CN115229204B - 一种用于智能坐便器随形水道加工的3d打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明模具加工技术领域，具体公开了一种用于智能坐便器随形水道加工的3D打印方法,包括：S1、获取坐便器零部件三维模型，根据零部件三维模型建立模具随形水道的三维模型；S2、将随形水道三维模型进行分层切片处理，获得随形水道三维模型的扫描数据并导入至3D打印设备中，对3D打印设备进行作业准备；S3、进行打印作业，刮粉组件对金属粉进行铺料，且每层的供粉量大于需求量，通过往复式刮粉过程将多余金属粉收集并重新利用，激光束按照扫描数据进行打印；S4、完成一层打印后，打印基台下降特定高度，重复步骤S3完成随形水道多层打印；S5、对打印完成的随形水道进行处理并去除随形水道中的金属粉。

Description

一种用于智能坐便器随形水道加工的3D打印方法

技术领域

本发明涉及模具加工技术领域，具体为一种用于智能坐便器随形水道加工的3D打印方法。

背景技术

智能坐便器中的许多零部件需要采用模具注塑的方式加工而来，而由于制造工艺的限制，常规的冷却水道主要采用直线式分布，而坐便器中的零部件多为复杂且不规则结构，因此对于此种模具的冷却，若依然采用直线式冷却水路布局，则需要较长的冷却时间，其生产效率也较低，同时由于零部件的冷却不均匀，也会对产品成型造成一定的影响，例如产品变形开裂、表面黯淡无光等问题。

而随着3D打印技术的不断成熟，采用金属打印随形水道成为了解决模具中产品冷却不均匀问题的一种有效的方式，随形水道可以根据产品具体的结构来针对性的对冷却水道进行布局，进而使得产品的各个位置能够得到均匀、充分的冷却，进而提高模具注塑加工的效率并保证了产品的品质。

然而，现有的通过激光烧结3D打印随形水道的技术还存在一些局限性的问题，首先，在铺料过程中需要保证金属粉料的均匀性、平整性及紧实度严格符合标准，否则会导致产品缺陷等质量问题，同时由于随形水道需要经过多层打印的过程，因此每次打印的过程都需要严格控制金属粉的用量，以免造成较大的浪费，而现有技术中对金属粉量控制的精度不能完全避免金属粉料不被浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于智能坐便器随形水道加工的3D打印方法，解决以下技术问题：

如何减少金属粉料的浪费并保证随形水道打印的质量。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种用于智能坐便器随形水道加工的3D打印方法，所述方法包括：

S1、获取坐便器零部件三维模型，根据零部件三维模型建立模具随形水道的三维模型；

S2、将随形水道三维模型进行分层切片处理，获得随形水道三维模型的扫描数据并导入至3D打印设备中，对3D打印设备进行作业准备；

S3、进行打印作业，刮粉组件对金属粉进行铺料，且每层的供粉量大于需求量，通过往复式刮粉过程将多余金属粉收集并重新利用，激光束按照扫描数据进行打印；

S4、完成一层打印后，打印基台下降特定高度，重复步骤S3完成随形水道多层打印；

S5、对打印完成的随形水道进行处理并去除随形水道中的金属粉。

于一实施例中，所述3D打印设备包括固定基台，所述固定基台开设有空腔，所述空腔内滑动连接有打印基台，且打印基台与空腔内壁始终相贴合，所述打印基台在驱动力的带动下在竖直方向滑动；

所述固定基台内设置有储粉仓及回收仓，且所述回收仓设置于储粉仓远离打印基台的一侧；

所述固定基台滑动设置有刮粉组件，所述刮粉组件包括滑动座，所述滑动座沿固定基台的平面滑动，所述滑动座上并排设置有第一刮刀和第二刮刀，且第一刮刀和第二刮刀分别通过驱动装置调整高度位置；

