一种连续纤维增材成型组件及设备

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1.本实用新型涉及成型技术领域，尤其涉及一种连续纤维增材成型组件及设备。

背景技术：

2.增材成型制造技术不同于传统减材和等材制造，其基于离散堆积原理，无需传统的刀具和夹具以及多道加工工序，就可快速精密地制造出任意复杂形状的零件，成为各领域的一个研究热点。根据不同的功能，增材成型制造里包含3d打印技术、自动铺丝技术、自动铺带技术等。目前3d打印技术是在一个平面上按照既定的打印路径层层累加，最终堆叠成形。而自动铺丝技术是在复杂模具曲面上按照设定的路径进行层层铺放从而制造零件。
3.然而，现有的成型设备具有如下缺陷：第一，喷头只能沿平面移动，只能实现平面层堆，无法实现曲面的铺放；第二，仅具有一个喷头，无法同时实现多种材料的成型。

技术实现要素：

4.针对现有技术的上述不足，本实用新型所要解决的技术问题在于，提出一种连续纤维增材成型组件及设备，用于解决现有技术中成型设备无法成型曲面等问题。
5.本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是一种连续纤维增材成型组件，包括：
6.摆动单元，其包括摆动块，所述摆动块在第一平面内摆动，所述摆动块上设有至少一个成型喷头；
7.转动单元，其包括转动座，所述转动座绕第一转轴转动，且所述转动座与所述摆动单元连接。
8.进一步地，所述第一转轴的轴线处于所述第一平面内。
9.进一步地，所述转动单元还包括固定座和转动电机，所述转动座可转动的设置在所述固定座上并与所述转动电机连接。
10.进一步地，所述摆动单元还包括固定块和摆动电机，所述固定块与所述固定座固定连接，所述摆动块可转动的设置在所述固定块上并与所述摆动电机连接。
11.进一步地，所述摆动块包括转动部、第一连接部和第二连接部，所述转动部与所述固定块可转动连接，所述第一连接部和第二连接部均设有一个所述成型喷头，且其中一个所述成型喷头用于纤维材料成型，另一所述成型喷头用于树脂材料成型。
12.进一步地，所述摆动块上还设有切断单元，所述切断单元包括与所述摆动块固接的安装块，以及可滑动设置在所述安装块上的切断刀具。
13.进一步地，所述安装块上开设有台阶，所述台阶的底面开设有滑槽，所述切断刀具可滑动的设置在所述滑槽内；
14.还包括散热块和加热块，所述散热块连接于所述台阶的底面，所述加热块设置在所述安装块的底部，且所述成型喷头设置在所述加热块上。
15.进一步地，还公开了一种连续纤维增材成型设备，包括所述的增材成型组件，还包
括：
16.第一调节组件，包括可沿第一方向运动的第一滑动块，且所述增材成型组件固接于所述第一滑动块；
17.第二调节组件，包括可沿第二方向运动的第二滑动块，且所述第一调节组件与所述第二滑动块固接；
18.第三调节组件，包括可沿第三方向运动的第三滑动块，且所述第二调节组件与所述第三滑动块固接；
19.所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向中的任意两者所在的平面均与另一者相交。
20.进一步地，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向中的任意两者相互垂直。
21.进一步地，还包括固定架；
22.所述第一调节组件还包括第一滑轨和第一电机，所述第一滑动块可滑动的设置在所述第一滑轨上并与所述第一电机连接，且所述第一滑轨与所述固接于所述第二滑动块；
23.所述第二调节组件还包括第二滑轨和第二电机，所述第二滑动块可滑动的设置在所述第二滑轨上并与所述第二电机连接，且所述第二滑轨与所述固接于所述第二滑动块；
24.所述第三调节组件还包括转动丝杆和第三电机所述转动丝杆与所述第三电机连接，所述第三滑动块与所述转动丝杆螺纹连接，且所述转动丝杆可转动的设置在所述固定架上。
25.与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
26.(1)本技术设置第一调节组件、第二调节组件第三调节组件，实现三轴调节；结合摆动单元和转动单元，实现成型喷头的五轴调节，可成型工件上任意位置的任意弧度的曲面。
