一种3D打印砂型制造技术

本发明专利技术公开了一种3D打印砂型，包括N层横向砂型块，N层横向砂型块上下依次堆叠设置；上下相邻两层横向砂型块之间的接触面为横向分型面，N为≥2的正整数；每层横向砂型块包括M块纵向砂型分块，且相邻的两块纵向砂型分块之间的接触面为纵向分型面，纵向分型面与横向分型面之间为垂直的位置关系，M为≥2的正整数；在纵向分型面的外侧缝隙处对应的两块纵向砂型分块的侧壁上设有预留凹槽，纵向分型面的外侧缝隙位于预留凹槽的槽底；在合箱后，所述预留凹槽用于填充粘土砂或树脂砂；相邻两层横向砂型块上的纵向分型面相互错位排布。本发明专利技术的技术构思是通过改进分块结构，同时能够实现便于清砂及安放冷铁、便于组装、和避免跑火的功能。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印砂型
本专利技术涉及砂型3D打印
，具体涉及一种3D打印砂型。
技术介绍
砂型3D打印技术具有制造周期短、生产过程数字化、无粉尘等优点，主要用于复杂砂芯的制备。受到3D打印设备尺寸的限制，无法整体打印大型砂型，需分成几部分后组装。分块组装后的砂型由于没有传统铸造砂箱的保护，极易在分型面处跑火。因此如何设计，既能便于清砂及安放冷铁，又便于组装、避免跑火是砂型3D打印技术应用于大型铸件的关键。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：选择合适的分块方式使之既能便于清砂及安放冷铁，又便于组装、避免跑火，本专利技术提供了解决上述问题的一种3D打印砂型。本专利技术通过下述技术方案实现：一种3D打印砂型，包括N层横向砂型块，N层横向砂型块上下依次堆叠设置；其中，上下相邻两层横向砂型块之间的接触面为横向分型面，N为≥2的正整数；每层横向砂型块包括M块纵向砂型分块，且相邻的两块纵向砂型分块之间的接触面为纵向分型面，纵向分型面与横向分型面之间为垂直的位置关系，M为≥2的正整数；相邻两层横向砂型块上的纵向分型面相互错位排布。现有技术中，受到3D打印设备尺寸的限制，无法整体打印大型砂型，需分成几部分后组装。分块组装后的砂型由于没有传统铸造砂箱的保护，极易在分型面处跑火。因此如何设计，既能便于清砂及安放冷铁，又便于组装、避免跑火是砂型3D打印技术应用于大型铸件的关键。当前亟需发展一种合理的分块砂型。基于上述背景，本专利技术的技术构思是通过改进分块结构，同时能够实现便于清砂及安放冷铁、便于组装、和避免跑火的功能。本专利技术采用砂型纵横交错分块的方案，在重要分型面横向分块，以方便安放冷铁及清砂；砂型左右分块时逐层交错，这样既能解决砂型尺寸过大问题，又能防止浇注过程中金属液从纵向分型面跑火。进一步优选，在沿周向方向上，相邻两层横向砂型块上的纵向分型面相互错位排布的夹角为10°～90°。本专利技术砂型左右分块时逐层交错，这样既能解决砂型尺寸过大问题，又能防止浇注过程中金属液从纵向分型面跑火。优选相邻两层横向砂型块上的纵向分型面相互错位排布的夹角为10°～90°，交错角度过小，则上下两层横向砂型块上的纵向分型面接近重合，不利于防跑火。进一步优选，在纵向分型面的外侧缝隙处对设有预留凹槽，纵向分型面的外边界位于预留凹槽的槽底；在合箱后，所述预留凹槽用于填充粘土砂或树脂砂。本专利技术的3D打印防跑火预留凹槽，在极易跑火的纵向分型面预留出凹槽，在合箱后用粘土砂或树脂砂填充密实，经这种方案改良的砂型，跑火风险几乎为零。进一步优选，所述预留凹槽的槽口宽度小于槽内的宽度。在纵向分型面外侧设置收口预留凹槽，即其特征是外窄内宽，从而可以卡住后期填充的粘土砂，避免充型时分型面外涌的金属液冲散填充砂。进一步优选，在预留凹槽的宽度方向截面上，预留凹槽呈等腰梯形结构。本专利技术优选设计预留凹槽呈等腰梯形结构，结构对称，方便加工，且后期受力均匀。进一步优选，上下相邻两层横向砂型块的分型面上分别设有定位销和定位孔，其中一个横向砂型块的分型面上的定位销嵌入相邻横向分型块的分型面上的定位孔内适配。通过设计定位销和定位孔适配，方便将上下相邻两层横向砂型块快速对准适配。进一步优选，所述定位稍和定位孔适配的周向间隙为1mm、轴向间隙为1mm。设计定位稍和定位孔适配的周向和轴向存在一定间隙，方便适配安装。进一步优选，同层横向砂型块上均设置定位孔或定位销。进一步优选，在相邻层的横向砂型块侧壁上设置定位号，且所述定位号贯穿上下相邻两层横向砂型块。最后在横向砂型块层与层之间设计贯穿的定位号，合箱时根据定位号找正砂箱并确定砂箱所属层级。传统铸造方式中，砂型是紧紧包裹在砂箱内的，通过吊运砂箱上的箱把就能完成合箱及砂箱搬运等任务。但是3D打印的砂型是无箱铸型，必须单独开发其起吊装置以解决砂型搬运问题。因此，本专利技术设计了几种方便起吊砂型的起吊结构，具体如下所示。进一步优选，在横向砂型块或纵向砂型分块上设置起吊把手；所述起吊把手向远离砂型的方向依次分为受力段和尾段，受力段长度应大于吊带宽度，尾段高出受力段10mm以上。对于重量轻的砂型，设计起吊把手；该把手分为受力段和尾段两部分组成，受力段直径受到砂型强度和砂型重量的影响，可用剪切强度计算校核；受力段长度一般为30mm～100mm，具体根据吊带宽度及吊运装置制定；尾段直径高出受力段直径10mm以上，长度通常为10mm～20mm。进一步优选，在横向砂型块或纵向砂型分块的侧面上设置起吊孔，所述起吊孔为直孔；所示起吊孔用于与金属箱把适配。对于很重的砂型，在砂型侧面设计起吊孔，起吊前将金属箱把插入起吊孔，通过吊运金属箱把吊运；所述的很重的砂型侧面设计起吊孔，参数设计如，设计直径为Φ50mm，深80～100mm；相应的金属箱把直径为Φ45mm，长180mm。进一步优选，在砂芯设置卡孔；所述卡孔的形状为酒瓶形，腹部直径比口部直径大140mm以上；所述卡孔用于与金属棒适配，所述金属棒的轴向长度大于卡孔的口部直径、且小于卡孔腹部直径。对于很重的砂型，还可在砂芯上设计卡孔，金属棒横向插入卡孔，通过吊钩勾住金属棒起吊。具体地，卡孔入口尺寸不宜过小，应大于金属棒直径及吊扣宽度，放入金属棒时先竖直插入卡孔，再横置上拉置卡紧，伸入吊钩勾紧金属棒即可完成吊运。为防止金属棒在吊运过程中松动，卡孔腹部直径应超过入口直径140mm以上，保证接触长度足够。本专利技术具有如下的优点和有益效果：1、本专利技术砂型左右分块时逐层交错，这样既能解决砂型尺寸过大问题，又能防止浇注过程中金属液从纵向分型面跑火。优选相邻两层横向砂型块上的纵向分型面相互错位排布的夹角为10°～90°，交错角度过小，则上下两层横向砂型块上的纵向分型面接近重合，不利于防跑火。2、本专利技术的3D打印防跑火预留凹槽，在极易跑火的纵向分型面预留出凹槽，在合箱后用粘土砂或树脂砂填充密实，经这种方案改良的砂型，跑火风险几乎为零。3、本专利技术的在重量轻的砂型上设计起吊把手方案，可在3D打印砂型时同时打印出把手，既可以供人手搬运又能方便吊带吊运；本专利技术的在重量大的砂型上设计起吊孔和金属箱把，工装简单易制，利用金属箱把强度高的特点，通过设计合理的尺寸和插入深度实现400kg以下的砂型吊运，过重的砂型可酌情多设计起吊孔或者加大起吊孔和金属把手直径；本专利技术的在砂芯上设计卡孔，金属棒横向插入卡孔，通过吊钩勾住金属棒起吊，不仅方便易操作，还能解决浇注过程中砂芯排气问题。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为本专利技术的纵横交错分块砂型合箱的结构示意图；图2为本专利技术的留有预留凹槽的砂型合箱的结构示意图；图3为本专利技术的留有分层定位号的砂型合箱的结构示意图；图4为本专利技术在重量轻的砂型上设计起吊把手的效果图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印砂型，包括N层横向砂型块(1)，N层横向砂型块(1)上下依次堆叠设置；其中，上下相邻两层横向砂型块(1)之间的接触面为横向分型面，N为≥2的正整数，其特征在于，/n每层横向砂型块(1)包括M块纵向砂型分块(101)，且相邻的两块纵向砂型分块(101)之间的接触面为纵向分型面，纵向分型面与横向分型面之间为垂直的位置关系，M为≥2的正整数；相邻两层横向砂型块(1)上的纵向分型面相互错位排布。/n

