CN111299507A - 一种便携式3d打印铸型组装定位设备及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式3D打印铸型组装定位设备及其方法。该设备包括中心载物台、伸缩推杆、固定肋板、限位板、定位块导槽、铸型定位块、分载台；中心载物台与分载台用于承载铸型体，中心载物台在前后左右对称设有四个椎体缺口，分载台为四个，分别设置在中心载物台的前后左右，分载台与中心载物台连接的一侧呈椎体状，分载台的椎体状与中心载物台的缺口形状一致；每个分载台分别通过伸缩推杆与中心载物台活动连接。本发明可以减小铸型之间组装误差、降低工人劳动量、提高生产效率并提升产品尺寸精度，避免了一般3D打印铸型的人工组装损坏与碰撞及合箱浇注时的尺寸偏差与漏箱情况。

Description

一种便携式3D打印铸型组装定位设备及其方法

技术领域

本发明涉及铸造生产自动化铸型合型技术领域，具体涉及一种3D打印铸型体浇注前的自动化合型、定位装置及其方法。

背景技术

现行的3D打印铸型重力铸造工艺大多采用3D成形机打印零件铸型及型芯，然后进行组型、合箱，浇注。整个过程采用机器打印、人工取件、清理、涂料、烘干、组装和合箱，最后等待浇注。该生产工艺模式起步较晚，各种配套自动化设备较少，多数设备仍使用传统造型工艺设备，操作复杂，限制较多，无法完全适应铸造生产的实际需求。

另外，实际生产铸件对精度要求高，浇注时，合型面不能存在一丝缝隙，否则会导致金属液泄漏事件发生，产生安全事故。为减少工人劳动量，增加自动化水平，提高生产效率，特研发此装置，运用自动化和便捷化方法，可以适配计算机模型设计与实际生产线安装，并有助铸型与铸件产品的标准化流程制定及生产制造。

发明内容

为解决现有生产中采用人工合箱、校正铸型位置等低效率、高误差的问题，本发明所要解决的技术问题是：提供一种在3D打印铸造中简单、便携、易操作，能提高铸型定位效率和准确度的铸型体组装定位设备及其方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种便携式3D打印铸型组装定位设备，包括中心载物台、伸缩推杆、固定肋板、限位板、定位块导槽、铸型定位块、分载台；中心载物台与分载台用于承载铸型体，中心载物台在前后左右对称设有四个椎体缺口，分载台为四个，分别设置在中心载物台的前后左右，分载台与中心载物台连接的一侧呈椎体状，分载台的椎体状与中心载物台的缺口形状一致；每个分载台分别通过伸缩推杆与中心载物台活动连接；伸缩推杆为直线伸缩推杆；

每个分载台与中心载物台连接的相对面设有限位板，限位板与分载台连接的相对侧设有固定肋板；分载台中间位置沿水平方向设有导槽，导槽内设有弹簧，铸型定位块设置在分载台的导槽内；中心载物台中间位置设有铸型定位块(无导槽)；多块铸型体分别放置于中心载物台和分载台上面，每个铸型体与中心载物台或分载台的接触面上设有相应凹槽，凹槽与铸型定位块完成卡合。

为进一步实现本发明目的，优选地，所述的限位板上端设有限位副板，限位板与限位副板活动连接。

优选地，所述的限位板与限位副板活动连接的方式是限位板与限位副板通过卡槽连接。

优选地，所述的限位板的高度为300-400mm；限位副板的高度为100-400mm m；限位板与限位副板设有1°的外张角。

优选地，所述的3D打印铸型包括铸型体和铸型盖，铸型盖为一块，铸型体由多块拼装组成，其中一块铸型体放置在中心载物台上，其余的多块铸型体放置在分载台上，所有铸型组合后形成的空腔为需铸造部件，该空腔由计算机预先设计完成。

优选地，所述的弹簧一端与型定位块连接，另一端与导槽端壁连接。

优选地，所述的直线伸缩推杆优选用HOOTBERRY牌，TS-LW型号直线伸缩推杆，该直线伸缩推杆行程500mm，拉力6000N，速度6mm/s；直线伸缩推杆为两根，并排间隔设置。