所述刮粉组件正向移动时，所述第一刮刀向上收起，所述第二刮刀将储粉仓出口处的金属粉覆盖在打印基台上，且金属粉的高度高于固定基台平面特定距离，所述刮粉组件反向移动时，所述第二刮刀向上收起，所述第一刮刀下移至与固定基台平齐高度并将多余金属粉向回收仓刮去。

进一步地，所述第二刮刀远离第一刮刀的一侧设置有辊轮。

进一步地，所述辊轮滑动设置在滑动座上，且受到竖直向下的弹性作用力。

进一步地，所述刮粉组件正向移动时，所述第一刮刀向上收起后的高度高于第二刮刀高度特定大小的距离，且到达打印基台边缘时，所述第一刮刀再向上升高特定大小的距离。

于一实施例中，在步骤S1建立随形水道三维模型时，在随形水道的进水口及出水口处分别添加预置块；

在步骤S5完成随形水道处理后，切除预置块，使得随形水道管道中的金属粉排出。

进一步地，所述预置块为一端密封的圆筒状，且预置块未密封的一端与随形水道相连通。

于一实施例中，所述方法还包括：

S6、对制作完成的随形水道进行流通性测试，通过测试判断随形水道打印质量是否合格。

进一步地，所述流通性测试的方法包括：

S61、将随形水道的进水口连接冷水机，且在进水口处设置温度检测计、流量计及压力计来保证冷水机以特定大小的进水温度、进水流量及进水压力进入至随形水道；

S62、向与随形水道配对的模具中作用特定大小的温度；

S63、在随形水道的进水口处设置温度检测计、流量计及压力计来分别检测出水温度、出水流量及出水压力；

S64、通过温度变化、流量变化及压力变化判断流通性性能。本发明的有益效果：

(1)本发明通过往复式刮粉的方式，将每层添加的金属粉量超过实际需求的金属粉量，一方面能够避免金属粉量过少造成的加工质量问题，另一方面，较多的金属粉在进行刮粉时，能够对底部的粉层有一定的压力，进而使得铺设的粉层有较优的紧实度和均匀度，进而保证了随形水道打印的质量，通过刮粉组件的往复移动将金属粉得到回收利用。

(2)本发明通过刮粉组件的结构设置及其与储粉仓及回收仓的工作配合，能够实现提高粉料铺设均匀性及紧实度的效果并避免金属粉料的浪费，进而节省成本并提高随形水道的加工质量。

(3)本发明通过辊轮能够对第二刮刀刮料完成的金属粉再进行进行适当的挤压作用，进而提高了金属粉铺设的紧实度。

(4)本发明通过预置块的设置能够起到对随形水道的管道内部进行临时封闭的效果，因此在随形水道打印完成的后续去支撑体、切割、清洗的步骤中，能够避免外界的切割液进入到管道内部造成金属粉粘附在管道内部的问题，进而保证了随形水道的通畅性及金属粉料流出的全面性；同时通过预置块具体的结构设置，能够在不需要更多步骤处理的前提下，提高了预置块切割的简易度并保证了随形水道的外观质量。

(5)本发明通过冷却介质的温度变化判断出其整体的冷却效率，通过流量及压力变化则能判断出随形水道的内部是否出现堵塞的问题，进而对随形水道的质量进行准确的判断。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明随形水道3D打印方法的步骤流程图；

