CN117960998A - 一种用于生产砂壳的3d砂型打印机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及砂型3D打印设备技术领域，特别是涉及一种用于生产砂壳的3D砂型打印机，包括：主体框架和砂箱，砂箱包括箱体，箱体中部的成型室设有成型平台，成型室的前后侧壁上设有带升降通道的带槽，成型平台通过支撑架连接支撑板，支撑板穿过升降通道连接升降装置，带槽内铺设有柔性带，成型室的底部设有收卷装置，柔性带的一端固定，柔性带的另一端穿过支撑板收卷到收卷装置，支撑板开设有通槽，通槽的一侧安装有压力传感器，压力传感器的另一侧安装有导向压块。柔性带松弛后，柔性带对传感器施加的压力减弱，收卷装置收卷柔性带，柔性带在收卷过程中被扯紧并紧贴在带槽上，直至柔性带对传感器施加的压力到达某一阈值，实现了柔性带的自密封。

Description

一种用于生产砂壳的3D砂型打印机

技术领域

本发明涉及砂型3D打印设备技术领域，特别是涉及一种用于生产砂壳的3D砂型打印机。

背景技术

粘结剂喷射3D打印机也就是三维打印(Three Dimensional Printing），随着3DP技术应用最为广泛和成熟，3DP打印技术在铸造砂型的应用领域越来越广，铸造砂型3D打印在样品研发领域、复杂零件成型、多品种小批量等应用场合有着天然的优势。

打印机开始工作前先将铸造砂与催化剂按一定比例混合好，添加到混砂罐中，主机电脑切片软件将CAD模型分层切片。打印开始，铺砂装置移动到混砂罐的出料口，出料口给料阀自动将材料输送到铺砂装置的打印头中。加料完成后，铺砂装置移动至打印平台左上方，与平台保持固定高度，由左到右移动并铺设第一层铸造砂，铸造砂铺设完成后表面并没有平整，所以机械臂带动铺砂装置从最右端向左移动，过程中铺砂装置下方的刮板会将沙子表面刮平，树脂喷出装置在需要粘结固化的位置喷射树脂，树脂与沙子中的催化剂反应固化，第一层打印完成，如此往复，直到完成整个模型的打印。

现有公开号为CN110860651A的发明专利文件公开了一种高精度3D砂型打印设备，包括支撑架、砂箱、喷墨组件和送砂组件，所述砂箱设于支撑架的内部，所述喷墨组件和送砂组件均设于支撑架的上端，所述喷墨组件和送砂组件与砂箱相对应；所述砂箱的外部两端设滑轨和升降机构，所述砂箱内部设与升降机构连接的起模架，所述升降机构通过滑轨连接起模架；所述喷墨组件包括喷墨小车、第一导轨和第二导轨，所述喷墨小车滑动连接第一导轨，所述第一导轨的两端通过支架滑动连接第二导轨，所述第一导轨垂直第二导轨设置，所述第二导轨设于支撑架的上端；所述送砂组件包括储砂槽、螺旋杆、刮刀和振动电机，所述储砂槽的两端滑动连接第三导轨，所述第三导轨设于支撑架的上端、第二导轨的内侧，所述螺旋杆设于储砂槽的内部，所述储砂槽底部两侧分别设刮刀和振动电机。

砂箱作为成型平台在打印过程中起着至关重要的作用，砂箱的外部两端设滑轨和升降机构，砂箱内部设与升降机构连接的起模架，升降机构通过滑轨连接起模架。滑轨处通常封有柔性带，以避免铸造砂的泄露。上述装置在长时间使用后，柔性带就会松弛形变，需要拆开砂箱进行调紧处理。维修过程中，设备处于停工状态，不仅影响生产进度而且拆机繁琐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于生产砂壳的3D砂型打印机，其内部的砂箱具有自密封功能，无需停机调紧。

