CN214640075U - 一种具有3d打印骨架的无模铸造铸型 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种具有3D打印骨架的无模铸造铸型，包括上骨架与下骨架，所述上骨架下表面设置第一空腔，所述下骨架上表面设置第二空腔，所述第一空腔与所述第二空腔表面均设置有砂层，所述上骨架下表面与所述下骨架上表面贴合，所述第一空腔与所述第二空腔拼接构成型腔。本实用新型中，由于采用了3D打印的上骨架与下骨架，增加了铸型的整体强度，在加工过程中不会出现砂坯塌陷破损的问题，提高了铸型合格率，同时，根据铸件形状在上骨架与下骨架内分别设置第一空腔与第二空腔，可以省去砂坯铣平、型腔铣、剩余铣的加工过程，只需要使用等高轮廓铣对砂层精加工即可，缩减了加工工序，提高了加工效率，减少加工时长，进而降低了制造成本。

Description

一种具有3D打印骨架的无模铸造铸型

技术领域

本实用新型涉及无模铸造技术领域，特别涉及一种具有3D打印骨架的无模铸造铸型。

背景技术

高质量复杂铸件是航空航天、动力机械等高端装备的重要支撑。传统砂型铸造需要木模、金属模等模具的成形工艺，存在工序多、流程长、形性精确控制难、资源浪费、质量稳定性差等世界性难题，无法满足多品种、小批量、短周期、高精度、高性能的迫切要求，亟须新的铸造成形方法及装备。为此产生了一种无须刚性模具的无模铸造精密成形方法。

无模铸造技术是一种先进的数字化成形技术，随着增材制造、数字化、材料科学等技术的快速发展，未来要能够实现“材料-加工工艺-产品性能”的一体化设计，由最终产品性能为主导，对材料、加工工艺参数进行优化设计，借助CAD/CAE、VR等软件实现产品设计制造过程的一体化，最终实现砂型/铸件的“控形/控性”设计制造。

目前，授权号为“CN110252947B”的实用新型公开了一种干型粘土砂铸型的无模具制造方法，该方法中公开了“砂坯制作，根据砂型砂芯尺寸预制好一个或几个砂箱备用，将水、粘结剂、附加物和型砂等按照一定比例，用混砂机进行充分搅拌混合后，将混合后的湿砂置于砂箱中，使用杵砂工具将湿砂杵实并使用刮板刮平后，放入烘干设备中进行烘干，烘干后得到一个或几个砂坯。使用无模铸造精密成形机加工成形，加工过程包括砂坯铣平、型腔铣、剩余铣和等高轮廓铣”，其中，由于砂坯中型砂量较多，砂坯采用粘结方式制成，在加工过程中容易出现砂坯塌陷破损的问题，并且加工过程包括砂坯铣平、型腔铣、剩余铣和等高轮廓铣，加工工序较多，且加工时间长，存在铸型制造成本高的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种具有3D打印骨架的无模铸造铸型，用以解决目前铸型在制造过程中，由于砂坯中型砂量较多，砂坯采用粘结方式制成，在加工过程中容易出现砂坯塌陷破损的问题，并且加工过程包括砂坯铣平、型腔铣、剩余铣和等高轮廓铣，加工工序较多，且加工时间长，存在铸型制造成本高的问题的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型公开了一种具有3D打印骨架的无模铸造铸型，包括：上骨架与下骨架，所述上骨架下表面设置第一空腔，所述下骨架上表面设置第二空腔，所述第一空腔与所述第二空腔表面均设置有砂层，所述上骨架下表面与所述下骨架上表面贴合，所述第一空腔与所述第二空腔拼接构成型腔。

优选的，所述上骨架内竖直设置有浇注管道，所述浇注管道一端延伸至所述上骨架上表面，所述浇注管道另一端贯穿所述砂层并延伸至所述第一空腔内，所述上骨架上表面通过所述浇注管道与所述第一空腔连通。

优选的，所述上骨架上表面设置有浇注口，所述浇注口下端与所述浇注管道连通，所述浇注口下端横截面积小于所述浇注口上端横截面积。

优选的，所述上骨架与所述下骨架内部均设置有若干温控通道，所述温控通道前后两端均贯穿所述上骨架前后侧壁与所述下骨架前后侧壁，所述温控通道截面为正六边形。

优选的，所述上骨架与所述下骨架内部还设置有若干透气通道，所述透气通道一端与所述砂层连接，所述透气通道另一端与所述温控通道内部连通。

优选的，所述砂层内还设置有若干第一温度传感器，所述第一温度传感器与所述透气通道一一对应，所述第一温度传感器与所述透气通道远离所述温控通道一端连接，所述第一温度传感器用于检测所述透气通道入口端的气体温度。

