一种3D打印机的打印头装置的制作方法

一种3d打印机的打印头装置
技术领域
1.本实用新型属于3d打印设备技术领域，尤其涉及一种3d打印机的打印头装置。


背景技术：

2.3d打印又称为增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3d打印常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造。
3.打印头装置作为3d打印设备的关键装置，其结构设计的优劣直接决定了3d打印设备的工作特性。一般情况下，3d打印头装置由喉管、加热块、散热风扇等构成，工作时耗材丝不断地送入喉管内，加热块产生的热量令耗材丝熔化，由于耗材不断地送入喉管，因此熔化后的材料被挤出。当打印的模型较为复杂时(例如多色彩打印时)，单一喷嘴的打印头装置已经难以满足使用要求，此时需要采用多喷嘴结构。打印头通常存在喷嘴堵塞等问题，随着使用时间的延长，熔化的耗材材料将喉管内部的上层空间堵塞住，此时由于不能顺利地下料而需要对打印头装置进行清洁维护。现有的打印头装置由于结构设计不合理导致喷嘴难以进行拆卸清理，此外喷嘴部分在与外界发生碰触问题时容易走形，因此需要对打印头装置的结构进行优化设计以解决前述技术问题。


技术实现要素：

4.本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种易于清理维护、结构稳定性强的3d打印机的打印头装置。
5.本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种3d打印机的打印头装置包括打印头机芯，在打印头机芯的前部安装有前部散热风扇、后部安装有后部散热风扇，在打印头机芯的底部可拆卸地安装有风扇支架且在风扇支架上安装有左侧冷却风扇和右侧冷却风扇；打印头机芯包括带有多个顶板窗口的顶板、带有多个底板窗口的底板以及位于两者之间、带有多个通风孔的支撑块，还包括多个打印头，打印头包括位于各底板窗口内的导向基座，在导向基座内安装有打印头基座，在打印头基座的下端可拆卸地安装有带有加热块的喉管，在打印头基座与顶板之间设有弹簧。
6.优选地：导向基座为阶梯形形状，其下部插装在底板窗口内；打印头基座的中部为阶梯形形状，其下部插装在导向基座的内部，弹簧套设在打印头基座的上部，弹簧的上端抵靠在顶板的下表面上。
7.优选地：在打印头基座的下端内壁上设有内螺纹，在喉管的上端外壁上设有外螺纹，喉管的上端与打印头基座的下端螺纹连接。
8.优选地：在顶板的上方设有基座，基座采用四角位置的连接螺柱与打印头机芯固定连接，在基座内设有多个竖直贯通的导丝通道，在各导丝通道的上端安装有进丝接口，各导丝通道的下端与各顶板窗口对正。
9.优选地：风扇支架采用金属板弯折制成，其底部水平、两侧先向上弯折之后再向外
侧斜下方弯折，在底部水平部分设有多个分别令各喉管的下端露出的支架窗口，打印头机芯位于风扇支架的两个向上弯折部分之间，左侧冷却风扇和右侧冷却风扇两者分别安装固定在风扇支架的外侧斜下方弯折部分上。
10.优选地：左侧冷却风扇和右侧冷却风扇各自采用螺钉与风扇支架固定连接，两者的送风方向与竖直方向之间的夹角为30～45
°
；在风扇支架的两个向上弯折部分的中部均设有连接耳板且连接耳板采用螺钉分别与顶板的左侧边缘和右侧边缘固定连接。
11.优选地：前部散热风扇的壳体上部边缘采用螺钉与顶板的前部边缘固定连接、壳体下部边缘采用螺钉与底板的前部边缘固定连接；后部散热风扇的壳体上部边缘采用螺钉与顶板的后部边缘固定连接、壳体下部边缘采用螺钉与底板的后部边缘固定连接。
12.本实用新型的优点和积极效果是：
13.本实用新型提供了一种结构设计合理的3d打印机的打印头装置，与现有的打印头装置相比，本实用新型中的打印头装置基于打印头机芯进行构建，各散热风扇、风扇支架及其冷却风扇易于从打印头机芯上拆卸下来。通过令打印头由导向基座、打印头基座以及带有加热块的喉管等构成，并且喉管可拆卸地安装在打印头基座的下端，实现了需要对打印头装置进行清理维护时从下方对各喉管进行直接拆卸、无需拆卸其它组件的技术效果，显著提升了打印头装置进行清理维护时的操作便利性。
14.通过在打印头的打印头基座与顶板之间设置弹簧，实现了打印头基座、喉管及加热块的浮动式安装，当喉管的下端与诸如打印平台等产生刚性接触时，喉管上升、弹簧压缩，因而能够避免由于喉管与外界之间的刚性接触而导致的打印头机芯走形问题，提升了打印头装置的结构稳定性。
附图说明
15.图1是本实用新型的主视结构示意图；
16.图2是本实用新型主体部分的结构示意图，上部视角；
17.图3是本实用新型主体部分的结构示意图，下部视角；
18.图4是本实用新型中打印头机芯的结构示意图。
19.图中：
20.1、进丝接口；2、基座；3、导丝通道；4、连接螺柱；5、左侧冷却风扇；6、前部散热风扇；7、顶板；7-1、顶板窗口；8、支撑块；8-1、通风孔；9、底板；10、打印头；10-1、导向基座；10-2、加热块；10-3、喉管；10-4、打印头基座；10-5、弹簧；11、右侧冷却风扇；12、风扇支架；12-1、支架窗口；13、后部散热风扇。
具体实施方式
21.为能进一步了解本实用新型的