【技术特征摘要】
1.一种3D打印砂型，包括N层横向砂型块(1)，N层横向砂型块(1)上下依次堆叠设置；其中，上下相邻两层横向砂型块(1)之间的接触面为横向分型面，N为≥2的正整数，其特征在于，
每层横向砂型块(1)包括M块纵向砂型分块(101)，且相邻的两块纵向砂型分块(101)之间的接触面为纵向分型面，纵向分型面与横向分型面之间为垂直的位置关系，M为≥2的正整数；相邻两层横向砂型块(1)上的纵向分型面相互错位排布。


2.根据权利要求1所述的一种3D打印砂型，其特征在于，在沿周向方向上，相邻两层横向砂型块(1)上的纵向分型面相互错位排布的夹角为10°～90°。


3.根据权利要求1所述的一种3D打印砂型，其特征在于；在纵向分型面的外侧缝隙处对设有预留凹槽(2)，纵向分型面的外边界位于预留凹槽(2)的槽底；在合箱后，所述预留凹槽(2)用于填充粘土砂或树脂砂。


4.根据权利要求3所述的一种3D打印砂型，其特征在于，所述预留凹槽(2)的槽口宽度小于槽内的宽度。


5.根据权利要求1所述的一种3D打印砂型，其特征在于，上下相邻两层横向砂型块(1)的分型面上分别设有定位销和定位孔，其中一个横向砂型块(1)的分型面上的定位销嵌入相邻横向分型块(1)的分型面上的定位孔内适配。


6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾如，刘建辉，杨才良，李凤春，吴免，向志刚，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51