一种粘结剂砂型3D打印用高频电磁微柱塞装置的制作方法

本发明涉及3d打印精密流体喷射，具体涉及一种粘结剂砂型3d打印用高频电磁微柱塞装置。

背景技术：

1、砂型3d打印技术依托树脂喷射粘结砂粒成型，是现代精密铸造的核心工艺。粘结剂因粘结强度高、固化稳定、成本低廉，成为主流铸造粘结介质。粘结剂区别于常规喷墨、点胶介质，具有两大核心特性：一是粘度高（500-1000mpa·s），流体阻力大；二是介质内掺杂0.1mm左右石英砂填料，极易造成阀口卡滞、柱塞磨损。

2、目前市面上常规电磁微柱塞装置多针对低粘度、无杂质的墨水、胶水介质设计，存在明显技术缺陷：

3、1.常规柱塞为单一材质，耐磨性能不足，长期输送含砂粘结剂易出现磨损、配合间隙变大，引发漏液、流量偏差；

4、2.缸筒采用直通圆孔结构，依赖密封胶圈密封，高频往复运动下胶圈易老化失效，且砂粒易嵌入配合间隙造成卡泵；

5、3.电磁线圈为单段绕制结构，无法兼顾大推力与高频响应，常规工作频率仅200hz以内，无法满足高速砂型打印需求；

6、4.常规单向阀无自清洁结构，砂粒杂质易堆积阀口，导致启闭不严、漏胶、喷射断线，严重影响砂型成型精度。

7、现有专利及量产产品均未针对粘结剂+石英砂填料+高频微量喷射专属工况做定制化设计，存在适配性差、寿命短、精度低、故障率高的问题，制约了高速、高精度砂型3d打印设备的量产应用。基于此，亟需提出一种专属适配粘结剂工况的高频电磁微柱塞装置。

技术实现思路

1、本发明主要目的在于提供一种粘结剂砂型3d打印用高频电磁微柱塞装置，以克服现有技术中设备卡阀、磨损、漏液、高频稳定性差、流量精度不足的问题，实现含杂质、高粘度树脂介质的300-900hz长期稳定微量喷射。

2、为解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案：

3、一种粘结剂砂型3d打印用高频电磁微柱塞装置，包括电磁驱动组件、复位组件、柱塞组件、精密缸筒组件以及双向楔形阀组件，所述电磁驱动组件安装于所述精密缸筒组件的后端，所述复位组件套设于所述柱塞组件的外侧，所述柱塞组件同轴装配于所述精密缸筒组件的内部，所述双向楔形阀组件安装于所述精密缸筒组件的前端；

4、其中，所述柱塞组件包括高导磁铁芯、硬质合金柱塞主体以及peek耐磨环，所述高导磁铁芯和所述peek耐磨环分别设置于所述硬质合金柱塞主体的尾端和前端，所述高导磁铁芯与所述电磁驱动组件对接配合，所述peek耐磨环与所述精密缸筒组件的内壁滑动配合。

5、进一步的，所述电磁驱动组件包括线圈壳体、双段电磁线圈以及磁屏蔽套筒，所述双段电磁线圈的上段为直径0.18mm的漆包线绕制400匝，用于提供电磁驱动力，下段为直径0.12mm的漆包线绕制400匝，用于提升高频响应速度。

6、进一步的，线圈骨架采用peek材质，所述磁屏蔽套筒采用铁基非晶屏蔽套，其套设于所述线圈骨架的外侧。

7、进一步的，所述复位组件为回位弹簧，其采用不锈钢压缩弹簧，线径为0.3mm，外径为3.0mm，自由长度为8mm，装配预压量为2mm，用于适配0.2mm超短行程高频回弹的工况。

8、进一步的，所述高导磁铁芯的尺寸为2.0mm×10mm，过盈压合于所述硬质合金柱塞主体的尾端，所述硬质合金柱塞主体的尺寸为1.0mm×8mm，所述peek耐磨环的厚度为0.1mm，过盈装配于所述硬质合金柱塞主体的前端。

9、进一步的，所述精密缸筒组件采用不锈钢材质的精密缸筒，所述精密缸筒的尺寸为2.5mm×12mm，其内孔的进液端孔径为1.002mm，内孔的出液端孔径为1.000mm，形成轴向微锥度结构，所述精密缸筒的内壁进行镜面珩磨处理，形成珩磨网纹自密封结构。

10、进一步的，所述柱塞组件与所述精密缸筒的配合间隙为 0.002-0.004mm，两者之间依靠粘结剂介质实现自密封。

11、进一步的，所述双向楔形阀组件包括后置进液单向阀和前置出液喷射阀，两者分别安装于所述精密缸筒的进料端与出料端，所述后置进液单向阀在欠压时开启，正压时自锁，所述前置出液喷射阀在正压时开启，泄压时自锁。

12、进一步的，所述前置出液喷射阀包括阀体、楔形阀芯以及阀座，所述楔形阀芯活动连接于所述阀座上，所述阀体侧向出液口处连接有侧向出液喷嘴，所述阀体的阀口处设置呈30°的自清洁斜面。

13、进一步的，柱塞装置整体采用水平同轴布置结构，所述电磁驱动组件后置，所述精密缸筒组件居中，所述双向楔形阀组件前置且侧向朝下出液，其适配砂型3d打印0.5mm×0.5mm点阵喷射工艺，与铺砂厚度0.5mm的工况精准匹配。