27.(2)两个成型喷头中的一个用于纤维材料的成型，用于成型工件主体，另一成型喷头用于树脂材料的成型，以改善工件的表面质量，实现多种不同材料的成型。
附图说明
28.图1为实施例中增材成型设备的结构示意图；
29.图2为实施例中第一调节组件、第二调节组件第三调节组件的结构示意图；
30.图3为实施例中增材成型组件的结构示意图；
31.图4为实施例中切断单元的结构示意图；
32.图中：
33.100、第一调节组件；110、第一滑动块；120、第一滑轨；130、第一电机；
34.200、第二调节组件；220、第二滑动块；220、第二滑轨；230、第二电机；
35.300、第三调节组件；310、第三滑动块；320、转动丝杆；330、第三电机；
36.400、增材成型组件；410、摆动单元；411、摆动块；412、固定块；413、摆动电机；414、成型喷头；420、转动单元；421、转动座；422、固定座；423、转动电机；430、切断单元；431、切断刀具；432、安装块；432a、台阶；432b、滑槽；433、加热块；434、散热块；
37.500、固定架。
具体实施方式
38.以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
39.请参照图1-图4，本实用新型公开了一种连续纤维增材成型组件，包括：
40.摆动单元410，其包括摆动块411，所述摆动块411在第一平面内摆动，所述摆动块411上设有至少一个成型喷头414；
41.转动单元420，其包括转动座421，所述转动座421绕第一转轴转动，且所述转动座421与所述摆动单元410连接。
42.具体地说，本技术通过摆动单元410在第一平面内摆动，带动摆动块411上的成型喷头414摆动，即可实现成型喷头414沿曲线运动。当设置多个成型喷头414时，还可通过摆动块411的摆动实现多个成型喷头414的切换。
43.还设有转动单元420，通过转动单元420绕第一转轴转动，带动摆动单元410也绕第一转轴转动，使成型喷头414能够在第一平面内摆动的同时，还可绕第一转轴转动，最终使成型喷头414能够实现曲面的增材成型。
44.进一步地，所述第一转轴的轴线处于所述第一平面内。
45.具体地说，第一转轴处于第一平面内，使得当转动单元420转动时，摆动单元410可以在任意与第一平面相交且包含第一转轴的平面内摆动，成型喷头414实现曲面成型。
46.更进一步地，摆动单元410绕第二转轴摆动，第二转轴的轴线与第一转轴的轴线垂直，使摆动单元410处于转动单元420的正下方，当转动单元420转动时，摆动单元410不会发生偏移，曲面成型时更易控制。
47.进一步地，所述转动单元420还包括固定座422和转动电机423，所述转动座421可转动的设置在所述固定座422上并与所述转动电机423连接。
48.进一步地，所述摆动单元410还包括固定块412和摆动电机413，所述固定块412与所述固定座422固定连接，所述摆动块411可转动的设置在所述固定块412上并与所述摆动电机413连接。
49.具体地说，转动电机423转动，带动转动块转动，同时带动摆动块411上的成型喷头414转动；摆动电机413转动，带动摆动块411摆动，进而带动成型喷头414摆动，以此实现成型喷头414的转动和摆动，最终实现曲面成型。
50.进一步地，所述摆动块411包括转动部、第一连接部和第二连接部，所述转动部与所述固定块412可转动连接，所述第一连接部和第二连接部均设有一个所述成型喷头414，且其中一个所述成型喷头414用于纤维材料成型，另一所述成型喷头414用于树脂材料成型。
51.具体地说，本技术通过摆动块411的摆动，以调整不同成型喷头414的朝向，以此切换成型喷头414，两个成型喷头414中的一个用于纤维材料的成型，用于成型工件主体，另一成型喷头414用于树脂材料的成型，以改善工件的表面质量，实现多种不同材料的成型。
52.进一步地，所述摆动块411上还设有切断单元430，所述切断单元430包括与所述摆动块411固接的安装块432，以及可滑动设置在所述安装块432上的切断刀具431。
53.设置切断单元430，滑动切断刀具431即可实现成型喷头414上材料的切断，结束当前材料的层铺。
