一种3D打印机支撑装置的制作方法

本发明属于3D打印技术，具体来说，是一种支持双头3D多色打印机的辅助支撑装置。

背景技术：

3D打印又叫快速成型技术，该技术诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。1997年，一家名Z-corporation的公司最先提出将3D打印技术应用到办公用品中。3D打印机设备体积小，相对比较便宜，成型速度快，操作简单，无污染，可制作精细、复杂的零件，已成为快速成型行业的研究和应用的热点。他最大的优点在于设计人员在造型设计后，很快看到实体模型，打印人员可根据自己的需要安装喷头数目，大大提高了打印效益。打印出来的模型也可随意改进，缩短了产品设计周期和试用周期，提高了新产品的开发进度，加快了新产品上市的进度，能快速占领市场，使产品在竞争中处于有利地位。

3D打印机它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件。即快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过3D打印机，将一层层的材料堆积成实体原型。简单点说就是断层扫描的逆过程，断层扫描是把某个东西“切”成无数叠加的片，3D打印就是一片一片的打印，然后叠加到一起，成为一个立体物体。图1示出了3D打印技术的原理图，可以看出快速成型的工艺流程主要包括：建立三维模型(包括相应尺寸数据和内部结构)-＞模型切片并Z向离散化-＞对每层切片模型进行信息处理-＞利用层面信息进行分层加工-＞对分层位置进行连接。

3D打印机在工作时，由于打印材料是经过加热融化-＞喷出打印-＞冷却硬化等过程中，因此对其工作环境要求颇高，特别是打印时的工作温度可达100多度，再者，3D打印是分层打印，其工作时间较长，模型的支撑高度需要精确、稳定地上下调节，可见打印支撑设备除了必须有良好的封闭环境、工作强度外，还得具有很高的安全性以及稳定性。

技术实现要素：

针对现有技术存在的支撑装置强度低、刚度弱，稳定性差，无法满足3D打印机工作要求的问题，本发明提供了一种强度高、能够在动态打印过程中精确、稳定打印3D模型的可拆卸式支撑装置。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种3D打印机支撑装置，包括外框、机架本体以及工作台，所述外框具有前、后侧开口，且在前侧开口处设置有透明视窗，所述机架本体内置于外框里并支撑外框，所述工作台安装在机架本体上，其中：

所述机架本体采用铝合金材料，其包括机架下板、机架后板、机架左柱、机架右柱、机架前梁、机架后梁、机架左梁和机架右梁，机架后板匹配外框后侧开口，机架下板底部设有沿前端延伸出来的机架底板，且机架底板下端设有支撑脚，同时机架后板两侧分别设有垂直机架后板并向前端延伸的左侧翼和右侧翼，左侧翼和右侧翼之间设有相互匹配的第一Y轴传动安装孔，所述机架左梁和机架右梁之间设有相互匹配的第二Y轴传动安装孔，第一Y轴传动安装孔与第二Y轴传动安装孔位于相同水平高度，所述机架前梁左右两端与机架后板之间设有左右两对水平高度相同的X轴传动安装孔；

所述工作台包括水平板以及固定在水平板下板的支撑架，所述支撑架包括位于左右两侧的支撑侧板和连接两支撑侧板的支撑连接板，所述工作台与机架下板之间底部设有控制工作台上下运动的调节机构。

采用上述技术方案的3D打印机支撑装置，铝合金机架本体形成框架结构通过合理设计，具有足够的抗弯、抗扭和刚度性能，在长时间动态打印工作中，能够保持外框结构稳定；第一Y轴传动安装孔、第二Y轴传动安装孔方便打印机喷头传动装置的安装，使得在组装过程中尽量避免影响支撑装置的结构稳定性，相应地保证了打印机喷头传动装置工作时的稳定性；水平板用于支撑打印模型，如果调节结构与水平板直接连接，水平板稳定性较差，因此在给水平板安装支撑架后，调节机构固定与支撑架之间可以更稳定地固定，有利于提供更加稳定的支撑工作台；通过透明视窗可以近距离观察支撑装置内部模型的打印状态，方便操作人员随时根据情况调整工作步骤。

进一步限定，所述调节机构位于支撑连接板中部，其包括步进电机、联轴器以及滚珠丝杠，所述步进电机位于机架下板底部，所述滚珠丝杠上端通过轴承座将其固定在水平板底部，滚珠丝杠下端连接联轴器一端，联轴器另一端与步进电机穿过机架下板的伸缩杆连接，所述滚珠丝杠与联轴器之间通过轴承座固定。上述限定通过步进电机的轴向运动带动滚珠丝杠上下直线运动调节高度。

