CN110860651A - 一种高精度3d砂型打印设备 - Google Patents

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吴阳
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Abstract

本发明涉及一种高精度3D砂型打印设备，包括支撑架、砂箱、喷墨组件和送砂组件，所述砂箱的外部两端设滑轨和升降机构，所述砂箱内部设与升降机构连接的起模架，所述喷墨组件包括喷墨小车、第一导轨和第二导轨，所述喷墨小车连接第一导轨，所述第一导轨的两端通过连接第二导轨，所述第二导轨设于支撑架的上端；所述送砂组件包括储砂槽、螺旋杆、刮刀和振动电机，所述储砂槽的两端滑动连接第三导轨，所述螺旋杆设于储砂槽的内部，所述储砂槽底部两侧分别设刮刀和振动电机；本发明提供的打印设备，通过喷墨组件和送砂组件及砂箱之间的配合，能够实现自动铺砂、打印、砂面沉降、余砂收集等动作，自动化程度高，能够实现任意复杂零件的快速成型。

Description

一种高精度3D砂型打印设备
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种高精度3D砂型打印设备。
背景技术
铸造业属于劳动密集型、高能耗、高污染行业，铸造行业需重点研究与采用、推广先进铸造技术和引入其他先进技术，寻求与先进技术结合点从而改变铸造行业现状，实现铸造行业向低能耗、低污染、高质量方向发展。
3D打印技术发展到今天，其发展重心已从3D打印原型向快速制造及金属零部件的快速直接制造方向转移，3D打印技术不仅应用于设计过程，而且也延伸到制造领域，在制造业中，限制产品推向市场时间的主要因素是模具及模型的设计制造时间，3D打印是快速设计的辅助手段；与传统机械加工方式比较，3D打印技术在开发成本上节约10倍以上。通过同过这种快速成型技术，可以大大缩短企业的产品开发周期，大大减少了在新品开发过程中出现反复修改设计方案的问题，也基本上消除了修改模具的问题，创造的经济效益是显而易见的。
现有的砂型3D打印机整体结构复杂，自动化程度低，无法综合考虑铺砂均匀性、砂面沉降、余砂回收等问题，从而影响了砂型零件的制备质量和制备效率。
发明内容
本发明的目的是为了解决背景技术中所提出的问题，而提供一种能够实现自动铺砂、打印、砂面沉降、余砂收集等动作，自动化程度高，能够实现任意复杂零件的快速成型的高精度3D砂型打印设备。
本发明的目的是这样实现的：
一种高精度3D砂型打印设备，包括支撑架、砂箱、喷墨组件和送砂组件，所述砂箱设于支撑架的内部，所述喷墨组件和送砂组件均设于支撑架的上端，所述喷墨组件和送砂组件与砂箱相对应；
所述砂箱的外部两端设滑轨和升降机构，所述砂箱内部设与升降机构连接的起模架，所述升降机构通过滑轨连接起模架；
所述喷墨组件包括喷墨小车、第一导轨和第二导轨，所述喷墨小车滑动连接第一导轨，所述第一导轨的两端通过支架滑动连接第二导轨，所述第一导轨垂直第二导轨设置，所述第二导轨设于支撑架的上端；
所述送砂组件包括储砂槽、螺旋杆、刮刀和振动电机，所述储砂槽的两端滑动连接第三导轨，所述第三导轨设于支撑架的上端、第二导轨的内侧，所述螺旋杆设于储砂槽的内部，所述储砂槽底部两侧分别设刮刀和振动电机。
进一步的，所述升降机构包括底座、驱动电机、滚珠丝杆副和滑动架，所述底座设于砂箱底部，所述驱动电机和滚珠丝杆副均设于底座的上端，所述驱动电机的输出轴通过链齿轮连接滚珠丝杆副的底部，所述滑动架套设于滚珠丝杆副的外部，所述起模架通过滑动架滑动连接滑轨。
进一步的，所述喷墨小车包括壳体、喷墨机构和喷头机构，所述喷墨机构设于壳体内部的上端，所述喷头机构设于壳体内部的下端，所述喷墨机构和喷头机构相对应。
进一步的，所述喷墨机构包括注射泵、墨盒和出墨孔，所述注射泵的输出端连接墨盒的输入端，所述墨盒的输出端连接出墨孔，所述喷头机构包括进墨管、打印喷头和喷头板，所述进墨管和出墨孔相适配，所述打印喷头的上端连接进墨管，所述打印喷头的下端连接喷头板，所述喷头板的两端连接壳体。
