CN116061433A - 成型装置和成型方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种成型装置和成型方法。成型装置用于对生坯进行成型，生坯设有流道，流道具有相对设置的第一端和第二端，成型装置包括固定部件以及料仓，固定部件用于固定生坯，且具有与流道的第二端相连通的第一通道；料仓具有用于容纳浆料且与流道的第一端相连通的容纳槽。其中，固定部件上的生坯伸入容纳槽内，容纳槽内的浆料被配置为能够在预设条件下预固化，且能够在预设压力下被输送至生坯的流道中，以充满生坯的流道。利用该成型装置，可解决精细结构不易充型的问题。
Description
技术领域
本申请涉及材料加工技术领域，特别是涉及成型装置和成型方法。
背景技术
相关技术中，通常会利用模具成型制品，在模具内灌注浆料，使浆料预固化后，撤离模具，以得到制品。然而，该传统的成型方式存在精细结构不易充型的问题。
发明内容
基于此，有必要针对传统的成型方式存在精细结构不易充型的问题，提供一种成型装置和成型方法。
根据本申请的一方面，提供了一种成型装置，所述成型装置用于对生坯进行成型，所述生坯设有流道，所述流道具有相对设置的第一端和第二端，所述成型装置包括：
固定部件，用于固定所述生坯，且具有与所述流道的第二端相连通的第一通道；
料仓，具有用于容纳浆料且与所述流道的第一端相连通的容纳槽；
其中，所述固定部件上的所述生坯伸入所述容纳槽内，所述容纳槽内的浆料被配置为能够在预设条件下预固化，且能够在预设压力下被输送至所述生坯的所述流道中，以充满所述生坯的所述流道。
在其中一个实施例中，所述成型装置还包括负压管，所述负压管连接于所述固定部件，且与所述第一通道远离所述流道的一端相连通。
在其中一个实施例中，所述生坯包括主体部分和连接于所述主体部分的多余部分；
所述流道贯穿于所述主体部分；
所述多余部分连接于所述固定部件，且所述多余部分上贯穿设有分别与所述流道的第二端和所述第一通道相连通的第二通道。
在其中一个实施例中，所述固定部件还具有连通于所述第一通道和所述负压管之间的过渡槽；
所述成型装置还包括密封连接于所述过渡槽的槽口的成型台，所述负压管设置于所述成型台上，所述成型台上设有分别与所述负压管和所述过渡槽相连通的第三通道。
在其中一个实施例中，所述过渡槽的容积大于所述流道的容积，且大于所述第三通道的容积。
在其中一个实施例中，所述固定部件上设有多个所述生坯，每一所述生坯的所述多余部分连接于所述固定部件；
所述固定部件上设有与所述生坯一一对应的多个所述第一通道；
多个所述生坯的所述流道均通过对应的所述第一通道、所述过渡槽和所述第三通道与所述负压管相连通。
在其中一个实施例中，所述生坯与所述固定部件一体成型。
在其中一个实施例中，所述多余部分的径向尺寸小于所述主体部分的径向尺寸，且所述多余部分和所述主体部分界定出卡槽；
所述固定部件设有与所述卡槽相适配的卡接部；
所述生坯和所述固定部件借助于所述卡槽和所述卡接部卡接。
根据本申请的另一方面，提供了一种成型方法，包括：
提供生坯，所述生坯设有流道；
使所述生坯的所述流道伸入浆料中；
使浆料在预设压力下被输送至所述生坯的所述流道中，以充满所述生坯的所述流道；
将充满于所述生坯的所述流道的浆料预固化。
在其中一个实施例中，所述提供生坯具体包括：
采用光固化3D打印技术生成具有所述流道的所述生坯。
上述成型装置和成型方法，该成型装置使用时，可将生坯固定在固定部件上，并使固定部件上的生坯伸入容纳槽内，且使生坯的流道伸入容纳槽内的浆液中，进而使得容纳槽内的浆料能够在预设压力下被输送至生坯的流道中，以充满生坯的流道，并在预设条件使充满于生坯的流道内的浆料预固化。利用该成型装置可使浆料能够在预设压力下被输送至生坯的流道中，可以理解的是，浆料能够在预设压力下被输送至具有精细结构的流道中，以解决精细结构不易充型的问题。
附图说明
图1示出了本申请一实施例中的成型装置的结构示意图；
图2示出了本申请另一实施例中的成型装置的结构示意图；
图3示出了本申请一实施例中的生坯的结构示意图(流道构造为第一结构)；
