CN113547073B - 无箱造型3d砂型打印系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无箱造型3D砂型打印系统，包括能够竖直升降的升降平台及设置在所述升降平台上方的托架，所述升降平台包括多个子平台，每个所述子平台均能够单独升降，所述托架上设置有供多个所述子平台通过的多个通道；通过设置升降平台，并将升降平台设置为多个能够单独升降的子平台，并在升降平台设置托架，在实际的打印过程中可以根据砂型的大小而灵活控制相应的子平台升降即可，不需要将整个升降平台均升降起落，从而节约能源。

Description

无箱造型3D砂型打印系统

技术领域

本发明一般涉及3D打印技术领域，具体是涉及一种无箱造型3D砂型打印系统。

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。

参考申请号为 CN201911152343.9，发明名称为：一种高精度3D砂型打印设备，其通过设置有砂箱，在砂箱内部设置有可升降的起模架，通过在起模架上一层一层的打印，而砂箱可以对砂层进行限位，防止砂粒散落，在对模型打印完成后通过起模架升起，没有被胶水粘接的砂粒散落流下，然后取出被胶水粘接的砂粒模型即可；但是由于加工的零件大小不一，为了使3D打印设备可以应对大小不同的产品，一般需要将砂箱制造的足够大，且不管产品的大小每次打印均需将砂粒铺满整个砂箱，在砂箱内充满砂粒时重达几吨，在工作时需要将起模架需要提供很大的升降力，这就造成了不必要的能源浪费，还就造成工作效率低的问题，且将砂粒铺满砂箱时还容易造成砂箱变形，从而造成打印误差。

发明内容

鉴于上述的问题，本申请提供了无箱造型3D砂型打印系统, 用以解决背景技术中提出的技术问题。

本发明提供一种无箱造型3D砂型打印系统，包括能够竖直升降的升降平台及设置在所述升降平台上方的托架，所述升降平台包括多个子平台，每个所述子平台均能够单独升降，所述托架上设置有供多个所述子平台通过的多个通道。

进一步地，所述升降平台的相对两侧平行设置有两个水平设置的导向件，所述托架滑动设置在所述导向件上。

进一步地，还包括水平设置的承载台，所述承载台上设置有安装通孔，所述升降平台设置于所述安装通孔，所述导向件设置在所述承载台上。

进一步地，所述升降平台为矩形平台，所述升降平台沿其长度方向上均匀分隔为多个所述子平台，所述导向件沿所述升降平台的长度方向延伸设置。

进一步地，所述托架包括矩形框架及设置在所述矩形框架内的多个托杆，多个所述托杆将所述矩形框架分隔形成多个所述通道。

进一步地，还包括设置在所述承载台下方的支撑座，所述升降平台包括间隔设置在所述支撑座上多个升降组件，每个所述升降组件的顶部均设置有支撑板。

进一步地，所述升降组件包括竖直转动设置在所述支撑座上的驱动丝杆、围绕所述驱动丝杆设置的至少一根竖直导向杆及升降板，所述升降板上设置有能够螺纹连接于所述驱动丝杆上的丝杆螺母及与至少一个所述导向杆对应设置的导向孔，所述升降板上还设置有多个支撑杆，所述承载台设置在多个所述支撑杆的端部。

进一步地，还包括铺设装置、喷墨装置及控制装置，所述控制装置用于控制所述铺设装置将砂粒按照预定尺寸铺设，所述控制装置还用于控制所述喷墨装置按照预设的砂型喷出墨水粘结砂粒形成砂型，并在所述砂型的外侧喷出墨水从而在所述砂型的外侧形成围板，所述围板能够包围所述砂型。

进一步地，所述无箱造型3D砂型打印系统的使用方法包括以下步骤：

步骤一、在所述托架上放置载板；

步骤二、控制所述升降平台升起，将所述载板顶升至预设高度；

步骤三、控制装置控制所述铺设装置在所述载板上铺设预定尺寸的砂层，并通过所述喷墨装置按照预设的砂型喷出墨水在砂层上形成图案化的第一墨水层，并在图案化的第一墨水层外围喷射墨水形成包围所述第一墨水层的第二墨水层；

