[發(fā)明專利]一種多材質(zhì)砂型打印用高柔性多區(qū)域鋪砂方法及裝置

有效

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• 申請日: 2022-05-20
• 公開（公告）號: CN114918371B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊浩秦;單忠德;強惠
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B22C9/02
• 分類號: B22C9/02;B33Y30/00
• 代理公司: 北京奇眸智達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11861
• 代理人: 樊進茹

本發(fā)明公開了一種多材質(zhì)砂型打印用高柔性多區(qū)域鋪砂裝置，包括打印機構(gòu)、壓實機構(gòu)、振動鋪砂機構(gòu)、機座滾珠絲杠機構(gòu)、支撐板、機座、滾珠絲杠機構(gòu)，振動鋪砂機構(gòu)、壓實機構(gòu)、打印機構(gòu)安裝在支撐板上，打印時一起在機座滾珠絲杠機構(gòu)上滑動，依次完成打印區(qū)域的鋪砂、壓實和打印操作；振動鋪砂機構(gòu)的鋪砂盒與隨動鋪砂機構(gòu)通過移動滑臺與滾珠絲杠機構(gòu)相連接，實現(xiàn)二維運動，壓實機構(gòu)的壓板采用電動推缸、升降導(dǎo)柱、軸承來控制升降，實現(xiàn)鋪砂后的壓實操作；打印機構(gòu)包括噴頭橫梁部件、拖鏈、橫向底座和打印頭部件，打印頭部件由橫向底座和拖鏈帶動實現(xiàn)二維移動打印。本發(fā)明可以提高多材質(zhì)砂型整體打印成形裝備的打印精度和柔性化制造能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鑄造砂型的3DP打印領(lǐng)域，具體涉及一種多材質(zhì)砂型打印用高柔性多區(qū)域鋪砂方法及裝置。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中，砂型3DP打印技術(shù)與設(shè)備普遍存在成形材料受限且單一、柔性化制造能力弱等問題，單一造型材料不能兼?zhèn)鋬?yōu)良的強度、透氣性、發(fā)氣量等鑄造性能，同時鑄型局部的導(dǎo)熱系數(shù)、界面換熱系數(shù)、熱膨脹性等參數(shù)較低，導(dǎo)致復(fù)雜鑄件組織性能、力學(xué)性能差、尺寸精度低，難以滿足高端復(fù)雜鑄件的高性能鑄造需求。

多材質(zhì)砂型3D打印成形技術(shù)主要包括砂粒預(yù)處理、數(shù)字化鋪砂、打印成形以及后處理等工序。該技術(shù)首先建立鑄型的三維模型，導(dǎo)入切片軟件進行分層切片處理；然后根據(jù)每層砂型的二維輪廓數(shù)據(jù)生成每一層的打印圖案，得到截面信息；將預(yù)混固化劑的不同型砂顆粒存放在鋪砂槽中進行鋪砂，層層固化，堆積成形；砂型制備完成后，將砂型清理出來，除去表面浮砂即可。基于微滴噴射技術(shù)的多材質(zhì)砂型整體打印裝備有以下不足之處：

(1)型砂材料單一，材質(zhì)種類受限，不能實現(xiàn)多區(qū)域柔性鋪砂；

(2)型砂鋪放區(qū)域難以精確控制，不同材質(zhì)型砂顆粒界面匹配調(diào)控難；

(3)不能針對目標(biāo)區(qū)域進行鋪砂，復(fù)雜鑄件柔性調(diào)控能力弱。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中3DP鋪砂打印設(shè)備存在成形材料受限、型砂顆粒界面匹配調(diào)控難和復(fù)雜鑄件柔性調(diào)控能力弱等問題，本發(fā)明提供了一種多材質(zhì)砂型打印用高柔性多區(qū)域鋪砂方法及裝置，以提高多材質(zhì)砂型整體打印成形裝備的打印精度和柔性化制造能力。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種多材質(zhì)砂型打印用高柔性多區(qū)域鋪砂裝置，包括打印機構(gòu)、壓實機構(gòu)、振動鋪砂機構(gòu)、機座滾珠絲杠機構(gòu)、支撐板、機座、滾珠絲杠機構(gòu)，振動鋪砂機構(gòu)、壓實機構(gòu)、打印機構(gòu)安裝在支撐板上，打印時一起在機座滾珠絲杠機構(gòu)上滑動，依次完成打印區(qū)域的鋪砂、壓實和打印操作；振動鋪砂機構(gòu)的鋪砂盒與隨動鋪砂機構(gòu)通過移動滑臺與滾珠絲杠機構(gòu)相連接，實現(xiàn)二維運動，壓實機構(gòu)的壓板采用電動推缸、升降導(dǎo)柱、軸承來控制升降，實現(xiàn)鋪砂后的壓實操作；打印機構(gòu)包括噴頭橫梁部件、拖鏈、一號橫向底座和打印頭部件，打印頭部件由一號橫向底座和拖鏈帶動實現(xiàn)二維移動打印。

作為本方案的進一步地設(shè)計，所述振動鋪砂機構(gòu)由鋪砂盒、隨動鋪砂盒、振動篩砂機構(gòu)以及滾珠絲杠機構(gòu)組成；所述鋪砂盒經(jīng)滾珠絲杠機構(gòu)帶動進行大面積鋪砂；隨動鋪砂盒的二號橫向底座與滾珠絲杠機構(gòu)連接，且隨動鋪砂盒可在二號橫向底座上移動，進而可進行大區(qū)域多處定量定點鋪砂。

作為本方案的進一步地設(shè)計，所述振動篩砂機構(gòu)由彈簧振動機構(gòu)和多格篩網(wǎng)組成，多格篩網(wǎng)與支撐板之間采用彈簧振動機構(gòu)相連接，多格篩網(wǎng)上設(shè)計有多個隔板，可分區(qū)鋪設(shè)多種型砂，篩網(wǎng)可根據(jù)落砂量需求設(shè)計網(wǎng)孔形狀、網(wǎng)孔排列密度和網(wǎng)孔中心距，彈簧振動機構(gòu)可根據(jù)振動程度設(shè)計極限尺寸和數(shù)量，保證落砂量及均勻性。

作為本方案的進一步地設(shè)計，所述壓實機構(gòu)包括電動推缸、升降導(dǎo)柱、壓板和軸承，壓板通過固定板與支撐板之間連接，壓板設(shè)置在支撐板下方，通過電動推缸帶動升降導(dǎo)柱上下升降以此對落砂區(qū)域進行壓實，升降導(dǎo)柱通過軸承與支撐板實現(xiàn)連接。