CN115815529B - 一种双向铺砂3d砂型打印装置 - Google Patents

Abstract

本公开了一种双向铺砂3D砂型打印装置，包括：机架、平行架设在机架上的铺砂导轨和喷墨导轨、滑动架设在铺砂导轨上的铺砂装置、滑动架设在喷墨导轨上的喷墨装置、及可移动的置于铺砂装置和喷墨装置下方的工作箱；所述喷墨装置包括：打印梁和滑动安装在打印梁上的喷墨打印头，所述打印梁的两端分别通过支腿与一侧的所述喷墨导轨滑动安装形成龙门架结构；所述铺砂装置能从所述龙门架结构内通过，且不与所述喷墨打印头接触，上述结构能够实现铺砂装置在往、返的行程中均能进行铺砂，避免空行程的出现，极大的降低了一次铺砂‑喷墨工作循环的时间周期，成倍提升了3D打印成型的效率。

Description

一种双向铺砂3D砂型打印装置

技术领域

本发明涉及砂型3D打印技术领域，具体涉及一种双向铺砂3D砂型打印装置。

背景技术

砂型3D打印技术，是目前较为主流的3D打印技术之一，其通过计算机辅助的模型重建，以可粘合的粉末状砂料为原料，辅以液态粘合剂，铺砂装置铺一层砂，喷墨装置涂一次粘合剂，这样往复，逐层打印，最终构造形成三维实体。

现有主流的砂型3D打印设备，基本都是单向铺砂的设计，即铺砂装置和喷墨装置预设的待机位分别位于工作箱的两侧；工作时，首先是铺砂装置先移动到靠近喷墨装置的一侧，然后回程时向工作箱内完成一次铺砂，最后停在初始的待机位；其后喷墨装置向靠近铺砂装置的方向移动，完成一遍粘合剂的涂覆，最后退回初始待机位；每铺一层砂，工作箱下降一层，如此反复进行，完成3D打印。整个铺砂和喷墨过程，作为执行机构的铺砂装置和喷墨装置，都有约一半的工作行程为空行程，极大的拖长了一个工作循环的周期，降低了3D打印成型的效率。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本公开提出一种双向铺砂3D砂型打印装置，旨在有效缩短铺砂装置铺砂工作中的空行程，提高砂型3D打印的效率。

为达到上述目的，本公开采用的技术方案为：

一种双向铺砂3D砂型打印装置，包括：机架、平行架设在机架上的铺砂导轨和喷墨导轨、滑动架设在铺砂导轨上的铺砂装置、滑动架设在喷墨导轨上的喷墨装置、及可移动的置于铺砂装置和喷墨装置下方的工作箱；

所述喷墨装置包括：打印梁和滑动安装在打印梁上的喷墨打印头，所述打印梁的两端分别通过支腿与一侧的所述喷墨导轨滑动安装形成龙门架结构；所述铺砂装置能从所述龙门架结构内通过，且不与所述喷墨打印头接触。

采用上述结构，铺砂装置能从喷墨装置的龙门架结构内自由通过而不与喷墨打印头形成干涉，进而铺砂装置和喷墨装置初始时停靠在工作箱的任意一侧，无需退回固定的初始待机位都不影响二者的启动工作，在往或者返的过程中都能进行铺砂及涂胶的操作，消除了原本存在的往返过程中有一半行程不工作的空行程，仅仅需要往或者返的半个行程内就能完成铺砂和涂胶，极大的缩短了一个有效工作循环的周期时间，提升了3D打印成型的效率。

进一步地，所述铺砂装置包括：

铺砂梁，两端分别滑动安装于一侧的所述铺砂导轨上；

送砂槽，固定在所述铺砂梁上，并沿铺砂梁延伸，所述送砂槽将其内的砂料沿铺砂梁延伸方向输送，并使砂料从送砂槽下方开口漏出；

加砂斗，设置在所述送砂槽一端的上方，以向送砂槽内加入砂料；及

铺砂槽，与所述铺砂梁连接并位于送砂槽下方，以承接所述送砂槽漏出的砂料；

所述铺砂槽包括：槽板、端板、刮砂板和挡砂板，两所述槽板沿铺砂梁方向平行间隔布置，两所述槽板的相邻端部分别通过一所述端板连接形成上下开口的矩形框体，两所述槽板的底部各设置一所述刮砂板；两所述刮砂板的相邻边相互靠近且留有间隙形成铺砂口，所述刮砂板的厚度从槽板向所述铺砂口方向逐渐减小形成楔形；所述挡砂板设置于所述铺砂口上方，以打开或关闭所述铺砂口。

采用上述铺砂槽结构的铺砂装置，两侧的刮砂板与工作箱铺砂平面之间形成的楔形，并与砂料在从铺砂口流出后，经过楔形的刮砂板进行走料和铺料，且无论铺砂槽从哪个方向走(往或者返)，均能保证一侧的刮砂板进行有效的进砂和刮砂，保证双向铺砂的效果。