图4示出了本申请一实施例中的生坯的结构示意图(流道构造为第二结构)；
图5示出了本申请一实施例中的生坯的结构示意图(流道构造为第三结构)；
图6示出了本申请一实施例中的生坯和固定部件的结构示意图；
图7示出了本申请一实施例的成型方法的流程示意图。
其中：10、成型装置；110、固定部件；111、第一通道；112、过渡槽；113、卡接部；120、料仓；121、容纳槽；130、光源；140、负压管；150、成型台；151、第三通道；20、生坯；21、主体部分；211、流道；2111、第一端；2112、第二端；22、多余部分；221、第二通道；23、卡槽。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“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”、“上”、“下”、“左”、“右”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。
相关技术中，通常会利用模具成型制品，在模具内灌注浆料，使浆料预固化后，撤离模具，以得到制品。
本申请的发明人经过研究发现，传统的成型方式中，若模具存在精细通道，则灌注的浆料难以进入精细通道，进而导致传统的成型方式存在精细结构不易充型的问题。
本申请的发明人经过深入研究，设计了一种成型装置和成型方法，成型装置包括料仓和用于固定生坯的固定部件，固定部件具有与流道的第二端相连通的第一通道，料仓具有用于容纳浆料且与流道的第一端相连通的容纳槽，可先使容纳槽内的浆料在预设压力下被输送至生坯的流道中，以充满生坯的流道，然后再使充满于流道内的浆料在预设条件下预固化。
图1示出了本申请一实施例中的成型装置10的结构示意图。
请参阅图1，并结合参阅图2，本申请一实施例提供的成型装置10，用于对生坯20进行成型，生坯20设有流道211，流道211具有相对设置的第一端2111和第二端2112。
成型装置10包括固定部件110和料仓120，固定部件110用于固定生坯20，且具有与流道211的第二端2112相连通的第一通道111，料仓120具有用于容纳浆料且与流道211的第一端2111相连通的容纳槽121，固定部件110上的生坯20伸入容纳槽121内，容纳槽121内的浆料被配置为能够在预设条件下预固化，且能够在预设压力下被输送至生坯20的流道211中，以充满生坯20的流道211。
该成型装置10使用时，可将生坯20固定在固定部件110上，并使固定部件110上的生坯20伸入容纳槽121内，且使生坯20的流道211伸入容纳槽121内的浆液中，进而使得容纳槽121内的浆料能够在预设压力下被输送至生坯20的流道211中，以充满生坯20的流道211，并在预设条件使充满于生坯20的流道211内的浆料预固化。利用该成型装置10可使浆料能够在预设压力下被输送至生坯20的流道211中，可以理解的是，浆料能够在预设压力下被输送至具有精细结构的流道211中，以解决精细结构不易充型的问题。
若浆料的材质与生坯20的材质不同，就可以利用本申请的成型装置10实现多材料成型，达到整体结构性能增强和功能化的目的。
需要说明的是，浆料可以是光固化浆料，预设条件为具有预设辐照强度的紫外光(如图1所示)；浆料也可以是热固化浆料(如图2所示)，预设条件为使充满于流道211内的浆料加热至预设温度的条件。当然，浆料也可以是在除紫外光和使充满于流道211内的浆料加热至预设温度的条件以外的其他条件下能够被预固化的浆料，在此不作具体限制。示例性地，浆料包括光敏树脂、光固化陶瓷(金属)浆料和填料等。
生坯20的材质可以为金属，也可以为陶瓷，也可以是其他材质，在此不作具体限制，生坯20的尺寸也不作具体限制。
上述的“预固化”是指能够使充满于流道211内的浆料固化至无法流出流道211外的状态。