优选的，还包括：

加热装置，所述加热装置设置在所述温控通道内，所述加热装置用于对所述温控通道内的空气加热，所述加热装置与所述第一温度传感器一一对应；

第二温度传感器，所述第二温度传感器设置在所述上骨架外壁，用于检测所述上骨架外部的环境温度；

温度调节装置，所述温度调节装置设置在所述温控通道内，所述温度调节装置与所述加热装置电性连接，所述温度调节装置用于调节所述加热装置的实际加热温度；

计时器，所述计时器设置在所述上骨架外壁，用于记录所述型腔内的铸件的冷却时长；

控制器，所述控制器设置在所述上骨架外壁，所述控制器分别于所述第一温度传感器、所述加热装置、所述第二温度传感器、所述温度调节装置、所述计时器电性连接；

所述控制器基于所述第一温度传感器、所述第二温度传感器及所述计时器的检测值控制所述温度调节装置对所述加热装置的实际加热温度进行调节，包括以下步骤：

步骤1：基于所述第一温度传感器及所述计时器的检测值，计算第i个第一温度传感器检测位置的冷却程度值：

其中，K_i为第i个第一温度传感器检测位置的冷却程度值，1为常数，S₁为所述温控通道正六边形的截面面积，L₁为所述温控通道的长度，t₁为所述计时器记录的所述型腔内铸件的冷却时长，t₂为所述型腔内铸件的预设冷却最大时长，ln为自然对数，H₁为所述温控通道正六边形的截面高度，T_i为第i个所述第一温度传感器的检测温度，n为所述第一温度传感器的总数量；

步骤2：基于公式(1)的计算结果及所述第二温度传感器的检测值，通过公式(2)计算第i个加热装置的目标加热温度：

其中，T_Mi为第i个加热装置的目标加热温度，C₁为所述温控通道内空气的比热容，ρ为所述温控通道内的空气密度，V₁为所述温控通道内的总体积，T₂为所述型腔内的最大预设温度，T₁为所述第二温度传感器检测的所述上骨架外部的环境温度，γ₁为所述砂层的换热系数，ω₁为所述砂层的导热系数，a₁为所述砂层的厚度，S₂为所述砂层的散热总面积，γ₂为所述上骨架与所述下骨架材料的换热系数，ω₂为所述上骨架与所述下骨架材料的导热系数，a₂为所述上骨架与所述下骨架的平均壁厚，S₃为所述上骨架与所述下骨架的外壁表面积，γ₃为所述温控通道内空气的换热系数，K₀为所述型腔内铸件的预设综合冷却程度值；

步骤3：基于公式(2)的计算结果，所述控制器控制所述温度调节装置对所述加热装置的实际加热温度进行调节，将第i个所述加热装置的实际加热温度调节至第i个加热装置的目标加热温度。

优选的，所述上骨架与所述下骨架均采用3D打印技术制作而成，所述上骨架与所述下骨架材料均采用耐高温材料，所述上骨架与所述下骨架均由若干个小型骨架拼接组合而成。

优选的，还包括若干导向装置，所述导向装置包括：

第一箱体，所述第一箱体上端与所述上骨架外侧壁固定连接，所述第一箱体下端延伸至所述下骨架外侧壁并设置第一开口，所述第一箱体左右两侧对称设置有第一通孔，所述第一通孔贯穿所述第一箱体侧壁；

第二箱体，所述第二箱体外壁与所述下骨架外侧壁固定连接，所述第二箱体位于所述第一箱体内，所述第二箱体左右两侧外壁分别与所述第一箱体左右两侧内壁滑动连接，所述第二箱体左右两侧对称设置有第二通孔，所述第二通孔贯穿所述第二箱体侧壁，所述第一通孔与所述第二通孔连通；

第三箱体，所述第三箱体设置在所述第二箱体上端，所述第三箱体下端与所述第二箱体上端固定连接，所述第三箱体上端设置第三通孔；

第四通孔，所述第四通孔设置在所述第二箱体上端，所述第四通孔内设置有滑动柱，所述滑动柱外壁与所述第四通孔内壁滑动连接，所述滑动柱一端贯穿所述第三通孔延伸至所述第三箱体上方，所述滑动柱另一端延伸至所述第二箱体内，所述滑动柱位于所述第二箱体内一端设置为圆锥状；

两个滑动板，两个所述滑动板对称设置在所述滑动柱左右两侧，所述滑动板分别贯穿所述第二通孔、所述第一通孔并与所述第一通孔、所述第二通孔内壁滑动连接，所述滑动板靠近所述滑动柱一端设置有滚轮，所述滚轮外壁与所述滑动柱下端外壁接触；

固定板，所述固定板设置在所述滑动板下表面，所述固定板垂直于所述滑动板，所述固定板靠近所述第二箱体内壁一侧设置第一弹簧，所述第一弹簧一端与所述第二箱体内壁固定连接，所述第一弹簧另一端与所述固定板侧壁固定连接；

限位板，所述限位板设置在所述滑动柱上，所述限位板与所述滑动柱固定连接，所述限位板外壁与所述第三箱体内壁滑动连接；

第二弹簧，所述第二弹簧套设在所述滑动柱上，所述第二弹簧一端与所述限位板下表面固定连接，所述第二弹簧另一端与所述第二箱体上表面固定连接；

挡板，所述挡板设置在所述第一箱体内，所述挡板位于所述第二箱体上方，所述挡板外壁与所述第一箱体内壁滑动连接，所述挡板下表面与所述滑动柱上端接触；

齿条，所述齿条设置在所述挡板上表面，所述齿条下端与所述挡板上表面固定连接，所述齿条后侧壁与所述第一箱体后侧内壁滑动连接，所述齿条前侧壁带齿；

齿轮，所述齿轮设置在所述齿条前侧，所述齿轮与所述齿条前侧壁通过齿轮传动连接，所述齿轮左侧设置转轴，所述转轴远离所述齿轮一端贯穿所述第一箱体左侧壁，延伸至所述第一箱体左侧外部并设置旋钮，所述转轴通过轴承与所述第一箱体左侧壁转动连接；