14、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

15、1.专属工况适配性极强

16、本发明为国内首款针对500-1000mpa·s粘结剂+0.1mm石英砂填料定制的高频微柱塞装置，参数完全匹配砂型3d打印0.5mm点阵成型工艺，解决了通用微装置工况适配性差的行业痛点；

17、2.无密封零泄漏、超长使用寿命

18、创新微锥度缸筒+介质自密封结构，取消易损密封胶圈，结合复合耐磨柱塞、自清洁阀结构，设备连续无故障工作时长提升5倍以上，杜绝漏液、卡泵、喷射断线问题；

19、3.高频响应精度高

20、双段式电磁线圈结构，兼顾推力与响应速度，稳定工作频率可达 300-900hz，远超传统设备200hz上限，单滴喷射量误差控制在±3nl以内，砂型打印成型精度显著提升；

21、4.结构精简、量产成本低

22、无复杂传动结构、无易损小型弹簧、无精密异形孔系，核心部件均为可标准化量产的精密件，装配简单、维护便捷，批量生产成本远低于进口同级别喷头设备。

1.一种粘结剂砂型3d打印用高频电磁微柱塞装置，其特征在于，包括电磁驱动组件（1）、复位组件（6）、柱塞组件（7）、精密缸筒组件（8）以及双向楔形阀组件，所述电磁驱动组件（1）安装于所述精密缸筒组件（8）的后端，所述复位组件（6）套设于所述柱塞组件（7）的外侧，所述柱塞组件（7）同轴装配于所述精密缸筒组件（8）的内部，所述双向楔形阀组件安装于所述精密缸筒组件（8）的前端；

2.如权利要求1所述的一种粘结剂砂型3d打印用高频电磁微柱塞装置，其特征在于，所述电磁驱动组件（1）包括线圈壳体（2）、双段电磁线圈（3）以及磁屏蔽套筒（4），所述双段电磁线圈（3）的上段为直径0.18mm的漆包线绕制400匝，用于提供电磁驱动力，下段为直径0.12mm的漆包线绕制400匝，用于提升高频响应速度。

3.如权利要求2所述的一种粘结剂砂型3d打印用高频电磁微柱塞装置，其特征在于，线圈骨架采用peek材质，所述磁屏蔽套筒（4）采用铁基非晶屏蔽套，其套设于所述线圈骨架的外侧。

4.如权利要求1所述的一种粘结剂砂型3d打印用高频电磁微柱塞装置，其特征在于，所述复位组件（6）为回位弹簧，其采用不锈钢压缩弹簧，线径为0.3mm，外径为3.0mm，自由长度为8mm，装配预压量为2mm，用于适配0.2mm超短行程高频回弹的工况。

5.如权利要求1所述的一种粘结剂砂型3d打印用高频电磁微柱塞装置，其特征在于，所述高导磁铁芯（12）的尺寸为2.0mm×10mm，过盈压合于所述硬质合金柱塞主体（13）的尾端，所述硬质合金柱塞主体（13）的尺寸为1.0mm×8mm，所述peek耐磨环（14）的厚度为0.1mm，过盈装配于所述硬质合金柱塞主体（13）的前端。

6.如权利要求1所述的一种粘结剂砂型3d打印用高频电磁微柱塞装置，其特征在于，所述精密缸筒组件（8）采用不锈钢材质的精密缸筒，所述精密缸筒的尺寸为2.5mm×12mm，其内孔的进液端孔径（8a）为1.002mm，内孔的出液端孔径（8b）为1.000mm，形成轴向微锥度结构，所述精密缸筒的内壁进行镜面珩磨处理，形成珩磨网纹自密封结构（8c）。

7.如权利要求6所述的一种粘结剂砂型3d打印用高频电磁微柱塞装置，其特征在于，所述柱塞组件（7）与所述精密缸筒的配合间隙为 0.002-0.004mm，两者之间依靠粘结剂介质实现自密封。

8.如权利要求6所述的一种粘结剂砂型3d打印用高频电磁微柱塞装置，其特征在于，所述双向楔形阀组件包括后置进液单向阀（9）和前置出液喷射阀（10），两者分别安装于所述精密缸筒的进料端与出料端，所述后置进液单向阀（9）在欠压时开启，正压时自锁，所述前置出液喷射阀（10）在正压时开启，泄压时自锁。

9.如权利要求8所述的一种粘结剂砂型3d打印用高频电磁微柱塞装置，其特征在于，所述前置出液喷射阀（10）包括阀体（15）、楔形阀芯（16）以及阀座（17），所述楔形阀芯（16）活动连接于所述阀座（17）上，所述阀体（15）侧向出液口处连接有侧向出液喷嘴（11），所述阀体（15）的阀口处设置呈30°的自清洁斜面。

10.如权利要求1所述的一种粘结剂砂型3d打印用高频电磁微柱塞装置，其特征在于，柱塞装置整体采用水平同轴布置结构，所述电磁驱动组件（1）后置，所述精密缸筒组件（8）居中，所述双向楔形阀组件前置且侧向朝下出液，其适配砂型3d打印0.5mm×0.5mm点阵喷射工艺，与铺砂厚度0.5mm的工况精准匹配。