專利名稱：基于激光切割單張紙的快速成型機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于快速成型技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于激光切割單張紙的快速成型機。
背景技術(shù)：
快速成型(RP)技術(shù)是上個世紀九十年代發(fā)展起來的一項先進制造技術(shù)，是為制造業(yè)企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)服務(wù)的一項關(guān)鍵性技術(shù)，對促進企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新、縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期、提高產(chǎn)品競爭力有積極的推動作用。該技術(shù)已經(jīng)在發(fā)達國家的制造業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，國內(nèi)一些高校和研究所也在對其進行深入研究。RP技術(shù)的基本原理是"分層制造，逐層疊加"。通過RP技術(shù)可以快速制造出所設(shè)計的新產(chǎn)品樣件、模型或模具。自美國3D公司1988年推出第一臺商品SLA快速成形機以 來，已經(jīng)有十幾種不同的成形系統(tǒng)，其中比較成熟的有SLA、LOM、UV、SLS和FDM等方法。其中，LOM (Laminated Object Manufacturing)工藝又稱疊層實體制造或分層實體制造，由美國Helisys公司的Michael Feygin于1986年研制成功，是RP領(lǐng)域最具代表性的技術(shù)之一。LOM工藝在加工時，先熱壓輥滾壓單面涂有熱溶膠(在被加熱狀態(tài)下可產(chǎn)生粘性)片材，使之與下面已成型的工件粘接。然后用C02激光器在剛粘接的新層上切割出零件截面輪廓和工件外框，并在截面輪廓與外框之間多余的區(qū)域內(nèi)切割出上下對齊的網(wǎng)格。激光切割完成后，工作臺帶動已成型的工件下降，與帶狀片材分離。供料機構(gòu)轉(zhuǎn)動收料軸和供料軸，帶動料帶移動，使新層移到加工區(qū)域。工作合上升到加工平面，熱壓輥熱壓，工件的層數(shù)增加一層，高度增加一個料厚。再在新層上切割截面輪廓。如此反復(fù)直至零件的所有截面粘接、切割完。最后，去除切碎的多余部分，得到分層制造的實體零件。LOM工藝的主要優(yōu)點是(I)只需在片材上切割出零件截面的輪廓，而不用掃描整個截面，因此成型厚壁零件的速度相對較快，易于制造大型零件；(2)加工過程中不存在材料相變，也無需后續(xù)固化處理，因此不易引起翹曲變形；(3)工件外框與截面輪廓之間的多余材料在加工中起到了支撐作用，所以LOM工藝無需加支撐；(4)原材料相對便宜，成本低。目前的LOM工藝的主要缺點是必須在截面輪廓與外框之間多余的區(qū)域內(nèi)切割出上下對齊的網(wǎng)格，需要花費很多時間，如果切割的網(wǎng)格較大則清理廢料比較困難，如果切割的網(wǎng)格較小又會消耗很多時間；并且無法制造彩色的三維實體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于激光切割單張紙的快速成型機，解決了現(xiàn)有技術(shù)中尤其是分層實體制造技術(shù)中切割費時和無法制造彩色三維實體的問題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是基于激光切割單張紙的快速成型機，包括噴膠機構(gòu)和切割機構(gòu)，噴膠機構(gòu)設(shè)置于所述切割機構(gòu)的前方。噴膠機構(gòu)包括，輸紙板，設(shè)置于輸紙板兩側(cè)的輸紙鏈條，以及設(shè)置于輸紙板前端的第一叼紙牙；在輸紙鏈條的上方設(shè)置有第一絲杠，第一絲杠的前端設(shè)置有第一電機，第一絲杠的上部設(shè)置有噴膠頭，噴膠頭的一端連接有第二電機。