一種用于三維建設(shè)打印增材制造的雙變螺距螺桿制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開(kāi)了一種用于三維建設(shè)打印增材制造的雙變螺距螺桿，用于增材制造建筑打印的材料輸送，螺桿套部分由兩個(gè)變螺距的螺桿組成，兩個(gè)螺桿結(jié)構(gòu)相同，置于泵體的內(nèi)部，由主動(dòng)軸和從動(dòng)軸各自驅(qū)動(dòng)，形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并用鎖緊螺母固定。本建筑打印增材制造用雙變螺距螺桿輸料方便，連接性好，結(jié)構(gòu)占用空間小，密封性能高且拆裝方便。本雙變螺距螺桿獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使它可以實(shí)現(xiàn)攪拌功能，且無(wú)脈動(dòng)、平穩(wěn)地輸送多種介質(zhì)，由于泵體結(jié)構(gòu)保證泵的工作元件內(nèi)始終存有泵送流體和液體作為密封液體，因此本實(shí)用新型專利技術(shù)具有很強(qiáng)的自吸能力，且能流體、液體混輸。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種用于三維建設(shè)打印增材制造的雙變螺距螺桿
本技術(shù)是一種建筑打印增材制造用的機(jī)械部件，特別涉及一種雙變螺距螺桿結(jié)構(gòu)，屬于增材制造3D建筑打印

技術(shù)介紹
工信部于2015年2月28日發(fā)布《國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃(2015-2016年)》，旨在落實(shí)國(guó)務(wù)院關(guān)于發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決策部署，搶抓新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命的重大機(jī)遇，加快推進(jìn)我國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展。增材制造技術(shù)是集材料技術(shù)、信息技術(shù)、激光技術(shù)、精密機(jī)械于一體的，囊括眾多科學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)。建筑打印增材制造技術(shù)利用設(shè)計(jì)好的三維數(shù)據(jù)模型，可以在一臺(tái)設(shè)備上進(jìn)行精準(zhǔn)、快速、安全地建造房屋，其核心是將所需成形的三維物體通過(guò)切片處理轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的二維界面組合。(《增材制造、快速成形、三維打印與第三次工業(yè)革命》王運(yùn)贛)在建造方面可以大大地縮短工作周期，減少加工工序；節(jié)省建筑材料，節(jié)能減排；甚至不需要人工干預(yù)，從根本上杜絕參與施工人員的傷亡。在建筑打印的機(jī)械結(jié)構(gòu)中，螺桿是所需設(shè)備中的一項(xiàng)重要部件，螺桿具有造型獨(dú)特、自吸力強(qiáng)、工作穩(wěn)定、工作效率高、占用空間小的特點(diǎn)，可應(yīng)用于電力、機(jī)械、航運(yùn)、造紙、航天航空、食品制造、污水處理、石油化工等工業(yè)，且可運(yùn)送廣泛范圍各種粘度的材料。隨著我國(guó)對(duì)螺桿的投入和使用率的逐漸增加，螺桿也在不斷地改進(jìn)，新型螺桿的研究和開(kāi)發(fā)相比傳統(tǒng)的技術(shù)行業(yè)勢(shì)必會(huì)取得更好的應(yīng)用效果。但傳統(tǒng)的螺桿只能輸送一種材料，且不夠牢固，在輸送材料時(shí)會(huì)由于壓力不足導(dǎo)致材料堵塞，且密封性不高，嚴(yán)重影響螺桿泵的正常使用壽命和工作效率。本技術(shù)在傳統(tǒng)的螺桿結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)，可以同時(shí)運(yùn)送多種建筑打印材料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)需要解決的主要問(wèn)題是：通過(guò)雙變距螺桿解決建筑材料難以擠出的問(wèn)題，雙變距螺桿結(jié)結(jié)構(gòu)緊湊，氣密性好，占用空間較小，且機(jī)械部件之間連接性良好。為了實(shí)現(xiàn)上述的問(wèn)題的解決辦法，本技術(shù)采用的技術(shù)方案是：使用同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)齒輪箱的主軸，在齒輪箱內(nèi)部有一對(duì)完全相同的齒輪相互嚙合，作相對(duì)運(yùn)動(dòng)；主軸中間部套上的齒輪從齒輪箱兩端伸出，一端伸出與同步電機(jī)連接，另一端則伸出到料倉(cāng)箱中并安裝右旋螺桿，齒輪箱中的從動(dòng)齒輪套上一個(gè)從動(dòng)軸，延伸到料倉(cāng)箱中，并安裝左旋螺桿。