图2是本发明随形水道的结构示意图；

图3是本发明一个实施例中刮粉组件的初始状态结构示意图；

图4是本发明一个实施例中刮粉组件的正向移动状态下的结构示意图；

图5是本发明一个实施例中刮粉组件的反向移动状态下的结构示意图；

图6是本发明一个实施例中刮粉组件的回收金属粉状态下的机构示意图；

图7是本发明一个实施例中的预置块与随形水道连接示意图。

附图标记：1、固定基台；2、打印基台；3、刮粉组件；31、滑动座；32、第一刮刀；33、第二刮刀；34、辊轮；4、储粉仓；5、回收仓。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1、图2所示，在一个实施例中，提供了一种用于智能坐便器随形水道加工的3D打印方法，方法包括：S1、获取坐便器零部件三维模型，根据零部件三维模型建立模具随形水道的三维模型；S2、将随形水道三维模型进行分层切片处理，获得随形水道三维模型的扫描数据并导入至3D打印设备中，对3D打印设备进行作业准备；S3、进行打印作业，刮粉组件3对金属粉进行铺料，且每层的供粉量大于需求量，通过往复式刮粉过程将多余金属粉收集并重新利用，激光束按照扫描数据进行打印；S4、完成一层打印后，打印基台2下降特定高度，重复步骤S3完成随形水道多层打印；S5、对打印完成的随形水道进行处理并去除随形水道中的金属粉；其中，步骤S1中，根据零部件三维模型建立模具随形水道三维模型的过程相关流体软件根据零部件的结构进行模流分析，确定出发热量较多的区域，并针对性设置冷却水路，使得随形水道达到最佳的冷却效果；在步骤S2中，对3D打印设备进行作业准备包括调节3D打印机的参数、进行预热及通入保护气体等常规步骤，其中保护气体常用氮气；在步骤S3中，本实施例采用往复式刮粉的方式，并将每层添加的金属粉量超过实际需求的金属粉量，实际需求的金属粉量时根据打印平台面积及每层打印的高度来确定的，而过量添加金属粉的操作一方面能够避免金属粉量过少造成的加工质量问题，另一方面，较多的金属粉在进行刮粉时，能够对底部的粉层有一定的压力，进而使得铺设的粉层有较优的紧实度和均匀度，进而保证了随形水道的质量，而对于多余的金属粉，本实施例通过刮粉组件3的往复移动将金属粉得到回收利用，因此能够避免金属粉的浪费；因此，本实施例在保证金属粉不被浪费的前提下，能够提高随形水道的加工质量。

请参阅附图图3-图6所示，作为本发明的一种实施方式，本实施例中的3D打印设备包括固定基台1，固定基台1开设有空腔，空腔内滑动连接有打印基台2，且打印基台2与空腔内壁始终相贴合，打印基台2在驱动力的带动下在竖直方向滑动，因此，通过打印基台2相对固定基台1向下移动，能够留出放置粉料的空间，通过激光束的作用，能够使得一层的随形水管被打印完成，通过打印基台2相对固定基台1向下不断的移动，进而使得随形水道能够逐层被打印；固定基台1内设置有储粉仓4及回收仓5，且回收仓5设置于储粉仓4远离打印基台2的一侧，其中，储粉仓4的作用是提供金属粉料，而回收仓5的作用则是使得多余的金属粉料被回收，回收仓5与储粉仓4通过相关的装置连通，因此回收仓5内的金属粉能够直接进入到储粉仓4内被重新使用，另外，将回收仓5设置于储粉仓4远离打印基台2的一侧，能够保证铺料的正常进行，另外需要说明的是，储粉仓4及回收仓5的出入口都是长条状，且其长度方向在打印基台2上的投影均大于或等于打印基台2的相对长度，因此，从储粉仓4溢出的粉料能够被刮粉组件3均匀的铺设在打印基台2上，同时，固定基台1滑动设置有刮粉组件3，刮粉组件3与储粉仓4及回收仓5的出入口方向为平行设置，刮粉组件3包括滑动座31，滑动座31通过驱动装置控制沿固定基台1的平面滑动，滑动座31上并排设置有第一刮刀32和第二刮刀33，且第一刮刀32和第二刮刀33分别通过独立的伸缩气缸调整各自的高度位置，因此通过对第一刮刀32和第二刮刀33高度的控制及滑动座31的往复移动，能够实现对金属粉料的回收及提高粉料铺设紧实度及均匀性的效果，具体的，请参阅图3所示，刮粉组件3正向移动时，第一刮刀32向上收起，第二刮刀33将储粉仓4出口处的金属粉均匀覆盖在打印基台2上，且金属粉的高度高出固定基台1平面特定距离，此种设置能够使得金属粉料受到一定的挤压，同时保证铺设区域能够充分被金属粉料填充；刮粉组件3反向移动时，请参阅图4、图5所示，第二刮刀33向上收起，第一刮刀32下移至与固定基台1平齐高度并将多余金属粉向回收仓5刮去，其中多余金属粉包括剩余的金属粉及高出固定基台1部分的金属粉，因此，通过第一刮刀32能够使得多余的金属粉被刮除，保证金属粉量符合要求；因此，通过刮粉组件3的结构设置及其与储粉仓4及回收仓5的配合设置，能够实现提高粉料铺设均匀性及紧实度的效果并避免金属粉料的浪费，进而节省成本并提高随形水道的加工质量。