步骤四、每铺设一层砂层后所述升降平台下降预设高度，然后重复步骤三，层叠的所述第一墨水层粘结砂粒形成砂型，层叠的所述第二墨水层粘结砂粒形成围板，所述围板围绕在所述砂型的外围；

步骤五、所述升降平台继续下降，使所述载板放置在所述托架上，使所述升降平台与所述载板分离，然后将所述托架滑出所述铺设装置和所述喷墨装置的工作区域，然后将所述砂型取出。

进一步地，在所述步骤一中，在放置所述载板时，可以根据需要加工的产品的尺寸大小放置合适大小的载板，在所述步骤二中，所述升降平台可以根据所述载板的大小及放置位置仅控制位于载板下方的子平台升降。

本申请提供了一种无箱造型3D砂型打印系统，具有以下的有益效果：

1、通过设置升降平台，并将升降平台设置为多个能够单独升降的子平台，并在升降平台设置托架，在实际的打印过程中可以根据砂型的大小而灵活控制相应的子平台升降即可，不需要将整个升降平台均升降起落，从而节约能源。

2、通过将托架活动设置在升降平台上，可以在对砂型打印后可以通过将升降平台下降，从而将砂型放置在托架上，然后可以将托架整体滑动至铺设装置和喷墨装置的外侧，从而方便取出打印完成的砂型。

3、通过设置控制装置从而控制铺设装置的铺设位置，通过控制装置可以控制喷墨装置在砂型的外侧围绕砂型喷墨从而在砂型的外侧形成围绕砂型的围板，从而可以通过喷墨粘接砂粒的方法形成围板，可以省去原有的砂箱，从而可以根据砂型的大小自动控制围板的围设范围，克服了以往无论砂型大小均需将砂箱充满砂粒的技术弊端，减小铺设砂层的工作量及升降平台的工作负荷，极大的提高了工作效率，还可以避免因砂型变形造成的打印误差。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为本申请提供的无箱造型3D砂型打印系统的结构框图。

图2为本申请提供的无箱造型3D砂型打印系统中升降平台和托架的侧视结构示意图。

图3为图2的俯视结构示意图。

图4为本申请提供的无箱造型3D砂型打印系统中升降平台的结构示意图。

图5为本申请中“在所述托架上放置载板”的示意图。

图6为本申请中“在所述载板上铺设预定尺寸的砂层”的示意图。

图7为本申请中“通过所述喷墨装置按照预设的砂型喷出墨水在砂层上形成图案化的第一墨水层，并在图案化的第一墨水层外围喷射墨水形成包围所述第一墨水层的第二墨水层”的示意图。

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

具体的，需要说明的使，3D砂型打印的工作原理为通过铺设装置将砂粒铺设在载板上形成砂砾层，然后通过喷墨装置按照砂型的结构在砂砾层上喷射图案化的墨水，如此通过多层铺设砂砾层并在每铺设一层砂砾层后均通过喷墨装置喷墨，通过墨水将砂粒粘结，从而在喷墨的地方砂粒被粘结形成砂型，而没有喷射墨水的砂层为松散状，然后将砂型取出即可得到预设结构的砂型。

实施例一

本发明提供一种无箱造型3D砂型打印系统，参考图1-图4，作为一种具体的实施方式，包括能够竖直升降的升降平台1及设置在所述升降平台1上方的托架2，所述升降平台1包括多个子平台1a，每个所述子平台1a均能够单独升降，所述托架2上设置有供多个所述子平台1a通过的多个通道21。

具体的，通过设置升降平台，并将升降平台设置为多个能够单独升降的子平台，并在升降平台设置托架，在实际的打印过程中可以根据砂型的大小而灵活控制相应的子平台升降即可，不需要将整个升降平台均升降起落，从而节约能源。

