一种用于连续纤维增强复合材料3D打印机的纤维丝切断装置

摘要

本发明属于3D打印机结构设计领域，涉及一种用于连续纤维增强复合材料3D打印机的纤维丝切断装置，主要包括切断机构和夹紧机构。所述切断机构通过伺服电机带动四连杆机构，进而带动连杆末端的刀片运动实现纤维丝的切断。所述夹紧机构包括上夹紧机构和下夹紧机构。切断装置工作时，上夹紧机构与下夹紧机构配合实现连续纤维丝的夹紧与固定，切断机构在上下夹紧机构之间实现对纤维丝的切断。本发明结构简单，可装配于连续纤维打印头上方，有效减少切断后纤维丝残余，提高连续纤维增强复合材料3D打印机的打印效率。

说明书

技术领域

本发明属于3D熔融打印机设计、制造领域，具体涉及一种用于连续纤维增强复合材料3D打印机的纤维丝切断装置。

背景技术

3D打印也被称为增材制造，是以三维CAD模型数据为基础，利用激光束、热熔喷嘴、光固化等方式将金属粉末、塑料等材料进行逐层堆积烧结或黏结，最终叠加成型的新型制造方式。在3D打印技术中，以熔融沉积造型技术的应用最为广泛，但受到打印材料的性能限制，打印的零件往往不能满足实际使用需求。为改善3D打印制件的机械性能，出现了连续纤维增强复合材料3D打印技术。

研究发现，连续纤维增强复合材料具有优越的物理、机械性能，它不仅大大提高了复合材料的力学性能，还具有轻质、良好整体设计性、再循环能力和较强吸收外界能量等优点，连续纤维复合材料的这些优势使其在航空航天、汽车制造等高科技领域具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于设计一种用于连续纤维增强复合材料3D打印机的纤维丝切断装置，实现连续纤维增强复合材料3D打印过程中纤维丝的切断。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于连续纤维增强复合材料3D打印机的纤维丝切断装置，主要包括夹紧机构和切断机构。切断机构基于四连杆结构原理，包括伺服模块和切断刀片。所述伺服模块的输出轴上连接有一带孔圆盘，伺服模块通过连在其圆盘上的连杆与刀具固定件一端连接，刀具固定件另一端通过定位轴固定，定位轴一端为螺纹结构，固定于打印机喷头集成装置上，另一端穿过刀具固定件并通过一卡簧定位。当执行切断动作时，舵机转动带动刀片转动，实现纤维丝的切断。

夹紧机构包括上夹紧机构和下夹紧机构。上夹紧机构由主进给轮、从进给轮、纤维输送管和喷嘴组成，所述主从进给轮均为橡胶轮，主进给轮与从进给轮外表面紧密贴合，纤维丝由主动轮与从动轮之间穿过，实现纤维丝的上侧夹紧；在进给轮和切断刀片之间固定有纤维输送管，输送管末端连接有喷嘴，喷嘴对纤维丝起固定作用。下夹紧机构由电磁铁、推杆和圆台组成。所述推杆与电磁铁直接相连，所述圆台固定于支撑板上，圆台靠近推杆一侧设有凹槽。切断动作时，所述推杆下部外表面与圆台下侧凹槽内表面配合，保证推杆的水平移动，推杆上部外表面与圆台上侧内表面配合，实现纤维丝的夹紧。此外，所述圆台下部装有喉管，喉管与圆台之间通过螺纹进行连接。切断装置工作时，上夹紧机构与下夹紧机构配合实现连续纤维丝的夹紧与固定，切断机构在上下夹紧机构之间实现对纤维丝的切断。

附图说明

图1、图2为本发明整体装配图，图3为本发明切断机构，图4为本发明下夹紧机构。

图中件号说明：

1.伺服模块，2.圆盘，3.连杆，4.切断刀片，5.电磁铁，6.推杆，7.圆台，8.喉管，9.纤维丝，10.从进给轮，11.主进给轮，12.纤维输送管，13.喷嘴，14.刀具固定件，15.支撑板一，16.支撑板二，17.定位轴

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方案进行详细描述说明。

本发明属于连续纤维增强复合材料3D打印机的纤维丝切断装置，该装置主要包括切断机构和夹紧机构。

切断功能的实现基于连杆结构原理，由伺服模块1提供动力，在伺服模块1的输出轴上连接有一带孔圆盘2，伺服模块1通过连在其圆盘2上的连杆3与刀具固定件14一端连接，刀具固定件14另一端通过定位轴17固定，定位轴17一端为螺纹结构，固定于打印机喷头集成装置上，另一端穿过刀具固定件14并通过一卡簧定位。切断刀片4通过两螺栓固定于刀具固定件14上；伺服模块工作时，通过连杆3带动刀具固定件绕定位轴17转动，实现纤维丝的切断。

夹紧功能的实现依赖于上夹紧机构和下夹紧机构。上夹紧机构由主进给轮11、从进给轮10、纤维输送管12和喷嘴13组成，所述主从进给轮均为橡胶轮，主进给轮11与从进给轮10外表面紧密贴合，纤维丝9由主动轮与从动轮之间穿过，实现纤维丝的上侧夹紧；在进给轮和切断刀片4之间固定有纤维输送管12，输送管末端连接有喷嘴13，喷嘴13对纤维丝起固定作用；

下夹紧机构由电磁铁5，推杆6，圆台7组成。所述电磁铁5固定于支撑板二16上，所述推杆6与电磁铁5直接相连，所述圆台7位于纤维输送管12正下方并通过螺栓固定于支撑板一15上，圆台7靠近推杆一侧设有凹槽，当执行夹紧动作时，所述推杆6下部外表面与圆台7下侧凹槽内表面配合，保证推杆6的水平移动，推杆6上部外表面与圆台7上侧内表面配合，实现纤维丝的夹紧，所述圆台下部装有喉管8，喉管8与圆台7之间通过螺纹进行连接。

切断装置工作时，上夹紧机构与下夹紧机构配合实现连续纤维丝的夹紧与固定，切断机构在上下夹紧机构之间实现对纤维丝的切断。

本发明的一种用于连续纤维增强复合材料3D打印机的纤维丝切断装置，结构简单，安装方便，可集成于纤维打印头上方，有效减少切断后纤维丝残余，提高打印机打印效率。