[發(fā)明專利]一種提升3D打印砂型脆弱部位剛度的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810132700.4
• 申請(qǐng)日: 2018-02-09
• 公開（公告）號(hào): CN108160921B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯兵武;李棟;孟慶文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 共享智能鑄造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心有限公司
• 主分類號(hào): B22C9/02
• 分類號(hào): B22C9/02;B22C9/10;B33Y10/00
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 徐素柏

本發(fā)明涉及砂型增材制造工藝技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)一種提升3D打印砂芯脆弱部位剛度的方法，在砂型或砂芯三維建模后，在三維軟件中找出砂型的脆弱連接部位，通過三維軟件測(cè)量脆弱連接部位的體積V和脆弱連接部位與砂型主體的最小截面S1，計(jì)算V/S1比值，當(dāng)比值大于800時(shí)，直接在三維模型中對(duì)脆弱連接部位設(shè)置加強(qiáng)連接結(jié)構(gòu)，使脆弱連接部的體積與脆弱連接部位的截面積和之比小于800，將加強(qiáng)連接結(jié)構(gòu)與砂芯整體同時(shí)3D打印成型，帶有加強(qiáng)連接結(jié)構(gòu)的砂型進(jìn)行后續(xù)的清理、轉(zhuǎn)運(yùn)、流涂和烘烤等過程，在合箱前將加強(qiáng)連接結(jié)構(gòu)切除，以避免下芯干涉。本發(fā)明的方法中，通過在脆弱部位與砂型主體之間設(shè)置加強(qiáng)連接結(jié)構(gòu)，并將加強(qiáng)連接結(jié)構(gòu)隨砂型主體同步打印出來形成砂形的一部份，用于增加砂型脆弱部位的剛度，防止砂型轉(zhuǎn)運(yùn)、流涂等中間環(huán)節(jié)斷裂。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及砂型增材制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種提升3D打印砂型脆弱部位剛度的方法。

背景技術(shù)

采用增材制造3D打印技術(shù)制造鑄造用砂芯、砂型時(shí)，由于在打印過程中無法放置用于加強(qiáng)砂芯、砂型整體剛度的芯鐵，致使帶有懸臂、懸掛等脆弱結(jié)構(gòu)的砂芯、砂型在最脆弱的連接處有斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。例如，帶有懸掛結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣箱砂芯，所述砂芯由兩側(cè)的臺(tái)臂結(jié)構(gòu)和中間的成型結(jié)構(gòu)組成，所述成型結(jié)構(gòu)與所述臺(tái)臂結(jié)構(gòu)為懸掛式連接，在砂芯的轉(zhuǎn)運(yùn)、流涂過程中會(huì)有很大的斷裂風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中采用增材制造技術(shù)3D打印砂芯或砂型時(shí)無法放置芯鐵加強(qiáng)砂型脆弱部位的問題，提供一種的提升3D打印砂型脆弱部位剛度的方法，通過在脆弱部位與砂型主體之間設(shè)置加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，并將加強(qiáng)結(jié)構(gòu)隨砂型主體同步打印出來形成砂形的一部份，用于增加砂型脆弱部位的剛度，防止砂型轉(zhuǎn)運(yùn)、流涂等中間環(huán)節(jié)斷裂。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種提升3D打印砂型脆弱部位剛度的方法，包括如下步驟：

第一步，在三維軟件中建模待打印砂型的三維模型，并對(duì)砂型結(jié)構(gòu)的各部位進(jìn)行分析查看，確定砂型各部位中的脆弱連接部位；

第二步，在三維軟件中從第一步確定的脆弱連接部位與砂型主體連接的最小截面處進(jìn)行分切，并測(cè)量分切下來的脆弱連接部位的體積V和最小連接截面的總面積S1，計(jì)算V/S1的比值；

第三步，根據(jù)第二步計(jì)算的結(jié)果，當(dāng)V/S1的比值大于800時(shí)，在脆弱連接部位與砂型主體之間設(shè)置加強(qiáng)連接結(jié)構(gòu)，所述加強(qiáng)連接結(jié)構(gòu)的最小截面積為S2，使V/（S1+S2）比值小于800；

第四步：根據(jù)第三步的計(jì)算結(jié)果，在砂型主體與脆弱連接部位之間分別對(duì)應(yīng)設(shè)置一對(duì)或一對(duì)以上的加強(qiáng)連接結(jié)構(gòu)的接觸點(diǎn)，并確定具體的加強(qiáng)連接結(jié)構(gòu)，使加強(qiáng)連接結(jié)構(gòu)與砂型為一個(gè)便于3D打印的整體，隨砂型打印出來；

第五步：待設(shè)計(jì)有加強(qiáng)連接結(jié)構(gòu)的砂型清理、轉(zhuǎn)運(yùn)、流涂、烘烤完成后，在合箱準(zhǔn)備時(shí)將加強(qiáng)連接結(jié)構(gòu)機(jī)械去除，避免下型干涉，繼續(xù)后續(xù)合箱工作。

本發(fā)明的提升3D打印砂型剛度的方法中，在砂芯或砂型三維設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)脆弱連接部位的結(jié)構(gòu)特征設(shè)置加強(qiáng)連接結(jié)構(gòu)，使其與砂芯或砂型同時(shí)打印出來，實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)連接結(jié)構(gòu)與砂芯或砂型主體的一體式連接，增加脆弱部位與砂芯或砂型主體之間連接點(diǎn)和受力面，保證了砂芯或砂型結(jié)構(gòu)整體的完整性和脆弱部位可靠的支撐剛度，避免砂芯或砂型流轉(zhuǎn)過程中脆弱部位斷裂的危害，從而提高砂芯成品率，擴(kuò)大增材制造的應(yīng)用范圍。

進(jìn)一步的，所述脆弱連接部位為懸臂或懸掛結(jié)構(gòu)。

為實(shí)現(xiàn)脆弱部位與砂型主體受力的均衡性和剛度的可靠性，第三步中，同一脆弱結(jié)構(gòu)連接部位與砂型主體之間的加強(qiáng)連接結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)設(shè)置一處或多處，各處加強(qiáng)連接結(jié)構(gòu)的最小截面積和計(jì)為S2。對(duì)于單向尺寸較大的脆弱部位，沿脆弱部位較大尺寸的方向與砂型主體之間設(shè)置多處加強(qiáng)連接結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步保證脆弱部位與砂型主體之間的連接剛度及受力均衡性。

進(jìn)一步的，同一加強(qiáng)連接結(jié)構(gòu)與脆弱連接部位的接觸點(diǎn)為N處時(shí)，該加強(qiáng)連接結(jié)構(gòu)與脆弱連接部位的最小截面積為N×加強(qiáng)連接結(jié)構(gòu)最小截面積。