CN106311985B - 3d打印砂芯 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种3D打印砂芯，包括：底芯和设置在底芯上的中间芯；底芯上设置有朝向中间芯的定位台，中间芯对应于定位台设置有清砂窗，定位台可选择地容纳在清砂窗中。本发明的目的在于提供一种既能方便地清理型腔中堆积的砂子又能在组芯时快速定位的3D打印砂芯。

Description

3D打印砂芯

技术领域

本发明涉及一种3D打印砂芯。本发明适用于铸造行业3D打印组芯工艺领域，尤其适用于具有复杂内腔结构的铸件的生产。

背景技术

3D打印技术由于其无模铸造的特性，被应用于砂型铸造领域。但是现在国内外更多的是利用3D打印技术生产部分形状复杂的内腔芯，极少用全组芯技术来生产铸铁、铸钢、铸铝件。经过多年研发积累，现在已经实现用3D打印技术结合组芯工艺用来生产多品种、小批量的铸铁、铸钢、铸铝产品。

3D打印技术和组芯工艺相结合，利用组芯工艺高精度的装配工艺和无模铸造的3D打印成形技术，将复杂的型、芯做整为数量极少的整芯，大幅度减少装配环节中的工作，并降低对于操作者的技能要求，在砂型铸造领域具有广阔的应用前景。

但是现有的组芯造型过程中存在以下几个问题：

1.复杂的3D打印砂芯清砂较为困难，而且难以检查，导致铸件经常因清砂不彻底，砂子在型腔堆积，造成铸件皮透报废；

2.传统3D打印清砂窗单独出粘芯，在组芯过程中还需粘接小芯，操作不便而且质量难以控制；

3.传统3D打印清砂窗不具有流涂工艺孔的作用，砂芯既要开清砂窗又要开流涂工艺孔，砂芯上粘芯数量多，操作不便。

发明内容

针对相关技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种既能方便地清理型腔中堆积的砂子又能在组芯时快速定位的3D打印砂芯。

本发明提供一种3D打印砂芯，包括：底芯和设置在底芯上的中间芯；底芯上设置有朝向中间芯的定位台，中间芯对应于定位台设置有清砂窗，定位台可选择地容纳在清砂窗中。

根据本发明，中间芯包括型腔，清砂窗连通型腔。

根据本发明，定位台的形状构造成方形、六棱柱形、牙形、梯形和不规则弧形中的一种或多种。

根据本发明，沿定位台的底部周围设置有宽度为5mm-10mm、深度为2mm-10mm的集砂槽。

根据本发明，定位台的顶面与型腔的表面齐平，并且定位台的顶面与型腔的表面之间的配合间隙为0.1mm-2mm。

根据本发明，底芯上设置有2-8个定位台，中间芯上相应地设置有2-8个清砂窗。

根据本发明，定位台的侧面构造为斜面，斜面的顶边与底边之间的水平距离为5mm-30mm。

根据本发明，中间芯的顶部开设有浇口，浇口与型腔连通。

根据本发明，清砂窗设置在中间芯的底部。

根据本发明，3D打印砂芯还包括盖芯，盖芯设置在中间芯上。

本发明的有益技术效果在于：

本发明的3D打印砂芯通过在中间芯上容易积砂且难以清砂的部位(例如底部)设置清砂窗，从而很方便地通过空气吹除等方式将型腔内的积砂清除，同时该清砂窗兼具流涂工艺孔的作用，从而在避免涂料堆积的时候还减少了砂芯上开口的数量；而且设置在底芯上的定位台能够准确定位至清砂窗中，从而提高了组芯过程的准确性。

附图说明

图1是本发明的3D打印砂芯的组装前示意图。

图2是本发明的3D打印砂芯的组装后纵截面图。

图3是本发明的定位台的第一实施例的示意图。

图4是本发明的定位台的第二实施例的示意图。

图5是本发明的定位台的第三实施例的示意图。

具体实施方式

参考附图公开示出的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅为可以以各种和替代形式显示的实施例。附图未必按比例绘制，并且可能放大或缩小一些特征来显示特定部件的细节。所公开的具体结构和功能性细节不应解释为限制，而是作为用于教导本领域技术人员如何实践本公开的代表性基础。

参考图1和图2，本发明提供本发明提供一种3D打印砂芯，包括：底芯1和设置在底芯1上的中间芯2；底芯1上设置有朝向中间芯2的定位台3，中间芯2对应于定位台3设置有清砂窗4，定位台3可选择地容纳在清砂窗4中。本发明的3D打印砂芯通过在中间芯2上容易积砂且难以清砂的部位(例如底部)设置清砂窗4，从而很方便地通过空气吹除等方式将型腔内的积砂清除，同时该清砂窗4兼具流涂工艺孔的作用，从而在避免涂料堆积的时候还减少了砂芯上开口的数量；而且设置在底芯1上的定位台3能够准确定位至清砂窗4中，从而提高了组芯过程的准确性。

参考图2，中间芯2包括型腔5，清砂窗4连通型腔5。其中，型腔5是用来容纳铁水并形成铸件的位置，清砂窗4的设置有利于彻底方便地清砂，砂子不容易在型腔5中堆积，从而避免造成铸件皮透报废。

继续参考图2，沿定位台3的底部周围设置有宽度为5mm-10mm、深度为2mm-10mm的集砂槽6。集砂槽6可以防止定位台3与清砂窗4配合过程中蹭下的砂子进入型腔5导致夹砂缺陷。