为实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种用于生产砂壳的3D砂型打印机，包括主体框架以及设于其内部的砂箱，所述主体框架上分别设置有中控模块、铺砂装置、树脂喷出装置、树脂罐和混砂罐，所述混砂罐通过送砂管道连接铺砂装置，所述树脂罐通过送胶管道连接树脂喷出装置；所述砂箱包括箱体，所述箱体的中部设有成型室，所述成型室的内部设有成型平台，所述成型室的前后侧壁上各设有两条竖直平行的带槽，每一所述带槽均设有升降通道，所述成型平台底部的前后两端各设有两组支撑架，每一所述支撑架的底部均连接安装有支撑板，所述支撑板的另一端穿过对应的升降通道连接设于成型室外的升降装置；所述带槽内铺设有盖住升降通道的柔性带，所述带槽的正下方设有收带孔，所述成型室的底部设有与柔性带一一对应的收卷装置，所述柔性带的一端固定在成型室的侧壁上，所述柔性带的另一端穿过支撑板并通过收带孔收卷到连接中控模块的收卷装置；所述支撑架朝向柔性带的一侧以及支撑板的下端面均安装有紧贴柔性带的压辊，所述支撑板开设有供柔性带穿行的通槽，所述通槽朝向支撑架的一侧安装有连接中控模块的压力传感器，所述压力传感器的另一侧安装有导向压块，所述导向压块被穿过通槽的柔性带压向压力传感器。

作为优选，所述成型平台的底部设有四组集尘管，四组所述集尘管首尾相接围成框型结构，每一所述集尘管的上端均设有吸尘口，所述吸尘口正对成型平台边缘与成型室侧壁的贴合处，每一所述集尘管的下端均设有接头，所有所述集尘管的接头通过支管汇接至回收管路，所述回收管路的另一端连接设于混砂罐顶部的吸尘器。

作为优选，所述收卷装置包括设于成型室底部的电机二以及卷筒，所述卷筒的两侧均设有转轴并分别通过轴承座架起，每一所述转轴均设有棘轮和轴承，所述电机二通过直角减速器与其中一转轴相连接，所述轴承座的一侧设有安装槽一，所述轴承座的另一侧设有通过轴孔连通安装槽一的安装槽二，所述转轴穿过轴孔，所述轴承嵌在安装槽二的内部，所述安装槽二盖有端盖二，所述棘轮位于安装槽一的内部，所述安装槽一盖有端盖一，所述安装槽一的内部设有两组卡住棘轮的棘爪。

作为优选，所述导向压块的截面为半圆，所述柔性带与导向压块的弧面相接触。

作为优选，所述成型平台的外缘包裹有橡胶圈。

作为优选，所述箱体底部的前后两端各设一挡板，所述带槽及收带孔均位于挡板上，所述箱体的前后内壁均设有侧板二，所述侧板二通过底板二与对应的箱体的内壁相连接，所述侧板二、底板二与对应的箱体内壁形成收集腔，所述升降装置位于挡板与侧板二之间，所述挡板与侧板二之间封盖有盖板，所述箱体的左右内壁均设有侧板一，所述侧板一通过底板一与对应的箱体的内壁相连接，所述侧板一、底板一与对应的箱体内壁形成集砂腔，所述箱体的左右两侧均设有出料口，所述出料口通过管道连接底板一的底部，所述集砂腔通过侧板二两侧的过砂口连通收集腔，两组所述挡板与两组侧板一组成用以容纳成型平台的成型室。

作为优选，所述集砂腔的上方封盖有滤过板，所述滤过板的一侧与箱体的侧壁铰接。

作为优选，所述底板一为中间底两边高的V型结构，所述底板二为中间高两边底的倒V型结构，所述底板一的最高处低于底板二的最低处。

作为优选，所述升降装置包括设于成型室底部的电机一，所述电机一通过平行换向齿轮箱连接有两组丝杆升降机，所述丝杆升降机的输出端连接有与带槽一一对应的丝杆，所述丝杆的另一端通过卧式轴承座连接至盖板的底部，所述丝杆上设有丝杆螺母，所述丝杆螺母与对应的支撑板固定安装。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

柔性带出现松弛后，柔性带对压力传感器施加的压力减弱，中控模块反馈至收卷装置，收卷装置收卷柔性带，由于柔性带一端被固定，柔性带在收卷过程中被扯紧并紧贴在带槽上，直至柔性带对压力传感器施加的压力到达某一阈值，实现了柔性带的自密封。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为砂箱的外部结构示意图；