切割機構(gòu)包括滾筒，滾筒的前端設(shè)置有遞紙牙，滾筒的上方設(shè)置有第二叼紙牙，滾筒的兩端連接有齒輪，齒條設(shè)置于所述滾筒的左右兩端并與齒輪嚙合，兩條齒條之間設(shè)置有升降臺，升降臺的上方設(shè)置有噴墨頭和激光模切裝置，噴墨頭和激光模切裝置分別位于T形支架的前后兩側(cè)，T形支架的兩端橫跨于第二絲杠上，第二絲杠的一端連接有第三電機；第四電機設(shè)置于T形支架的一側(cè)，第四電機的旁邊設(shè)置有激光器。輸紙板的高度與升降臺處于最低位置時的高度相同。噴墨頭包括黑色油墨噴頭，呈環(huán)形排列的黃色油墨噴頭、品紅油墨噴頭和青色油墨噴頭；黃色油墨噴頭、品紅油墨噴頭和青色油墨噴頭的下端噴射口的頂部彎曲。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的快速成型機通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)，省去了紙臺下降、在多余區(qū)域切割很多網(wǎng)格等多個工藝，節(jié)約了時間；并通過在每層紙張的模切線上噴涂彩色油墨的方式，制造出彩色三維實體。


圖I是本發(fā)明快速成型機的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明快速成型機中噴墨頭和激光模切裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I輸紙板,2輸紙鏈條,3第一問紙牙,4第一電機,5第一絲杠,6第二電機,7噴膠頭，8齒條，9齒輪，10遞紙牙，11滾筒，12第二叼紙牙，13升降臺，14噴墨頭，15激光模切裝置，16第二絲杠，17第三電機，18第四電機，19激光器，20T形支架，141黃色油墨噴頭，142品紅油墨噴頭，143黑色油墨噴頭，144青色油墨噴頭。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明快速成型機進行詳細說明。如圖I所示，基于激光切割單張紙的快速成型機，本發(fā)明的快速成型機的特點是，包括噴膠機構(gòu)和切割機構(gòu)，噴膠機構(gòu)設(shè)置于所述切割機構(gòu)的前方。噴膠機構(gòu)包括，輸紙板1，設(shè)置于輸紙板I兩側(cè)的輸紙鏈條2，以及設(shè)置于輸紙板I前端的第一叼紙牙3 ;在輸紙鏈條2的上方設(shè)置有第一絲杠5，第一絲杠5的前端設(shè)置有第一電機4，第一絲杠5的上部設(shè)置有噴膠頭7，噴膠頭7的一端連接有第二電機6。切割機構(gòu)包括滾筒11，滾筒11的前端設(shè)置有遞紙牙10，滾筒11的上方設(shè)置有第二叼紙牙12，滾筒11的兩端連接有齒輪9，齒條8設(shè)置于滾筒11的左右兩端并與齒輪9嚙合，兩條齒條8之間設(shè)置有升降臺13，升降臺13的上方設(shè)置有噴墨頭14和激光模切裝置15，噴墨頭14和激光模切裝置15分別位于T形支架20的前后兩側(cè)，T形支架20的兩端橫跨于第二絲杠16上，第二絲杠16的一端連接有第三電機17 ;第四電機18設(shè)置于T形支架20的一側(cè)，所述第四電機(18)的旁邊設(shè)置有激光器19。輸紙板I的高度與升降臺13處于最低位置時的高度相同。噴墨頭14包括黑色油墨噴頭143，呈環(huán)形排列的黃色油墨噴頭141、品紅油墨噴頭142和青色油墨噴頭144 ;黃色油墨噴頭141、品紅油墨噴頭142和青色油墨噴頭144的下端噴射口的頂部彎曲。工作時，首先在電腦上設(shè)計出所需零件的三維模型，在Z向?qū)⑵浒匆欢ê穸冗M行·離散(分層)，把三維模型變成一系列的層片。