进一步地，所述刮砂板的一侧边与槽板的底部铰接，刮砂板的上表面通过弹性拉件与同侧槽板内侧连接，所述弹性拉件自然收缩状态下，所述刮砂板的上表面保持与槽板内表面垂直的状态；

所述铺砂槽还包括：开关轴，所述开关轴悬设于所述铺砂口正上方，开关轴的两端分别与一端的端板轴转连接，并通过驱动结构带动转动；所述挡砂板的中部固定于所述开关轴上，挡砂板的两侧分别活动贴附于一侧的所述刮砂板的上表面以覆盖所述铺砂口；

所述开关轴转动，能带动挡砂板的一侧向下挤压同侧刮砂板，挡砂板的另一侧与同侧刮砂板分离，打开所述铺砂口。

采用上述结构的刮砂板及开关结构，在铺砂槽进行往、返行程的双向铺砂时，控制开关轴带动挡砂板转动，打开与一侧刮砂板的间隙时，同时会继续封闭挡砂板与另一侧刮砂板之间的间隙，并且下压另一侧刮砂板，消除另一侧刮砂板下表面与铺砂面之间的楔形构造，这样只有打开铺砂口一侧的刮砂板能够维持上砂、刮砂的铺砂操作；而当完成一半行程的运动需要改变方向进行另一半行程的移动时，则需换方向转动开关轴，从而换一侧打开铺砂口，保证楔形刮砂构造始终处于向前方向一侧，而另一侧不需要进行刮砂的刮砂板则关闭铺砂口并消除楔形口的结构，进一步保证了在半个工作行程中铺砂的效果，整体保证了双向铺砂的效果。同时铺砂口开闭的大小，可以通过旋转开关轴的角度来实现控制，旋转角度越大，挡砂板转动后与刮砂板的间距就越大，铺砂口的开度自然越大，上砂铺砂的量自然越大，反之亦然。

进一步地，所述弹性拉件包括：弹性胶片和限位拉绳，所述弹性胶片的两个侧边分别与槽板的内表面和刮砂板上表面密封连接，以弹性拉扯所述刮砂板，并封盖槽板与刮砂板的接缝；所述限位拉绳的两端分别固定连接于槽板的内表面和刮砂板上表面，所述限位拉绳绷直时，所述刮砂板的下表面位于与槽板内表面垂直的位置。

通过弹性胶片组合限位拉绳的弹性拉件结构，既能通过弹性胶片提供的弹力对刮砂板形成弹性拉扯，维持刮砂板始终向上的驱动力，又能通过限位拉绳限制刮砂板下压的极限位置，保证不工作的刮砂板不会向下对铺好的砂层造成挤压，保证每一个铺砂行程的安全。同时封盖了槽板与刮砂板的接缝，避免砂料在刮砂板运动过程中进入接缝影响刮砂板的正常动作。

进一步地，所述挡砂板具有刚性的主体部以及分别固定在主体部两侧的弹性的翼部，所述主体部固定连接于所述开关轴，两所述翼部能分别活动贴附于一侧的所述刮砂板的上表面。

刚性的主体部加弹性翼部的结构，在保证挡砂板搭接刮砂板封堵铺砂口的能力的同时，也在转动挡砂板压迫一侧刮砂板下移时形成柔性的接触，在刮砂板下移达到极限位置之后，若仍需要继续调大铺砂口的开口大小调节铺砂量，则仍然可以继续转动挡砂板，在扩大铺砂口开度的同时，通过柔性的翼部变形吸收挡砂板的转动量，既保证了调节铺砂口大小的能力，又不会使刮砂板操过极限位置继续下压。

进一步地，所述铺砂装置还包括：振动器，所述振动器包括：固定梁、振动块、震动凸块、拔杆、导向螺杆和复位弹簧，所述固定梁设置于槽板外侧，所述振动块活动设置于固定梁的下部，振动块的背向槽板的面上开设有沉头孔，所述导向螺杆穿过所述沉头孔并与固定梁固定连接，所述复位弹簧套置于所述沉头孔内的导向螺杆上；所述拔杆设置于振动块的上表面，所述震动凸块由位于固定梁内的振动电机驱动连接；所述震动凸块转动一周的过程中，向远离槽板的方向拨动拔杆，带动振动块向远离槽板的方向移动，并在震动凸块脱离拔杆之后，复位弹簧带动振动块复位。