上述“容纳槽121内的浆料被配置为能够在预设压力下被输送至生坯20的流道211中，以充满生坯20的流道211”可以是容纳槽121内的浆料在输送泵的预设正压下被泵送至生坯20的流道211中，以充满生坯20的流道211，也可以是容纳槽121内的浆料在真空泵的预设负压下被抽送至生坯20的流道211中，以充满生坯20的流道211。其中，预设压力可以是预设正压，也可以是预设负压，在此不作具体限制。
在一些实施例中，请参阅图1，成型装置10还包括与浆料相对应的光源130，浆料为光固化浆料，光源130能够在开启时对流道211内的浆料进行预固化。
在本实施例中，料仓120为透明料仓，光源130朝向料仓120设置，且朝向生坯20的流道211设置，以能够对流道211内的浆料进行预固化。
在一些实施例中，生坯20为光固化材料，光源130置于料仓120的正下方，光源130自下向上照射，可利用光源130固化位于料仓120的表面的生坯层，而后经过层层堆积获得生坯20。
在一些实施例中，光源130包括DLP光源(紫外投影仪)、SLA光源(紫外激光)和LCD光源。
在一些实施例中，请参阅图1及图2，成型装置10还包括负压管140，负压管140连接于固定部件110，且与第一通道111远离流道211的一端相连通。
可将负压管140外接抽吸装置，使得容纳槽121内的浆料在预设负压下被抽送至生坯20的流道211中，以充满生坯20的流道211。如此，可以很好地避免在浆料填充于生坯20的流道211的过程中出现气泡等缺陷。示例性地，抽吸装置可以为真空泵。
在一些实施例中，请参阅图1及图2，并结合参阅图3-5，生坯20包括主体部分21和连接于主体部分21的多余部分22，流道211贯穿于主体部分21，多余部分22连接于固定部件110，且多余部分22贯穿设有分别与流道211的第二端2112和第一通道111相连通的第二通道221。
该成型装置10使用时，可将生坯20固定在固定部件110上，并提升固定部件110使生坯20移出容纳槽121，通过负压管140向第一通道111内通入气体(空气)，以将生坯20的流道211内的残留杂质吹出；然后使固定部件110上的生坯20伸入容纳槽121内，且使生坯20的流道211伸入容纳槽121内的浆液中，抽吸装置借助于负压管140向外抽气使得生坯20的流道211内形成预设负压，进而使得容纳槽121内的浆料能够在预设压力(预设负压)下被输送至生坯20的流道211中，以充满生坯20的流道211；再在预设条件使充满于生坯20的流道211内的浆料预固化；充满于生坯20的流道211内的浆料预固化后，可将生坯20的多余部分22与固定部件110分离，然后去除生坯20的多余部分22，可以采用机加工的方式去除生坯20的多余部分22，示例性地，可采用先切割后打磨的方式去除生坯20的多余部分22，也可以采用打磨的方式去除生坯20的多余部分22，当然，也可以采用其他机加工方式去除生坯20的多余部分22，在此不作具体限制。设置多余部分22，可提供加工余量，有利于保证生坯20的主体部分21的完整性和加工精度。
在一些实施例中，请参阅图1及图2，固定部件110还具有连通于第一通道111和负压管140之间的过渡槽112，成型装置10还包括密封连接于过渡槽112的槽口的成型台150，负压管140设置于成型台150上，成型台150上设有分别与负压管140和过渡槽112相连通的第三通道151。
设置过渡槽112，在容纳槽121内的浆料在预设压力(预设负压)下被输送至生坯20的流道211内的过程中，浆料可溢流至过渡槽112内，利用过渡槽112存储溢流的浆料，可避免浆料在预设压力下流到负压管140而堵设负压管140。
具体地，成型台150封堵于过渡槽112的槽口，且成型台150朝向过渡槽112的槽口的一侧粘接于固定部件110，以使成型台150密封连接于过渡槽112的槽口。
负压管140密封连接于第三通道151远离过渡槽112的一端，以更好地保证容纳槽121内的浆料能够在预设压力(预设负压)下被输送至生坯20的流道211中，以充满生坯20的流道211。
在一些实施例中，过渡槽112的容积大于流道211的容积，且大于第三通道151的容积。
一方面，可以利用过渡槽112更好地避免浆料在预设压力下流到负压管140而堵设负压管140。另一方面，过渡槽112的容积大于第三通道151的容积，有利于借助于抽吸装置和负压管140将浆料抽吸至生坯20的流道211中，以充满生坯20的流道211。