然后將單張紙使用輸紙鏈條2向前輸送，到達輸紙板I的特定位置后停下來，通過第一電機4和第二電機6以及第一絲杠5控制噴膠頭7在紙張上相應(yīng)的切割輪廓范圍內(nèi)噴上膠；然后將噴好膠的紙張向前輸送，并通過遞紙牙10傳遞給后面的滾筒11上的叼紙牙12，隨著滾筒11兩端的齒輪9在齒條8上轉(zhuǎn)動，紙張逐漸貼附在滾筒上；當?shù)降鸺堁?2位于滾筒11正下方時，松開叼紙牙并繼續(xù)向右轉(zhuǎn)動滾筒，將紙張粘接在升降臺13上已經(jīng)加工好的紙堆上，當紙張粘接完全后，滾筒反向轉(zhuǎn)動，返回最初的位置；然后通過第三電機17和第四電機18以及第二絲杠16控制激光模切裝置15在紙張上切割出相應(yīng)層片的輪廓；最后通過激光模切裝置15旁邊的噴墨頭14進行噴墨，在模切線的截面上涂上相應(yīng)的顏色，當完成噴墨后，升降臺13下降一個紙張厚度的距離，噴墨頭右移到最右端的位置，為下一次滾筒粘接紙張做準備。如此往復(fù)進行各個工藝。本發(fā)明通過以上具體方式，解決了現(xiàn)有技術(shù)中尤其是分層實體制造技術(shù)中切割費時和無法制造彩色三維實體的問題，并通過在每層紙張的模切線上噴涂彩色油墨的 方式，制造出彩色三維實體。
權(quán)利要求
1.基于激光切割單張紙的快速成型機，其特征在于，包括噴膠機構(gòu)和切割機構(gòu)，所述噴膠機構(gòu)設(shè)置于所述切割機構(gòu)的前方。
2.如權(quán)利要求I所述的基于激光切割單張紙的快速成型機，其特征在于，所述噴膠機構(gòu)包括，輸紙板(1)，設(shè)置于所述輸紙板(I)兩側(cè)的輸紙鏈條(2)，以及設(shè)置于所述輸紙板Cl)前端的第一叼紙牙(3);在所述輸紙鏈條(2)的上方設(shè)置有第一絲杠( 5)，所述第一絲杠(5)的前端設(shè)置有第一電機(4)，所述第一絲杠(5)的上部設(shè)置有噴膠頭(7)，所述噴膠頭(7)的一端連接有第二電機(6)。
3.如權(quán)利要求I所述的基于激光切割單張紙的快速成型機，其特征在于，所述切割機構(gòu)包括滾筒(11)，所述滾筒(11)的前端設(shè)置有遞紙牙(10)，所述滾筒(11)的上方設(shè)置有第二叼紙牙(12)，所述滾筒(11)的兩端連接有齒輪(9)，齒條(8)設(shè)置于所述滾筒(11)的左右兩端并與所述齒輪(9)嚙合，所述兩條齒條(8)之間設(shè)置有升降臺(13)，所述升降臺(13)的上方設(shè)置有噴墨頭(14)和激光模切裝置(15)，所述噴墨頭(14)和激光模切裝置(15)分別位于T形支架(20)的前后兩側(cè)，所述T形支架(20)的兩端橫跨于第二絲杠(16)上，所述第二絲杠(16)的一端連接有第三電機(17);第四電機(18)設(shè)置于所述T形支架(20)的一偵牝所述第四電機(18)的旁邊設(shè)置有激光器(19)。
4.如權(quán)利要求2和3所述的基于激光切割單張紙的快速成型機，其特征在于，所述輸紙板(I)的高度與所述升降臺(13)處于最低位置時的高度相同。
5.如權(quán)利要求3所述的基于激光切割單張紙的快速成型機，其特征在于，所述噴墨頭(14)包括黑色油墨噴頭(143)，呈環(huán)形排列的黃色油墨噴頭(141)、品紅油墨噴頭(142)和青色油墨噴頭(144);所述黃色油墨噴頭(141 )、品紅油墨噴頭(142)和青色油墨噴頭(144)的下端噴射口的頂部彎曲。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于激光切割單張紙的快速成型機，包括噴膠機構(gòu)和切割機構(gòu)，噴膠機構(gòu)設(shè)置于切割機構(gòu)的后方。本發(fā)明的快速成型機解決了現(xiàn)有技術(shù)中尤其是分層實體制造或分層實體制造技術(shù)中切割費時的問題，并通過在每層紙張的模切線上噴涂彩色油墨的方式，制造出彩色三維實體。
文檔編號B65H35/10GK102910481SQ201210382448
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月10日
發(fā)明者張海燕, 程傳新 申請人:西安理工大學