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一种3D打印机金属重件成形缸

2021-02-02 10:11:00

一种3D打印机金属重件成形缸

  技术领域

  本发明涉及增材制造领域,尤其涉及一种3D打印机重件成形缸。

  背景技术

  采用不同的材料、或不同的成型工艺,3D打印机的结构和原理也有所不同,逐层铺粉烧结成型、或逐层铺粉固化成型的3D打印机,是目前结构较为成熟的3D打印机之一,包括金属粉和非金属粉3D打印机,这类打印机,通常其成形缸为圆形、或矩形截面的桶状结构,如图1所示,圆形截面的成形缸称为圆形成形缸,矩形截面的成形缸称为矩形成形缸,目前公知的矩形成形缸有整体型和组装型两种结构形式,如图2所示。一般圆形成形缸、整体型矩形成形缸多用于较小、较轻零件的3D打印设备,大多零件尺寸(长×宽×高)<300×300×300mm、零件重量<100kg;组装型矩形成形缸多用于较大零件的非金属3D打印设备,一般零件尺寸(长×宽×高)>300×300×300mm、零件重量<100kg,原因是大尺寸成形缸的刚度较差。而对于金属零件,当零件尺寸(长×宽×高)>300×300×300mm、零件重量>100kg时,由于零件尺寸、重量加大,所以粉末对成形缸的作用负荷也急剧加大,使成形缸缸壁严重变形,因此,当前结构的成形缸不能满足金属重件打印设备的要求。

  发明内容

  为了解决现有技术中存在的问题,本发明实施例提供一种3D打印机金属重件成形缸;3D打印机金属重件成形缸由扎箍框和置于扎箍框腹腔内的第一缸板、第二缸板、第三缸板和第四缸板构成;如图所示,所述扎箍框至少包括2片扎箍片,扎箍片中间设有矩形孔,上下片扎箍片之间隔有前立板和后立板,前立板与后立板组合为T形结构,前立板和后立板的组合在每一层至少有4组,各组分散布置,前立板的前面与扎箍片矩形孔靠近的孔侧面平行,并且,前立板的前面与扎箍片矩形孔的孔侧面保留1~3mm的距离,扎箍片与前立板、后立板通过螺钉固装、或焊接成整体框架结构;所述第一缸板、第二缸板、第三缸板和第四缸板通过首尾依次相接的方式固定装配,具体:第一缸板的前端面紧贴在第二缸板尾端的内面、第二缸板的前端面紧贴在第三缸板尾端的内面、第三缸板的前端面紧贴在第四缸板尾端的内面、第四缸板的前端面紧贴在第一缸板尾端的内面。

  优选地,扎箍片是板状结构,整体板材切割、再二次加工而成,为整体结构,该结构强度高、刚性好,中部是矩形孔,矩形孔的四个角开有大于π/2弧度且小于3π/2弧度的圆弧缺口,圆弧缺口的半径为16~40mm;扎箍片四边的宽度和板厚根据成形缸的刚度需求和材料决定;圆弧缺口的作用有两点,一是避免应力集中;二是便于矩形孔的精加工。

  优选地,第一缸板、第二缸板、第三缸板和第四缸板每块缸板的前端面上设有至少2个螺纹孔,第一缸板、第二缸板、第三缸板和第四缸板每块缸板尾端的外面设有至少2个螺钉沉孔,螺钉沉孔的数量、大小和位置分别与螺纹孔的数量、大小和位置相匹配,通过第二螺钉把第一缸板、第二缸板、第三缸板和第四缸板的首尾缝合紧固。

  优选地,第一缸板、第二缸板、第三缸板和第四缸板的背面设有螺纹孔,扎箍框的前立板上设有螺钉沉孔,通过第一螺钉将第一缸板、第二缸板、第三缸板和第四缸板与扎箍框紧固,使每一块缸板都能够紧贴在扎箍片矩形孔的内面上,避免缸板变形,以保证金属重件成形缸精度和性能的稳定性。

  优选地,在扎箍框1的下面设有钩板,钩板与最下端的扎箍片固定连接,每块缸板下方至少2件钩板,用于作为缸板的辅助支承。

  本发明的有益效果是,该结构由扎箍框和缸板构成,扎箍框的扎箍片在水平面内是板状结构,所以,在水平方向能够承受更大的载荷;另外,矩形孔的加工面积小、加工工艺性好,制造成本低,极易获得高精度;同时,各缸板间紧密贴合,各缸板背面能够紧贴扎箍片的内面,因此,不漏粉,不变形,刚性高,稳定性好。

  应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本发明。

  附图说明

  为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

  图1为现有技术提供的圆形成形缸、矩形成形缸示意图;

  图2为现有技术提供的整体形成形缸、组装形成形缸示意图;

  图3为本发明实施例提供的3D打印机金属重件成形缸示意图;

  图4为本发明实施例提供的3D打印机金属重件成形缸扎箍框示意图;

  图5为本发明实施例提供的重件成形缸缸板组装示意图;

  图6为图5局部放大示意图;