继续参考图2，定位台3的顶面与型腔5的表面齐平，并且定位台3的顶面与型腔5的表面之间的配合间隙为0.1mm-2mm。具体而言，组芯装配时，定位台3的顶面与清砂窗4上部平面齐平，定位台3沿周与清砂窗4的沿周配合形成完整平面。从而避免铸件上形成不必要的轮廓，也即避免浇注后形成的铸件多肉。

优选地，底芯1上设置有2-8个定位台3，中间芯2上相应地设置有2-8个清砂窗4。一般而言，2-8个定位台3即可实现精确定位。多个定位台3共同使用时，应该严格控制限位面数量，要做到既能起到定位作用，且不会由于限位面过多造成尺寸胶合，下芯困难。

继续参考图2，定位台3的侧面构造为斜面，斜面的顶边与底边之间的水平距离为5mm-30mm。也就是说，全部定位台3长、宽尺寸不限，可大可小，根据不同产品的工艺选定，但至少有三个限位面，能够限制两个方向上的偏移。定位台3的侧面构造为斜面，有利于引导底芯与中间芯之间准确定位，相应地，清砂窗4也具有与定位台3的斜面相配合的斜面。

继续参考图2，中间芯2的顶部开设有浇口10，浇口10与型腔5连通。浇口10用于向型腔5中浇注铁水，也可用于通入压缩空气来将砂子从清砂窗4吹出。

继续参考图2，通常来说，开设清砂窗4时，先找到难以清砂的部位，即选定使用清砂窗的地方。铸件浇注时的下底面是一个较大的平面(有一定壁厚)，相应地砂芯在形成铸件下底面的地方具有一个在水平面的较大的型腔。由于3D打印组芯工艺通常将型芯做整，并分割为不同铸型单元，如果其中某个铸型单元的局部型腔较为封闭，而利用3D技术打印的砂芯在打印完成后，此处堆积大量砂子，难以实现清砂，而且观察不到此处，需要则在砂芯的地步需要开清砂窗4。在图2示出的实施例中，清砂窗4设置在中间芯2的底部。应当理解，在其他实施例中，清砂窗4可以开在砂芯难以清砂部位的侧面、顶面。

优选地，3D打印砂芯还包括盖芯(未示出)，盖芯设置在中间芯2上。具体而言，3D打印组芯工艺类似于传统木模合箱，底芯1相当于下箱，中间芯2相当于中圈，盖芯相当于上箱。组芯主要有以下两个过程：通过夹持或吊运装置将中间芯2(可以有多个，本发明以1个中间芯的工艺为例)缓慢与底芯1装配，再将盖芯缓慢与中间芯2装配；使用卡紧装置对上、中、下芯进行紧固。

参考图3至图5，定位台3的形状构造成方形7(见图3)、六棱柱形8(见图4)、牙形9(见图5)、梯形和不规则弧形中的一种或多种。清砂窗4也可相应地设置为上述形状。本发明不限于这些形状，其他合适的形状均可用于本发明。

示例性地，本发明的3D打印砂芯的使用过程如下：3D打印出砂芯后，完成主体部位清砂后，使用压缩空气管道口对准清砂窗4或浇口10，将砂芯的清砂死角处的干砂全部吹出，使用手电检查清砂是否到位，待砂芯所有清砂窗4检查清砂到位后，对砂芯进行流涂、烘干3D打印组芯。正常生产过程为清砂、施涂、组芯、浇注。

总之，本发明的有益效果包括如下：

1.避免因3D打印砂芯清砂困难，而且难以检查，导致的因清砂不彻底，铸件皮透报废；

2.避免了传统3D打印清砂窗单独出粘芯，在组芯过程中还需粘接小芯的弊端；

3.清砂窗可兼具流涂工艺孔的作用，避免施涂时涂料容易堆积，造成铸件缺肉。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种3D打印砂芯，其特征在于，包括：

底芯和设置在所述底芯上的中间芯；

所述底芯上设置有朝向所述中间芯的定位台，所述中间芯对应于所述定位台设置有清砂窗，所述定位台可选择地容纳在所述清砂窗中；

其中，所述中间芯包括型腔，所述清砂窗连通所述型腔；

所述中间芯的顶部开设有浇口，所述浇口与所述型腔连通；

所述清砂窗设置在所述中间芯的底部。

2.根据权利要求1所述的3D打印砂芯，其特征在于，所述定位台的形状构造成方形、六棱柱形、牙形、梯形和不规则弧形中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的3D打印砂芯，其特征在于，沿所述定位台的底部周围设置有宽度为5mm-10mm、深度为2mm-10mm的集砂槽。

4.根据权利要求1所述的3D打印砂芯，其特征在于，所述定位台的顶面与所述型腔的表面齐平，并且所述定位台的顶面与所述型腔的表面之间的配合间隙为0.1mm-2mm。

5.根据权利要求1所述的3D打印砂芯，其特征在于，所述底芯上设置有2-8个定位台，所述中间芯上相应地设置有2-8个清砂窗。

6.根据权利要求1所述的3D打印砂芯，其特征在于，所述定位台的侧面构造为斜面，所述斜面的顶边与底边之间的水平距离为5mm-30mm。

7.根据权利要求1所述的3D打印砂芯，其特征在于，所述3D打印砂芯还包括盖芯，所述盖芯设置在所述中间芯上。