进一步地，作为优选的实施方式，参考图2-图4，所述升降平台1的相对两侧平行设置有两个水平设置的导向件3，所述托架2滑动设置在所述导向件3上，具体的，导向件3可以为设置在承载台4上的两个导轨，托架2上设置有于所述导轨导向配合的导向滚轮，通过滚轮滑动设置导轨上，需要说明的是，在工作时，升降平台在铺设装置和喷墨装置的正下方，从而不便于将打印完成的砂型取出，通过将托架活动设置在升降平台上，可以在对砂型打印后可以通过将升降平台下降，从而将砂型放置在托架上，然后可以将托架整体滑动至铺设装置和喷墨装置的外侧，从而方便取出打印完成的砂型。

进一步地，参考图2-图4，作为具体的实施方式，还包括水平设置的承载台4，所述承载台4上设置有安装通孔41，所述升降平台1设置于所述安装通孔41，所述导向件3设置在所述承载台4上。

进一步地，参考图1-图4，作为具体的实施方式，所述升降平台1为矩形平台，所述升降平台1沿其长度方向上均匀分隔为多个所述子平台1a，所述导向件3沿所述升降平台1的长度方向延伸设置。

进一步地，作为具体的实施方式，所述托架2包括矩形框架2a及设置在所述矩形框架2a内的多个托杆22，多个所述托杆22将所述矩形框架2a分隔形成多个所述通道21。

进一步地，参考图2、图3、图5，作为一种具体的实施方式，还包括设置在所述承载台4下方的支撑座12，所述升降平台1包括间隔设置在所述支撑座12上多个升降组件13，每个所述升降组件13的顶部均设置有支撑板14。

进一步地，所述升降组件13包括竖直转动设置在所述支撑座12上的驱动丝杆131、围绕所述驱动丝杆131设置的至少一根竖直导向杆132及升降板135，所述升降板135上设置有能够螺纹连接于所述驱动丝杆131上的丝杆螺母133及与至少一个所述导向杆132对应设置的导向孔134，所述升降板135上还设置有多个支撑杆136，所述支撑板14设置在多个所述支撑杆136的端部。

进一步地，参考图1，还包括铺设装置5、喷墨装置6及控制装置7，所述控制装置7用于控制所述铺设装置5将砂粒按照预定尺寸铺设，所述控制装置7还用于控制所述喷墨装置6按照预设的砂型喷出墨水粘结砂粒形成砂型，并在所述砂型的外侧喷出墨水从而在所述砂型的外侧形成围板，所述围板能够包围所述砂型。

实施例二

进一步地，本申请还提供了一种无箱造型3D砂型打印系统的使用方法参考图5-图7，该方法包括以下步骤：

步骤一、参考图5，在所述托架2上放置载板8；

具体的，载板8为一平板，在铺设砂层时铺在载板8的上方。

步骤二、控制所述升降平台1升起，将所述载板顶升至预设高度；

步骤三、参考图5-图7，控制装置7控制所述铺设装置5在所述载板上铺设预定尺寸的砂层，（预定尺寸的砂层是指根据需要打印的砂型的大小而设定的预设大小的砂层，铺设的砂层的尺寸可以在保证可以形成下文所提出到的围板和砂型即可，从而可以减少砂粒的用量）；并通过所述喷墨装置6按照预设的砂型喷出墨水在砂层上形成图案化的第一墨水层101，并在图案化的第一墨水层101外围喷射墨水形成包围所述第一墨水层的第二墨水层102；

步骤四、每铺设一层砂层后所述升降平台1下降预设高度，然后重复步骤三，层叠的所述第一墨水层粘结砂粒形成砂型，层叠的所述第二墨水层粘结砂粒形成围板，所述围板围绕在所述砂型的外围；

步骤五、所述升降平台1继续下降，使所述载板放置在所述托架2上，使所述升降平台1与所述载板分离，然后将所述托架2滑出所述铺设装置5和所述喷墨装置6的工作区域，然后将所述砂型取出。