技术实现要素：
、特点及功效，兹举以下实施例详细说明。
22.请参见图1、图2和图3，本实用新型的3d打印机的打印头装置包括打印头机芯，在打印头机芯的前部安装有前部散热风扇6、后部安装有后部散热风扇13，在打印头机芯的底部可拆卸地安装有风扇支架12且在风扇支架12上安装有左侧冷却风扇5和右侧冷却风扇11。
23.由此可知，本实施例中的打印头装置基于打印头机芯进行构建，前部散热风扇6和
后部散热风扇13两者用于对打印头机芯进行散热，避免内部温度过高，左侧冷却风扇5和右侧冷却风扇11两者用于对下方打印的模型进行风冷冷却。
24.请参见图4，可以看出：
25.打印头机芯包括带有多个顶板窗口7-1的顶板7、带有多个底板窗口的底板9以及位于两者之间、带有多个通风孔8-1的支撑块8，支撑块8位于顶板7与底板9两者的中部之间，支撑块8的顶部采用螺钉与顶板7固定连接，支撑块8的底部采用螺钉与底板9固定连接。如图中所示，支撑块8上的通风孔8-1为条形孔，贯通支撑块8的前部和后部，即各通风孔8-1构成了前后方向延伸的风道。
26.还包括多个打印头10，打印头10包括位于各底板窗口内的导向基座10-1，在导向基座10-1内安装有打印头基座10-4，在打印头基座10-4的下端可拆卸地安装有带有加热块10-2的喉管10-3，在打印头基座10-4与顶板7之间设有弹簧10-5。
27.本实施例中，导向基座10-1为阶梯形形状，其下部插装在底板窗口内；打印头基座10-4的中部为阶梯形形状，其下部插装在导向基座10-1的内部，弹簧10-5套设在打印头基座10-4的上部，弹簧10-5的上端抵靠在顶板7的下表面上。
28.具体地，导向基座10-1上部的外径尺寸大于下部的外径尺寸，当导向基座10-1的下部插装在底板9上的底板窗口内时，导向基座10-1上部的大外径部分的底部与底板9的上表面接触。打印头基座10-4中部的外径尺寸大于下部和上部的外径尺寸，打印头基座10-4的下部部分的外径尺寸等于导向基座10-1的内径尺寸，打印头基座10-4的下部部分位于导向基座10-1的内部并且下端由导向基座10-1的下端露出一定长度。弹簧10-5处于压缩状态，在压缩弹力的作用下，打印头基座10-4的中部凸台搭接在导向基座10-1的上端面上，这个位置是喉管10-3的最低位置。
29.打印头10为浮动安装式的组件，前述结构的优点是：在打印过程中，一些极端情况下会出现喉管10-3的下端与打印平台碰触的问题(通常由于模型设置错误导致，打印头装置与打印平台之间的相对位置出现错误)，此时喉管10-3及打印头基座10-4会上升移动，此时导向基座10-1的高度不变化，弹簧10-5进一步被压缩，当外界碰触作用消失时，在弹簧10-5的复位弹力的作用下，喉管10-3及打印头基座10-4会下降至原位。由此就避免了刚性碰触导致的结构损伤，能够显著有效地保护打印头机芯的结构不被破坏，提升了打印头装置的结构稳定性。
30.本实施例中，在打印头基座10-4的下端内壁上设有内螺纹，在喉管10-3的上端外壁上设有外螺纹，喉管10-3的上端与打印头基座10-4的下端螺纹连接。这样，当需要对喉管10-3进行拆卸清理时，只需要从下方将喉管10-3及加热块10-2旋转取下即可，解除加热块10-2与控制器之间的线缆之后，喉管10-3及加热块10-2构成的组件即完全由打印设备上拆卸下来，对内部进行彻底清理之后再重新旋转回装至打印头基座10-4的下端，并连接加热块10-2上的导联线。
31.在顶板7的上方设有基座2，基座2采用四角位置的连接螺柱4与打印头机芯固定连接，在基座2内设有多个竖直贯通的导丝通道3，在各导丝通道3的上端安装有进丝接口1，各导丝通道3的下端与各顶板窗口7-1对正。
