[发明专利]小型三维合成材料成型机及其成型温度控制方法

说明书

技术领域

本发明属于快速成型技术领域，具体涉及一种小型三维合成材料成型机及其成型温度控制方法。

背景技术

三维成型(3D molding)，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用橡胶、树脂或塑料等可粘合材料，通过逐层积累的方式来构造物体的技术。1991年美国麻省理工学院的CimaM.J.和Scans E.M.等人就申请了关于三维成型的专利，而后基于这个专利设计研究的三维成型系统采用的是惠普热气泡喷头，可以喷射粘接材料使粉末粘接成型，其工作原理与传统的喷墨成型过程相近，是一种以液滴喷射原理为基础的快速成形技术。现在的三维成型技术是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件切片分层和数控成型系统，利用热熔喷嘴将金属粉末、橡胶树脂、陶瓷粉末、塑料、新型合成材料等特殊材料进行逐层黏结叠加成型，制造出实体产品。与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以最终生产成品不同，三维成型将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力，直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件，使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。但是，现有技术中的小型三维合成材料成型机正处于研发阶段，传统的三维成型系统的结构复杂，实现成本高，占用空间大，携带不方便，使用不方便；而且，现有技术中的三维成型系统多采用一个小型的、意大利制造的开源微控制器即ardiuno板作为成型机控制电路的硬件平台；还有采用Motorola公司的68000控制板、MCS-51系列单片机、MSP430单片机、80C196单片机等作为成型机的主控制器的，现有技术中的控制器具有可扩展性差、执行效率低、性能差、成本高，通用性差等缺陷和不足；另外，现有技术中的三维成型系统对于成型温度的控制还没有一套方法步骤简单、实现方便且实时性高的控制方法，成型温度控制不够好，就影响到了成型的质量和效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种小型三维合成材料成型机，其结构简单紧凑，携带方便，操作方便，可扩展性强，生产成本低，能够在成型过程中完成对成型材料和成型机构的一体监督，实用性强，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种小型三维合成材料成型机，其特征在于：包括成型机机体和成型控制器，所述成型机机体包括用于搭载合成材料的料架、挤出机、成型平台、水平面运动机构和H型的竖直面运动机构，以及用于支撑搭载料架、所述水平面运动机构和所述竖直面运动机构的支撑搭载机构；所述水平面运动机构包括水平固定盒和用于带动成型平台在水平面上沿Y轴方向运动的Y轴运动机构，所述Y轴运动机构安装在水平固定盒上，所述成型平台安装在所述Y轴运动机构上，所述Y轴运动机构包括Y轴电机；所述竖直面运动机构包括在竖直面上水平设置的用于带动所述挤出机在竖直面上沿X轴方向运动的X轴运动机构和在竖直面上竖直设置的用于带动所述挤出机在竖直面上沿Z轴方向运动的Z轴运动机构，所述X轴运动机构安装在所述Z轴运动机构上，所述挤出机安装在所述X轴运动机构上，所述X轴运动机构包括X轴电机，所述Z轴运动机构包括两个Z轴电机；所述成型平台设置在所述挤出机的下方，所述挤出机包括挤料电机、热喷头和位于热喷头一侧的降温风扇，所述热喷头竖直向下设置；所述成型控制器包括微控制器模块和为所述成型控制器中各用电模块供电的供电电源，所述微控制器模块的输入端接有按键电路和用于对热喷头的成型温度进行实时检测的温度检测电路，所述降温风扇与微控制器模块的输出端相接，所述微控制器模块的输出端还接有液晶显示电路模块和热喷头驱动电路，以及用于驱动X轴电机的X轴电机驱动电路、用于驱动Y轴电机的Y轴电机驱动电路、用于驱动两个Z轴电机的Z轴电机驱动电路和用于驱动挤料电机的挤料电机驱动电路。

上述的小型三维合成材料成型机，其特征在于：所述支撑搭载机构包括门字型的支撑主体架、从支撑主体架前端上部向左右两侧延伸形成的两个支撑耳和从支撑主体架后端左右两侧向后延伸形成的两个支撑翅；所述料架包括两端分别与两个支撑翅上部固定连接的料架轴和转动连接在料架轴上且用于缠绕合成材料的卷料筒。