3D砂模打印机
一种能够直接3D打印制造铸造行业所用砂模的3D砂模打印机。它是在机架上设置铺砂机构、喷胶打印机构、加热打印机构，在机架下方设置轨道，在轨道上设置圆形旋转砂车并在铺砂打印工位处的轨道下方设置圆形旋转砂车举升机构、旋转机构、可升降工作平台举升机构，或在轨道上设置自带可升降工作平台举升机构的矩形往复运动砂车，同时设置上位机，在上位机中安装把砂模的3D图形生成一系列2D截面图形数据的软件程序，并设置整机控制系统。整机控制系统根据上位机中的软件程序生成的截面图形点阵数据，控制和指挥各机构及圆形旋转砂车或矩形往复运动砂车动作，进行层层铺砂打印直到所有截面图层都完成、砂模制作完成。
实用新型
CN202020179041.2
2020-01-16
CN212857633U
2021-04-02
B22C9/02(2006.01)
梁文涛
梁文涛;孙建胜;郭军
264200 山东省威海市环翠区张村镇柳沟花园小区9号楼606
山东;37
1.一种3D砂模打印机，包括送料机、进料口、机架、胶箱、滤网，其特征是：在机架上设置一个通过进料口与送料机连通的、水平的、内置旋转匀砂弹簧的匀砂筒，在机架上设置一个位于匀砂筒下方的、水平的、外表面上设置若干个蓄砂孔或通长的蓄砂槽的匀砂辊，在匀砂筒底部、对应着匀砂辊顶端处设置一条矩形管状的下砂槽，下砂槽前侧面和后侧面的下边缘均与匀砂辊的顶端相挨，在匀砂辊下方设置一个倾斜的匀砂板，匀砂板下边缘与铺砂方向垂直，在匀砂筒和匀砂辊上分别设置动力装置来带动旋转匀砂弹簧和匀砂辊旋转，匀砂筒及其动力装置、匀砂辊及其动力装置和匀砂板共同组成铺砂机构，铺砂机构位于铺砂打印工位正上方且工作时整体保持静止不动；设置胶泵，胶泵的入口通过胶管、滤网连接胶箱，出口连接单向阀，单向阀的出口分别通过胶管连接共轨管和蓄能减震器，设置一套电磁阀阵列，每个电磁阀单元的入口均分别通过支胶管与共轨管的每根支歧管一一对应连接，在机架上设置一套水平的喷嘴阵列，每个电磁阀单元的出口均分别通过支胶管与喷嘴阵列的每个喷嘴一一对应连接，设置压力表监控管路中的压力，胶箱、滤网、胶管、胶泵、单向阀、共轨管、蓄能减震器、电磁阀阵列、支胶管、喷嘴阵列和压力表共同组成喷胶打印机构，喷嘴阵列位于铺砂打印工位正上方且工作时整体保持静止不动；在机架上设置一套水平的加热打印机构，加热打印机构由一套点阵电加热头、一个带有制动装置的放带辊和一个带有张力提供装置的收带辊组成，铁氟龙薄膜经放带辊放出并制动后覆盖在点阵电加热头上、再经收带辊收起并张紧，薄膜将点阵电加热头与砂面隔开，加热打印机构用适当压力与砂面相接触并对该砂层进行可控加热，加热打印机构位于铺砂打印工位正上方且工作时整体保持静止不动；在机架下方设置水平的轨道，轨道经过铺砂打印工位正下方；在轨道上设置圆形旋转砂车，砂车上设置相互绝缘的主动轮、砂车驱动机构及其控制系统、无线收发模块，砂车底盘设置为水平的、可在砂车内进行上下平移升降并能与砂车进行同步旋转的可升降工作平台，配置圆形旋转砂车时，铺砂机构、喷胶打印机构和加热打印机构分别占有可升降工作平台的一条半径，在铺砂打印工位处的轨道下方设置可升降工作平台举升机构、砂车举升机构和砂车旋转机构，在砂车旋转机构上设置绝对角度传感器，砂车驱动机构的动力电源通过主动轮接触带有低压安全直流电的轨道接入，绝对角度传感器实时读取砂车的绝对角度信息并传送到整机控制系统，命令信号通过无线收发模块与整机控制系统进行联络；或在轨道上设置矩形往复运动砂车，砂车上设置砂车驱动机构、可升降工作平台举升机构、电刷、无线收发模块、绝对位置传感器，砂车底盘设置为水平的、可在砂车内进行上下平移升降的可升降工作平台，配置矩形往复运动砂车时，铺砂机构、喷胶打印机构和加热打印机构均与铺砂方向垂直，在轨道侧边设置安全滑触线，砂车动力电源通过电刷与安全滑触线接入，绝对位置传感器实时读取砂车的绝对位置信息并传送到整机控制系统，命令信号通过无线收发模块与整机控制系统进行联络；设置上位机，在上位机中安装软件程序，包括适用于圆形旋转砂车的软件程序和适用于矩形往复运动砂车的软件程序；设置整机控制系统，整机控制系统通过通讯或存储卡等方式，接收上位机中的软件程序根据砂模3D图形生成的一系列2D截面图形数据，并将之存储在内存中，控制和指挥铺砂机构、喷胶打印机构、加热打印机构、圆形旋转砂车或矩形往复运动砂车协同工作，对预设厚度的砂模截面图层进行层层铺砂、喷胶打印或加热打印，直至所有截面图层都完成、砂模制作完成。 