CN113547081B - 一种3d打印砂芯冷铁固定方法 - Google Patents

一种3d打印砂芯冷铁固定方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种冷铁固定方法，尤其涉及一种3D打印砂芯冷铁的固定的方法，具体包括砂砂芯制作前，在所述砂芯上设计并预留设置冷铁固定空腔和连接件固定空腔，然后进行所述砂芯制作；将磁铁吸附至冷铁连接件上，将吸附有所述磁铁的所述冷铁连接件装配至所述连接件固定空腔；将冷铁装配至所述冷铁固定空腔；将所述磁铁和所述冷铁相吸附，固定所述冷铁至所述砂芯。本发明避免了冷铁掉落和固定效果不稳定风险，提高了冷铁装配的效率，实现冷铁准确高效固定的同时提高3D打印产品补缩工艺和工艺设计的灵活性。

Description

一种3D打印砂芯冷铁固定方法
技术领域
本发明涉及一种冷铁固定方法，尤其涉及一种3D打印砂芯冷铁的固定。
背景技术
由于3D打印砂芯在打印过程中无法设置冷铁，因此3D打印砂芯都是提前预留出冷铁的空腔，在砂芯打印完成后，将冷铁装配入对应的预留空腔内。为了便于冷铁装配，通常砂芯预留空腔的尺寸比冷铁的尺寸大1～2mm，这将导致位于砂芯底部的冷铁无法稳定固定，极易脱落。
现有技术中，在3D打印砂芯上固定冷铁的方法有近十种，其中最常用的方法有胶粘法、预埋法和悬挂法。胶粘法是使用铸造用胶，将冷铁粘在砂芯预留的冷铁固定空腔中，这种方法对操作要求高，冷铁粘不牢容易脱落。同时由于铸造用胶距离型腔近，冷铁和预留空腔之间有间隙，浇注后，极易在冷铁处呛气导致铸件呛气缺陷。该方法存在冷铁固定困难、易脱落且需要粘胶操作复杂的问题。
预埋法是预留出比冷铁延周尺寸大20～30mm的空腔，将冷铁放入空腔后，在冷铁周围填塞树脂砂固定冷铁。这种方法的填塞树脂砂操作复杂，且需要等待树脂砂硬化，生产效率低。在树脂砂填塞质量不好时，冷铁和树脂砂容易脱落，并且由于预留腔尺寸大，导致3D打印砂芯整体强度变低。
悬挂法是在砂芯上预留出冷铁的空腔，并在预留空腔上部做一个比预留空腔沿周尺寸大20～30mm的装配空腔，装配空腔直接将砂芯做通至砂芯外表面。所需冷铁的顶部尺寸需比冷铁主体尺寸做大10～20mm，将冷铁从砂芯背面的装配空腔装配悬挂到位后将装配腔用树脂砂填塞。这种方法冷铁无脱落风险，但需特殊制作冷铁，且预留的装配腔使得砂芯强度降低，在砂芯吊运、翻转过程中，砂芯易损坏。
发明内容
基于此，本发明提供了一种新的冷铁固定方法，用于3D打印砂芯，可实现3D打印砂芯冷铁的准确高效固定，尤其适用于3D打印砂芯底部，避免了冷铁固定时使用铸造用胶或填塞树脂砂的复杂操作及对砂芯整体结构破坏导致砂芯强度变低。具体地，本发明采用下述技术方案：
一种3D打印砂芯冷铁固定方法，包括如下过程：
砂芯制作：所述砂芯制作前，在所述砂芯上设计并预留设置冷铁固定空腔和连接件固定空腔，然后进行所述砂芯制作；
冷铁固定：将磁铁吸附至冷铁连接件上，将吸附有所述磁铁的所述冷铁连接件装配至所述连接件固定空腔；
将冷铁装配至所述冷铁固定空腔；
将所述磁铁和所述冷铁相吸附，固定所述冷铁至所述砂芯。
在其中一个实施例中，将所述冷铁固定空腔和所述冷铁之间设置形成一定间隙。
在其中一个实施例中，所述冷铁连接件包括砂芯连接部和悬空连接部，所述砂芯连接部和所述悬空连接部呈T型垂直连接。
在其中一个实施例中，将所述悬空连接部和所述连接件空腔之间设置形成一定间隙。
在其中一个实施例中，在所述悬空连接部的底部和所述磁铁的上方设置相匹配的凹凸结构，一者设置有凹槽结构，另一者设置有凸起结构。
在其中一个实施例中，将所述连接件固定空腔设置在所述砂芯上方并与所述砂芯的外表面相连通，将所述连接件固定空腔的结构设置为与所述冷铁连接件的结构相匹配。
在其中一个实施例中，将所述冷铁固定空腔设置为和所述连接件固定空腔相连通，将所述冷铁固定空腔的结构设置为与所述冷铁的结构相匹配。