限位柱，所述限位柱设置在所述齿轮上方，所述限位柱一端与所述齿条侧壁接触，所述限位柱另一端贯穿所述第一箱体右侧壁，延伸至所述第一箱体右侧外部并设置拉板，所述限位柱与所述第一箱体右侧壁滑动连接，所述限位柱上套设有第三弹簧，所述第三弹簧一端与所述拉板侧壁固定连接，所述第三弹簧另一端与所述第一箱体右侧外壁固定连接。

一种具有3D打印骨架的无模铸造铸型的制造方法，用于制造上述的一种具有3D打印骨架的无模铸造铸型，包括以下步骤：

步骤S1：三维立体工艺建模：根据需要铸造的铸件形状，使用三维软件进行建模，得到铸型三维模型，并对铸型三维模型进行分割，将铸型三维模型分割为上铸型三维模型与下铸型三维模型，并根据上铸型三维模型生成第一轮廓，根据下铸型三维模型生成第二轮廓，完成铸型设计；

步骤S2：制作上骨架：以所述第一轮廓外周为基准，使用3D打印机打印上骨架，打印过程中，所述上骨架内的所述第一空腔轮廓与所述第一轮廓相同；

步骤S3：制作下骨架：以所述第二轮廓外周为基准，使用3D打印机打印下骨架，打印过程中，所述下骨架内的所述第二空腔轮廓与所述第二轮廓相同；

步骤S4：设置砂层：在上骨架与下骨架内壁根据预设厚度设置砂层；

步骤S5：加工砂层：使用等高轮廓铣对砂层表面进行精加工，等高轮廓铣的进给量为0.1毫米-0.3毫米，精加工完毕后，在砂层表面进行涂料刷涂与浸涂处理，并进行烘干；

步骤S6：组装上骨架与下骨架：砂层表面烘干后，将上骨架与下骨架组装，使得上骨架内的上铸型三维模型与下骨架内的下铸型三维模型组合成为整个铸型三维模型，并对上骨架与下骨架外壁进行紧固连接处理。

本实用新型的技术方案具有以下优点：本实用新型提供了一种具有3D打印骨架的无模铸造铸型，包括上骨架与下骨架，所述上骨架下表面设置第一空腔，所述下骨架上表面设置第二空腔，所述第一空腔与所述第二空腔表面均设置有砂层，所述上骨架下表面与所述下骨架上表面贴合，所述第一空腔与所述第二空腔拼接构成型腔。本实用新型中，由于采用了3D打印的上骨架与下骨架，增加了铸型的整体强度，在加工过程中不会出现砂坯塌陷破损的问题，提高了铸型合格率，同时，根据铸件形状在上骨架与下骨架内分别设置第一空腔与第二空腔，可以省去砂坯铣平、型腔铣、剩余铣的加工过程，只需要使用等高轮廓铣对砂层精加工即可，缩减了加工工序，提高了加工效率，减少加工时长，进而降低了制造成本。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及说明书附图中所特别指出的装置来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型一种具有3D打印骨架的无模铸造铸型整体结构示意图；

图2为本实用新型中导向装置外部结构示意图；

图3为本实用新型中导向装置内部结构示意图；

图4为本实用新型图3中A处放大图；

图5为本实用新型图3中B处放大图；

图6为本实用新型图3中C处放大图。

图中：1、上骨架；2、下骨架；3、第一空腔；4、第二空腔；5、砂层；6、型腔；7、浇注管道；8、浇注口；9、温控通道；10、透气通道；11、第一温度传感器；12、第一箱体；13、第一通孔；14、第二箱体；15、第二通孔；16、第三箱体；17、第三通孔；18、第四通孔；19、滑动柱；20、滑动板；21、滚轮；22、固定板；23、第一弹簧；24、限位板；25、第二弹簧；26、挡板；27、齿条；28、齿轮；29、转轴；30、旋钮；31、轴承；32、限位柱；33、拉板；34、第三弹簧。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本实用新型，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案以及技术特征可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

实施例1：

本实用新型实施例提供了一种具有3D打印骨架的无模铸造铸型，如图1-6所示，包括：上骨架1与下骨架2，所述上骨架1下表面设置第一空腔3，所述下骨架2上表面设置第二空腔4，所述第一空腔3与所述第二空腔4表面均设置有砂层5，所述上骨架1下表面与所述下骨架2上表面贴合，所述第一空腔3与所述第二空腔4拼接构成型腔6。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：本实用新型提供了一种具有3D打印骨架的无模铸造铸型，包括上骨架1与下骨架2，上骨架1与下骨架2均采用3D打印技术制作而成，且在上骨架1内设置有第一空腔3，第一空腔3能够与铸件的外轮廓的上半部分相适配，第二空腔4能够与铸件的外轮廓的下半部分相适配，上骨架1与下骨架2相结合构成了铸型，从而与铸件契合，在第一空腔3与第二空腔4表面设置有砂层5，砂层5通过现有技术粘结固定在第一空腔3与第二空腔4表面，然后只需要对砂层5直接通过精铣进行精加工，直到砂层5表面达到预设精度，由于采用了3D打印的上骨架1与下骨架2，增加了铸型的整体强度，在加工过程中不会出现砂坯塌陷破损的问题，提高了铸型合格率，同时，根据铸件形状在上骨架1与下骨架2内分别设置第一空腔3与第二空腔4，可以省去砂坯铣平、型腔6铣、剩余铣等的荒铣及半精铣的加工过程，只需要使用等高轮廓铣对砂层5精加工即可，大大缩减了加工工序，提高了加工效率，减少加工时长，进而降低了制造成本。