优选地，所述的中心载物台、伸缩推杆、固定肋板、限位板、定位块导槽、铸型定位块和分载台设置在水平辅助底板上；水平辅助底板为正方形或者长方形的平板。

一种应用所述便携式3D打印铸型组装定位设备的定位方法，包括以下步骤：

A、在水平辅助底板或其他水平台上组装中心载物台、伸缩推杆、固定肋板、限位板、定位块导槽、铸型定位块和分载台；

B、启动直线伸缩推杆将分载台向外撑开，为铸型体的放置提供空间；

C、依次将多个铸型体分别放置于载物台和分载台上面，铸型体底部的凹槽将与铸型定位块完成卡合，铸型定位块固定铸型体的位置，防止其左右偏移，实现铸型体预定位；

D、铸型体放置完毕后，启动直伸缩推杆，将各分载台向中心载物台收缩，当铸型体之间互相组装配合时，铸型体受到一定反向力，将带动定位块沿导槽路径，压缩弹簧，向外侧限位板方向微调，当铸型体背面碰到限位板时，限位板和固定肋板限制了铸型体的运动，微调停止，各铸型体之间达到紧密配合；

E、将铸型盖在限位板的限位区域内下落，与铸型体进行卡合，实现铸型整体的定位组装；

F、组装完成后，对铸型盖上的排气孔进行气密检查，合格后浇注。

优选地，步骤B还包括根据铸型体高度确定是否设置限位板，如果需要设置限位副板，通过卡槽安装限位副板，并调节限位副板在限位板上的高度。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：

1)本发明运用计算机与自动化技术，通过三维定位实现铸型间的精准配合，可以有效减轻工人劳动量及降低时间消耗；

2)本发明通过分载台移动铸型块，也有效保护了铸型的完整性，高精度合型后的铸型浇注模具，可以在一定程度上解决铸造过程中产生的漏箱、飞边、浇不足等问题。

3)本装置可以对铸造铸型实现准确定位，减少人工定位带来的不必要误差，提高工作效率及相关产品的成品率，装置尺寸小，可大小缩放，现场操作灵活性较高。

附图说明

图1是本发明便携式3D打印铸型组装定位设备的三维结构俯视图。

图2是图1中分载台与载物台间连接机构的推杆示意图。

图3是本发明便携式3D打印铸型组装定位设备中限位板与限位副板连接示意图。

图4是本发明便携式3D打印铸型组装定位设备中铸型定位块的工作原理示意图。

图5是本发明便携式3D打印铸型组装定位设备的工作三维视图。

图中示出：水平辅助底板1、中心载物台2、伸缩推杆3、卡槽4、固定肋板5、限位板6、限位副板7、导槽8、弹簧9、铸型定位块10、分载台11、铸型体12、铸型盖13。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图对比本发明做进一步阐述，但本发明的实施方式不限如此。

如图1、图5所示，一种便携式3D打印铸型组装定位设备，包括中心载物台2、伸缩推杆3、固定肋板5、限位板6、定位块导槽8、铸型定位块10、分载台11；中心载物台2与分载台11用于承载铸型体12，中心载物台2在前后左右对称设有四个椎体缺口，分载台11为四个，分别设置在中心载物台2的前后左右，分载台11与中心载物台2连接的一侧呈椎体状，分载台11的椎体状与中心载物台2的缺口形状一致。如图2、图3所示，每个分载台11分别通过伸缩推杆3与中心载物台2活动连接；伸缩推杆3为直线伸缩推杆，直线伸缩推杆优选用HOOTBERRY牌，TS-LW型号直线伸缩推杆，该直线伸缩推杆行程500mm，拉力6000N，速度6mm/s。每个分载台11与中心载物台2连接的相对面设有限位板6，优选在限位板6上端设有限位副板7，限位板6与限位副板7活动连接，限位副板7可提升限位高度，保证铸型的稳定性；限位板6与分载台11连接的相对侧设有固定肋板5。

如图5所示，3D打印铸型一般包括铸型体12和铸型盖13，铸型盖13一般为一块，铸型体12由多块拼装组成，其中一块铸型体12放置在中心载物台2上，其余的多块铸型体12放置在分载台11上，所有铸型组合后形成的空腔为需铸造部件，该空腔由计算机预先设计完成。优选3D打印铸型的铸型体12为五块，铸型盖13为一块。

如图1、图4、图5所示，分载台11中间位置沿水平方向设有导槽8，导槽8内设有弹簧，型定位块10设置在分载台11的导槽8内，优选弹簧一端与铸型定位块10连接，另一端与导槽8端壁连接。中心载物台2中间位置设有铸型定位块10(无导槽)；当用机械手或者行车，依据计算机设定的顺序，依次将多块铸型体12分别放置于中心载物台2和分载台11上面，每个铸型体12与中心载物台2或分载台11的接触面上设有相应凹槽，凹槽可与铸型定位块10完成卡合，即铸型定位块10实现固定铸型体12的位置，保证了铸型体12落在载物台2和分载台11上面上的准确性，并防止其左右偏移。如果设置在分载台11上的铸型体12与限位板6之间存在间隙的话，那么在铸型体12开始组合装配时，会受到一定反向力时，将带动定位块10沿导槽8路径，压缩弹簧9，向外侧限位板6方向微调，直到铸型体12背面碰到限位板6或限位副板7时，限位板6和固定肋板5限制铸型体12的继续运动，微调停止，各铸型体12之间达到紧密配合。