2.根据权利要求1所述的3D砂模打印机，其特征是：下砂槽前侧面的下边缘与匀砂辊顶端之间预留一个空档，在下砂槽两端分别设置一个支架并通过支架安装一个位于空档处的扫平辊，扫平辊上方与下砂槽前侧面的下边缘相挨，下方则与匀砂辊相切，匀砂辊旋转时通过匀砂辊齿圈和扫平辊齿轮啮合带动扫平辊旋转；自匀砂板上边缘开始设置若干条与匀砂板下边缘垂直的导砂槽，导砂槽的深度由上至下逐渐变浅、宽度由上至下逐渐变宽，且在靠近匀砂板下边缘时导砂槽完全消失变为平面，平面直至匀砂板下边缘；在匀砂板背面设置可调速电机带动的偏心轴，匀砂板下端通过轴承固定在偏心轴上、上端通过摇杆和调心轴承固定在机架上，偏心轴转动时带动匀砂板泳动。 3.根据权利要求1所述的3D砂模打印机，其特征是：在机架上同时设置两套铺砂机构，分别位于喷胶打印机构和加热打印机构的两侧即打印方向的前方和后方，两套铺砂机构的匀砂辊使用同一台伺服电机并经过减速机和同步带传动后，再分别被各自专属的单向超越离合器驱动。 4.根据权利要求1所述的3D砂模打印机，其特征是：喷嘴阵列由两块等大的矩形金属板拼合而成，在两块金属板的相向面上分别设置一排一一对应的、细密的半圆形沟槽，沟槽下端均在金属板底部开口，两块金属板拼合时相应的沟槽合并成一条完整的圆形细管作为喷嘴，在两块金属板的喷嘴上方处分别设置数量等于喷嘴总数一半、两端分别开口在金属板相向面和背面、管径大于喷嘴的孔洞作为导胶孔，喷嘴上端均轮番与不同金属板上的导胶孔一一对应连通，同任意两条相邻的喷嘴连通的两个导胶孔均分别位于不同金属板上，位于金属板背面的导胶孔开口端以便于操作的间距排列成多行且分别通过支胶管与电磁阀阵列中的每个电磁阀单元的输出端一一对应连接；在机架上设置若干套支胶管集束器，归纳整理数量庞大的支胶管；同时并排设置若干套相同的喷嘴阵列。 5.根据权利要求1所述的3D砂模打印机，其特征是：在机架上设置一套水平的、贴近铺砂平面的、位于铺砂机构和喷胶打印机构之后的高频加热器，包括一个长方形绝缘板，在绝缘板上设置多个由线圈和电容串联成的高频单元，高频单元并联并且按规律排列成阵列再连接到高频电源上，在绝缘板上方设置一个带有筛孔的金属屏蔽防护罩对高频辐射进行防护，高频加热器位于铺砂打印工位正上方且工作时整体保持静止不动。 6.根据权利要求1所述的3D砂模打印机，其特征是：在铝质或铜质基板上覆盖陶瓷涂层，在陶瓷涂层上设置若干细小的加热单元，加热单元排成加热阵列，加热阵列表面涂有耐磨保护层并通过排线引出，排线连接到整机控制系统，基板和其上设置的加热阵列共同组成点阵电加热头；在点阵电加热头前方设置预加热装置，预加热装置将覆膜砂表层树脂先期加热至略低于它的熔融温度，点阵电加热头随后将砂层继续加热至覆膜砂表层树脂的熔融温度。 7.根据权利要求1所述的3D砂模打印机，其特征是：设置一个圆管，圆管上端通过变径弯管连通匀砂筒并固定在其上，圆管垂直于可升降工作平台且其圆心与平台、盲区的圆心重合，圆管下端连通一个圆锥形倒装漏斗，漏斗下端口沿与铺砂平面齐平，在漏斗内设置一个底面也与铺砂平面齐平的圆台状芯塞，在圆台状芯塞上沿其半径开一道贯通的、与其半径等长的下砂细缝，在圆台状芯塞底面沿其半径设置一道与其半径等长的平底槽，在平底槽上设置由若干个喷嘴组成的、与平底槽等长的微型喷嘴阵列且喷嘴均高于铺砂平面，在平底槽上设置一套与平底槽等长的微型加热打印机构且微型加热打印机构与铺砂平面齐平，下砂细缝与匀砂板的下边缘在一条线上，微型喷嘴阵列与喷胶打印机构的喷嘴阵列在一条线上，微型加热打印机构的点阵电加热头与加热打印机构的点阵电加热头在一条线上。 8.