实施例2

在上述实施例1的基础上，如图1所示，所述上骨架1内竖直设置有浇注管道7，所述浇注管道7一端延伸至所述上骨架1上表面，所述浇注管道7另一端贯穿所述砂层5并延伸至所述第一空腔3内，所述上骨架1上表面通过所述浇注管道7与所述第一空腔3连通；

所述上骨架1上表面设置有浇注口8，所述浇注口8下端与所述浇注管道7连通，所述浇注口8下端横截面积小于所述浇注口8上端横截面积。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：在上骨架1内设置有浇注管道7，浇注管道7可以设置为多条，在浇注管道7上端连接有浇注口8，浇注口8下端横截面积小于上端横截面积，便于铸造用液体从浇注口8流入浇注管道7内，然后再从浇注管道7穿过上骨架1流入型腔6中，直至将型腔6内部填满，通过设置多个浇注管道7，便于铸造用液体能够全方位的流入型腔6中，同时，能够加速填满型腔6，提高铸造效率。

实施例3

在实施例1的基础上，如图1所示，所述上骨架1与所述下骨架2内部均设置有若干温控通道9，所述温控通道9前后两端均贯穿所述上骨架1前后侧壁与所述下骨架2前后侧壁，所述温控通道9截面为正六边形；

所述上骨架1与所述下骨架2内部还设置有若干透气通道10，所述透气通道10一端与所述砂层5连接，所述透气通道10另一端与所述温控通道9内部连通；

所述砂层5内还设置有若干第一温度传感器11，所述第一温度传感器11与所述透气通道10一一对应，所述第一温度传感器11与所述透气通道10远离所述温控通道9一端连接，所述第一温度传感器11用于检测所述透气通道10入口端的气体温度。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：在上骨架1与下骨架2内部均设置有若干温控通道9，温控通道9与外部连通，并且温控通道9内可以连通循环冷却水，从而加快铸型的冷却速度，温控通道9的截面为正六边形，使得温控通道9的表面积更大，利于提高散热效果，从而加快却，缩短成型时间，正六边形的结构还不易堵塞，便于清洁，在砂层5内还设置有第一温度传感器11，第一温度传感器11能够检测透气通道10入口端的气体温度，第一温度传感器11设置有若干个，从而监测型腔6内的铸件不同位置的实时温度，从而判断铸件的冷却速度，并通过在温控通道9中通入不同量的冷却水来调节铸件的冷却速度，降低疏松、缩孔等缺陷的产生，有利于提高产品的质量，降低产品的报废率，并且在上骨架1与下骨架2内部还设置有若干透气通道10，在铸造过程中，型腔6内部产生的气体能够穿过砂层5，并通过透气通道10输送至外部环境中，增加了型腔6内部的排气效果，减少反应气体对铸件造成的缺陷，显著提高了铸件的合格率，有助于降低生产成本。

实施例4

在实施例3的基础上，还包括：

加热装置，所述加热装置设置在所述温控通道9内，所述加热装置用于对所述温控通道9内的空气加热，所述加热装置与所述第一温度传感器11一一对应；

第二温度传感器，所述第二温度传感器设置在所述上骨架1外壁，用于检测所述上骨架1外部的环境温度；

温度调节装置，所述温度调节装置设置在所述温控通道9内，所述温度调节装置与所述加热装置电性连接，所述温度调节装置用于调节所述加热装置的实际加热温度；

计时器，所述计时器设置在所述上骨架1外壁，用于记录所述型腔6内的铸件的冷却时长；

控制器，所述控制器设置在所述上骨架1外壁，所述控制器分别于所述第一温度传感器11、所述加热装置、所述第二温度传感器、所述温度调节装置、所述计时器电性连接；

所述控制器基于所述第一温度传感器11、所述第二温度传感器及所述计时器的检测值控制所述温度调节装置对所述加热装置的实际加热温度进行调节，包括以下步骤：

步骤1：基于所述第一温度传感器11及所述计时器的检测值，计算第i个第一温度传感器11检测位置的冷却程度值：

其中，K_i为第i个第一温度传感器11检测位置的冷却程度值，1为常数，S₁为所述温控通道9正六边形的截面面积，L₁为所述温控通道9的长度，t₁为所述计时器记录的所述型腔6内铸件的冷却时长，t₂为所述型腔6内铸件的预设冷却最大时长，ln为自然对数，H₁为所述温控通道9正六边形的截面高度，T_i为第i个所述第一温度传感器11的检测温度，n为所述第一温度传感器11的总数量；

