块12螺旋连接。第一轴承15的外壳固定在靠近步进电机2的端部。推进滑块12的另一端通过第二轴承11与挤压滑块10的内端形成转动副。其中联轴器3为10mm的夹壳联轴器。

如图3所示，推进滑块12的第一段是直径为60mm的圆柱，圆柱中心有和丝杆配合的螺纹孔，用来接受丝杠传递过来的螺旋运动。第一段圆柱的中心轴线上有直径为4mm的通孔，用来安装定位杆13，定位杆13可以限制推进滑块12的自由度，使其只能沿着外壳的内径做轴向运动。推进滑块12的第二段是直径为40mm的圆柱，圆柱中心有直径为16mm的通孔，用于保证推进滑块做轴向运动的时候丝杠不会与其产生干涉。

挤压滑块10通过设置在外壳内部的螺纹与外壳螺旋连接，螺纹的螺旋升角大于挤压滑块10与外壳的自锁角。如图4所示，挤压滑块10是直径为96mm的圆柱，在圆柱的外围有一圈螺纹，其主要作用是和外壳内壁的螺纹配合，保证加热室的密封性。圆柱的左端有直径为68mm的孔，用于安装第二轴承11，轴承孔在右端有直径为16mm的圆柱孔，作为安全裕度，防止丝杠和挤压滑块产生干涉。挤压滑块在推动滑块的推动下，沿着外壳内径的螺纹线做轴向运动加螺旋运动，轴向运动可以用来挤压加热室内已经融化的柔性材料原料；而螺纹的配合可以保证加热室的密封性，防止融化为液体的柔性材料泄露。

如图5所示，外壳为外径140mm、长度300mm的圆柱，内径为100mm。在外壳右部6的内部设置有一个直径为110mm、长度为20mm的圆柱体空腔，用于安装加热器9形成加热空间。外壳右端沿着垂直轴线分布三个螺纹孔，用于安装喷嘴8。外壳右部6的上端设置有进料口7。

如图6所示，加热器9为O型PTC恒温加热器，包括陶瓷和热敏电阻，其中陶瓷主要用来通电加热为该装置提供热量，而热敏电阻主要是用来监控整个腔体内部的温度，将信息传递给外部的控制器，从而保证腔体内部有恒定的温度。