CN106670381B - 基于fdm工艺的模具芯盒及其制作方法 - Google Patents

基于fdm工艺的模具芯盒及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于FDM工艺的模具芯盒，由框架板材和块料一体成形的多个模块单元组装而成，其中模块单元包括：置于底层的、保障芯盒强度的框架板材，选择性地涂覆在框架板材上的粘接层，选择性地涂覆在粘接层上的热塑性材料层堆叠形成的块料，同时还提供了一种制作该模具芯盒的方法。

Description

基于FDM工艺的模具芯盒及其制作方法
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，更具体而言，涉及一种基于FDM工艺制作模具芯盒的方法。
背景技术
FDM就是熔融沉积成型(Fused deposition modeling，FDM)，利用FDM设备将热熔性材料在半流动状态时挤压出来，材料瞬时凝固形成有轮廓形状的薄层。其优点在于表面质量高，尺寸精度稳定，使用寿命长，制作周期短，逐步开始应用到铸造行业中。在制作模具过程中需要将FDM模具块料组装在框架板材上，传统制作方法是：需将每块模具块料加工后，逐个料组装在框架板材上，制作时间长、效率低、尺寸定位精度低等缺陷。
发明内容
基于现有技术的技术弊端，本发明的目的在于，提供一种结构简单、方法简便、高效率、高尺寸精度的基于FDM工艺的模具芯盒及其制作方法。
为实现上述发明目的，本发明提供一种基于FDM工艺的模具芯盒，由框架板材和块料一体成形的多个模块单元组装而成，其中模块单元包括：置于最底层的、保障芯盒强度的框架板材，选择性地涂覆在框架板材上的粘接层，选择性地涂覆在粘接层上的热塑性材料层堆叠形成的块料。
根据本发明的一个实施例，块料上设计有定位孔，以便采用FDM设备制作完毕各模块单元后，采用螺钉等辅材将块料二次固定于框架板材上。
根据本发明的一个实施例，各模块单元在靠近其四周边缘的位置处也设计有定位孔，便于模块单元精加工后的铆接组装。
为实现上述发明目的，本发明还提供一种上述任一实施例所涉及的芯盒的制作方法，包括：
S1：在计算机上设计预制芯盒的组装结构，将预制芯盒拆分为多个可直接采用FDM设备打印制作的模块单元；
S2：将框架板材固定于FDM设备的工作平台上；
S3：FDM设备打印头在框架板材上选择性地涂覆粘接材料，形成粘接层；
S4：FDM设备打印头在粘接层上选择性地涂覆热塑性材料，每涂覆一层热塑性材料，打印头上升一个层厚度，并不断重复该动作，直到形成预设块料的形状结构为止；
S5：将经过步骤S4形成的多个模块单元精加工后组装，形成可直接投入铸造生产的芯盒。
根据本发明的一个实施例，步骤S1还包括：所述多个模块单元在需要涂覆热塑性材料层的表面设计0.5～20mm的加工余量，该加工余量的大小受热塑性材料属性、打印头精度、模型结构等因素的影响，当打印精度较高时，加工余量可以选择较小值。
进一步的，步骤S2中所述的框架板材材质为木材、铝板、塑料板、树脂板材等，优选为木材。对框架板材的性能要求为：强度满足铸造用芯盒标准，使用过程中不变形。
进一步的，步骤S3中所述的粘接材料有801胶水、3D打印防翘胶、1093胶水，优选801胶水，其作用在于粘结框架板材和热塑性材料层，并且起到防止热塑性材料层翘边的作用。
进一步的，步骤S4中所述的热塑性材料为ABS、PLA、尼龙、HIPS、PC等，优选为PLA材料。
根据本发明的一个实施例，步骤S1还包括：所述多个模块单元在靠近其四周边缘的位置处设计定位孔，便于步骤S5的铆接组装。
本发明的有益技术效果在于：
1)本发明涉及的芯盒及其制作方法，采用FDM工艺技术将块料和框架板材一体成形，对于在同一个板材上分布多个不同形状块料的芯盒而言，和现有技术相比，采用本发明可显著减少生产、加工块料的次数，多个块料在同一框架板材上的定位由计算机切片软件直接传输给FDM设备，打印生产中一次同时定位且非常精确，而现有技术中，不同块料在同一框架板材上的定位都是单独地位，即有几个块料就要进行几次定位，由于受测量工具及定位基准的影响时常出现定位不准的情况。综上所述，本发明提高了芯盒的生产效率，减少加工过程的装卡时间，提高芯盒尺寸精度。
2)本发明涉及的芯盒及其制作方法，使用FDM设备在框架板材上用热塑性材料打印块料前，先涂覆一定厚度的粘接材料，明显地改善了块料翘边的技术问题。
附图说明
图1是本发明一个实施例组装完毕的模具芯盒结构示意图；
图2是本发明一个实施例中用以组装模具芯盒的模块单元的结构示意图；
图3是本发明一个实施例以正等轴测剖视图示意基于FDM打印设备打印模板单元的过程；
图4是本发明一个实施例用以制作图1模具芯盒的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的实施例进行详细描述。
如图1至图2所示，本发明的一个实施例提供了一种基于FDM工艺的模具芯盒，由框架板材和块料一体成形的5个模块单元200组装而成，其中模块单元200包括：置于最底层的、保障芯盒强度的框架板材101，选择性地涂覆在框架板材上的粘接层102，选择性地涂覆在粘接层上的热塑性材料层103堆叠形成的块料106。
在上述实施例中，块料106上设计有定位孔107，以便采用FDM设备制作完毕各模块单元，使用螺钉等辅材将块料106二次固定于框架板材101上。
在上述实施例中，各模块单元在靠近其四周边缘的位置处也设计有定位孔，便于模块单元精加工后的铆接组装。
如图3至图4所示，本发明的一个实施例还提供了一种上述任一实施例所涉及的芯盒的制作方法，包括：
S1：在计算机上设计预制芯盒的组装结构，将预制芯盒拆分为5个可直接采用FDM设备打印制作的模块单元200；
在这5个模块单元200需要涂覆热塑性材料层103的表面设计2mm的加工余量，该加工余量的大小受热塑性材料属性、打印头精度、模型结构等因素的影响，当打印精度较高时，加工余量可以选择较小值。
S2：将框架板材101固定于FDM设备的工作平台100上；
为使打印过程中框架板材稳定牢固，可在框架板材的四角放置固定卡具105。
S3：FDM设备打印头在框架板材上选择性地涂覆粘接材料，形成粘接层103，此处选择801胶水；
S4：FDM设备打印头在粘接层上选择性地涂覆热塑性材料，每涂覆一层热塑性材料，打印头上升一个层厚度，并不断重复该动作，直到形成预设块料106的形状结构为止，本实施例中使用PLA材料；
S5：将经过步骤S4形成的5个模块单元200精加工后组装，形成可直接投入铸造生产的模具芯盒。在本实施例中，对5个模块单元进行组装前，先用螺钉沿定位孔107将块料二次固定在框架板材101上。
以上发明技术方案不仅仅适用于芯盒的生产制作，同时适用于和本发明具有相似原理的其他领域，比如铸件外模模型的制作等。