通过上述的振动器结构，在进行铺砂的同时，振动电机工作，通过震动凸块拨动拔杆，带动振动块向远离槽板的方向移动，并在震动凸块脱离拔杆之后，复位弹簧带动振动块复位，从而造成了振动块一次垂直于槽板的往复运动，也使振动块的下表面于工作箱的上表面，对最近铺上的一侧砂进行一侧横向抹平，强化了铺砂抹平的效果。振动电机的持续转动工作，使上述的高频动作的持续进行，保证铺砂抹平的效果，同时振动块的高频往复运动，也对与之连接的槽板及整个铺砂槽形成横向的振动，促进铺砂口的落料，也改善了刮砂板楔形开口结构的刮砂效果，多作用组合之下，保证铺砂的效果。

进一步地，所述振动器在两侧的槽板上各设置一个，两所述振动器的固定梁可上下滑动的固定于对应槽板的外表面，且两固定梁通过升降转换机构连接；

所述升降转换机构包括：转换轴和升降杆，所述转换轴平行设置于所述开关轴上方并与所述端板转动连接，端板外侧的所述转换轴和开关轴上分别设置相啮合的第一齿轮和第二齿轮；所述升降杆的中部与转换轴的端部固定连接，升降杆的两端分别插入对应一侧固定梁内，以挑动固定梁相对槽板上下滑动；所述升降杆位于水平位置时，两侧所述振动块的下表面均高于刮砂板的最低点，且挡砂板处于贴附两侧所述刮砂板、关闭所述铺砂口的位置。

振动器对应铺砂装置往、返两个行程的方向各设置一个，并通过升降转换机构进行位置转换，保证始终只有处于铺砂运动方向后侧的振动器处于向下接触新铺设的一层砂料的位置，而处于铺砂运动方向前方的振动器则向上滑动脱离与砂料的接触，保证对新铺砂层的振动、铺平效果。且升降转换机构在完成两侧振动器升降转换的同时，也完成了铺砂口的开闭侧的转换，二者联动，一次操作完成刮砂板和振动器的同时换向，避免分别控制可能出现的配合错乱，简单有效的实现同步控制，保证铺砂和振动的有序进行。

进一步地，所述振动器的两端突出于所述铺砂槽，使振动器的两端能同时抵靠到工作箱的两侧箱沿。

通过振动器的两端较长能抵靠到工作箱的两侧箱沿的结构，保证无论升降转换机构转动角度为多少，振动器最多下压到两侧箱沿上，避免过渡下压对已铺好的砂层造成伤害，保证每层铺砂的效果。

进一步地，两条所述喷墨导轨分别位于一条所述铺砂导轨的外侧，且至少一侧的所述喷墨导轨与铺砂导轨之间的间距能容纳所述喷墨打印头。

通过上述喷墨导轨与铺砂导轨之间的间距容纳喷墨打印头的结构，无需设置其他复杂结构即能避免铺砂装置与喷墨装置的干涉，结构简单，效果显著。

进一步地，所述打印梁上设置有抽气板，所述抽气板的下表面均布多个抽气孔。

通过在打印梁上设置抽气板，在打印梁往、返均进行涂胶的过程中，抽气板的抽气对下方的空间形成空气流通，加快粘合剂的挥发凝固；而抽气形成的气流又不会像吹气一样对砂料造成扰动，保证铺砂的安全性，又能适应双向涂胶后带来的单层打印时间大幅缩短造成的粘合剂凝固时间不足的问题，确保缩短工作循环周期之后粘合剂也能充分凝固，保证打印效果。

综上所述，采用本上述技术方案的双向铺砂3D砂型打印装置，能够避免铺砂装置和喷墨装置在运行过程中相互干涉，实现铺砂装置在往、返的行程中均能进行铺砂，而喷墨装置也能同样的在完成粘合剂涂覆后停靠在工作箱的任意一侧，无需回程，避免空行程的出现，极大的降低了一次铺砂-喷墨工作循环的时间周期，成倍提升了3D打印成型的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本公开的具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本公开一实施例提供的立体结构示意图；

图2为本公开一实施例提供的侧视结构示意图；

图3为本公开一实施例提供的喷墨装置的立体结构示意图；

图4为本公开一实施例提供的铺砂装置的立体结构示意图；

图5为本公开一实施例提供的铺砂装置的剖视结构示意图；

图6为本公开一实施例提供的铺砂槽及振动器的剖视结构示意图；

图7为本公开一实施例提供的升降转换机构及振动器的半剖结构示意图；

图8为本公开一实施例提供的往、返运动行程中铺砂槽及振动器的位置状态对比示意图；

附图标记：

1-机架，11-铺砂导轨，12-喷墨导轨，13-地轨；

2-铺砂装置，21-铺砂梁，22-送砂槽，221-送砂电机，222-螺旋叶轮，23-加砂斗，24-铺砂槽，241-槽板，242-端板，243-刮砂板，244-挡砂板，2441-主体部，2442-翼部，245-铺砂口，246-弹性拉件，2461-弹性胶片，2462-限位拉绳，247-开关轴，248-滑轨，25-振动器，251-固定梁，252-振动块，2521-沉头孔，253-震动凸块，254-拔杆，255-导向螺杆，256-复位弹簧，26-升降转换机构，261-转换轴，262-升降杆，2621-滑动头，263-第一齿轮，264-第二齿轮，265-转换电机；