图3为砂箱的内部结构示意图；

图4为升降装置的分布示意图；

图5为升降装置的结构示意图；

图6为支撑板的结构示意图；

图7为集尘管的分布示意图；

图8为集尘管的结构示意图；

图9为收卷装置的结构示意图；

图10为卷筒的结构示意图；

图11为轴承座其中一侧的结构示意图;

图12为轴承座另一侧的结构示意图。

附图标记：1-铺砂装置；2-树脂喷出装置；3-树脂罐；4-砂箱，41-成型平台，411-橡胶圈，42-升降装置，421-电机一，422-平行换向齿轮箱，423-丝杆升降机，424-丝杆，4241-丝杆螺母，425-卧式轴承座，426-支撑板，4261-通槽，4262-导向压块，4263-压力传感器，4264-支撑架，4265-压辊，4266-走线槽，43-箱体，431-侧板一，432-底板一，433-侧板二，434-底板二，435-过砂口，44-盖板，45-出料口，46-滤过板，47-收集腔，48-挡板，481-带槽，482-升降通道，483-收带孔，49-柔性带；5-集尘管，51-吸尘口，52-接头；6-混砂罐，61-吸尘器；7-收卷装置，71-电机二，72-直角减速器，73-卷筒，731-棘轮，732-轴承，74-轴承座，741-安装槽一，742-棘爪，743-端盖一，744-安装槽二，745-端盖二。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的具体结构进行限定。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”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一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如附图1至12所示，本发明的实施例提供了一种用于生产砂壳的3D砂型打印机，包括：主体框架以及位于其内部的中控模块（图中未示出），主体框架的一侧设置有树脂罐3，主体框架的另一侧设置有混砂罐6，主体框架的中部设置有砂箱4，主体框架于砂箱4的上方架设有两组轨道，其中一组轨道上滑动连接有铺砂装置1，铺砂装置1通过管道连接混砂罐6，另一组轨道上滑动连接有树脂喷出装置2，树脂喷出装置2通过管道连接树脂罐3。

砂箱4包括成型平台41、升降装置42以及箱体43，箱体43的中部设置有成型室，成型室的前后两端设置有收集腔47，成型室的左右两端设置有集砂腔。箱体43的前后内壁均设有相间隔的侧板二433，侧板二433通过底板二434与对应的箱体43的内壁相连接，侧板二433、底板二434与对应的箱体43内壁组成收集腔47。箱体43的左右内壁均设有相间隔侧板一431，侧板一431通过底板一432与对应的箱体43的内壁相连接，侧板一431、底板一432与对应的箱体43内壁组成集砂腔。集砂腔的上方封盖有滤过板46（滤过板46的作用相当于一个操作平台，给操作人员提供手臂的支撑空间），滤过板46的一侧与箱体43的侧壁铰接。箱体43的左右两侧均设有出料口45，出料口45通过管道连接底板一432的底部，集砂腔通过侧板二433两侧的过砂口435连通收集腔47。箱体43底部的前后两端各设一竖直放置的挡板48，两组挡板48与两组侧板一431组成用以容纳成型平台41的成型室。升降装置42设有两组，并分别位于每一挡板48与侧板二433之间，挡板48与侧板二433之间封盖有盖板44，避免铸造砂影响升降装置42的启用。

底板一432为中间低两边高的V型结构，底板二434为中间高两边低的倒V型结构，底板一432的最高处低于底板二434的最低处，保证收集腔47内的铸造砂能全部流入集砂腔。打印时，成型平台41与箱体43的上端面相平齐，完成一次打印，升降装置42就会带动成型平台41下降一定距离，铺砂装置1刮砂过程中刮走的铸造砂落入两侧的收集腔47内，再由收集腔47落入集砂腔，等待回收利用。打印完成后，升降装置42带动成型平台41上升，多余的铸造砂会流入收集腔47或沿滤过板46流入集砂腔内。