步骤2：基于公式(1)的计算结果及所述第二温度传感器的检测值，通过公式(2)计算第i个加热装置的目标加热温度：

其中，T_Mi为第i个加热装置的目标加热温度，C₁为所述温控通道9内空气的比热容，ρ为所述温控通道9内的空气密度，V₁为所述温控通道9内的总体积，T₂为所述型腔6内的最大预设温度，T₁为所述第二温度传感器检测的所述上骨架1外部的环境温度，γ₁为所述砂层5的换热系数，ω₁为所述砂层5的导热系数，a₁为所述砂层5的厚度，S₂为所述砂层5的散热总面积，γ₂为所述上骨架1与所述下骨架2材料的换热系数，ω₂为所述上骨架1与所述下骨架2材料的导热系数，a₂为所述上骨架1与所述下骨架2的平均壁厚，S₃为所述上骨架1与所述下骨架2的外壁表面积，γ₃为所述温控通道9内空气的换热系数，K₀为所述型腔6内铸件的预设综合冷却程度值；

步骤3：基于公式(2)的计算结果，所述控制器控制所述温度调节装置对所述加热装置的实际加热温度进行调节，将第i个所述加热装置的实际加热温度调节至第i个加热装置的目标加热温度。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：在温控通道9内还设置有加热装置，加热装置可以采用加热棒或电阻丝，加热装置能够为温控通道9内的空气加热，从而调节型腔6内铸件的冷却速度，同时还能利用加热装置的加热完成对型腔6内铸件的热处理工作，由于第一温度传感器11设置为多个，且多个第一温度传感器11检测位置不同，每个检测位置的温度也随之不同，为保证加热装置的均匀加热，不同位置的加热装置的目标加热温度也随之不同，通过第一温度传感器11与计时器的检测值，通过公式(1)能够准确计算出第i个第一温度传感器11检测位置的冷却程度值，针对不同的冷却程度值，通过公式(2)能够计算对应的加热装置的目标加热温度，然后控制器能够控制温度调节装置对不同的加热装置进行加热温度的调节，使得不同的加热装置的实际加热温度到达不同的目标加热温度，实现了在铸件冷却凝固过程中对局部温度的实时监控与调整，改善了铸件金相组织，提高了铸件的力学性能，同时，通过加热装置的加热对铸件进行热处理，相比于传统的铸造后取出、再热处理的工艺，能够大幅提高生产效率，并且能够减少表面氧化层的产生，提高铸件质量的同时能够节约能源损耗。

实施例5

在实施例1的基础上，所述上骨架1与所述下骨架2均采用3D打印技术制作而成，所述上骨架1与所述下骨架2材料均采用耐高温材料，所述上骨架1与所述下骨架2均由若干个小型骨架拼接组合而成。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：上骨架1和下骨架2都是采用3D打印技术直接制作而成，且都采用耐高温材料，提高了上骨架1与下骨架2的耐热性，且上骨架1与下骨架2都是有多个小型骨架拼接组合而成，减小了单个骨架的体积，有利于使用简单机床便能完成砂层5表面的加工。

实施例6

在实施例1的基础上，如图2-图6所示，还包括若干导向装置，所述导向装置包括：

第一箱体12，所述第一箱体12上端与所述上骨架1外侧壁固定连接，所述第一箱体12下端延伸至所述下骨架2外侧壁并设置第一开口，所述第一箱体12左右两侧对称设置有第一通孔13，所述第一通孔13贯穿所述第一箱体12侧壁；

第二箱体14，所述第二箱体14外壁与所述下骨架2外侧壁固定连接，所述第二箱体14位于所述第一箱体12内，所述第二箱体14左右两侧外壁分别与所述第一箱体12左右两侧内壁滑动连接，所述第二箱体14左右两侧对称设置有第二通孔15，所述第二通孔15贯穿所述第二箱体14侧壁，所述第一通孔13与所述第二通孔15连通；

第三箱体16，所述第三箱体16设置在所述第二箱体14上端，所述第三箱体16下端与所述第二箱体14上端固定连接，所述第三箱体16上端设置第三通孔17；

第四通孔18，所述第四通孔18设置在所述第二箱体14上端，所述第四通孔18内设置有滑动柱19，所述滑动柱19外壁与所述第四通孔18内壁滑动连接，所述滑动柱19一端贯穿所述第三通孔17延伸至所述第三箱体16上方，所述滑动柱19另一端延伸至所述第二箱体14内，所述滑动柱19位于所述第二箱体14内一端设置为圆锥状；

两个滑动板20，两个所述滑动板20对称设置在所述滑动柱19左右两侧，所述滑动板20分别贯穿所述第二通孔15、所述第一通孔13并与所述第一通孔13、所述第二通孔15内壁滑动连接，所述滑动板20靠近所述滑动柱19一端设置有滚轮21，所述滚轮21外壁与所述滑动柱19下端外壁接触；

固定板22，所述固定板22设置在所述滑动板20下表面，所述固定板22垂直于所述滑动板20，所述固定板22靠近所述第二箱体14内壁一侧设置第一弹簧23，所述第一弹簧23一端与所述第二箱体14内壁固定连接，所述第一弹簧23另一端与所述固定板22侧壁固定连接；

限位板24，所述限位板24设置在所述滑动柱19上，所述限位板24与所述滑动柱19固定连接，所述限位板24外壁与所述第三箱体16内壁滑动连接；

第二弹簧25，所述第二弹簧25套设在所述滑动柱19上，所述第二弹簧25一端与所述限位板24下表面固定连接，所述第二弹簧25另一端与所述第二箱体14上表面固定连接；

挡板26，所述挡板26设置在所述第一箱体12内，所述挡板26位于所述第二箱体14上方，所述挡板26外壁与所述第一箱体12内壁滑动连接，所述挡板26下表面与所述滑动柱19上端接触；