在其中一个实施例中，将所述冷铁连接件装配至所述连接件固定空腔时，将所述砂芯连接部与所述连接件固定空腔的砂芯的表面相接触。
在其中一个实施例中，所述冷铁连接件的材质为有磁性的铸铁或铸钢。
本发明所述的3D打印砂芯冷铁固定方法，避免了冷铁的固定装置需使用胶水粘接及其冷铁掉落的风险，同时也避免了因为胶水燃烧气化导致的呛气等铸造缺陷；该方法在无需填塞树脂砂的同时实现了3D打印砂芯冷铁的准确高效固定，简化了现场操作，避免了因人为因素填塞树脂砂质量不稳定导致的冷铁固定效果不稳定的风险，提高了冷铁装配的效率；本发明方法，在3D打印砂芯上预留的装配的空腔小，对3D打印砂芯的强度影响小，在实现冷铁准确高效固定的同时，保证砂芯起吊搬运过程中不易损坏；本发明方法，冷铁不占用砂芯顶部太多的面积，使得冒口、卡杠、水口等工艺工装有更多的位置，提高了3D打印工艺设计的灵活性；同时，使得在3D打印产品补缩工艺设计时，在铸件顶面设置冷铁不再是一个限制条件，扩宽了3D打印补缩工艺设计的途径。
附图说明
图1为本发明实施中冷铁固定示意图；
图2为本发明实施中冷铁装配示意图；
图3为本发明实施例中3D打印砂芯示意图；
图4为本发明实施例中3D打印砂芯冷铁固定装配示意图。
附图标记说明：
冷铁连接件-1；砂芯接触部-11，悬空连接部-12，磁铁-2，冷铁-3，砂芯-4，连接件固定空腔-42，冷铁固定空腔-41。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“底端”、“顶端”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明实施例提供一种3D打印砂芯冷铁固定方法，本发明实施例中，冷铁要求布置在铸件铸型上方，在铸件铸型上方造型设置有砂芯，在砂芯的底部和铸件铸型之间需固定设置冷铁，具体的，砂芯为3D打印砂芯，冷铁在3D打印砂芯上需要悬空固定设置。本发明实施例方法具体如下。
工装的准备：本发明实施例中，冷铁固定使用的工装包括冷铁连接件1，冷铁3和磁铁2。具体的，结合图1和图2，冷铁连接件1包括砂芯接触部11和悬空连接部12，砂芯接触部11和悬空连接部12均为相同直径的圆柱形结构，砂芯接触部11和悬空连接部12固定连接组成T型结构的冷铁连接件1，其中砂芯接触部11呈水平设置，悬空连接部12呈垂直砂芯接触部11设置，也即砂芯接触部11的中间部位与悬空连接部12的一端面接触，砂芯接触部11悬置在悬空连接部12两侧的距离为15mm～20mm。在悬空连接部12远离砂芯接触部11的端面的底部设置有圆形的凹槽结构，为实现准确定位，与之配合使用的磁铁2上设置有与凹槽结构相匹配的凸起结构，从而确保磁铁2的凸起结构可与悬空连接部12准确定位，将磁铁2准确吸附定位在悬空连接部12的端面。进一步的，砂芯接触部11是冷铁连接件1与砂芯4的装配时的限位结构，将吸附了磁铁2的冷铁连接件1插入砂芯4预留的连接件固定空腔42内，直至砂芯接触部11与砂芯4的上方表面接触，则表示冷铁连接件1装配到位。进一步的冷铁连接件1的材质为铸铁或铸钢，可被磁铁吸附。
更进一步的说明，结合图2，磁铁2吸附在冷铁连接件1的悬空连接部12的端面。磁铁2为强力磁铁，可吸附铸铁或铸钢冷铁。磁铁2为圆柱形结构，其直径与冷铁连接件1的悬空连接部12的直径相同。由于磁铁2的一端设有凸起结构，可与连接件1的悬空连接部12端面的凹槽结构间隙配合，保证磁铁2与冷铁连接件1准确定位。磁铁2的另一端面与冷铁3接触，依靠磁力稳定固定冷铁。进一步的，冷铁3的材质为铸铁或铸钢，具有良好的蓄热和导热性能。冷铁3的上顶面与磁铁2接触，并依靠磁铁2的吸力将冷铁3固定在冷铁固定空腔41中。