进一步的，所述注射泵设1-8个，所述注射泵依次排列设于壳体内部一侧，所述墨盒与注射泵数量一致，所述注射泵连接墨盒，所述墨盒交错设于注射泵的下端。
进一步的，所述储砂槽的外部底端、刮刀和振动电机之间设漏砂槽。所述漏砂槽的上端连通储砂槽设置。
进一步的，所述砂箱为上端开口的箱体结构，所述起模架为具有若干均匀排列的方形格架。
进一步的，所述滑动架为“十”字型结构，所述滑动架包括通槽、支架和连接架，所述滑动架上垂直通槽的两端对称设两支架，所述滑动架远离通槽的一端设连接架，所述滑动架通过通槽连接滚珠丝杆副的螺母。
进一步的，所述内框对应放置架的一端设长槽，所述滑轨设于长槽的两侧，所述滑动架的连接架穿过长槽连接起模架。
进一步的，所述支架上设与滑轨相适配的滑块，所述滑动架的两端通过滑块滑动连接滑轨。
进一步的，所述第一导轨的一端通过支架连接驱动小车电机。
进一步的，所述支撑架的一侧通过支架连接刮刀电机。
进一步的，所述砂箱的外部两侧设加强筋，所述驱动电机的输出端通过减速电机连接链齿轮。
进一步的，所述打印喷头的上端两侧对称设两个进墨管，所述进墨管和出墨孔相适配，所述打印喷头设1-4个。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明提供的一种高精度3D砂型打印设备，通过喷墨组件和送砂组件及砂箱之间的配合，能够实现自动铺砂、打印、砂面沉降、余砂收集等动作，自动化程度高，能够实现任意复杂零件的快速成型。
2、本发明提供的一种高精度3D砂型打印设备，采用送砂组件将砂提供到砂箱的铺砂平台上，并将砂均匀推平，喷墨组件则对铺砂平台的每层砂面进行打印，使得铺砂平台在打印一层后下降一个砂层厚度，继续打印下一个层面，实现分层打印，打印完成后，通过升降机构控制起模架的升降，将打印好的模型从砂层内升起，剩余砂砾则通过起模架的漏格沉降入砂箱内，余砂收集方便，从而可有效提高成型速度和效率，且打印尺寸可严格控制，使成型件尺寸精度高，采用本发明的打印设备可以打印各种尺寸以及复杂曲面的砂型，适用范围广。
3、本发明提供的一种高精度3D砂型打印设备，送砂装置将型砂送入储砂槽内，在螺旋杆的带动下，型砂铺满整个储砂槽，随着储砂槽在第三导轨上的滑动，型砂经漏砂槽在振动电机的作用下铺满砂箱的铺砂平台，并经刮刀推平，能够实现自动铺砂。
4、本发明提供的一种高精度3D砂型打印设备，注射泵将墨盒内的墨水通过出墨孔和进墨管泵入相应的打印喷头内，在打印作业过程中，墨水从打印喷头内经喷孔喷入砂型内，完成喷墨作业，墨盒设置多个，每个墨盒上设有出墨孔，墨盒数量是打印喷头的两倍，每个打印喷头上设有对应每个墨盒的进墨管，在一个墨盒内墨水用尽时，仍可通过另一个相应的墨盒继续供墨，且可以及时更换空墨盒，避免喷墨作业暂停，影响铸模效果。
5、本发明提供的一种高精度3D砂型打印设备，驱动电机的输出轴通过驱动链齿轮进而带动滚珠丝杠副的滚珠丝杠转动，从而带动与螺母连接的滑动架在滑轨上下滑动，丝杆底部安装的链齿轮与驱动电机轴部安装的链齿轮呈90度相互啮合安装，在驱动电机的作用下起到换向的作用，丝杆上有丝杆螺母，可通过丝杆的转动调节丝杆螺母的升降，滑动架与丝杆螺母配合进而调节砂箱内部起模架在竖直方向上的高低。
附图说明
图1是本发明一种高精度3D砂型打印设备结构示意图。
图2是本发明一种高精度3D砂型打印设备砂箱示意图。
图3是本发明一种高精度3D砂型打印设备砂箱中升降机构示意图。
图4是本发明一种高精度3D砂型打印设备砂箱中起模架示意图。
图5是本发明一种高精度3D砂型打印设备喷墨组件和送砂组件示意图。
图6是本发明一种高精度3D砂型打印设备喷墨组件中喷墨小车示意图。
图7是本发明一种高精度3D砂型打印设备中送砂组件储砂槽正视图。
图8是本发明一种高精度3D砂型打印设备中送砂组件储砂槽后视图。