這樣一來(lái)，同步電機(jī)作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則主軸也作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)右旋螺桿作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，齒輪箱中的從動(dòng)齒輪相應(yīng)作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則從動(dòng)軸作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)左旋螺桿作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；在電機(jī)的帶動(dòng)下，左右兩個(gè)螺桿則相對(duì)旋轉(zhuǎn)。采用方形螺紋的雙變螺距螺桿，螺桿的粗糙度在0.8-1.6之間。主動(dòng)軸上的螺桿為右旋螺桿，從動(dòng)軸上的螺桿為左旋螺桿。使用的螺桿前端螺距小于后端螺距，使材料更容易受壓輸送。雙螺桿泵體與螺桿外圓表面和螺桿之間的間隙很小，使得吸入室和排出室完全隔開(kāi)，襯套及螺桿與螺桿之間形成密閉的封閉腔，螺桿每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈即向擠出口移動(dòng)一個(gè)封閉腔，排除一個(gè)單位體積的建筑材料。作為一種用于輸送建筑打印材料的雙螺桿結(jié)構(gòu)，本技術(shù)采用了兩個(gè)螺桿并排工作的方案，一個(gè)主動(dòng)軸螺桿驅(qū)動(dòng)，另一個(gè)從動(dòng)螺桿反向跟隨運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)螺桿協(xié)同工作，緊密嚙合。作為一種用于輸送建筑打印材料的雙螺桿結(jié)構(gòu)，本技術(shù)采用了變螺距螺桿的結(jié)構(gòu)方式，每個(gè)螺桿約有1-10圈的螺紋結(jié)構(gòu)，最優(yōu)范圍為3-5圈；每圈螺紋和上一圈螺紋的間距在1-20mm左右，優(yōu)選范圍為9-12mm，螺桿后端的螺距比前端螺距長(zhǎng)3％～6％左右。作為一種輸送建筑打印材料用的雙螺桿結(jié)構(gòu)，本技術(shù)采用的螺桿橫切面直徑20-100mm之間，最佳范圍為50-55mm。作為一種用于輸送建筑打印材料的雙螺桿結(jié)構(gòu)，本技術(shù)的螺桿在與其他部件連接部分之間有一層或多層密封墊片，增加裝置的密封程度。作為一種用于輸送建筑打印材料的雙螺桿結(jié)構(gòu)，本技術(shù)每個(gè)螺桿上的螺紋末端有一個(gè)或多個(gè)1-20mm的徑直通道，用于注入建筑打印的材料，通道數(shù)量由需要輸送的建筑打印材料的種類而定，通道直徑最優(yōu)范圍為9-12mm。從初始角0°開(kāi)始，每60°即有一個(gè)材料輸入口。作為一種用于輸送建筑打印材料的雙螺桿結(jié)構(gòu)，本技術(shù)每個(gè)螺桿上的螺紋末端通道的前一圈，對(duì)應(yīng)位置有半徑1-30mm弧形豁口，用于緩沖由于建筑打印材料注入時(shí)產(chǎn)生的沖擊力，減少因材料輸送而對(duì)螺桿造成的磨損，豁口最佳直徑范圍為5-15mm。作為一種用于輸送建筑打印材料的雙螺桿結(jié)構(gòu)，本技術(shù)兩個(gè)螺桿之間完全嚙合。有益效果1、本技術(shù)方案解決了通過(guò)建筑材料難以擠出的問(wèn)題，雙變距螺桿結(jié)結(jié)構(gòu)緊湊，氣密性好，占用空間較小，且機(jī)械部件之間連接性良好2、雙螺桿結(jié)構(gòu)的工作穩(wěn)定、工作效率高、自吸能力強(qiáng)。附圖說(shuō)明圖1為螺桿側(cè)面示意圖；圖2為螺桿背面示意圖。圖中：1.螺紋；2.材料A輸入口；3.材料B輸入口；4.材料A緩沖豁口5.材料B緩沖豁口；6.后端螺距；7.前端螺距。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對(duì)本技術(shù)作詳細(xì)說(shuō)明。附圖為本技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖，此示意方式說(shuō)明本技術(shù)的基本機(jī)構(gòu)，因此其僅顯示與本技術(shù)有關(guān)的構(gòu)成。兩個(gè)螺桿獨(dú)立處于料倉(cāng)箱體中，料倉(cāng)箱體與齒輪箱相連，除了進(jìn)出料口整個(gè)箱體都是密封的。當(dāng)進(jìn)料口上方的料斗堆滿材料時(shí)，在同步電機(jī)的帶動(dòng)下二個(gè)螺桿相對(duì)旋轉(zhuǎn)，其間產(chǎn)生負(fù)壓，材料自動(dòng)進(jìn)入螺桿處并被擠壓旋轉(zhuǎn)到出料口。齒輪箱的主軸由一個(gè)同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在齒輪箱內(nèi)部的兩個(gè)相同的齒輪相互嚙合，并進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)。