作为本发明的一种实施方式，本实施例在第二刮刀33远离第一刮刀32的一侧设置有辊轮34，辊轮34高度略低于第二刮刀32在刮料时的高度并高于固定基台1，因此通过辊轮34能够对第二刮刀33刮料完成的金属粉再进行进行适当的挤压作用，进而提高了金属粉铺设的紧实度。

进一步地，将辊轮34滑动设置在滑动座31上，且通过压缩弹簧将辊轮34与滑动座31相连接，因此辊轮34在工作时会向金属粉施加一定的弹性作用力，此种设置能够更加利于辊轮34对金属粉进行适应性的压力控制，提高了金属粉铺设的效果。

作为本发明进一步的方案，为了避免正向刮料时第二刮刀33受到较大的阻力，因此本实施例将第一刮刀32向上收起后的高度设置的高于第二刮刀33高度特定大小的距离，因此通过第一刮刀32将金属粉初步的铺展，再通过第二刮刀33进一步的铺展，进而能够大大降低第二刮刀33单独铺料时所受到的阻力，同时在第一刮刀32在正向移动到打印基台2边缘时，将第一刮刀32再向上升高特定大小的距离，此过程能够保证第一刮刀32在反向移动时，能够将多余的金属粉料全部的被回收，进而避免了打印过程中金属粉料的浪费。

需要说明的是，刮粉组件3的“正向移动”指的是刮粉组件3将储粉仓4提供的金属粉铺设到打印基台2时移动的方向，因此为储粉仓4到打印基台2方向，刮粉组件3的“反向移动”指的是将多余的金属粉刮回至回收仓5的方向，因此为打印基台2到储粉仓4方向。

作为本发明对随形水道打印方法进一步的优化方案，本实施例在步骤S1建立随形水道三维模型时，在随形水道的进水口及出水口处分别添加预置块，在步骤S5完成随形水道处理后，切除预置块，使得随形水道中的金属粉排出，预置块的作用能够起到对随形水道的管道内部进行临时封闭的效果，因此在随形水道打印完成的后续去支撑体、切割、清洗的步骤中，能够避免外界的切割液进入到管道内部造成金属粉粘附在管道内部的问题，进而保证了随形水道的通畅性；而在完成随形水道的后处理步骤后，通过将预置块切除，即能使随形水道内的金属粉流出，此过程可利用现有的吸料装置将金属粉从随形水道中吸出，由于随形水道内的金属粉未被外界的液体或杂质所作用，因此其能够顺利的从随形水道中流出，保证了随形水道的通畅性。

进一步地，请参阅附图图7所示，本实施例将预置块设置为一端密封的圆筒状，且预置块未密封的一端与随形水道相连通，此种预置块结构的设置能够更加利于预置块的切除，具体的，预置块与随形水道的连接通过圆筒状结构实现，因此通过将圆筒状结构截断即能完成预置块的切除，同时由于随形水道的出水口和金属口都会进行倒角处理，因此，预置块的连接处经倒角处理后不会留下切割痕迹，进而，本实施例在不需要更多步骤处理的前提下，提高了预置块切割的简易度并保证了随形水道的外观质量。