图中：1、支撑架；2、砂箱；21、升降机构；211、驱动电机；212、链齿轮；213、滚珠丝杆副；214、滑动架；215、底座；22、起模架；23、滑轨；3、喷墨组件；31、第一导轨；32、喷墨小车；321、壳体；322、注射泵；323、墨盒；324、出墨孔；325、进墨管；326、打印喷头；327、喷头板；33、第二导轨；4、送砂组件；41、第三导轨；42、储砂槽；43、螺旋杆；44、漏砂槽；45、刮刀；16、振动电机；。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
结合图1和图5，一种高精度3D砂型打印设备，包括支撑架1、砂箱2、喷墨组件3和送砂组件4，所述砂箱2设于支撑架1的内部，所述喷墨组件3和送砂组件4均设于支撑架1的上端，所述喷墨组件3和送砂组件4与砂箱2相对应。
所述喷墨组件3包括喷墨小车32、第一导轨31和第二导轨33，所述喷墨小车32滑动连接第一导轨31，所述第一导轨31的两端通过支架滑动连接第二导轨33，所述第一导轨31垂直第二导轨33设置，所述第二导轨33设于支撑架1的上端。
实施例2
如图2-4所示，所述砂箱2的外部两端设滑轨23和升降机构21，所述砂箱2内部设与升降机构21连接的起模架22，所述升降机构21通过滑轨23连接起模架22，所述升降机构21包括底座215、驱动电机211、滚珠丝杆副213和滑动架214，所述底座215设于砂箱2底部，所述驱动电机211和滚珠丝杆副213均设于底座215的上端，所述驱动电机211的输出轴通过链齿轮212连接滚珠丝杆副213的底部，所述滑动架214套设于滚珠丝杆副213的外部，所述起模架22通过滑动架214滑动连接滑轨23，所述砂箱2为上端开口的箱体结构，所述起模架22为具有若干均匀排列的方形格架。
驱动电机211的输出轴通过驱动链齿轮212进而带动滚珠丝杠副213的滚珠丝杠转动，从而带动与螺母连接的滑动架214在滑轨23上下滑动，丝杆底部安装的链齿轮与驱动电机轴部安装的链齿轮呈90度相互啮合安装，在驱动电机211的作用下起到换向的作用，丝杆上有丝杆螺母，可通过丝杆的转动调节丝杆螺母的升降，滑动架214与丝杆螺母配合进而调节砂箱2内部起模架22在竖直方向上的高低。
通过升降机构21控制起模架22的升降，将打印好的模型从砂层内升起，剩余砂砾则通过起模架22的漏格沉降入砂箱内，余砂收集方便。
实施例3
如图6所示，所述喷墨组件3包括喷墨小车32、第一导轨31和第二导轨33，所述喷墨小车32滑动连接第一导轨31，所述第一导轨31的两端通过支架滑动连接第二导轨33，所述第一导轨31垂直第二导轨33设置，所述第二导轨33设于支撑架1的上端。
所述喷墨小车32包括壳体321、喷墨机构和喷头机构，所述喷墨机构设于壳体321内部的上端，所述喷头机构设于壳体321内部的下端，所述喷墨机构和喷头机构相对应。
所述喷墨机构包括注射泵322、墨盒323和出墨孔324，所述注射泵322的输出端连接墨盒323的输入端，所述墨盒323的输出端连接出墨孔324，所述喷头组件包括进墨管325、打印喷头326和喷头板327，所述进墨管325和出墨孔324相适配，所述打印喷头326的上端连接进墨管325，所述打印喷头326的下端连接喷头板327，所述喷头板327的两端连接壳体321。
所述注射泵322设1-8个，所述注射泵322依次排列设于壳体321内部一侧，所述墨盒323与注射泵322数量一致，所述注射泵322连接墨盒323，所述墨盒323交错设于注射泵322的下端。
注射泵将墨盒内的墨水通过出墨孔和进墨管泵入相应的打印喷头内，在打印作业过程中，墨水从打印喷头内经喷孔喷入砂型内，完成喷墨作业，墨盒设置多个，每个墨盒上设有出墨孔，墨盒数量是打印喷头的两倍，每个打印喷头上设有对应每个墨盒的进墨管，在一个墨盒内墨水用尽时，仍可通过另一个相应的墨盒继续供墨，且可以及时更换空墨盒，避免喷墨作业暂停，影响铸模效果。
实施例4
所述送砂组件4包括储砂槽42、螺旋杆43、刮刀45和振动电机46，所述储砂槽42的两端滑动连接第三导轨41，所述第三导轨41设于支撑架1的上端、第二导轨33的内侧，所述螺旋杆43设于储砂槽42的内部，所述储砂槽42底部两侧分别设刮刀45和振动电机46。所述储砂槽42的外部底端、刮刀45和振动电机46之间设漏砂槽44，所述漏砂槽44的上端连通储砂槽42设置。