主軸中間部套上的齒輪從齒輪箱的兩端伸出，一端與同步電機(jī)連接，另一端與料倉(cāng)箱中安裝的右旋螺桿相連。齒輪箱中的從動(dòng)齒輪套上一個(gè)從動(dòng)軸，連接到料倉(cāng)箱中，安裝左旋螺桿。同步電機(jī)作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則主軸也作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)右旋螺桿作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，齒輪箱中的從動(dòng)齒輪相應(yīng)作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則從動(dòng)軸作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)左旋螺桿作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。在電機(jī)的帶動(dòng)下，左右兩個(gè)螺桿則相對(duì)旋轉(zhuǎn)。圖1所示的為本技術(shù)的雙變螺距的螺桿示意圖，其中包括螺桿末端的建筑材料注入通道口2和3，以及緩沖注入材料時(shí)產(chǎn)生壓力的豁口4和5。兩個(gè)通道可以同時(shí)加入不同的建筑打印材料；豁口分為小豁口4和大豁口5，分別有利于緩解不同材料的沖擊力，特別適用于注入兩種不同的混合材料的情況，避免在輸送建筑材料的過(guò)程中，由于不同材料的擠壓對(duì)螺桿造成額外損傷。圖2所示的本技術(shù)的雙變螺距螺桿，6和7是螺距部分，其中螺距6比螺距7長(zhǎng)3％～6％左右，螺距7約為9.71mm，螺距6約為9.25mm。由于螺桿結(jié)構(gòu)的特殊性，從通道2和3進(jìn)入的建筑打印材料會(huì)通過(guò)螺紋1的旋轉(zhuǎn)，被逐層擠向螺桿前端，由后部的材料產(chǎn)生一定的推力，擠壓中端和前端的材料，直至送出。由于螺桿前端部分的螺距稍小，后送入的材料會(huì)為前方的材料提供更大的壓力，更好地推動(dòng)材料的輸送。基于本技術(shù)雙變螺距螺桿的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，裝置擁有較好的氣密性，不易混入外部雜質(zhì)，并且材料中的空氣會(huì)因?yàn)槁菥嗟牟煌缓芸鞌D出，不會(huì)留在裝置內(nèi)部，影響打印過(guò)程的正常進(jìn)行。上述敘述是依據(jù)本技術(shù)為實(shí)例的描述，相關(guān)人員可以在不影響本項(xiàng)技術(shù)的技術(shù)涵蓋范圍內(nèi)進(jìn)行一定的操作和修訂。本技術(shù)所包含的技術(shù)性范圍不僅局限于上述的說(shuō)明內(nèi)容，也同樣對(duì)類似的權(quán)利要求作相應(yīng)的保護(hù)。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于三維建設(shè)打印增材制造的雙變螺距螺桿，包括使用同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)齒輪箱的主軸，其特征在于，在齒輪箱內(nèi)部有一對(duì)完全相同的齒輪相互嚙合，作相對(duì)運(yùn)動(dòng)；主軸中間部套上的齒輪從齒輪箱兩端伸出，一端伸出與同步電機(jī)連接，另一端則伸出到料倉(cāng)箱中并安裝右旋螺桿，齒輪箱中的從動(dòng)齒輪套上一個(gè)從動(dòng)軸，延伸到料倉(cāng)箱中，并安裝左旋螺桿；主動(dòng)軸上的螺桿為右旋螺桿，從動(dòng)軸上的螺桿為左旋螺桿。

【技術(shù)特征摘要】
2016.08.31 CN 20161078611951.一種用于三維建設(shè)打印增材制造的雙變螺距螺桿，包括使用同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)齒輪箱的主軸，其特征在于，在齒輪箱內(nèi)部有一對(duì)完全相同的齒輪相互嚙合，作相對(duì)運(yùn)動(dòng)；主軸中間部套上的齒輪從齒輪箱兩端伸出，一端伸出與同步電機(jī)連接，另一端則伸出到料倉(cāng)箱中并安裝右旋螺桿，齒輪箱中的從動(dòng)齒輪套上一個(gè)從動(dòng)軸，延伸到料倉(cāng)箱中，并安裝左旋螺桿；主動(dòng)軸上的螺桿為右旋螺桿，從動(dòng)軸上的螺桿為左旋螺桿。2.如權(quán)利要求1所述的雙變螺距螺桿，其特征在于，螺桿的粗糙度在0.8-1.6之間，橫切面直徑20-100mm之間，范圍為50-55mm。3.如權(quán)利要求1所述的雙變螺距螺桿，其特征在于，所述的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：莫志勇，楊繼全，白英杰，喬羽，張躍林，譚誠(chéng)，胡勇，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南京師范大學(xué)，南京三帝智能裝備制造有限公司，
類型：新型
國(guó)別省市：江蘇,32