一种具有先进排砂装置的铸造砂型分区铺砂柔性打印成形装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于快速成形设备领域，公开一种具有先进排砂装置的铸造砂型分区柔性打印成形装置，设计了一种分区铺砂与先进排砂方案一体化的系统，使用具有分区铺砂功能的铺砂装置和应用了先进排砂方案的排砂系统，通过计算机的规划控制，实现了有选择的区域铺砂，解决改善了传统砂型3D打印过程中全工作平面铺砂带来的浪费问题，减少了型砂的使用总量和打印过程中的余砂产生量，提高了型砂的使用率，提高了铺砂工序的效率。同时实现了余砂的快速卸除，降低了砂型从砂箱中抬升取出的难度，并且对于余砂的收集效率提高，提高了型砂的回收利用程度。

A kind of flexible printing device with advanced sand discharge device for casting sand mold

【技术实现步骤摘要】
一种具有先进排砂装置的铸造砂型分区铺砂柔性打印成形装置
本专利技术属于快速成形设备领域，具体设计一种具有先进排砂装置的分区铺砂柔性打印成形装置。
技术介绍
砂型3D打印是一种主要基于微滴喷射原理的快速成形技术。目前，砂型3D打印设备大都是基于粉床的快速成形设备，成形过程中涉及到了型砂的存放、供给、铺设、回收、树脂粘结剂的按需喷射等工序，当喷射的树脂粘结剂遇到了预混了固化剂的型砂后，砂粒粘结固化，形成所需的砂型。现有的砂型3D打印设备中的铺砂装置，通常是具有单移动挡板的铺砂装置在打印平台上方独立运行，实现对整个打印平台的砂层铺设。在砂型制造的过程中，具有单移动挡板的铺砂装置由于只有单个移动挡板可以控制，只能对铺砂的全幅宽进行铺砂，无法根据具体打印砂型的需要，按需进行铺砂，增加了型砂的浪费。同时不必要的铺砂增加了铺砂工序所需的时间。现有的砂型3D打印设备在打印完毕后，通常是采用Y方向从打印箱体中移出砂箱，随后Z方向向上抬升，随后取出打印完成的砂型。在砂型制造的过程中，较多的型砂并未与打印头喷射的粘结剂发生固化，而是作为余砂残留在打印完成的砂型当中，增加了砂型的重量，增大了移动和抬升砂箱的难度。
技术实现思路
针对目前砂型3D打印设备制造砂型打印过程中型砂浪费量大、废砂无法自动回收的问题，本专利技术提出了一种具有先进排砂装置的铸造砂型分区铺砂柔性打印成形装置。该分区铺砂柔性打印成形装置的特征是，将多个活动挡板与一套铺砂装置相结合，将多个可控活动挡板安装在同一套铺砂装置上，在铺设型砂的过程中，通过控制多个活动挡板分别独立的开合，实现型砂的分区按需铺设，大大减少了未利用型砂的铺设和型砂的浪费，同时省去了不必要的铺砂所需的铺砂时间。该先进排砂装置的特征是，基于对打印平台进行重新设计，将原有的打印平台由单层平面改造为由多层不同平面组合的活动打印平台。具体是采用一个具有一定孔洞密度的固定平面与一个或多个平整的活动平面进行结合。在铺砂过程中，通过平面的结合来构建打印平台；在排砂过程中，通过平面分离来使得未粘结的型砂通过孔洞落下。该排砂装置的设计可以实现砂型打印完成后对打印过程中未喷洒粘结剂的型砂的快速排出，以降低打印完成后移出砂型的难度，加快砂型移出的速度，实现废砂的自动回收，最终整体提高砂型3D打印设备的工作效率。