如图2所示，伸缩推杆3优选由两根，并排间隔设置。伸缩推杆3的单侧拉伸距离可达500mm，总长宽范围在600-1200mm。其伸缩长短大小可由电动或人工辅助控制，可以节省大量人力，增加精确度。

如附图3所示，限位板6与限位副板7活动连接的方式是限位板6与限位副板7通过卡槽4连接，优选限位板6的高度为300-400mm；优选限位副板7高度为100-400mm；实现垂直限位高度在400-800mm。限位板6与限位副板7设有1°的外张角，以配合铸型体12的适应性组装，实现铸型盖13准确垂直落在铸型体12上。

进一步地，每个限位板6与分载台11连接的相对侧设有固定肋板5，固定肋板为承力肋板，目的是固定限位板的垂直角度，在铸型体10装配中不发生偏移。

中心载物台2、伸缩推杆3、固定肋板5、限位板6、限位副板7、定位块导槽8、铸型定位块10和分载台11优选设置在水平辅助底板1上。水平辅助底板1优选为正方形或者长方形的平板，进一步优选水平辅助底板1为镂空的正方形或者长方形的平板。

现有铸型合型环节，一般都是人工校正铸型定位准确度，存在较大误差，且耗工费时。本发明通过自动化装置，利用动力推杆带动分载台移动铸型块，并且利用限位副板7定位铸型块上下方向的同心度，实现铸型块合箱的准确性与高效性，节约人力物力，提高生产效率。

一种应用便携式3D打印铸型组装定位设备的定位方法，包括以下步骤：

A、在水平辅助底板1或其他水平台上组装中心载物台2、伸缩推杆3、固定肋板5、限位板6、限位副板7、定位块导槽8、铸型定位块10和分载台11；

B、启动伸缩推杆3将分载台11向外撑开，为铸型体12的放置提供空间；同时根据铸型体高度确定是否设置限位副板7，如果需要设置限位副板7，通过卡槽4安装限位副板7，并调节限位副板7在限位板6上的高度；

C、依次将多个铸型体12分别放置于载物台2和分载台11上面，铸型体12底部的凹槽将与铸型定位块10完成卡合，铸型定位块10固定铸型体12的位置，防止其左右偏移，实现铸型体12预定位。

D、铸型体12放置完毕后，启动伸缩推杆3，将各分载台11向中心载物台2收缩，当铸型体12之间组装配合时，铸型体12受到一定反向力，将带动定位块10沿导槽8路径，压缩弹簧9，向外侧限位板6方向微调，当铸型体12背面碰到限位板6时，限位板6和固定肋板5限制了铸型体12的运动，微调停止，各铸型体12之间达到紧密配合。

E、将铸型盖13在限位板6的限位区域内下落，与铸型体12进行卡合，实现铸型整体的定位组装。

F、组装完成后，对铸型盖13上的排气孔进行气密检查，合格后浇注。

步骤C中，将铸型块按计算机中的模型信息放置在分载台时，应保证分载台表面无其他异物，使得铸型块底面与分载台完全贴合，各铸型在组合定位时，由于受到组合时的反向力，将自动带动定位块向限位板方向贴合，实现限位板对铸型块的支撑作用，当推杆所受力达到一定峰值时，即停止推动，合型结束。

定位时，应根据计算机中零件铸型的3D模型设计原则，进行顺序定位，铸型体12组合完成后卡合铸型盖13，对定位效果进行相应的气密检查。

在3D打印铸造领域，一些实际现场的铸型体多是又大又重的砂模或其他材料类铸型，本发明设备的实际使用中，一个人就可以操作，摆脱现有技术通常需要几个人配合，花费很久才能合型的工作；本发明可以有效减轻工人劳动量及降低时间消耗。

本发明通过多个分载台移动铸型块，并与设置在中心载物台2上的铸型体配合，通过各分载台精密配合，不需要多人配合搬运铸型，合型精确，有效保护了铸型的完整性，高精度合型后的铸型浇注模具，可以在一定程度上解决铸造过程中产生的漏箱、飞边、浇不足等问题，保证打印的产品质量好。