作为本发明进一步的技术方案，本实施例中的3D打印方法还包括步骤S6、对制作完成的随形水道进行流通性测试，通过测试判断随形水道打印质量是否合格，随形水道最重要的性能即是其冷却能力，而冷却能力的实现则依赖于冷却水的流通能力，因此通过对流通性的测试，能够对随形水道3D打印的质量进行判断，进而根据测试的结果能够对3D打印的过程进行反馈，进而及时的调整其参数，保证3D打印出的随形水道的质量符合要求。

进一步地，本实施例提供了一种流通性测试的方法，具体包括：S61、将随形水道的进水口连接冷水机，且在进水口处设置温度检测计、流量计及压力计来保证冷水机以特定大小的进水温度、进水流量及进水压力进入至随形水道；S62、向与随形水道配对的模具中作用特定大小的温度；S63、在随形水道的进水口处设置温度检测计、流量计及压力计来分别检测出水温度、出水流量及出水压力；S64、通过温度变化、流量变化及压力变化判断流通性性能，具体的，由于进水口处的冷却水温度、流量及压力是固定的，因此通过出水口处的温度、压力及流量与对应的标准阈值尽心比对即能判判断出随形水道的性能；本实施例提供的对随形水道流通性的测试方法通过向随形水道中施加特定大小进水温度、进水流量及进水压力的冷却水，同时在随形水道配对的模具中作用特定大小的温度，具体的，可通过模具中注塑料的具体温度制作成检测工装，因此，直接通过随形水道出水口处的出水温度、出水流量及出水压力确定出其温度变化、流量变化及压力变化，其中温度变化反映了其冷却能力，相对于模具中多点位的温度检测，本实施例通过冷却介质的温度变化即能判断出其整体的冷却效率，而流量及压力变化则能判断出随形水道的内部是否出现堵塞的问题，进而对随形水道的质量进行判断。

本发明的工作原理：本发明采用往复式刮粉的方式，将每层添加的金属粉量超过实际需求的金属粉量，一方面能够避免金属粉量过少造成的加工质量问题，另一方面，较多的金属粉在进行刮粉时，能够对底部的金属粉层施加一定的压力，进而使得铺设的粉层有较优的紧实度和均匀度，进而保证了随形水道的质量，通过刮粉组件3的往复移动将金属粉得到回收利用，因此能够避免金属粉的浪费，保证金属粉不被浪费的前提下，能够提高随形水道的加工质量；通过刮粉组件3的结构设置及其与储粉仓4及回收仓5的配合设置，能够实现提高粉料铺设均匀性及紧实度的效果并避免金属粉料的浪费，进而节省成本并提高随形水道的加工质量；通过辊轮34能够对第二刮刀33刮料完成的金属粉再进行进行适当的挤压作用，进而提高了金属粉铺设的紧实度；通过预置块能够起到对随形水道的管道内部进行临时封闭的效果，因此在随形水道打印完成的后续去支撑体、切割、清洗的步骤中，能够避免外界的切割液进入到管道内部造成金属粉粘附在管道内部的问题，进而保证了随形水道的通畅性及金属粉料流出的全面性；通过预置块具体的结构，能够在不需要更多步骤处理的前提下，提高了预置块切割的简易度并保证了随形水道的外观质量；本发明通过冷却介质的温度变化判断出其整体的冷却效率，通过流量及压力变化则能判断出随形水道的内部是否出现堵塞的问题，进而对随形水道的质量进行准确的判断，进而根据测试的结果能够对3D打印的过程进行反馈，进而及时的调整其参数，保证3D打印出的随形水道的质量符合要求。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种用于智能坐便器随形水道加工的3D打印方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、获取坐便器零部件三维模型，根据零部件三维模型建立模具随形水道的三维模型；