齿条27，所述齿条27设置在所述挡板26上表面，所述齿条27下端与所述挡板26上表面固定连接，所述齿条27后侧壁与所述第一箱体12后侧内壁滑动连接，所述齿条27前侧壁带齿；

齿轮28，所述齿轮28设置在所述齿条27前侧，所述齿轮28与所述齿条27前侧壁通过齿轮28传动连接，所述齿轮28左侧设置转轴29，所述转轴29远离所述齿轮28一端贯穿所述第一箱体12左侧壁，延伸至所述第一箱体12左侧外部并设置旋钮30，所述转轴29通过轴承31与所述第一箱体12左侧壁转动连接；

限位柱32，所述限位柱32设置在所述齿轮28上方，所述限位柱32一端与所述齿条27侧壁接触，所述限位柱32另一端贯穿所述第一箱体12右侧壁，延伸至所述第一箱体12右侧外部并设置拉板33，所述限位柱32与所述第一箱体12右侧壁滑动连接，所述限位柱32上套设有第三弹簧34，所述第三弹簧34一端与所述拉板33侧壁固定连接，所述第三弹簧34另一端与所述第一箱体12右侧外壁固定连接。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：将上骨架1安装到下骨架2上表面时，将第一箱体12下端的第一开口对准第二箱体14，然后第一箱体12内壁顺着第二箱体14外壁向下滑动，然后挡板26下表面会与滑动柱19上端接触，初始状态时，滑动板20位于第二通孔15内，且在第二弹簧25的作用下，限位板24与第三箱体16上端内壁接触，当挡板26下表面与滑动柱19上端接触后，上骨架1完全放置到下骨架2上，且上骨架1与下骨架2组装完成，此时，转动旋钮30，旋钮30转动能够带动转轴29转动，转轴29转动能够带动齿轮28转动，齿轮28转动能够带动齿条27向下滑动，齿条27向下滑动带动挡板26向下滑动，挡板26能够带动滑动柱19向下运动，限位板24能够起到限位作用，从而限制滑动柱19的上下滑动距离，滑动柱19向下运动带动限位板24在第三箱体16内滑动，限位板24能够起到限位作用，从而限制滑动柱19的上下滑动距离，限位板24向下运动使第二弹簧25压缩，然后滑动柱19下端开始挤压左右两侧的两个滚轮21，在滑动柱19圆锥状的下端的挤压作用下，滚轮21带动滑动板20在第二通孔15内向第一通孔13方向滑动，第一弹簧23压缩，随着滑动柱19的逐渐向下，滑动板20逐渐滑入第一通孔13内，当滑动板20远离滚轮21一端滑动至第一箱体12外壁时，限位柱32与齿条27上端接触，在第三弹簧34的作用下，限位柱32能够卡在齿条27上端，此时停止转动旋钮30，滑动板20位于第一通孔13与第二通孔15内，使得第二箱体14与第一箱体12固定连接在一起，从而使得上骨架1稳固安装到了下骨架2上，铸造完毕后，拉动拉板33，拉板33带动限位柱32向远离齿条27方向运动，第三弹簧34拉伸，在第二弹簧25的作用下，滑动柱19向上运动，滑动柱19逐渐远离滚轮21，滚轮21失去挤压，在第一弹簧23的作用下，第一弹簧23带动固定板22靠近滑动柱19方向运动，从而带动滑动板20从第一通孔13中滑出，此时，可以将上骨架1从下骨架2上取下，第二箱体14不仅对第一箱体12起到了导向作用，有助于上骨架1的准确安装，而且通过转动旋钮30能够将上骨架1与下骨架2稳固连接，防止在铸造过程中由于上骨架1与下骨架2之间发生偏移而影响铸造质量，因此，通过设置导向装置，有利于上骨架1与下骨架2之间的快速拆装，更加方便快捷，提高了生产效率，通过限位柱32对齿条27的限制，可以有效避免人员误碰旋钮30而导致上骨架1与下骨架2之间发生松动，导向装置设置有多个，分别设置在上骨架1与下骨架2不同的侧壁，且前侧壁与后侧壁的导向装置错位设置，有效避免了上骨架1装反问题的发生，从而提高了铸件的合格率，进一步降低了生产成本。

一种具有3D打印骨架的无模铸造铸型的制造方法，用于制造上述的一种具有3D打印骨架的无模铸造铸型，包括以下步骤：

步骤S1：三维立体工艺建模：根据需要铸造的铸件形状，使用三维软件进行建模，得到铸型三维模型，并对铸型三维模型进行分割，将铸型三维模型分割为上铸型三维模型与下铸型三维模型，并根据上铸型三维模型生成第一轮廓，根据下铸型三维模型生成第二轮廓，完成铸型设计；

步骤S2：制作上骨架1：以所述第一轮廓外周为基准，使用3D打印机打印上骨架1，打印过程中，所述上骨架1内的所述第一空腔3轮廓与所述第一轮廓相同；

步骤S3：制作下骨架2：以所述第二轮廓外周为基准，使用3D打印机打印下骨架2，打印过程中，所述下骨架2内的所述第二空腔4轮廓与所述第二轮廓相同；

步骤S4：设置砂层5：在上骨架1与下骨架2内壁根据预设厚度设置砂层5；

步骤S5：加工砂层5：使用等高轮廓铣对砂层5表面进行精加工，等高轮廓铣的进给量为0.1毫米-0.3毫米，精加工完毕后，在砂层5表面进行涂料刷涂与浸涂处理，并进行烘干；