本发明设备通过各分载台和限位板相互配合，可以对铸造铸型实现准确定位，减少人工定位带来的不必要误差，提高工作效率及相关产品的成品率，装置尺寸小，可大小缩放，现场操作灵活性较高。另外装置形状按便携式设计，便于小企业生产车间的自由放置。

本发明装置结构简单，灵活便携，适用范围广，操作方便，准确度高，适合于3D打印铸造行业生产过程中各类铸型组装、定位的问题解决，即避免人为误差、提高自动化水平，生产应用前景广阔。

上述实施方式用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便携式3D打印铸型组装定位设备，其特征在于，包括中心载物台、伸缩推杆、固定肋板、限位板、定位块导槽、铸型定位块、分载台；中心载物台与分载台用于承载铸型体，中心载物台在前后左右对称设有四个椎体缺口，分载台为四个，分别设置在中心载物台的前后左右，分载台与中心载物台连接的一侧呈椎体状，分载台的椎体状与中心载物台的缺口形状一致；每个分载台分别通过伸缩推杆与中心载物台活动连接；伸缩推杆为直线伸缩推杆；

每个分载台与中心载物台连接的相对面设有限位板，限位板与分载台连接的相对侧设有固定肋板；分载台中间位置沿水平方向设有导槽，导槽内设有弹簧，铸型定位块设置在分载台的导槽内；中心载物台中间位置设有铸型定位块；多块铸型体分别放置于中心载物台和分载台上面，每个铸型体与中心载物台或分载台的接触面上设有相应凹槽，凹槽与铸型定位块完成卡合。

2.根据权利要求1所述的便携式3D打印铸型组装定位设备，其特征在于，所述的限位板上端设有限位副板，限位板与限位副板活动连接。

3.根据权利要求2所述的便携式3D打印铸型组装定位设备，其特征在于，所述的限位板与限位副板活动连接的方式是限位板与限位副板通过卡槽连接。

4.根据权利要求2所述的便携式3D打印铸型组装定位设备，其特征在于，所述的限位板的高度为300-400mm；限位副板的高度为100-400mm；限位板与限位副板设有1°的外张角。

5.根据权利要求1所述的便携式3D打印铸型组装定位设备，其特征在于，所述的3D打印铸型包括铸型体和铸型盖，铸型盖为一块，铸型体由多块拼装组成，其中一块铸型体放置在中心载物台上，其余的多块铸型体放置在分载台上，所有铸型组合后形成的空腔为需铸造部件，该空腔由计算机预先设计完成。

6.根据权利要求1所述的便携式3D打印铸型组装定位设备，其特征在于，所述的弹簧一端与型定位块连接，另一端与导槽端壁连接。

7.根据权利要求1所述的便携式3D打印铸型组装定位设备，其特征在于，所述的直线伸缩推杆优选用HOOTBERRY牌，TS-LW型号直线伸缩推杆，该直线伸缩推杆行程500mm，拉力6000N，速度6mm/s；直线伸缩推杆为两根，并排间隔设置。

8.根据权利要求1所述的便携式3D打印铸型组装定位设备，其特征在于，所述的中心载物台、伸缩推杆、固定肋板、限位板、定位块导槽、铸型定位块和分载台设置在水平辅助底板上；水平辅助底板为正方形或者长方形平板。

9.一种应用权利要求1所述便携式3D打印铸型组装定位设备的定位方法，包括以下步骤：

A、在水平辅助底板或其他水平台上组装：中心载物台、伸缩推杆、固定肋板、限位板、定位块导槽、铸型定位块和分载台；

B、启动直线伸缩推杆将分载台向外撑开，为铸型体的放置提供空间；

C、依次将多个铸型体分别放置于载物台和分载台上面，铸型体底部的凹槽将与铸型定位块完成卡合，铸型定位块固定铸型体的位置，防止其左右偏移，实现铸型体预定位；

D、铸型体放置完毕后，启动直伸缩推杆，将各分载台向中心载物台收缩，当铸型体之间组装配合时，铸型体受到一定反向力，将带动定位块沿导槽路径，压缩弹簧，向外侧限位板方向微调，当铸型体背面碰到限位板时，限位板和固定肋板限制了铸型体的运动，微调停止，各铸型体之间达到紧密配合；

E、将铸型盖在限位板的限位区域内下落，与铸型体进行卡合，实现铸型整体的定位组装；

F、组装完成后，对铸型盖上的排气孔进行气密检查，合格后浇注。

10.根据权利要求9所述的定位方法，其特征在于，步骤B还包括根据铸型体高度确定是否设置限位板，如果需要设置限位副板，通过卡槽安装限位副板，并调节限位副板在限位板上的高度。

Images