  图7为本发明实施例提供的金属重件成形缸缸板四角螺钉紧固示意图;

  图8为图7局部放大示意图;

  图9为本发明实施例提供的金属重件成形缸缸板背面螺钉紧固示意图;

  图10为图9局部放大示意图;

  图11为本发明实施例提供的金属重件成形缸扎箍片示意图;

  图12为图11局部放大示意图;

  图1-12中:1.扎箍框,2.第一缸板,3.第二缸板,4.第三缸板,5.第四缸板,6.第一螺钉,7.第二螺钉,101.扎箍片,102.前立板,103.后立板,104.钩板,1011.圆弧缺口。

  具体实施方式

  本发明实施例提供的一种3D打印机金属重件成形缸,如图3所示,3D打印机金属重件成形缸由扎箍框1和置于扎箍框1腹腔内的第一缸板2、第二缸板3、第三缸板4和第四缸板5构成;如图4所示,所述扎箍框1至少包括2片扎箍片101(图中为3片扎箍片),扎箍片101中间设有矩形孔,上下片扎箍片101之间隔有前立板102和后立板103,前立板102与后立板103组合为T形结构,在具体实施过程中,前立板102和后立板103的组合在每一层至少有4组,各组分散布置,前立板102的前面与扎箍片101矩形孔靠近的孔侧面平行,并且,前立板102的前面与扎箍片101矩形孔的孔侧面保留1~3mm的距离,扎箍片101与前立板102、后立板103通过螺钉固装、或焊接成整体框架结构,该结构具有两个突出优势:一是由于扎箍片101在水平面内是板状结构,水平方向的刚性更高,所以,在水平任意方向都能够承受更大的载荷,包括中间的矩形孔、矩形孔各内面也能够承受大载荷,并且,扎箍片101的片数增多,承载能力也会叠加;二是扎箍框1中间的矩形孔仅仅由扎箍片101构成,矩形孔的加工面积小、加工工艺性好,制造成本低,可获得高精度。如图5、图6所示,所述第一缸板2、第二缸板3、第三缸板4和第四缸板5通过首尾依次相接的方式固定装配,具体:第一缸板2的前端面紧贴在第二缸板3尾端的内面、第二缸板3的前端面紧贴在第三缸板4尾端的内面、第三缸板4的前端面紧贴在第四缸板5尾端的内面、第四缸板5的前端面紧贴在第一缸板2尾端的内面,此种设计能够解决两个问题:一是各缸板间紧密贴合,不漏粉末;二是各缸板背面能够紧贴扎箍片101矩形孔的内面,刚性好,不变形,精度高;综上看出,该结构的金属重件成形缸刚性好、精度高、不漏粉、成本低。

  在一种可能的实施例中,如图4、图11、图12所示,扎箍片101是板状结构,整体板材切割、再二次加工而成,为整体结构,该结构强度高、刚性好,中部是矩形孔,矩形孔的四个角开有大于π/2弧度且小于3π/2弧度的圆弧缺口1011。在具体实施过程中,圆弧缺口1011的半径为16~40mm;扎箍片101四边的宽度和板厚根据成形缸的刚度需求和材料决定。圆弧缺口1011的作用有两点,一是避免应力集中;二是便于矩形孔的精加工。

  在具体实施过程中,如图7、图8所示,第一缸板2、第二缸板3、第三缸板4和第四缸板5每块缸板的前端面上设有至少2个螺纹孔,第一缸板2、第二缸板3、第三缸板4和第四缸板5每块缸板尾端的外面设有至少2个螺钉沉孔,螺钉沉孔的数量、大小和位置分别与螺纹孔的数量、大小和位置相匹配,通过第二螺钉7把第一缸板2、第二缸板3、第三缸板4和第四缸板5的首尾缝合紧固。

  在具体实施过程中,如图9、图10所示,第一缸板2、第二缸板3、第三缸板4和第四缸板5的背面设有螺纹孔,扎箍框1的前立板102上设有螺钉沉孔,通过第一螺钉6将第一缸板2、第二缸板3、第三缸板4和第四缸板5与扎箍框1紧固,使每一块缸板都能够紧贴在扎箍片101矩形孔的内面上,避免缸板变形,以保证金属重件成形缸精度和性能的稳定性。

  在一种可能的实施例中,如图4所示,在扎箍框1的下面设有钩板104,钩板104与最下端的扎箍片101固定连接,每块缸板下方至少2件钩板104,用于作为缸板的辅助支承。

  本发明实施例提供的3D打印机重件成形缸系统,该结构由扎箍框和缸板构成,扎箍框的扎箍片在水平面内是板状结构,所以,在水平方向能够承受更大的载荷,以至于尺寸增加到足够大时,仍然具有很强的抗变形能力;另外,矩形孔的加工面积小、加工工艺性好,制造成本低,极易获得高精度;同时,各缸板间紧密贴合,各缸板背面能够紧贴扎箍片的内面,因此,不漏粉,不变形,刚性高,稳定性好。

  本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

  以上所述仅是本发明的具体实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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