在一些实施例中，请参阅图1及图2，固定部件110上设有多个生坯20，每一生坯20的多余部分22连接于固定部件110，固定部件110上设有与生坯20一一对应的多个第一通道111。多个生坯20的流道211均通过对应的第一通道111、过渡槽112和第三通道151与负压管140相连通。
相当于多个生坯20共用一个过渡槽112，如此，借助于抽吸装置和负压管140可将浆料抽吸至多个生坯20的流道211中，以充满每一生坯20的流道211；然后使充满每一生坯20的流道211内的浆料预固化，如此，可利用该成型装置10同时实现多个生坯20的成型。
在一些实施例中，生坯20与固定部件110一体成型。可以将生坯20与固定部件110通过3D打印技术一起打印出来。也可以采用其他方式使生坯20与固定部件110一体成型。需要说明的是，一体成型过程中，要保证生坯20的多余部分22与固定部件110一体成型，生坯20的主体部分21与固定部件110互不接触。
在另一些实施例中，生坯20的多余部分22与固定部件110可拆卸地连接，可以是生坯20的多余部分22粘接于固定部件110，也可以是生坯20的多余部分22卡接于固定部件110，当然，也可以采用其他可拆卸地方式使生坯20的多余部分22与固定部件110连接。
具体到如图6所示的实施例中，多余部分22的径向尺寸小于主体部分21的径向尺寸，且多余部分22和主体部分21界定出卡槽23，固定部件110设有与卡槽23相适配的卡接部113，生坯20和固定部件110借助于卡槽23和卡接部113卡接。
如此，可以在生坯20成型过程中，将生坯20卡接于固定部件110，生坯20的流道211内的浆料预固化后，可很方便地取下生坯20，以便进一步地去除生坯20的多余部分22。
在一些实施例中，料仓120设有加热机构，加热机构能够对料仓120加热，以使料仓内的浆料的温度加热至30-120℃。
在一些实施例中，本申请的成型装置10可适用于不同粘度的浆料，料仓120内的浆料的粘度可为1-100000mPa·s。
图7示出了本申请一实施例的成型方法的流程示意图。
请参阅图7，本申请一实施例提供的一种成型方法，包括以下步骤：
S310、提供生坯20，生坯20设有流道211。
S320、使生坯20的流道211伸入浆料中。
S330、使浆料在预设压力下被输送至生坯20的流道211中，以充满生坯20的流道211；
S340、将充满于生坯20的流道211的浆料预固化。
利用该成型方法，可实现多材料成型，且浆料能够在预设压力下被输送至具有精细结构的流道211中，以解决精细结构不易充型的问题。
在一些实施例中，使生坯20的流道211伸入浆料中的步骤S320之前，成型方法还包括：
S311、使生坯20移出容纳槽121外，通过负压管140向第一通道111内通入气体(空气)，以将生坯20的流道211内的残留杂质吹出。
避免因生坯20的流道211内的残留杂质而影响成型后的生坯20的质量。
在一些实施例中，提供生坯20的步骤S310具体包括：
采用光固化3D打印技术生成具有流道211的生坯20。
可以利用光固化3D打印技术生成具有流道211的生坯20，，生坯20成型速度块，构造可以根据需要进行设计，以便形成具有精细结构的流道211(如图5所示)。
在另一些实施例中，提供生坯20的步骤S310具体包括：
采用光固化3D打印技术生成具有流道211的生坯20，以及与生坯20的多余部分22连接的固定部件110。
在一些实施例中，使浆料在预设压力下被输送至生坯20的流道211中，以充满生坯20的流道211的步骤S330具体包括：
使浆料在预设负压下被抽吸至生坯20的流道211中，以充满生坯20的流道211。
一方面，可保证浆料能够在预设负压下被抽送至具有精细结构的流道211中，以解决精细结构不易充型的问题。另一方面，流道211中不易产生气泡等缺陷。
在一些实施例中，请参阅图7，成型方法还包括：