32.基座2作为本打印头装置的安装基座使用，与打印机设备的移动驱动装置固定连接。如图中所示，在基座2、顶板7和底板9各自的四角位置设有螺纹组装孔，各连接螺柱4由
上至下顺次穿过基座2、顶板7和底板9上的螺纹组装孔，将基座2与打印头机芯固定连接成为一个整体，由于连接螺柱4贯穿打印头机芯的顶板7和底板9，因此四角位置的连接螺柱4能够在一定程度上提升打印头机芯的整体结构强度。
33.工作时，耗材丝由进丝接口1穿入，向下由导丝通道3穿行，之后由顶板窗口7-1穿过，之后进入打印头基座10-4的内部，最终进入喉管10-3的内部，在加热块10-2的加热作用下耗材丝熔化，由于耗材丝被持续输送，因此喉管10-3内熔化的材料由底部的喷口排出。
34.本实施例中，风扇支架12采用金属板弯折制成，其底部水平、两侧先向上弯折之后再向外侧斜下方弯折，在底部水平部分设有多个分别令各喉管10-3的下端露出的支架窗口12-1，打印头机芯位于风扇支架12的两个向上弯折部分之间，左侧冷却风扇5和右侧冷却风扇11两者分别安装固定在风扇支架12的外侧斜下方弯折部分上。
35.如图中所示，打印头机芯整体位于风扇支架12的中部，因而打印头机芯在左右两侧得到了防护作用。由于各喉管10-3的下端由支架窗口12-1露出一定长度，因此风扇支架12的底部水平部分从下方对各打印头10的喉管10-3提供了一定的防护作用，当打印头装置的底部在极端情况下与诸如打印平台等产生碰触时，喉管10-3上升一定距离后即完全回缩至风扇支架12的底部水平部分的上方，因而有效避免了各喉管10-3受到进一步的向上挤压作用。
36.本实施例中，左侧冷却风扇5和右侧冷却风扇11各自采用螺钉与风扇支架12固定连接，两者的送风方向与竖直方向之间的夹角为30～45
°
，优选为45
°
。在风扇支架12的两个向上弯折部分的中部均设有连接耳板且连接耳板采用螺钉分别与顶板7的左侧边缘和右侧边缘固定连接。
37.风扇支架12的加工方法如下：采用激光切割机裁切得到其展开轮廓，并且在中部切割得到各支架窗口12-1，之后将两侧的部分向上弯折，之后将每侧的前部和后部向各自的外侧斜下方弯折，此过程中保持中部的连接耳板为直立状态，之后将外侧部分的三角形翼板向下方弯折。采用螺钉将左侧冷却风扇5和右侧冷却风扇11分别向风扇支架12的左侧外部和右侧外部固定安装，之后将打印头机芯置入风扇支架12的中部，之后采用螺钉将两侧的连接耳板分别与顶板7的左侧边缘和右侧边缘固定连接。
38.本实施例中，前部散热风扇6的壳体上部边缘采用螺钉与顶板7的前部边缘固定连接、壳体下部边缘采用螺钉与底板9的前部边缘固定连接；后部散热风扇13的壳体上部边缘采用螺钉与顶板7的后部边缘固定连接、壳体下部边缘采用螺钉与底板9的后部边缘固定连接。
39.清理维护操作方式：
40.图1中为完全组装状态，本打印头装置以该状态向打印机设备上进行整体装载使用；由供料装置输送的耗材丝穿过本打印头装置后进入喉管10-3内，熔化后向外排出；
41.一定的运行时间之后需要对各喉管10-3进行拆卸清理，在停机的情况下，先解除风扇支架12的左右两个连接耳板与顶板7之间的固定连接关系，则风扇支架12及其左侧冷却风扇5、右侧冷却风扇11由打印头装置上整体拆卸，之后解除各打印头10的加热块10-2与线缆之间的连接关系，之后转动喉管10-3及加热块10-2，将组件整体取下来，对喉管10-3的内部进行充分清理之后，将组件向打印头基座10-4的下端进行回装，安装就位之后将加热块10-2与线缆进行连接，之后采用螺钉将风扇支架12向打印头机芯上进行安装固定。