S2、将随形水道三维模型进行分层切片处理，获得随形水道三维模型的扫描数据并导入至3D打印设备中，对3D打印设备进行作业准备；

S3、进行打印作业，刮粉组件(3)对金属粉进行铺料，且每层的供粉量大于需求量，通过往复式刮粉过程将多余金属粉收集并重新利用，激光束按照扫描数据进行打印；

S4、完成一层打印后，打印基台(2)下降特定高度，重复步骤S3完成随形水道多层打印；

S5、对打印完成的随形水道进行处理并去除随形水道中的金属粉；

所述3D打印设备包括固定基台(1)，所述固定基台(1)开设有空腔，所述空腔内滑动连接有打印基台(2)，且打印基台(2)与空腔内壁始终相贴合，所述打印基台(2)在驱动力的带动下在竖直方向滑动；

所述固定基台(1)内设置有储粉仓(4)及回收仓(5)，且所述回收仓(5)设置于储粉仓(4)远离打印基台(2)的一侧；

所述固定基台(1)滑动设置有刮粉组件(3)，所述刮粉组件(3)包括滑动座(31)，所述滑动座(31)沿固定基台(1)的平面滑动，所述滑动座(31)上并排设置有第一刮刀(32)和第二刮刀(33)，且第一刮刀(32)和第二刮刀(33)分别通过驱动装置调整高度位置；

所述刮粉组件(3)正向移动时，所述第一刮刀(32)向上收起，所述第二刮刀(33)将储粉仓(4)出口处的金属粉覆盖在打印基台(2)上，且金属粉的高度高于固定基台(1)平面特定距离，所述刮粉组件(3)反向移动时，所述第二刮刀(33)向上收起，所述第一刮刀(32)下移至与固定基台(1)平齐高度并将多余金属粉向回收仓(5)刮去。

2.根据权利要求1所述的用于智能坐便器随形水道加工的3D打印方法,其特征在于，所述第二刮刀(33)远离第一刮刀(32)的一侧设置有辊轮(34)。

3.根据权利要求2所述的用于智能坐便器随形水道加工的3D打印方法,其特征在于，所述辊轮(34)滑动设置在滑动座(31)上，且受到竖直向下的弹性作用力。

4.根据权利要求1所述的用于智能坐便器随形水道加工的3D打印方法,其特征在于，所述刮粉组件(3)正向移动时，所述第一刮刀(32)向上收起后的高度高于第二刮刀(33)高度特定大小的距离，且到达打印基台(2)边缘时，所述第一刮刀(32)再向上升高特定大小的距离。

5.根据权利要求1所述的用于智能坐便器随形水道加工的3D打印方法,其特征在于，在步骤S1建立随形水道三维模型时，在随形水道的进水口及出水口处分别添加预置块；

在步骤S5完成随形水道处理后，切除预置块，使得随形水道管道中的金属粉排出。

6.根据权利要求5所述的用于智能坐便器随形水道加工的3D打印方法,其特征在于，所述预置块为一端密封的圆筒状，且预置块未密封的一端与随形水道相连通。

7.根据权利要求5所述的用于智能坐便器随形水道加工的3D打印方法,其特征在于，所述方法还包括：

S6、对制作完成的随形水道进行流通性测试，通过测试判断随形水道打印质量是否合格。

8.根据权利要求7所述的用于智能坐便器随形水道加工的3D打印方法,其特征在于，所述流通性测试的方法包括：

S61、将随形水道的进水口连接冷水机，且在进水口处设置温度检测计、流量计及压力计来保证冷水机以特定大小的进水温度、进水流量及进水压力进入至随形水道；

S62、向与随形水道配对的模具中作用特定大小的温度；

S63、在随形水道的出水口处设置温度检测计、流量计及压力计来分别检测出水温度、出水流量及出水压力；

S64、通过温度变化、流量变化及压力变化判断流通性性能。