为实现上述目的，本专利技术提出的具有先进排砂装置的铸造砂型分区铺砂柔性打印成形装置以下步骤运行：步骤1：将原砂经过真空上料，进入铸造砂型分区铺砂柔性打印成形装置，将工作台下移一段距离后，控制铺砂装置铺设一层不含固化剂的原砂作为底砂，完成后将剩余在装置中的原砂排出；步骤2：将原砂经过真空上料，进入含有混砂装置的料斗中，与固化剂进行搅拌，将搅拌后的型砂送入铺砂装置中；步骤3：将活动平台移动至工作位置，与具有孔洞的固定平台紧密贴合，形成工作平台；步骤4：工作提下移一个层厚，铺砂装置从打印平台的一侧向另一侧运动，多个活动挡板按照计算机分区，按需进行铺砂，完成当前工作层型砂的铺设；步骤5：打印装置启动，打印头从左向右扫描打印；步骤6：打印装置移动打印头幅宽的距离，重复步骤5，再次进行扫描打印；步骤7：重复步骤5到步骤6，直至打印装置完成从平台一侧向另一侧的移动，完成当前工作层砂型的打印；步骤8：重复步骤4到步骤7，层层打印，直至最终逐层堆叠，完成砂型打印；步骤9：将活动平台移开，启动振动电机，使得平台发生振动，未粘结的型砂通过孔洞落下，进入到打印平台下方的废砂箱当中；型砂粘结组成的砂型具有足够的强度，被支撑留在具有孔洞的固定平面上；步骤10：沿Y方向从打印箱体中移出砂箱，随后Z方向抬升打印平台以取出完整砂型；步骤11：沿Y方向取出废砂箱，进行废砂回收。采用上述的技术方案，具有以下的优点：1、降低成本，提高效率，该铺砂装置实现按需分区铺砂，仅对所需区域进行铺砂，减少了未利用型砂的铺设，减少了原砂的浪费，提高了材料的使用效率，省去了原本铺设未使用型砂的铺砂时间，和将混合完毕的型砂装入铺砂装置的装砂时间，减少了工序所需的时间，提高了砂型制作整体的效率；2、降低砂型取出难度，该先进排砂装置将未粘结的型砂通过装置在抬升前移出打印平台，降低了打印平台抬升的难度，有助于效率的提升和结构的优化；3、余砂处理清洁高效，未粘结的型砂通过装置，在封闭的打印箱体中直接进入废砂箱，既减少了原先处理余砂的工序中造成的扬尘，改善了工作环境，又提高了处理余砂的效率，加快了设备的工作效率。附图说明图1一种具有先进排砂装置的铸造砂型分区铺砂柔性打印成形装置示意图；图2铺砂打印一体化装置、打印平台和废砂箱侧视图；图3铺砂打印一体化装置、打印平台和废砂箱主视图；图4分区铺砂装置示意图（正面和底面）；图5先进排砂装置主视图（不包含废砂箱）；图6先进排砂装置侧视图（不包含废砂箱）。图中：1、储砂罐；2、真空上料装置；3、混砂装置；4、固化剂储存罐；5、打印平台；6、铺砂打印一体化装置；7、打印装置；8、铺砂装置；9、打印箱体；10、废砂箱；11、供液装置；12、X轴导轨；13、Y轴导轨；14、打印平台导轨；15、铺砂装置支架；16、活动挡板；17、固定平面；18、活动平面；19、平台抬升装置；20、振动电机；21、主支架；22、振动阻尼。具体实施方式本专利技术提出的一种具有先进排砂装置的铸造砂型分区铺砂柔性打印成形装置如图1所示，该装置包括：储砂罐1，在打印砂型前储存足够的型砂，储砂罐与真空上料装置2连接，真空上料装置2将型砂吸入混砂装置3中，混砂装置3还与固化剂储存罐4相连接，固化剂储存罐4将固化剂送入混砂装置3，与型砂一起进行搅拌，此过程中使得型砂与固化剂均匀混合。此时打印平台5的活动平面与固定平面处于紧密贴合状态，形成完整的工作平台。开始打印后，混砂装置3将未混有固化剂的型砂送入铺砂打印一体化装置6的铺砂装置8中，计算机控制可升降的工作平台5下降一定厚度，铺砂装置8从沿Y轴导轨水平移动，均匀地铺设一层底砂，铺设完成后再从反方向水平移动回初始位置。然后混砂装置3将混有固化剂的型砂送入铺砂装置中，开始打印后，计算机控制工作平台5向下移动一个层厚的距离，铺砂打印一体化装置6由Y轴导轨驱动，完成当前层的型砂铺设，此过程中铺砂装置8进行铺砂，根据计算机的控制，按照需要控制活动挡板16的开合，进行分区铺砂，过程中打印装置7待机。