3-喷墨装置，31-打印梁，32-喷墨打印头，33-支腿，34-抽气板，341-抽气孔，342-气源接口，35-升降机构；

4-工作箱。

具体实施方式

下面将结合附图对本公开技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本公开的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本公开的保护范围。

如图1-图8所示，本公开提供的一种双向铺砂3D砂型打印装置，能实现往、返行程中的双向铺砂，有效缩短铺砂装置2铺砂工作中的空行程，提高砂型3D打印的效率。采用的具体方案如图1所示，双向铺砂3D砂型打印装置包括：机架1、平行架设在机架1上的铺砂导轨11和喷墨导轨12、滑动架设在铺砂导轨11上的铺砂装置2、滑动架设在喷墨导轨12上的喷墨装置3、及可移动的置于铺砂装置2和喷墨装置3下方的工作箱4，工作箱4通过地轨13进出机架1，实现进出工位。铺砂导轨11和喷墨导轨12可采用现有技术中的直线电机机构或者滚轴丝杆机构，即对铺砂装置2和喷墨装置3进行直线运动的轨道引导，同时提供直线运动的动力，此直线驱动技术为本领域技术人员所能实现的常规技术，此次不再赘述。

参见图2和图3，喷墨装置3包括：打印梁31和滑动安装在打印梁31上的喷墨打印头32，打印梁31的两端分别通过支腿33与一侧的喷墨导轨12滑动安装形成龙门架结构。铺砂装置2能从龙门架结构内通过，且不与喷墨打印头32接触，也就是说，铺砂装置2能从喷墨装置3的龙门架结构内自由通过而不与喷墨打印头32形成干涉，进而铺砂装置2和喷墨装置3初始时停靠在工作箱4的任意一侧，无需退回固定的初始待机位都不影响二者的启动工作，在往或者返的过程中都能进行铺砂及涂胶的操作，消除了原本存在的往返过程中有一半行程不工作的空行程，仅仅需要往或者返的半个行程内就能完成铺砂和涂胶，极大的缩短了一个有效工作循环的周期时间，提升了3D打印成型的效率。

参见图2，在一实施例中，为实现铺砂装置2能从喷墨装置3的龙门架结构内自由通过而不与喷墨打印头32形成干涉，两条喷墨导轨12分别位于一条铺砂导轨11的外侧，且至少一侧的喷墨导轨12与铺砂导轨11之间的间距能容纳喷墨打印头32。从而可以通过上述喷墨导轨12与铺砂导轨11之间的间距容纳喷墨打印头32，无需设置其他复杂结构即能避免铺砂装置2与喷墨装置3的干涉，结构简单，效果显著。且最好是两侧的喷墨导轨12与铺砂导轨11之间的间距均能容纳喷墨打印头32，这样不光是整个喷墨装置3不用每个行程回归到固定一侧的初始位，连喷墨打印头32都可以停靠在打印梁31的任意一端，进一步缩短喷墨打印头32回归打印梁31一端所形成的空行程，无效工作行程更少，打印效率更高。

当然，考虑到喷墨打印头32在打印梁31上移动时可能与位于喷墨导轨12内侧的铺砂导轨11形成位置上的干涉，进而可以将喷墨打印头32通过一个竖向设置在打印梁31上的升降机构35过渡连接，喷墨打印头32安装在升降机构35上可以实现上下位置的升降，进而喷墨打印头32可以在向下接近工作箱4上表面的打印位置和移动避让铺砂导轨11时进行位置变换。打印梁31和升降机构35同样采用直线电机机构、滚轴丝杆机构、齿轮齿条机构等现有直线驱动机构，能实现直线驱动即可。

如图3所示，在又一实施例中，考虑到实现双向涂胶后带来的单层打印时间大幅缩短可能造成的粘合剂凝固时间不足的问题，为确保缩短工作循环周期之后粘合剂也能充分凝固，保证打印效果，从而在打印梁31上设置了抽气板34，抽气板34的下表面均布多个抽气孔341，抽气孔341与抽气板34上的气源接口342联通，从而只需将气源接口342与工作车间的负压气源接通，就能在打印梁31往、返均进行涂胶的过程中，抽气板34通过抽气孔341的抽气对下方的空间形成空气流通，加快粘合剂的挥发凝固。而抽气形成的气流又不会像吹气一样对砂料造成扰动，保证铺砂的安全性。