S350、将生坯20与固定部件110分离，去除生坯20的多余部分22，示例性地，可通过打磨等机加工方式去除生坯20的多余部分22。
S360、将生坯20的主体部分21置入烘箱中，保温0.2-5h，温度为50-300℃。
有利于生坯20的流道211内的浆料进一步固化，使得固化反应完全，同时，也能使生坯20的主体部分21中的小分子在高温下反应形成高分子，以提高生坯20和固化后的浆料的整体的结构强度。另外，还能使浆料与流道211的内壁的接触处形成很好地界面结合，固化后的浆料不易在烧结过程中脱离于生坯20的主体部分21。
在一些实施例中，生坯20的主体部分21的材质和浆料的材质中的至少之一包括金属和陶瓷中的至少一种。可以是生坯20的主体部分21的材质为金属，浆料的材质为陶瓷，也可以是生坯20的主体部分21的材质为陶瓷A，浆料的材质为陶瓷B。
成型方法还包括：
S370、对固化后的浆料和生坯20的主体部分21形成的整体进行脱脂烧结处理，以进一步地提高固化后的浆料和生坯20的主体部分21形成的整体的结构强度和致密性。
该成型装置10和成型方法，利用光固化3D打印技术快速实现高精度、具有复杂的流道211的生坯20的制造。
可以利用真空吸铸或压铸等方式将高黏度的浆料与生坯20进行复合，可以实现多材料复合，达到整体结构性能增强和功能化的目的。
该成型方法具备工艺快速及灵活等优点。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种成型装置，其特征在于，所述成型装置用于对生坯进行成型，所述生坯设有流道，所述流道具有相对设置的第一端和第二端，所述成型装置包括：
固定部件，用于固定所述生坯，且具有与所述流道的第二端相连通的第一通道；
料仓，具有用于容纳浆料且与所述流道的第一端相连通的容纳槽；
其中，所述固定部件上的所述生坯伸入所述容纳槽内，所述容纳槽内的浆料被配置为能够在预设条件下预固化，且能够在预设压力下被输送至所述生坯的所述流道中，以充满所述生坯的所述流道。
2.根据权利要求1所述的成型装置，其特征在于，所述成型装置还包括负压管，所述负压管连接于所述固定部件，且与所述第一通道远离所述流道的一端相连通。
3.根据权利要求2所述的成型装置，其特征在于，所述生坯包括主体部分和连接于所述主体部分的多余部分；
所述流道贯穿于所述主体部分；
所述多余部分连接于所述固定部件，且所述多余部分上贯穿设有分别与所述流道的第二端和所述第一通道相连通的第二通道。
4.根据权利要求3所述的成型装置，其特征在于，所述固定部件还具有连通于所述第一通道和所述负压管之间的过渡槽；
所述成型装置还包括密封连接于所述过渡槽的槽口的成型台，所述负压管设置于所述成型台上，所述成型台上设有分别与所述负压管和所述过渡槽相连通的第三通道。
5.根据权利要求4所述的成型装置，其特征在于，所述过渡槽的容积大于所述流道的容积，且大于所述第三通道的容积。
6.根据权利要求4所述的成型装置，其特征在于，所述固定部件上设有多个所述生坯，每一所述生坯的所述多余部分连接于所述固定部件；
所述固定部件上设有与所述生坯一一对应的多个所述第一通道；
多个所述生坯的所述流道均通过对应的所述第一通道、所述过渡槽和所述第三通道与所述负压管相连通。
7.根据权利要求3所述的成型装置，其特征在于，所述生坯与所述固定部件一体成型。
8.根据权利要求3所述的成型装置，其特征在于，所述多余部分的径向尺寸小于所述主体部分的径向尺寸，且所述多余部分和所述主体部分界定出卡槽；
所述固定部件设有与所述卡槽相适配的卡接部；
所述生坯和所述固定部件借助于所述卡槽和所述卡接部卡接。
9.一种成型方法，其特征在于，包括：
提供生坯，所述生坯设有流道；
使所述生坯的所述流道伸入浆料中；
使浆料在预设压力下被输送至所述生坯的所述流道中，以充满所述生坯的所述流道；
将充满于所述生坯的所述流道的浆料预固化。
10.根据权利要求9所述的成型方法，其特征在于，所述提供生坯具体包括：
采用光固化3D打印技术生成具有所述流道的所述生坯。
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