根据权利要求1所述的3D砂模打印机，其特征是：在机架的底座部分设置四个液压缸，设置一个带外齿圈的交叉辊子轴承，其静止部件固定在四个液压缸的缸杆上，在交叉辊子轴承的动圈上部设置一个砂车平台，圆形旋转砂车停放在砂车平台上，在机架的底座部分设置电机、减速机并通过齿轮与交叉辊子轴承的外齿圈相啮合，带动砂车平台匀速旋转进而带动圆形旋转砂车匀速旋转，带外齿圈的交叉辊子轴承、砂车平台、电机、减速机、齿轮共同组成圆形旋转砂车旋转机构，圆形旋转砂车旋转机构位于铺砂打印工位处的轨道下方；四个液压缸通过集流分流阀并联在一起以达到同步升降的效果，液压缸工作带动砂车平台升降进而带动圆形旋转砂车升降，砂车平台、液压缸、集流分流阀共同组成圆形旋转砂车举升机构，圆形旋转砂车举升机构位于铺砂打印工位处的轨道下方；在机架的底座部分固定一块等边三角形钢板作为静平台，在静平台的三个角由外向内的对应位置依次设置一个外圆孔和一个内圆孔、在中心位置设置一个中心圆孔，在外圆孔分别设置一个铜套，设置三根等长的导向轴，导向轴分别穿过三个铜套且保持平行，设置三根等长的滚珠丝杠，滚珠丝杠分别穿过三个内圆孔且保持平行，在静平台上设置平台举升电机和空心轴输出减速机，平台举升电机采用伺服电机，设置一根滚珠花键轴，滚珠花键轴同时穿过中心圆孔和空心轴输出减速机的空心输出轴，导向轴、滚珠丝杠及滚珠花键轴均平行且垂直于静平台，在静平台的上、下方分别设置一块等大的等边三角形钢板作为上动平台和下动平台，三根导向轴的上、下两端分别固定在上动平台和下动平台上，形成一个以三根导向轴为三条棱、上动平台和下动平台为两个底面的三棱柱体，上动平台、静平台和下动平台互相平行，在上动平台上端面上设置一个不带外齿圈的交叉辊子轴承，该交叉辊子轴承位于圆形旋转砂车旋转机构中的带外齿圈的交叉辊子轴承内侧的中心位置，圆形旋转砂车可升降工作平台设置为内接多边形或设置滑道并置于该交叉辊子轴承上，既能上下升降又能与圆形旋转砂车同步旋转，三根滚珠丝杠和滚珠花键轴的上端分别通过轴承固定在上动平台的下端面上，在下动平台上与静平台内圆孔、中心圆孔位置相对应处分别设置内圆孔、中心圆孔，三根滚珠丝杠分别穿过下动平台的三个内圆孔、滚珠花键轴穿过下动平台的中心圆孔并伸出，在三根滚珠丝杠伸出部分分别设置一个等大的齿轮，在滚珠花键轴伸出部分设置一个较小的齿轮，三个等大的齿轮与中间较小的齿轮呈放射状分布、啮合，组成一套减速齿轮组，固定在静平台上的铜套跟固定在上动平台和下动平台的导向轴配合，使上动平台和下动平台可以相对静平台上下滑动，平台举升电机正转时，空心轴输出减速机带动滚珠花键轴转动，滚珠花键轴通过减速齿轮组带动滚珠丝杠转动，滚珠丝杠带动上动平台和下动平台滑动上升进而带动圆形旋转砂车可升降工作平台上升，平台举升电机反转时，滚珠丝杠带动上动平台和下动平台滑动下降进而带动圆形旋转砂车可升降工作平台下降，上动平台、静平台、下动平台、滚珠花键轴、导向轴、滚珠丝杠、平台举升电机、空心轴输出减速机、减速齿轮组共同组成圆形旋转砂车可升降工作平台举升机构，圆形旋转砂车可升降工作平台举升机构位于铺砂打印工位处的轨道下方。 9.根据权利要求1所述的3D砂模打印机，其特征是：在矩形往复运动砂车一端的底部设置一个双轴输出减速电机，其两端的输出轴上分别安装一套双排链轮，在砂车两端最高处、沿着砂车宽度方向分别设置一套起吊轴，其中与双轴输出减速电机同处一端的为近端起吊轴，另一端为远端起吊轴，近端起吊轴由分处两端的两套双排提升链轮、中间位置的两套双排传动链轮、链轮轴以及带座轴承组成，远端起吊轴由分处两端的两套双排提升链轮、链轮轴以及带座轴承组成，近端起吊轴上的两套双排传动链轮分别通过链条与双轴输出减速电机输出轴两端的双排链轮相连接，近端起吊轴两套双排提升链轮分别通过链条与远端起吊轴对应位置的两套双排提升链轮相连接，矩形往复运动砂车可升降工作平台通过链条分别与近端起吊轴和远端起吊轴的双排提升链轮相连接，双轴输出减速电机正转时带动链条将矩形往复运动砂车可升降工作平台升起，反转时则降落；双轴输出减速电机、近端起吊轴和远端起吊轴共同组成矩形往复运动砂车可升降工作平台举升机构。