如图4和图5所示，本公开提供的一种铺砂装置2，其结构包括：铺砂梁21、送砂槽22、加砂斗23和铺砂槽24。铺砂梁21两端分别滑动安装于一侧的铺砂导轨11上，从而通过铺砂导轨11实现对铺砂梁21及整个铺砂装置2的直线驱动，以便在直线驱动运动的过程中完成铺砂操作。送砂槽22固定在铺砂梁21上，并沿铺砂梁21延伸，送砂槽22将其内的砂料沿铺砂梁21延伸方向输送，并使砂料从送砂槽22下方开口漏出；具体参见图4，送砂槽22内设置螺旋叶轮222，送砂槽22的一端外侧设置送砂电机221以驱动螺旋叶轮222转动，形成螺旋输送机的结构，进而随螺旋叶轮222的转动将砂料沿铺砂梁21的方向进行横向输送，从而覆盖整个工作箱4的跨度进行送砂。加砂斗23设置在送砂槽22一端的上方，以向送砂槽22内加入砂料。铺砂槽24与铺砂梁21连接并位于送砂槽22下方，以承接送砂槽22漏出的砂料，并最后使砂料从铺砂槽24从下部的铺砂口245漏出，进而配合送砂槽22的前后移动，对工作箱4的最上层完成一次铺砂。

参见图5和图6，本实施了中的铺砂槽24优选设计成包括：槽板241、端板242、刮砂板243和挡砂板244的结构。具体而言，两槽板241沿铺砂梁21方向平行间隔布置，两槽板241的相邻端部分别通过一端板242连接形成上下开口的矩形框体，两槽板241的底部各设置一刮砂板243；两刮砂板243的相邻边相互靠近且留有间隙形成铺砂口245，刮砂板243的厚度从槽板241向铺砂口245方向逐渐减小形成楔形，也即是两侧的刮砂板243与工作箱4铺砂平面之间形成的楔形，从而可以通过该楔形的构造，当砂料在从铺砂口245流出后，经过楔形的刮砂板243进行走料和铺料，对漏下的砂料进行一次压实和刮平，基本保证铺砂的平整性和结实性。且无论铺砂槽24从哪个方向走(往或者返)，均能保证一侧的刮砂板243进行有效的进砂和刮砂，保证双向铺砂的效果。

挡砂板244设置于铺砂口245上方，以打开或关闭铺砂口245。为具体实现铺砂口245的开闭，如图6所示，一实施例中将刮砂板243的一侧边与槽板241的底部铰接，刮砂板243的上表面通过弹性拉件246与同侧槽板241内侧连接，弹性拉件246自然收缩状态下，刮砂板243的上表面保持与槽板241内表面垂直的状态。同时，铺砂槽24还包括：开关轴247，开关轴247悬设于铺砂口245正上方，开关轴247的两端分别与一端的端板242轴转连接，并通过驱动结构带动转动；挡砂板244的中部固定于开关轴247上，挡砂板244的两侧分别活动贴附于一侧的刮砂板243的上表面以覆盖铺砂口245。开关轴247转动，能带动挡砂板244的一侧向下挤压同侧刮砂板243，挡砂板244的另一侧与同侧刮砂板243分离，打开铺砂口245。

采用上述结构的刮砂板243及开关结构，在铺砂槽24进行往、返行程的双向铺砂时，控制开关轴247带动挡砂板244转动，打开与一侧刮砂板243的间隙时，同时会继续封闭挡砂板244与另一侧刮砂板243之间的间隙，并且下压另一侧刮砂板243，消除另一侧刮砂板243下表面与铺砂面之间的楔形构造，这样只有打开铺砂口245一侧的刮砂板243能够维持上砂、刮砂的铺砂操作。而当完成一半行程的运动需要改变方向进行另一半行程的移动时，则需换方向转动开关轴247，从而换一侧打开铺砂口245，保证楔形刮砂构造始终处于向前方向一侧，而另一侧不需要进行刮砂的刮砂板243则关闭铺砂口245并消除楔形口的结构，进一步保证了在半个工作行程中铺砂的效果，整体保证了双向铺砂的效果。同时铺砂口245开闭的大小，可以通过旋转开关轴247的角度来实现控制，旋转角度越大，挡砂板244转动后与刮砂板243的间距就越大，铺砂口245的开度自然越大，上砂铺砂的量自然越大，反之亦然。

