本發明涉及一種絕緣子的3D打印設備，屬于3D打印和絕緣子技術領域。

背景技術：

絕緣子技術近幾年來發展較快。電站用電器類絕緣子已基本完成產品開發、標準研究、并積累了運行經驗，正逐步向規模化、產業化發展。我國建設的世界首條交流±800kV、±1000kV、1000kV輸變電工程用電站電器產品中，已大規模應用絕緣子，其中瓷絕緣子、復合絕緣子約各占1/2。但絕緣子規格型號多，特高壓絕緣子體積大，生產工藝流程長，成型配套設備設施多，設備投資巨大，不同規格型號的產品還需配備對應的模具和工裝；且絕緣子成型過程中車削掉大量原料，生產成本高。3D打印技術可實現形狀復雜的物體成型，但由于絕緣子體積和質量大，懸空的圓形傘裙多且承載力小易變形，絕緣子對密度和強度要求嚴格，普通的3D堆積打印不易成型出合格絕緣子。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：提供一種可從基礎承載面分別逐層打印成型出絕緣子，也可直接在成型好的柱體、筒體、錐體上打印成型護套和傘裙的絕緣子的3D打印設備。

本發明所述的絕緣子的3D打印設備，包括架體，架體內設置承載臺，承載臺底部連接主軸，主軸連接轉動系統，承載臺上方設置第一打印頭，第一打印頭上連接第一噴嘴，第一打印頭頂部連接主體提升桿，主體提升桿連接提升裝置，提升裝置安裝在架體上，架體一側設置第二打印頭，第二打印頭上安裝第二噴嘴和第三噴嘴，第二打印頭連接橫向移動桿，橫向移動桿連接豎向移動裝置。

提升裝置可以使主體提升桿實現上下移動。豎向移動裝置可以帶動橫向移動桿和第二打印頭實現上下移動。

所述的第二噴嘴和第三噴嘴外側分別設置紫外線燈管，紫外線燈管安裝在第二打印頭上。紫外線燈管起到固化定型作用。

所述的豎向移動裝置包括豎直設置的螺桿，螺桿上套裝螺母，螺母外周安裝滑塊，滑塊與螺母之間設有軸承，橫向移動桿貫穿滑塊，螺桿連接豎向伺服系統，橫向移動桿連接橫向伺服系統。橫向伺服系統可以實現橫向移動桿左右移動。

所述的轉動系統包括驅動電機，驅動電機連接主軸。

第一打印頭和第二打印頭均可沿Z軸豎直上下往復運動，并實現XY方向的打印，打印材料和第一打印頭可自動換裝；同時轉動系統帶動絕緣子承載臺轉動，此時第一打印頭可打印螺旋交織平面，或者第一打印頭停止固定在XY平面上，在傳動裝置帶動下變換第一打印頭角度，實現內孔、主體及主體上的護套和傘裙打印。

第一打印頭在提升桿的帶動下可以沿Z軸方向上下運動，第一噴嘴可以沿XY平面徑向伸展，第一噴嘴軸線與Z軸的最大伸展夾角可達120°；第一打印頭可以在靜止承載面上滑動打印，也可以由伺服系統控制進給伸展量在旋轉承載面上逐層打印螺旋物體，有利于提高成型密度和坯體強度。

根據技術方案所述，其特征在于XY軸定位精度0.05～0.1mm，Z軸定位精度0.02～0.05mm，主軸轉動速度無級可調；兩打印頭帶有固化裝置，打印無機泥料打印時采用UV固化裝置，打印硅橡膠傘套和傘裙時采用UV固化或EB固化，每個打印頭獨立溫度控制；第一打印頭的噴嘴直徑0.6～2mm，第二打印頭的噴嘴直徑0.4～0.8mm；打印層厚0.254～1.27mm，最大打印尺寸Φ600×6000mm；壓力驅動采用壓縮空氣，壓力0.3～0.6MPa。

通過向自有配方中加入0.05％～0.2％的PVA，球磨5h后過篩除鐵，壓制擠出成瓷絕緣子打印材料，水分10％～30％，通過和上述打印方法結合，有效提高瓷絕緣子的坯體密度。由于直接高溫3D打印成瓷機理未研究透徹，3D打印直接瓷化的絕緣子性能達不到應用要求，本發明針對瓷絕緣子采用先3D打印成型，不需烘干，隨后入窯燒制成瓷的方法。

通過向液體硅橡膠(道康寧)中加入0.02％～0.1％的光引發劑、0.3％～0.6％的硅烷偶聯劑，攪拌均勻制成硅橡膠打印材料。打印硅橡膠前，先在主體上噴涂或噴墨打印自制改性過渡涂層，然后再逐層打印硅橡膠護套和傘裙。

本發明的有益效果是：

縮短絕緣子成型的工藝流程，提高勞動效率，省掉真空擠出設備、噴霧干燥設備、大型冷等靜壓機、注射機、注射模具等，同時該3D設備比數控機床整體構造簡單、造價低，大幅減少設備投資，節省人力成本和能源消耗，應用到絕緣子新品開發、型式試驗樣品、小批多型號絕緣子上具有明顯優勢。與普通的3D打印比，不需鋪粉層和支撐材料，成型用時短，生產效率高，提高成型密度和抗彎強度。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是圖1中A-A的截面結構示意圖。

圖中：1、架體；2、承載臺；3、主軸；4、轉動系統；5、主體提升桿；6、第一打印頭；7、第一噴嘴；8、第二噴嘴；9、紫外線燈管；10、第二打印頭；11、滑塊；12、橫向移動桿；13、螺桿；14、第三噴嘴。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步描述：

