[發明專利]一種基于吹塑技術的快速成型裝置

有效

• 申請號: 201611180603.X
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106738798B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 楊衛民;馬昊鵬;焦志偉;苗劍飛;丁玉梅
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B29C49/28
• 分類號: B29C49/28;B29C49/64;B29C49/78;B29C35/08
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本發明公開了一種基于吹塑技術的快速成型裝置，由機架、吹塑單元、激光熔融單元和微機控制系統組成，吹塑單元包括瓶坯、氣泵和三爪定心瓶坯夾具，利用安裝在設備頂部軸心處三爪定心瓶坯夾具將瓶坯固定并使其軸心與設備軸心重合，激光熔融單元包括激光發射器、光軸導軌、豎直方向滾珠絲杠模組、Z軸電機、弧形滑塊、圓環導軌、三叉形支架、三叉形圓環支架、配重塊和旋轉電機；激光發射器固定在豎直方向滾珠絲杠滑臺模組之上，激光發射器掃描方向為水平方向并向設備軸心照射；微機控制系統的壓力傳感器將測量數值反饋到微機中，對瓶坯內部壓力實現精確控制。本發明采用激光照射與吹塑相結合可實現低成本快速加工單件或小批量個性化定制瓶坯的功能。

技術領域

本發明涉及快速成型領域，具體涉及一種高聚物瓶坯快速成型裝置。

背景技術

吹塑技術是一種發展迅速的塑料加工方法。熱塑性樹脂經擠出或注射成型得到的管狀塑料型坯，加熱到軟化狀態，將其置于對開模中，閉模后立即在型坯內通入壓縮空氣，使塑料型坯吹脹而緊貼在模具內壁上，經冷卻脫模，即得到各種中空制品。但吹塑技術需要依靠模具對瓶坯定型，其開模周期較長，開模成本較高，不適用于單件、小批量或個性化定制產品的制作和生產。

發明內容

本發明針對現有技術所存在的不足，提供一種高聚物瓶坯快速成型裝置。利用夾具夾取現有瓶坯并向瓶坯內部通入壓縮空氣，利用與瓶坯同軸旋轉的并可在豎直方向移動的激光頭對瓶坯指定位置進行激光掃描照射并一定程度上對瓶坯表面熔融，通過微機系統精確控制氣泵工作狀態保持瓶坯內部壓力恒定，并控制激光頭的可控開閉，實現瓶坯形變量精準控制。本發明可避免傳統吹塑工藝開模環節，實現低成本單件或小批量快速個性化定制瓶坯成型，可在瓶坯表面快速立體造型或對瓶坯整體快速塑型。

本發明的技術方案是：一種基于吹塑技術的快速成型裝置，由機架、吹塑單元、激光熔融單元和微機控制系統組成，其中吹塑單元包括瓶坯、氣泵和三爪定心瓶坯夾具，三爪定心瓶坯夾具固定在機架上板的中心，利用安裝在設備頂部軸心處的三爪定心瓶坯夾具將已初步成型的圓柱型瓶坯固定并使其軸心與設備軸心重合，設備頂部軸心處上端安裝氣管，氣泵出氣口通過氣管與瓶胚形成密閉流道，在加工過程中氣泵始終保持工作狀態，在瓶胚容積發生變化時，氣泵對瓶胚內部氣體進行保壓，使其內部一直處于高壓狀態；其中激光熔融單元包括激光發射器、光軸導軌、豎直方向滾珠絲杠模組、Z軸電機、弧形滑塊、圓環導軌、三叉形支架、三叉形圓環支架、配重塊和旋轉電機，位于設備下端的三叉形支架的中心處正下方與旋轉電機輸出軸相連。三叉形支架的每個懸臂夾角為120°且均與一個弧形滑塊相連，弧形滑塊與圓環導軌可實現滑動配合。豎直方向滾珠絲杠滑臺模組下端安裝在其中一個弧形滑塊上，Z軸電機安裝在滾珠絲杠下方。為保證結構完整性和運行平穩性，另兩弧形滑塊上安裝有作為結構支撐作用的光軸導軌和為避免高速旋轉產生動平衡問題的配重塊。光軸和滾珠絲杠模組上端與弧形滑塊連接，三叉形圓環支架每個懸臂均與一個弧形滑塊相連。激光發射器固定在豎直方向滾珠絲杠滑臺模組之上，激光發射器掃描方向為水平方向并向設備軸心照射。選用激光發射器需在激光照射到目標位置后0.1ms內熔融瓶坯表層，若選用激光發射器功率較小，無法在短時間內熔融瓶坯表層，降低設備加工效率。激光發射器通過Z軸電機和旋轉電機聯動可實現對瓶坯外壁的水平方向掃描熔融。對于瓶坯外壁，激光照射某位置時間越長，由于瓶坯內部保持持續高壓，瓶坯向外產生可控形變量越大，達到三維立體塑性效果；其中微機控制系統單元包括微機和壓力傳感器，壓力傳感器安裝在氣管與瓶坯接口處，其測量的數值反饋到微機中，微機對氣泵出氣量進行控制，保持瓶坯內部壓力恒定，形成對瓶坯內部壓力的閉環精確控制。微機控制Z軸電機、旋轉電機和激光發射器三者協調統一，通過控制兩電機聯動可使激光對瓶坯外壁進行全方位掃描熔融；通過控制旋轉電機的轉速可調整熔融程度影響瓶坯形變量；通過控制激光發射器的開閉可精確控制形變位置。

本發明一種基于吹塑技術的快速成型裝置，在激光發射器的發射頭部安裝伸縮可控的球頭靠模，激光可穿過球頭靠模照射到瓶坯上，球頭靠模限制瓶坯的最大位移，球頭靠模的伸縮移動可以采用氣動或電機驅動滾珠絲杠，移動的位置靠微機的程序與位移傳感器聯合控制。有了球頭靠模，瓶坯形變量控制精度更高。