当然，刮砂板243向上保持与槽板241内表面垂直姿态，可能通过刮砂板243与槽板241铰接端的相互抵靠来实现限位，而刮砂板243向下旋转的位置限位，则可以通过弹性拉件246来协同实现。参见图6，具体可将弹性拉件246设置成包括：弹性胶片2461和限位拉绳2462的结构，弹性胶片2461的两个侧边分别与槽板241的内表面和刮砂板243上表面密封连接，以弹性拉扯刮砂板243，并封盖槽板241与刮砂板243的接缝。限位拉绳2462的两端分别固定连接于槽板241的内表面和刮砂板243上表面，具体可在弹性胶片2461内沿槽板241与刮砂板243的接缝间隔设置多个容纳孔，限位拉绳2462藏置在容纳孔内，弹性胶片2461收缩向上拉扯刮砂板243时，限位拉绳2462弯曲收藏在容纳孔内，当刮砂板243下翻，直到限位拉绳2462绷直时，刮砂板243的下表面位于与槽板241内表面垂直的位置。从而通过弹性胶片2461组合限位拉绳2462的弹性拉件246结构，既能通过弹性胶片2461提供的弹力对刮砂板243形成弹性拉扯，维持刮砂板243始终向上的驱动力，又能通过限位拉绳2462限制刮砂板243下压的极限位置，保证不工作的刮砂板243不会向下对铺好的砂层造成挤压，保证每一个铺砂行程的安全。同时封盖了槽板241与刮砂板243的接缝，避免砂料在刮砂板243运动过程中进入接缝影响刮砂板243的正常动作。

与刮砂板243上下极限位置相适应的，挡砂板244的转动也最好具有一定的弹性容量，进而如图6所示，在一实施例中，将挡砂板244设置成具有刚性的主体部2441以及分别固定在主体部2441两侧的弹性的翼部2442的组合结构，主体部2441固定连接于开关轴247，两翼部2442能分别活动贴附于一侧的刮砂板243的上表面。这种刚性的主体部2441加弹性翼部2442的结构，在保证挡砂板244搭接刮砂板243封堵铺砂口245的能力的同时，也在转动挡砂板244压迫一侧刮砂板243下移时形成柔性的接触，在刮砂板243下移达到极限位置之后，若仍需要继续调大铺砂口245的开口大小调节铺砂量，则仍然可以继续转动挡砂板244，在扩大铺砂口245开度的同时，通过柔性的翼部2442变形吸收挡砂板244的转动量，既保证了调节铺砂口245大小的能力，又不会使刮砂板243操过极限位置继续下压。

如图5和图6所示，在一实施例中，铺砂装置2还包括：振动器25，振动器25包括：固定梁251、振动块252、震动凸块253、拔杆254、导向螺杆255和复位弹簧256，固定梁251设置于槽板241外侧，振动块252活动设置于固定梁251的下部，振动块252的背向槽板241的面上开设有沉头孔2521，导向螺杆255穿过沉头孔2521并与固定梁251固定连接，复位弹簧256套置于沉头孔2521内的导向螺杆255上；拔杆254设置于振动块252的上表面，震动凸块253由位于固定梁251内的振动电机驱动连接；震动凸块253转动一周的过程中，向远离槽板241的方向拨动拔杆254，带动振动块252向远离槽板241的方向移动，并在震动凸块253脱离拔杆254之后，复位弹簧256带动振动块252复位。

通过上述的振动器25结构，在进行铺砂的同时，振动电机(图中未示出)工作，通过震动凸块253拨动拔杆254，带动振动块252向远离槽板241的方向移动，并在震动凸块253脱离拔杆254之后，复位弹簧256带动振动块252复位，从而造成了振动块252一次垂直于槽板241的往复运动，也使振动块252的下表面于工作箱4的上表面，对最近铺上的一侧砂进行一侧横向抹平，强化了铺砂抹平的效果。振动电机的持续转动工作，使上述的高频动作的持续进行，保证铺砂抹平的效果，同时振动块252的高频往复运动，也对与之连接的槽板241及整个铺砂槽24形成横向的振动，促进铺砂口245的落料，也改善了刮砂板243楔形开口结构的刮砂效果，多作用组合之下，保证铺砂的效果。

为了与铺砂装置2往、返行程的双向铺砂动作向匹配，优选将振动器25在两侧的槽板241上各设置一个，两个振动器25的固定梁251可上下滑动的固定于对应槽板241的外表面，具体可在槽板241的外表面设置上下布置的滑轨284，固定梁251通过滑轨284与槽板241滑动连接。当然为了铺砂装置2结构的紧凑，可以通过在两侧设置滑轨284的方式，将整个的铺砂槽24通过滑轨284分别与铺砂梁21和送砂槽22连接，使滑轨284同时作为连接构造和导向构造使用，更加紧凑。