送砂装置将型砂送入储砂槽内，在螺旋杆的带动下，型砂铺满整个储砂槽，随着储砂槽在第三导轨上的滑动，型砂经漏砂槽在振动电机的作用下铺满砂箱的铺砂平台，并经刮刀推平，能够实现自动铺砂。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的保护范围内所做的任何修改，等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高精度3D砂型打印设备，其特征在于：包括支撑架(1)、砂箱(2)、喷墨组件(3)和送砂组件(4)，所述砂箱(2)设于支撑架(1)的内部，所述喷墨组件(3)和送砂组件(4)均设于支撑架(1)的上端，所述喷墨组件(3)和送砂组件(4)与砂箱(2)相对应；
所述砂箱(2)的外部两端设滑轨(23)和升降机构(21)，所述砂箱(2)内部设与升降机构(21)连接的起模架(22)，所述升降机构(21)通过滑轨(23)连接起模架(22)；
所述喷墨组件(3)包括喷墨小车(32)、第一导轨(31)和第二导轨(33)，所述喷墨小车(32)滑动连接第一导轨(31)，所述第一导轨(31)的两端通过支架滑动连接第二导轨(33)，所述第一导轨(31)垂直第二导轨(33)设置，所述第二导轨(33)设于支撑架(1)的上端；
所述送砂组件(4)包括储砂槽(42)、螺旋杆(43)、刮刀(45)和振动电机(46)，所述储砂槽(42)的两端滑动连接第三导轨(41)，所述第三导轨(41)设于支撑架(1)的上端、第二导轨(33)的内侧，所述螺旋杆(43)设于储砂槽(42)的内部，所述储砂槽(42)底部两侧分别设刮刀(45)和振动电机(46)。
2.根据权利要求1所述的一种高精度3D砂型打印设备，其特征在于：所述升降机构(21)包括底座(215)、驱动电机(211)、滚珠丝杆副(213)和滑动架(214)，所述底座(215)设于砂箱(2)底部，所述驱动电机(211)和滚珠丝杆副(213)均设于底座(215)的上端，所述驱动电机(211)的输出轴通过链齿轮(212)连接滚珠丝杆副(213)的底部，所述滑动架(214)套设于滚珠丝杆副(213)的外部，所述起模架(22)通过滑动架(214)滑动连接滑轨(23)。
3.根据权利要求1所述的一种高精度3D砂型打印设备，其特征在于：所述喷墨小车(32)包括壳体(321)、喷墨机构和喷头机构，所述喷墨机构设于壳体(321)内部的上端，所述喷头机构设于壳体(321)内部的下端，所述喷墨机构和喷头机构相对应。
4.根据权利要求3所述的一种高精度3D砂型打印设备，其特征在于：所述喷墨机构包括注射泵(322)、墨盒(323)和出墨孔(324)，所述注射泵(322)的输出端连接墨盒(323)的输入端，所述墨盒(323)的输出端连接出墨孔(324)，所述喷头组件包括进墨管(325)、打印喷头(326)和喷头板(327)，所述进墨管(325)和出墨孔(324)相适配，所述打印喷头(326)的上端连接进墨管(325)，所述打印喷头(326)的下端连接喷头板(327)，所述喷头板(327)的两端连接壳体(321)。
5.根据权利要求3或4所述的一种高精度3D砂型打印设备，其特征在于：所述注射泵(322)设1-8个，所述注射泵(322)依次排列设于壳体(321)内部一侧，所述墨盒(323)与注射泵(322)数量一致，所述注射泵(322)连接墨盒(323)，所述墨盒(323)交错设于注射泵(322)的下端。
6.根据权利要求1所述的一种高精度3D砂型打印设备，其特征在于：所述储砂槽(42)的外部底端、刮刀(45)和振动电机(46)之间设漏砂槽(44)，所述漏砂槽(44)的上端连通储砂槽(42)设置。
7.根据权利要求1所述的一种高精度3D砂型打印设备，其特征在于：所述砂箱(2)为上端开口的箱体结构，所述起模架(22)为具有若干均匀排列的方形格架。
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