Claims (9)

1.一种基于FDM工艺的模具芯盒，其特征在于，由框架板材和块料一体成形的多个模块单元(200)组装而成，
其中，所述模块单元(200)包括：置于最底层的、保障芯盒强度的框架板材(101)，选择性地涂覆在框架板材上的粘接层(102)，选择性地涂覆在粘接层上的热塑性材料层(103)堆叠形成的块料(106)。
2.根据权利要求1所述的模具芯盒，其特征在于，所述块料(106)上设计有定位孔(107)，以便采用FDM设备制作完毕各模块单元后，采用螺钉将块料二次固定于框架板材(101)上。
3.根据权利要求1所述的模具芯盒，其特征在于，所述各模块单元200)在靠近其四周边缘的位置处设计有定位孔，用以模块单元精加工后的铆接组装。
4.一种权利要求1至3任一所述模具芯盒的制作方法，其特征在于，包括：
S1：在计算机上设计预制芯盒的组装结构，将预制芯盒拆分为多个可直接采用FDM设备打印制作的模块单元(200)；
S2：将框架板材(101)固定于FDM设备的工作平台(105)上；
S3：FDM设备打印头在框架板材上选择性地涂覆粘接材料，形成粘接层(102)；
S4：FDM设备打印头在粘接层上选择性地涂覆热塑性材料，每涂覆一层热塑性材料，打印头上升一个层厚度，并不断重复该动作，直到形成预设块料(106)的形状结构为止；
S5：将经过步骤S4形成的多个模块单元精加工后组装，形成可直接投入铸造生产的芯盒。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S1还包括：所述多个模块单元(200)在需要涂覆热塑性材料层(103)的表面设计0.5～20mm的加工余量。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S2中所述的框架板材(101)的材质为木材、铝板、塑料板、树脂板材中的一种。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S3中所述的粘接材料为801胶水、1093胶水中的一种。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S4中所述的热塑性材料为ABS、PLA、尼龙、HIPS、PC中的一种。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S1还包括：所述多个模块单元(200)在靠近其四周边缘的位置处设计定位孔，便于步骤S5的铆接组装。
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