参见图5和图7，两侧振动器25的固定梁251通过升降转换机构26连接，进而根据铺砂装置2向左右不同方向进行往、或返的运动时，适应性的转换至一个振动器25工作的姿态。具体的，一实施例中的升降转换机构26包括：转换轴261和升降杆262，转换轴261平行设置于开关轴247上方并与端板242转动连接，端板242外侧的转换轴261和开关轴247上分别设置相啮合的第一齿轮263和第二齿轮264，进而只需要在铺砂槽24的一端设置一个转换电机265，将转换电机265任意与转换轴261或者开关轴247进行驱动连接，就能实现转换轴261与开关轴247的联动。升降杆262的中部与转换轴261的端部固定连接，升降杆262的两端分别插入对应一侧固定梁251内，以挑动固定梁251相对槽板241上下滑动。具体可在固定梁251的侧面设置滑孔，升降杆262的端部设置与滑孔配合的滑动头2621，在升降杆262上下挑动固定梁251时，既能通过滑孔和滑动头2621向固定梁251传递上下运动的力，又能随固定梁251的上下移动，滑动头2621在滑孔内横向滑动调节因上下运动导致的二者的相对位置变化。

同时，振动器25的两端最好设计成突出于铺砂槽24的结构，使振动器25的两端能同时抵靠到工作箱4的两侧箱沿，进而通过振动器25的两端突出抵靠到工作箱4的两侧箱沿的结构，保证无论升降转换机构26转动角度为多少，振动器25最多下压到两侧箱沿上，避免过渡下压对已铺好的砂层造成伤害，保证每层铺砂的效果。进而适应性的将升降转换机构26设置在两振动器25突出于铺砂槽24形成的凹槽内，结构更加合理、紧凑。

如图8所示，采用上述结构的铺砂槽24、振动器25和升降转换机构26，在铺砂装置2不工作时，也即是铺砂装置2处于初始停靠位置，铺砂槽24和振动器25处于如图8(b)所示的位置状态，升降杆262位于水平位置，两侧振动块252的下表面均高于刮砂板243的最低点，且挡砂板244处于贴附两侧刮砂板243、关闭铺砂口245的位置。当铺砂装置2如图8(a)所示运动方向S为向左移动时，为实现向左方向的运动铺砂，转换电机265驱动转换轴261顺时针(以图8(a)为参考所示的旋转方向)旋转，左侧的振动器25上滑脱离工作位置，右侧的振动器25下滑到下表面与刮砂板243的最低点平齐的工作位置，同时通过齿轮传递，在驱动振动器25升降转换时，刮砂板243逆时针旋转，下压左侧刮砂板243，同时打开与右侧刮砂板243的间隙，并保留右侧刮砂板243的楔形刮砂构造，形成有利于向左侧运动的下砂、刮砂、振动抹平的铺砂效果。反之，当向左运动到工作箱4的左侧边缘之后，铺砂装置2需换向返回，进而铺砂装置2转换到图8(c)所示的运动方向S为向右的工作姿态，此铺砂运动方向下，转换电机265的运动方向与S向左时相反，刮砂板243和振动器25的姿态均形成如图8(c)所示的与图8(a)相反的状态。如此循环，保证铺砂装置2向左或者向右的往、返行程，均能有效的进行铺砂，且双向铺砂的质量和效率均得以保障。

通过上述的升降转换机构26关联两侧振动器25，进行振动器25位置及铺砂口245开关状态的联动转换，保证始终只有处于铺砂运动方向后侧的振动器25处于向下接触新铺设的一层砂料的位置，而处于铺砂运动方向前方的振动器25则向上滑动脱离与砂料的接触，保证对新铺砂层的振动、铺平效果。且升降转换机构26在完成两侧振动器25升降转换的同时，也完成了铺砂口245的开闭侧的转换，二者联动，一次操作完成刮砂板243和振动器25的同时换向，避免分别控制可能出现的配合错乱，简单有效的实现同步控制，保证铺砂和振动的有序进行。

综上所述，采用本上述技术方案的双向铺砂3D砂型打印装置，能够避免铺砂装置2和喷墨装置3在运行过程中相互干涉，实现铺砂装置2在往、返的行程中均能进行铺砂，而喷墨装置3也能同样的在完成粘合剂涂覆后停靠在工作箱4的任意一侧，无需回程，避免空行程的出现，极大的降低了一次铺砂-喷墨工作循环的时间周期，成倍提升了3D打印成型的效率。

以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本公开的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种双向铺砂3D砂型打印装置，包括：机架、平行架设在机架上的铺砂导轨和喷墨导轨、滑动架设在铺砂导轨上的铺砂装置、滑动架设在喷墨导轨上的喷墨装置、及可移动的置于铺砂装置和喷墨装置下方的工作箱，其特征在于：

所述喷墨装置包括：打印梁和滑动安装在打印梁上的喷墨打印头，所述打印梁的两端分别通过支腿与一侧的所述喷墨导轨滑动安装形成龙门架结构；所述铺砂装置能从所述龙门架结构内通过，且不与所述喷墨打印头接触；