进一步地，在所述步骤一中，在放置所述载板时，可以根据需要加工的产品的尺寸大小放置合适大小的载板，在所述步骤二中，所述升降平台可以根据所述载板的大小及放置位置仅控制位于载板下方的子平台1a升降，通过这种设置方式可以控制喷墨装置在砂型的外侧围绕砂型喷墨从而在砂型的外侧形成围绕砂型的围板，从而可以通过喷墨粘接砂粒的方法形成围板，可以省去原有的砂箱，从而可以根据砂型的大小自动控制围板的围设范围，客服了以往无论砂型大小均需将砂箱充满砂粒的技术弊端，减小铺设砂层的工作量及升降平台的工作负荷，极大的提高了工作效率，还可以避免因砂型变形造成的打印误差

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (1)

1.一种无箱造型3D砂型打印系统，其特征在于，包括能够竖直升降的升降平台（1）及设置在所述升降平台（1）上方的托架（2），所述升降平台（1）包括多个子平台（1a），每个所述子平台（1a）均能够单独升降，所述托架（2）上设置有供多个所述子平台（1a）通过的多个通道（21）；

所述升降平台（1）的相对两侧平行设置有两个水平设置的导向件（3），所述托架（2）滑动设置在所述导向件（3）上；

还包括水平设置的承载台（4），所述承载台（4）上设置有安装通孔（41），所述升降平台（1）设置于所述安装通孔（41），所述导向件（3）设置在所述承载台（4）上；

所述升降平台（1）为矩形平台，所述升降平台（1）沿其长度方向上均匀分隔为多个所述子平台（1a），所述导向件（3）沿所述升降平台（1）的长度方向延伸设置；

所述托架（2）包括矩形框架（2a）及设置在所述矩形框架（2a）内的多个托杆（22），多个所述托杆（22）将所述矩形框架（2a）分隔形成多个所述通道（21）；

还包括设置在所述承载台（4）下方的支撑座（12），所述升降平台（1）包括间隔设置在所述支撑座（12）上多个升降组件（13），每个所述升降组件（13）的顶部均设置有支撑板（14）；

所述升降组件（13）包括竖直转动设置在所述支撑座（12）上的驱动丝杆（131）、围绕所述驱动丝杆（131）设置的至少一根竖直导向杆（132）及升降板（135），所述升降板（135）上设置有能够螺纹连接于所述驱动丝杆（131）上的丝杆螺母（133）及与至少一个所述导向杆（132）对应设置的导向孔（134），所述升降板（135）上还设置有多个支撑杆（136），所述支撑板（14）设置在多个所述支撑杆（136）的端部；

还包括铺设装置（5）、喷墨装置（6）及控制装置（7），所述控制装置（7）用于控制所述铺设装置（5）将砂粒按照预定尺寸铺设，所述控制装置（7）还用于控制所述喷墨装置（6）按照预设的砂型喷出墨水粘结砂粒形成砂型，并在所述砂型的外侧喷出墨水从而在所述砂型的外侧形成围板，所述围板能够包围所述砂型；

所述无箱造型3D砂型打印系统的使用方法包括以下步骤：

步骤一、在所述托架上放置载板；

步骤二、控制所述升降平台升起，将所述载板顶升至预设高度；

步骤三、控制装置控制所述铺设装置在所述载板上铺设预定尺寸的砂层，并通过所述喷墨装置按照预设的砂型喷出墨水在砂层上形成图案化的第一墨水层，并在图案化的第一墨水层外围喷射墨水形成包围所述第一墨水层的第二墨水层；

步骤四、每铺设一层砂层后所述升降平台下降预设高度，然后重复步骤三，层叠的所述第一墨水层粘结砂粒形成砂型，层叠的所述第二墨水层粘结砂粒形成围板，所述围板围绕在所述砂型的外围；

步骤五、所述升降平台继续下降，使所述载板放置在所述托架上，使所述升降平台与所述载板分离，然后将所述托架滑出所述铺设装置和所述喷墨装置的工作区域，然后将所述砂型取出，在所述步骤一中，在放置所述载板时，可以根据需要加工的产品的尺寸大小放置合适大小的载板，在所述步骤二中，所述升降平台可以根据所述载板的大小及放置位置仅控制位于载板下方的子平台升降。

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