进一步限定，所述调节机构还包括两Z轴导向杆和两滑块，所述两Z轴导向杆分别位于支撑连接板左右两侧，其中Z轴导向杆下端垂直固定在机架下板上，Z轴导向杆上端固定在机架后梁上，所述两滑块分别安装在支撑连接板上，且两滑块能够分别上下滑动在两Z轴导向杆上。鉴于调节机构是单独支撑水平板上下运动，如果模型较大，其稳定性容易受到影响，因此上述限定通过增设左右两组Z轴导向杆和两滑块，不但可以多点支撑水平板，提高其稳定性，还可以更好地沿着Z轴导向杆引导水平板运动，避免水平板偏离垂直运动轨迹。

进一步限定，所述透明视窗上端设置水平转轴形成翻盖旋转结构。

进一步限定，所述机架左梁和机架右梁上方对称设置有一对机架把手。

附图说明

图1为外框结构示意图；

图2为机架本体爆炸图；

图3为工作台结构示意图；

图4为工作台与机架本体安装后的结构示意图。

图中对应标示分别为：1-外框，11-前侧开口，12-后侧开口，13-透明视窗，2-机架本体，21-机架下板，211-机架底板，221-机架右柱，222-机架左柱，23-机架前梁，231-X轴传动安装孔，24-机架后梁，251-机架右梁，252-机架左梁，253-第二Y轴传动安装孔，26-机架后板，261-左侧翼，262-右侧翼，263-第一Y轴传动安装孔，27-支撑脚，3-工作台，31-水平板，32-支撑连接板，33-支撑侧板，341-联轴器，342-滚珠丝杠，343-轴承座，35-滑块，36-Z轴导向杆，4-机架把手。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。

如图1、图2和图3所示，一种3D打印机支撑装置，包括外框1、机架本体2以及工作台3，所述外框1具有前、后侧开口11、12，且前侧开口11处设置有透明视窗13便于观察打印状态，透明视窗13上端与外框1顶部铰接有水平转轴，使得透明视窗13形成向上开启的翻盖旋转结构，所述机架本体2内置于外框1里支撑外框1以保证外框1强度，所述工作台3安装在机架本体2上。

如图2所示，机架本体2包括机架下板21、机架后板26、机架左柱222、机架右柱221、机架前梁23、机架后梁24、机架左梁252和机架右梁251，所述机架左梁252和机架右梁251上方对称设置有一对机架把手4，机架后板26匹配外框1后侧开口12，机架下板21底部设有沿前端延伸出来的机架底板211，且机架底板211下端设有支撑脚27。

同时机架后板26两侧分别设有垂直机架后板26并向前端延伸的左侧翼261和右侧翼262，左侧翼261和右侧翼262之间设有相互匹配的第一Y轴传动安装孔263，所述机架左梁252和机架右梁251之间设有相互匹配的第二Y轴传动安装孔253，第一Y轴传动安装孔263与第二Y轴传动安装孔253位于相同水平高度，所述机架前梁23左右两端与机架后板26之间设有左右两对水平高度相同的X轴传动安装孔231。

机架本体2采用铝合金材料，能够提高其使用强度，通过合理改变基本零部件的截面面积，可以增加惯性矩，提高机架本体2零件的强度、刚度及其安全性。

如图3、图4所示，工作台3主要用于支撑打印出的3D模型，其主要包括水平板31以及固定在水平板31下板的支撑架，所述支撑架包括位于左右两侧的支撑侧板33和连接两支撑侧板33的支撑连接板32，所述工作台3与机架下板21之间底部设有控制工作台3上下运动的调节机构。为避免调节机构影响工作台的美观性，调节机构最好安装在机架后板26附近。

调节机构位于支撑连接板32中部后壁上，其包括步进电机(图中未示出)、联轴器341以及滚珠丝杠342，步进电机位于机架下板21底部，所述滚珠丝杠342上端通过轴承座343将其固定在水平板31底部，滚珠丝杠342下端连接联轴器341一端，联轴器341另一端与步进电机穿过机架下板21的伸缩杆连接，所述滚珠丝杠342与联轴器341之间通过轴承座343固定。当步进电机工作时，其能带动滚珠丝杠342运动并调节水平板31的高度，使得打印出的3D模型配合喷头完成分层打印，具体来说，在分层打印过程中，每打印完一层材料，3D模型的高度都会增加，为尽量保证打印喷头不在Z轴方向移动(仅在X轴、Y轴方向移动，这可以简化喷头传动结构的设计)，就可以通过步进电机控制(降低)水平台的高度。

调节机构还包括两Z轴导向杆36和两滑块35，所述两Z轴导向杆36分别位于支撑连接板32左右两侧，其中Z轴导向杆36下端垂直固定在机架下板21上，Z轴导向杆36上端固定在机架后梁24上，所述两滑块35分别安装在支撑连接板32上，且两滑块35能够分别上下滑动在两Z轴导向杆36上。这样不但可以多点支撑水平板31，提高其稳定性，还可以更好地沿着Z轴导向杆36引导水平板31运动，避免水平板31偏离垂直运动轨迹。

以上对本发明提供的一种3D打印机支撑装置进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。