步骤S6：组装上骨架1与下骨架2：砂层5表面烘干后，将上骨架1与下骨架2组装，使得上骨架1内的上铸型三维模型与下骨架2内的下铸型三维模型组合成为整个铸型三维模型，并对上骨架1与下骨架2外壁进行紧固连接处理。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：制造方法包括以下步骤：三维立体工艺建模、制作上骨架1、制作下骨架2、设置砂层5、加工砂层5、组装上骨架1与下骨架2，具体制作方法为：先根据需要铸造的铸件形状，使用三维软件进行建模，得到铸型三维模型，并对铸型三维模型进行分割，将铸型三维模型分割为上铸型三维模型与下铸型三维模型，并根据上铸型三维模型生成第一加工程序，根据下铸型三维模型生成第二加工程序，完成铸型设计，接着以第一轮廓外周为基准，使用3D打印机打印上骨架1，打印过程中，上骨架1内的第一空腔3轮廓与第一轮廓相同，以第二轮廓外周为基准，使用3D打印机打印下骨架2，打印过程中，下骨架2内的第二空腔4轮廓与第二轮廓相同，并在上骨架1与下骨架2内壁根据预设厚度设置砂层5，使用等高轮廓铣对砂层5表面进行精加工，等高轮廓铣的进给量为0.1毫米-0.3毫米，精加工完毕后，在砂层5表面进行涂料刷涂与浸涂处理，并进行烘干，待砂层5表面烘干后，将上骨架1与下骨架2组装，使得上骨架1内的上铸型三维模型与下骨架2内的下铸型三维模型组合成为整个铸型三维模型，并对上骨架1与下骨架2外壁进行紧固连接处理，此时铸型制造完成，通过上述方法制造的铸型，由于采用了3D打印的上骨架1与下骨架2，增加了铸型的整体强度，在加工过程中不会出现砂坯塌陷破损的问题，提高了铸型合格率，同时，根据铸件形状在上骨架1与下骨架2内分别设置第一空腔3与第二空腔4，可以省去砂坯铣平、型腔6铣、剩余铣的加工过程，只需要使用等高轮廓铣对砂层5精加工即可，缩减了加工工序，提高了加工效率，减少加工时长，进而降低了制造成本。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种具有3D打印骨架的无模铸造铸型，其特征在于，包括：上骨架(1)与下骨架(2)，所述上骨架(1)下表面设置第一空腔(3)，所述下骨架(2)上表面设置第二空腔(4)，所述第一空腔(3)与所述第二空腔(4)表面均设置有砂层(5)，所述上骨架(1)下表面与所述下骨架(2)上表面贴合，所述第一空腔(3)与所述第二空腔(4)拼接构成型腔(6)。

2.根据权利要求1所述的一种具有3D打印骨架的无模铸造铸型，其特征在于，所述上骨架(1)内竖直设置有浇注管道(7)，所述浇注管道(7)一端延伸至所述上骨架(1)上表面，所述浇注管道(7)另一端贯穿所述砂层(5)并延伸至所述第一空腔(3)内，所述上骨架(1)上表面通过所述浇注管道(7)与所述第一空腔(3)连通。

3.根据权利要求2所述的一种具有3D打印骨架的无模铸造铸型，其特征在于，所述上骨架(1)上表面设置有浇注口(8)，所述浇注口(8)下端与所述浇注管道(7)连通，所述浇注口(8)下端横截面积小于所述浇注口(8)上端横截面积。

4.根据权利要求1所述的一种具有3D打印骨架的无模铸造铸型，其特征在于，所述上骨架(1)与所述下骨架(2)内部均设置有若干温控通道(9)，所述温控通道(9)前后两端均贯穿所述上骨架(1)前后侧壁与所述下骨架(2)前后侧壁，所述温控通道(9)截面为正六边形。

5.根据权利要求4所述的一种具有3D打印骨架的无模铸造铸型，其特征在于，所述上骨架(1)与所述下骨架(2)内部还设置有若干透气通道(10)，所述透气通道(10)一端与所述砂层(5)连接，所述透气通道(10)另一端与所述温控通道(9)内部连通。

6.根据权利要求5所述的一种具有3D打印骨架的无模铸造铸型，其特征在于，所述砂层(5)内还设置有若干第一温度传感器(11)，所述第一温度传感器(11)与所述透气通道(10)一一对应，所述第一温度传感器(11)与所述透气通道(10)远离所述温控通道(9)一端连接，所述第一温度传感器(11)用于检测所述透气通道(10)入口端的气体温度。

7.根据权利要求6所述的一种具有3D打印骨架的无模铸造铸型，其特征在于，还包括：

加热装置，所述加热装置设置在所述温控通道(9)内，所述加热装置用于对所述温控通道(9)内的空气加热，所述加热装置与所述第一温度传感器(11)一一对应；

第二温度传感器，所述第二温度传感器设置在所述上骨架(1)外壁，用于检测所述上骨架(1)外部的环境温度；

温度调节装置，所述温度调节装置设置在所述温控通道(9)内，所述温度调节装置与所述加热装置电性连接，所述温度调节装置用于调节所述加热装置的实际加热温度；

计时器，所述计时器设置在所述上骨架(1)外壁，用于记录所述型腔(6)内的铸件的冷却时长；

控制器，所述控制器设置在所述上骨架(1)外壁，所述控制器分别于所述第一温度传感器(11)、所述加热装置、所述第二温度传感器、所述温度调节装置、所述计时器电性连接。