所述铺砂装置包括：

铺砂梁，两端分别滑动安装于一侧的所述铺砂导轨上；

送砂槽，固定在所述铺砂梁上，并沿铺砂梁延伸，所述送砂槽将其内的砂料沿铺砂梁延伸方向输送，并使砂料从送砂槽下方开口漏出；

加砂斗，设置在所述送砂槽一端的上方，以向送砂槽内加入砂料；及

铺砂槽，与所述铺砂梁连接并位于送砂槽下方，以承接所述送砂槽漏出的砂料；

所述铺砂槽包括：槽板、端板、刮砂板和挡砂板，两所述槽板沿铺砂梁方向平行间隔布置，两所述槽板的相邻端部分别通过一所述端板连接形成上下开口的矩形框体，两所述槽板的底部各设置一所述刮砂板；两所述刮砂板的相邻边相互靠近且留有间隙形成铺砂口，所述刮砂板的厚度从槽板向所述铺砂口方向逐渐减小形成楔形；所述挡砂板设置于所述铺砂口上方，以打开或关闭所述铺砂口；

所述刮砂板的一侧边与槽板的底部铰接，刮砂板的上表面通过弹性拉件与同侧槽板内侧连接，所述弹性拉件自然收缩状态下，所述刮砂板的上表面保持与槽板内表面垂直的状态；

所述铺砂槽还包括：开关轴，所述开关轴悬设于所述铺砂口正上方，开关轴的两端分别与一端的端板轴转连接，并通过驱动结构带动转动；所述挡砂板的中部固定于所述开关轴上，挡砂板的两侧分别活动贴附于一侧的所述刮砂板的上表面以覆盖所述铺砂口；

所述开关轴转动，能带动挡砂板的一侧向下挤压同侧刮砂板，挡砂板的另一侧与同侧刮砂板分离，打开所述铺砂口。

2.根据权利要求1所述的双向铺砂3D砂型打印装置，其特征在于，

所述弹性拉件包括：弹性胶片和限位拉绳，所述弹性胶片的两个侧边分别与槽板的内表面和刮砂板上表面密封连接，以弹性拉扯所述刮砂板，并封盖槽板与刮砂板的接缝；所述限位拉绳的两端分别固定连接于槽板的内表面和刮砂板上表面，所述限位拉绳绷直时，所述刮砂板的下表面位于与槽板内表面垂直的位置。

3.根据权利要求2所述的双向铺砂3D砂型打印装置，其特征在于，

所述挡砂板具有刚性的主体部以及分别固定在主体部两侧的弹性的翼部，所述主体部固定连接于所述开关轴，两所述翼部能分别活动贴附于一侧的所述刮砂板的上表面。

4.根据权利要求3所述的双向铺砂3D砂型打印装置，其特征在于，

所述铺砂装置还包括：振动器，所述振动器包括：固定梁、振动块、震动凸块、拔杆、导向螺杆和复位弹簧，所述固定梁设置于槽板外侧，所述振动块活动设置于固定梁的下部，振动块的背向槽板的面上开设有沉头孔，所述导向螺杆穿过所述沉头孔并与固定梁固定连接，所述复位弹簧套置于所述沉头孔内的导向螺杆上；所述拔杆设置于振动块的上表面，所述震动凸块由位于固定梁内的振动电机驱动连接；所述震动凸块转动一周的过程中，向远离槽板的方向拨动拔杆，带动振动块向远离槽板的方向移动，并在震动凸块脱离拔杆之后，复位弹簧带动振动块复位。

5.根据权利要求4所述的双向铺砂3D砂型打印装置，其特征在于，

所述振动器在两侧的槽板上各设置一个，两所述振动器的固定梁可上下滑动的固定于对应槽板的外表面，且两固定梁通过升降转换机构连接；

所述升降转换机构包括：转换轴和升降杆，所述转换轴平行设置于所述开关轴上方并与所述端板转动连接，端板外侧的所述转换轴和开关轴上分别设置相啮合的第一齿轮和第二齿轮；所述升降杆的中部与转换轴的端部固定连接，升降杆的两端分别插入对应一侧固定梁内，以挑动固定梁相对槽板上下滑动；所述升降杆位于水平位置时，两侧所述振动块的下表面均高于刮砂板的最低点，且挡砂板处于贴附两侧所述刮砂板、关闭所述铺砂口的位置。

6.根据权利要求5所述的双向铺砂3D砂型打印装置，其特征在于，

所述振动器的两端突出于所述铺砂槽，使振动器的两端能同时抵靠到工作箱的两侧箱沿。

7.根据权利要求1所述的双向铺砂3D砂型打印装置，其特征在于，

两条所述喷墨导轨分别位于一条所述铺砂导轨的外侧，且至少一侧的所述喷墨导轨与铺砂导轨之间的间距能容纳所述喷墨打印头。

8.根据权利要求1所述的双向铺砂3D砂型打印装置，其特征在于，

所述打印梁上设置有抽气板，所述抽气板的下表面均布多个抽气孔。