随后Y轴导轨带动铺砂打印一体化装置6返回初始位置，由X轴导轨进行驱动，完成当前扫描区域粘结剂的喷射，此过程中铺砂装置8待机，打印装置7根据计算机的控制，打印头按照需要喷射固化剂，扫描路径上的图形。随后X轴导轨带动打印装置7返回起始位置，Y轴导轨带动铺砂打印一体化装置6移动一个打印幅宽的距离，重复上述打印过程，直至完成当前工作层所需粘结剂的喷射。重复上述铺砂打印过程，当铺砂装置中砂储量不多时，铺砂装置8移动回初始位置进行装砂。重本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有先进排砂装置的铸造砂型分区铺砂柔性打印成形装置，其特征在于，包括：/n打印箱体，所述打印箱体使用来进行砂型3D打印的成形空间；/n打印平台，所述打印平台时设置于打印箱体中，用于承托型砂的平台，该装置由一个具有孔洞的平面和一个完整的平面上下叠加构成，用于控制未粘结型砂的落下，实现先进排砂和废砂的快速处置；/n打印装置，所述打印装置与Y轴导轨相连接，用于粘结剂的喷射；/n分区铺砂装置，所述铺砂装置与X轴导轨相连接，用于型砂的铺设，该装置具有多个独立活动的控制型砂落下的挡板，可实现分区铺砂；/nX轴导轨，所述X轴导轨位于打印平台上方，用于铺砂和打印装置的移动；/nY轴导轨，所述Y轴导轨与X轴导轨相连接，并与X轴导轨相垂直，用于打印装置的移动；/n废砂箱，所述废砂箱用于打印平台下方，用于储存由排砂装置排出的未粘结的型砂；/n供墨系统，所述供墨系统与打印装置的打印头连接，用于提供打印砂型所需的树脂粘结剂；/n固化剂储存罐，所述固化剂储存罐位于打印箱体上方，用于储存固化剂；/n混砂装置，所述混砂装置位于打印箱体上方，与固化剂储存罐连接，用于将固化剂和原砂搅拌均匀，提供打印所需型砂；/n储砂罐，所述储砂罐位于打印箱体旁，用于储存打印所需的原砂；/n真空上料装置，所述真空上料装置位于打印箱体上方，与所述混砂装置相连，将原砂从所述储砂罐中送入所述混砂装置中；/n控制系统，所述控制系统与所述铺砂打印一体化装置，打印头，供墨系统，混砂装置，真空上料装置相连接，用于控制设备所包含的各个装置的运作。/n...

【技术特征摘要】
1.一种具有先进排砂装置的铸造砂型分区铺砂柔性打印成形装置，其特征在于，包括：
打印箱体，所述打印箱体使用来进行砂型3D打印的成形空间；
打印平台，所述打印平台时设置于打印箱体中，用于承托型砂的平台，该装置由一个具有孔洞的平面和一个完整的平面上下叠加构成，用于控制未粘结型砂的落下，实现先进排砂和废砂的快速处置；
打印装置，所述打印装置与Y轴导轨相连接，用于粘结剂的喷射；
分区铺砂装置，所述铺砂装置与X轴导轨相连接，用于型砂的铺设，该装置具有多个独立活动的控制型砂落下的挡板，可实现分区铺砂；
X轴导轨，所述X轴导轨位于打印平台上方，用于铺砂和打印装置的移动；
Y轴导轨，所述Y轴导轨与X轴导轨相连接，并与X轴导轨相垂直，用于打印装置的移动；
废砂箱，所述废砂箱用于打印平台下方，用于储存由排砂装置排出的未粘结的型砂；
供墨系统，所述供墨系统与打印装置的打印头连接，用于提供打印砂型所需的树脂粘结剂；
固化剂储存罐，所述固化剂储存罐位于打印箱体上方，用于储存固化剂；
混砂装置，所述混砂装置位于打印箱体上方，与固化剂储存罐连接，用于将固化剂和原砂搅拌均匀，提供打印所需型砂；
储砂罐，所述储砂罐位于打印箱体旁，用于储存打印所需的原砂；
真空上料装置，所述真空上料装置位于打印箱体上方，与所述混砂装置相连...

【专利技术属性】
技术研发人员：单忠德，杨高阳，郭智，
申请(专利权)人：北京机科国创轻量化科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11