8.根据权利要求1所述的一种具有3D打印骨架的无模铸造铸型，其特征在于，所述上骨架(1)与所述下骨架(2)均采用3D打印技术制作而成，所述上骨架(1)与所述下骨架(2)材料均采用耐高温材料，所述上骨架(1)与所述下骨架(2)均由若干个小型骨架拼接组合而成。

9.根据权利要求1所述的一种具有3D打印骨架的无模铸造铸型，其特征在于，还包括若干导向装置，所述导向装置包括：

第一箱体(12)，所述第一箱体(12)上端与所述上骨架(1)外侧壁固定连接，所述第一箱体(12)下端延伸至所述下骨架(2)外侧壁并设置第一开口，所述第一箱体(12)左右两侧对称设置有第一通孔(13)，所述第一通孔(13)贯穿所述第一箱体(12)侧壁；

第二箱体(14)，所述第二箱体(14)外壁与所述下骨架(2)外侧壁固定连接，所述第二箱体(14)位于所述第一箱体(12)内，所述第二箱体(14)左右两侧外壁分别与所述第一箱体(12)左右两侧内壁滑动连接，所述第二箱体(14)左右两侧对称设置有第二通孔(15)，所述第二通孔(15)贯穿所述第二箱体(14)侧壁，所述第一通孔(13)与所述第二通孔(15)连通；

第三箱体(16)，所述第三箱体(16)设置在所述第二箱体(14)上端，所述第三箱体(16)下端与所述第二箱体(14)上端固定连接，所述第三箱体(16)上端设置第三通孔(17)；

第四通孔(18)，所述第四通孔(18)设置在所述第二箱体(14)上端，所述第四通孔(18)内设置有滑动柱(19)，所述滑动柱(19)外壁与所述第四通孔(18)内壁滑动连接，所述滑动柱(19)一端贯穿所述第三通孔(17)延伸至所述第三箱体(16)上方，所述滑动柱(19)另一端延伸至所述第二箱体(14)内，所述滑动柱(19)位于所述第二箱体(14)内一端设置为圆锥状；

两个滑动板(20)，两个所述滑动板(20)对称设置在所述滑动柱(19)左右两侧，所述滑动板(20)分别贯穿所述第二通孔(15)、所述第一通孔(13)并与所述第一通孔(13)、所述第二通孔(15)内壁滑动连接，所述滑动板(20)靠近所述滑动柱(19)一端设置有滚轮(21)，所述滚轮(21)外壁与所述滑动柱(19)下端外壁接触；

固定板(22)，所述固定板(22)设置在所述滑动板(20)下表面，所述固定板(22)垂直于所述滑动板(20)，所述固定板(22)靠近所述第二箱体(14)内壁一侧设置第一弹簧(23)，所述第一弹簧(23)一端与所述第二箱体(14)内壁固定连接，所述第一弹簧(23)另一端与所述固定板(22)侧壁固定连接；

限位板(24)，所述限位板(24)设置在所述滑动柱(19)上，所述限位板(24)与所述滑动柱(19)固定连接，所述限位板(24)外壁与所述第三箱体(16)内壁滑动连接；

第二弹簧(25)，所述第二弹簧(25)套设在所述滑动柱(19)上，所述第二弹簧(25)一端与所述限位板(24)下表面固定连接，所述第二弹簧(25)另一端与所述第二箱体(14)上表面固定连接；

挡板(26)，所述挡板(26)设置在所述第一箱体(12)内，所述挡板(26)位于所述第二箱体(14)上方，所述挡板(26)外壁与所述第一箱体(12)内壁滑动连接，所述挡板(26)下表面与所述滑动柱(19)上端接触；

齿条(27)，所述齿条(27)设置在所述挡板(26)上表面，所述齿条(27)下端与所述挡板(26)上表面固定连接，所述齿条(27)后侧壁与所述第一箱体(12)后侧内壁滑动连接，所述齿条(27)前侧壁带齿；

齿轮(28)，所述齿轮(28)设置在所述齿条(27)前侧，所述齿轮(28)与所述齿条(27)前侧壁通过齿轮(28)传动连接，所述齿轮(28)左侧设置转轴(29)，所述转轴(29)远离所述齿轮(28)一端贯穿所述第一箱体(12)左侧壁，延伸至所述第一箱体(12)左侧外部并设置旋钮(30)，所述转轴(29)通过轴承(31)与所述第一箱体(12)左侧壁转动连接；

限位柱(32)，所述限位柱(32)设置在所述齿轮(28)上方，所述限位柱(32)一端与所述齿条(27)侧壁接触，所述限位柱(32)另一端贯穿所述第一箱体(12)右侧壁，延伸至所述第一箱体(12)右侧外部并设置拉板(33)，所述限位柱(32)与所述第一箱体(12)右侧壁滑动连接，所述限位柱(32)上套设有第三弹簧(34)，所述第三弹簧(34)一端与所述拉板(33)侧壁固定连接，所述第三弹簧(34)另一端与所述第一箱体(12)右侧外壁固定连接。

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