54.进一步地，所述安装块432上开设有台阶432a，所述台阶432a的底面开设有滑槽432b，所述切断刀具431可滑动的设置在所述滑槽432b内；
55.还包括散热块434和加热块433，所述散热块434连接于所述台阶432a的底面，所述加热块433设置在所述安装块432的底部，且所述成型喷头414设置在所述加热块433上。
56.具体地说，切断刀具431设置在滑槽432b内，散热块434设置在台阶432a，使得散热块434的底面可作为滑槽432b的顶面，对切断刀具431起到限位作用，避免切断刀具431脱离滑槽432b。
57.更进一步地，滑槽432b的宽度大于切断刀具431的宽度，使得切断刀具431可在滑槽432b内小范围的横移，降低切断刀具431与滑槽432b之间的摩擦损耗，延长其使用寿命。
58.进一步地，还公开了一种连续纤维增材成型设备，包括所述的增材成型组件400，还包括：
59.第一调节组件100，包括可沿第一方向运动的第一滑动块110，且所述增材成型组件400固接于所述第一滑动块110；
60.第二调节组件200，包括可沿第二方向运动的第二滑动块220，且所述第一调节组件100与所述第二滑动块220固接；
61.第三调节组件300，包括可沿第三方向运动的第三滑动块310，且所述第二调节组件200与所述第三滑动块310固接；
62.所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向中的任意两者所在的平面均与另一者相交。
63.设置第一调节组件100、第二调节组件200和第三调节组件300分别在第一方向、第二方向和第三方向滑动，进而带动成型喷头414可沿第一方向、第二方向和第三方向运动。同时，由于第一方向、第二方向和第三方向中的任意两者所在的平面与另一者相交，使得成型喷头414沿第一方向、第二方向和第三方向运动就可移动至三维空间的任意位置，以便于对工件的任意位置成型。
64.进一步地，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向中的任意两者相互垂直。
65.具体地说，第一方向、第二方向和第三方向分别为三维坐标中的x轴、y轴和z轴，当调整其中一个方向时，另外两个方向上的坐标不会改变，实现单个方向的单独调节，使调节三维位置时更易控制。
66.进一步地，还包括固定架500；
67.所述第一调节组件100还包括第一滑轨120和第一电机130，所述第一滑动块110可滑动的设置在所述第一滑轨120上并与所述第一电机130连接，且所述第一滑轨120与所述固接于所述第二滑动块220；
68.所述第二调节组件200还包括第二滑轨220和第二电机230，所述第二滑动块220可滑动的设置在所述第二滑轨220上并与所述第二电机230连接，且所述第二滑轨220与所述固接于所述第二滑动块220；
69.所述第三调节组件300还包括转动丝杆320和第三电机330所述转动丝杆320与所述第三电机330连接，所述第三滑动块310与所述转动丝杆320螺纹连接，且所述转动丝杆320可转动的设置在所述固定架500上。
70.具体地说，第一电机130带动第一滑动块110在第一滑轨120上沿第一方向滑动，同
时带动成型喷头414在第一方向移动；第二电机230带动第二滑动块220在第二滑轨220沿第二方向滑动，同时带动成型喷头414在第二方向移动；第三电机330带动转动丝杆320转动，使第三滑动块310沿第三方向滑动，同时带动成型喷头414在第三方向移动。
71.综上，本技术设置第一调节组件100、第二调节组件200第三调节组件300，实现三轴调节；结合摆动单元410和转动单元420，实现成型喷头414的五轴调节，可成型工件上任意位置的任意弧度的曲面。
72.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
73.另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
74.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
75.另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