如圖1～圖2所示，本發明所述的絕緣子的3D打印設備，包括架體1，架體1內設置承載臺2，承載臺2底部連接主軸3，主軸3連接轉動系統4，承載臺2上方設置第一打印頭6，第一打印頭6上連接第一噴嘴7，第一打印頭6頂部連接主體提升桿5，主體提升桿5連接提升裝置，提升裝置安裝在架體1上，架體1一側設置第二打印頭10，第二打印頭10上安裝第二噴嘴8和第三噴嘴14，第二打印頭10連接橫向移動桿12，橫向移動桿12連接豎向移動裝置。第二噴嘴8和第三噴嘴外側分別設置紫外線燈管9，紫外線燈管9安裝在第二打印頭10上。豎向移動裝置包括豎直設置的螺桿13，螺桿13上套裝螺母，螺母外周安裝滑塊11，滑塊11與螺母之間設有軸承，橫向移動桿12貫穿滑塊11，螺桿13連接豎向伺服系統，橫向移動桿12連接橫向伺服系統。轉動系統4包括驅動電機，驅動電機連接主軸3。第一打印頭6和第二打印頭10采用現有角度可調打印頭即可。

實施例1：

檢查設備，換裝打印材料和打印頭，第一打印頭6的第一噴嘴7直徑0.8mm，第二打印頭10的第二噴嘴8和第三噴嘴14直徑0.5mm，打印材料采用自制瓷絕緣子無機材料，PVA0.1％、水分20％。開啟設備，根據輸入的CAD數據調整第一打印頭6和第二打印頭10的基準位置，設定反向打印絕緣子，傘傾角朝上，開啟驅動電機帶動承載臺2轉動，設定轉速40r/min。開啟自動打印，主體提升桿5帶動第一打印頭6打印絕緣子圓柱形主體，每層從平面圓心螺旋打印至最大圓周線，層厚0.8mm，每層用時30s，直至主體打印成型結束；當圓柱形主體打印高度到300mm時，橫向伺服系統帶動第二打印頭10開始打印第一組傘裙，打印完第一組傘裙后提升至下一組傘裙水平位置，進給到主體位置開始打印第二組傘裙，依次循環直至打印完所有傘裙。把成型完的產品取下放入窯爐燒制成瓷，檢測該瓷絕緣子的體積密度為2.43g/cm³。

實施例2：

在承載臺2上固定好空心玻璃鋼圓管，用酒精清理干凈內外表面，準備成型空心復合絕緣子。檢查設備，換裝打印材料和打印頭，第一噴嘴7直徑0.5mm，第二打印頭10噴嘴的直徑0.4mm，打印材料采用自制硅橡膠材料，光引發劑0.02％、硅烷偶聯劑0.5％。開啟設備，根據輸入的CAD數據調整第一打印頭6和第二打印頭10的基準位置，設定反向打印絕緣子，傘傾角朝上，開啟驅動電機帶動承載臺2轉動，設定轉速30r/min。開啟自動打印，主體提升桿5帶動第一打印頭6打印內孔隔離傘，從內筒壁打印至中心原點，層厚0.8mm，每層用時50s，直至內孔傘打印成型結束；同時，橫向伺服系統帶動第二打印頭10開始打印玻璃鋼空心管外第一組傘裙，打印完第一組傘裙后提升至下一組傘裙水平位置，進給到主體位置開始打印第二組傘裙，依次循環直至打印完所有傘裙。把成型完的產品取下，檢測該復合絕緣子傘裙的體積密度為1.21g/cm³。

實施例3：

在承載臺2上倒立放置并固定好實心玻璃鋼錐體，用酒精清理干凈表面，準備成型空心復合絕緣子，使打印后的絕緣子傘傾角朝上。檢查設備，換裝打印材料和打印頭，第二打印頭10的噴嘴直徑0.5mm，打印材料采用自制硅橡膠材料，光引發劑0.03％、硅烷偶聯劑0.6％。開啟設備，根據輸入的CAD數據調整第一打印頭6和第二打印頭10的基準位置，提升第一打印頭6至指定高位，只使用第二打印頭10，開啟驅動電機帶動承載臺2轉動，設定轉速50r/min。開啟自動打印，橫向伺服系統帶動第二打印頭10開始打印錐體外第一組傘裙，打印完第一組傘裙后提升至下一組傘裙水平位置，進給到主體位置開始打印第二組傘裙，依次循環直至打印完所有傘裙。把成型完的產品取下，檢測該復合絕緣子傘裙的體積密度為1.17g/cm³。

實施例4：

在承載臺2上倒立放置并固定好擠出成型的圓柱形泥段，表面用濕海綿擦拭一遍，準備成型瓷絕緣子。檢查設備，換裝打印材料和打印頭，第二打印頭10噴嘴的直徑0.4mm，打印材料采用自制無機泥料，PVA0.2％、水分30％。開啟設備，根據輸入的CAD數據調整第一打印頭6和第二打印頭10的基準位置，設定絕緣子傘傾角朝上。提升第一打印頭6至指定高位，只使用第二打印頭10，開啟轉動系統4帶動承載臺2轉動，設定轉速25r/min。開啟自動打印，橫向伺服系統帶動第二打印頭10開始打印錐體外第一組傘裙，打印完第一組傘裙后提升至下一組傘裙水平位置，進給到主體位置開始打印第二組傘裙，依次循環直至打印完所有傘裙。把成型完的產品取下燒制成瓷，檢測該瓷絕緣子傘裙的體積密度為2.45g/cm³。