砂芯制作：结合图3，在砂芯4打印之前，在砂芯上设计出预留的冷铁固定空腔41和连接件固定空腔42的砂芯打印三维文件，并用3D打印机打印出设计的砂芯4。进一步具体的说明，所述的砂芯4是3D打印的砂芯，打印砂芯4上设置有冷铁固定空腔41和连接件固定空腔42。冷铁固定空腔41与连接件固定空腔42相连通，并且连接件固定空腔42连通至砂芯4的外表面。冷铁固定空腔41的沿周尺寸较后期设置的冷铁3的尺寸大1mm～2mm，从而便于冷铁4与冷铁固定空腔41的装配。连接件固定空腔42的沿周尺寸较冷铁连接件1的尺寸大1mm，从而便于冷铁连接件1与连接件固定空腔42后期的装配。
固定冷铁：由上文可知，磁铁2上的凸起结构可以和悬空连接部12的凹槽结构准确定位吸附，将吸附了磁铁2的冷铁连接件1插入砂芯4上设置的连接件固定空腔42中，直至冷铁连接件1上的砂芯接触部11与砂芯4相互完全接触，则证明冷铁连接件1装配到位。进一步的操作，将冷铁3插入砂芯4下方设置的冷铁固定空腔41中，冷铁3装配至冷铁固定空腔41中，由于冷铁固定空腔41和连接件固定空腔42相连通，且冷铁3的上顶面与磁铁2接触，将冷铁3装配进砂芯4后，冷铁3的上表面与磁铁2下表面接触，从而依靠磁铁2的磁吸力实现冷铁与磁铁的吸附，实现将冷铁4准确高效定位在砂芯4中，冷铁2在砂芯4中装配到位，实现了3D打印砂芯的底部冷铁设置时的固定。
由上文可知，本发明实施例中，冷铁的固定，无需使用胶水或填塞树脂砂，实施中通过冷铁连接件将冷铁连接并悬置于砂芯冷铁固定在砂芯底部、铸件型腔上方位置，避免浇注过程中胶水燃烧导致的呛气等铸造缺陷。由于冷铁连接件固定装配在砂芯的同时强磁力磁铁吸附冷铁，避免冷铁的掉落；且连接结构的设置和固定空腔的设置，实现冷铁准确高效的固定，效果稳定。本发明3D打印砂芯固定方法中固定空腔小，不会影响到3D打印砂芯的强度，同时，将冷铁固定在3D打印砂芯底部，从而避免了砂芯顶部面积的占用，提高了3D打印工艺设计和补缩工艺设计的灵活性。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种3D打印砂芯冷铁固定方法，其特征在于，
砂芯制作：所述砂芯制作前，在所述砂芯上设计并预留设置冷铁固定空腔和连接件固定空腔，然后进行所述砂芯制作，其中，将所述连接件固定空腔设置在所述砂芯上方并与所述砂芯的外表面相连通；
冷铁固定：将磁铁吸附至冷铁连接件上，将吸附有所述磁铁的所述冷铁连接件装配至所述连接件固定空腔，所述冷铁连接件包括砂芯连接部和悬空连接部，所述砂芯连接部和所述悬空连接部呈T型垂直连接，其中，将所述连接件固定空腔的结构设置为与所述冷铁连接件的结构相匹配；
将冷铁装配至所述冷铁固定空腔；
将所述磁铁和所述冷铁相吸附，固定所述冷铁至所述砂芯。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印砂芯冷铁固定方法，其特征在于，将所述冷铁固定空腔和所述冷铁之间设置形成一定间隙。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印砂芯冷铁固定方法，其特征在于，将所述悬空连接部和所述连接件空腔之间设置形成一定间隙。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印砂芯冷铁固定方法，其特征在于，在所述悬空连接部的底部和所述磁铁的上方设置相匹配的凹凸结构，一者设置有凹槽结构，另一者设置有凸起结构。
5.根据权利要求1所述的一种3D打印砂芯冷铁固定方法，其特征在于，将所述冷铁固定空腔设置为和所述连接件固定空腔相连通，将所述冷铁固定空腔的结构设置为与所述冷铁的结构相匹配。
6.根据权利要求1所述的一种3D打印砂芯冷铁固定方法，其特征在于，将所述冷铁连接件装配至所述连接件固定空腔时，将所述砂芯连接部与所述连接件固定空腔的砂芯的表面相接触。
7.根据权利要求1所述的一种3D打印砂芯冷铁固定方法，其特征在于，所述冷铁连接件的材质为有磁性的铸铁或铸钢。
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