技术特征：

1.一种连续纤维增材成型组件，其特征在于，包括：摆动单元，其包括摆动块，所述摆动块在第一平面内摆动，所述摆动块上设有至少一个成型喷头；转动单元，其包括转动座，所述转动座绕第一转轴转动，且所述转动座与所述摆动单元连接。2.根据权利要求1所述的一种连续纤维增材成型组件，其特征在于，所述第一转轴的轴线处于所述第一平面内。3.根据权利要求1所述的一种连续纤维增材成型组件，其特征在于，所述转动单元还包括固定座和转动电机，所述转动座可转动的设置在所述固定座上并与所述转动电机连接。4.根据权利要求3所述的一种连续纤维增材成型组件，其特征在于，所述摆动单元还包括固定块和摆动电机，所述固定块与所述固定座固定连接，所述摆动块可转动的设置在所述固定块上并与所述摆动电机连接。5.根据权利要求4所述的一种连续纤维增材成型组件，其特征在于，所述摆动块包括转动部、第一连接部和第二连接部，所述转动部与所述固定块可转动连接，所述第一连接部和第二连接部均设有一个所述成型喷头，且其中一个所述成型喷头用于纤维材料成型，另一所述成型喷头用于树脂材料成型。6.根据权利要求1所述的一种连续纤维增材成型组件，其特征在于，所述摆动块上还设有切断单元，所述切断单元包括与所述摆动块固接的安装块，以及可滑动设置在所述安装块上的切断刀具。7.根据权利要求6所述的一种连续纤维增材成型组件，其特征在于，所述安装块上开设有台阶，所述台阶的底面开设有滑槽，所述切断刀具可滑动的设置在所述滑槽内；还包括散热块和加热块，所述散热块连接于所述台阶的底面，所述加热块设置在所述安装块的底部，且所述成型喷头设置在所述加热块上。8.一种连续纤维增材成型设备，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的增材成型组件，还包括：第一调节组件，包括可沿第一方向运动的第一滑动块，且所述增材成型组件固接于所述第一滑动块；第二调节组件，包括可沿第二方向运动的第二滑动块，且所述第一调节组件与所述第二滑动块固接；第三调节组件，包括可沿第三方向运动的第三滑动块，且所述第二调节组件与所述第三滑动块固接；所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向中的任意两者所在的平面均与另一者相交。9.根据权利要求8所述的一种连续纤维增材成型设备，其特征在于，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向中的任意两者相互垂直。10.根据权利要求8所述的一种连续纤维增材成型设备，其特征在于，还包括固定架；所述第一调节组件还包括第一滑轨和第一电机，所述第一滑动块可滑动的设置在所述第一滑轨上并与所述第一电机连接，且所述第一滑轨与所述固接于所述第二滑动块；所述第二调节组件还包括第二滑轨和第二电机，所述第二滑动块可滑动的设置在所述
第二滑轨上并与所述第二电机连接，且所述第二滑轨与所述固接于所述第二滑动块；所述第三调节组件还包括转动丝杆和第三电机所述转动丝杆与所述第三电机连接，所述第三滑动块与所述转动丝杆螺纹连接，且所述转动丝杆可转动的设置在所述固定架上。

技术总结

本实用新型公开了一种连续纤维增材成型组件及设备，包括：摆动单元，其包括摆动块，所述摆动块在第一平面内摆动，所述摆动块上设有至少一个成型喷头；转动单元，其包括转动座，所述转动座绕第一转轴转动，且所述转动座与所述摆动单元连接；还包括第一调节组件、第二调节组件和第三调节组件。本申请设置第一调节组件、第二调节组件第三调节组件，实现三轴调节；结合摆动单元和转动单元，实现成型喷头的五轴调节，可成型工件上任意位置的任意弧度的曲面。面。面。