成型室前后的挡板48上各设有两条竖直平行的带槽481，每一带槽481均设有升降通道482，成型平台41底部的前后两端各设有两组支撑架4264，每一支撑架4264的底部均连接安装有支撑板426，支撑板426的一端穿过对应的升降通道482连接设于成型室外的升降装置42。升降装置42包括设于成型室底部的电机一421，电机一421通过平行换向齿轮箱422连接有两组丝杆升降机423。丝杆升降机423的输出端连接有与带槽481一一对应的丝杆424，丝杆424的另一端通过卧式轴承座425连接至盖板44的底部，丝杆424上设有丝杆螺母4241，丝杆螺母4241与对应的支撑板426固定安装。电机一421与中控模块相连接，在中控模块的控制下，两端的电机一421同步工作，通过平行换向齿轮箱422带动两侧的丝杆升降机423同步工作，丝杆升降机423带动丝杆424旋转，丝杆螺母4241将丝杆424的旋转运动转变为支撑板426的线性运动，进而实现成型平台41的上升或下降。

带槽481内铺设有盖住升降通道482的柔性带49，带槽481的正下方设有收带孔483，成型室的底部设有与柔性带49一一对应的收卷装置7，柔性带49的一端固定在成型室的侧壁上，柔性带49的另一端穿过支撑板426并通过收带孔483收卷到连接中控模块的收卷装置7。

支撑架4264朝向柔性带49的一侧以及支撑板426的下端面均安装有紧贴柔性带49的压辊4265，压辊4265的长度大于柔性带49的宽度。柔性带49铺在带槽481内时，柔性带49的外表面与挡板48的外表面平齐。压辊4265将柔性带49紧紧抵在带槽481内，避免柔性带49的翘边，旋转的压辊4265也能减少对柔性带49的磨损。支撑板426的端部开设有供柔性带49穿行的通槽4261，通槽4261朝向支撑架4264的一侧安装有连接中控模块的压力传感器4263，压力传感器4263的另一侧安装有截面为半圆的导向压块4262。支撑板426的的底部设有连通通槽4261的走线槽4266，压力传感器4263的连接导线通过走线槽4266引出至支撑板426的外侧。导向压块4262被穿过通槽4261的柔性带49压向压力传感器4263，柔性带49与导向压块4262的弧面相接触，减少了对柔性带49的磨损。

收卷装置7包括设于成型室底部的电机二71以及卷筒73，卷筒73的两侧均设有转轴并分别通过轴承座74架起，每一转轴均设有棘轮731和轴承732，电机二71通过直角减速器72与其中一转轴相连接。轴承座74的一侧设有安装槽一741，轴承座74的另一侧设有通过轴孔连通安装槽一741的安装槽二744，转轴穿过轴孔，轴承732嵌在安装槽二744的内部，安装槽二744盖有端盖二745，棘轮731位于安装槽一741的内部，安装槽一741盖有端盖一743，安装槽一741的内部设有两组卡住棘轮731的棘爪742。

收卷装置7与压力传感器4263关联启动，电机二71与中控模块相连接，柔性带49出现松弛后，柔性带49对压力传感器4263所施加的压力减弱，中控模块反馈至电机二71，电机二71通过直角减速器72增大扭矩后带动卷筒73旋转并收卷柔性带49，由于柔性带49一端被固定，柔性带49在收卷过程中被扯紧并紧贴在带槽481上，直至柔性带49对压力传感器4263所施加的压力到达某一阈值，电机二71停机，棘爪742与棘轮731的配合避免了卷筒73的倒转，实现了柔性带49的自密封，无需拆机维护。

成型平台41的外缘包裹有一层橡胶圈411，减少了铸造砂沿接触缝隙的渗漏。成型平台41的底部设有四组集尘管5，四组集尘管5首尾相接围成框型结构，每一集尘管5的上端均设有吸尘口51，吸尘口51正对成型平台41边缘与成型室侧壁的贴合处，每一集尘管5的下端均设有接头52，所有集尘管5的接头52通过支管汇接至回收管路，回收管路的另一端连接设于混砂罐6顶部的吸尘器61。吸尘器61与升降装置42关联启动，只在成型平台41升降过程中工作。成型平台41升降时，沿接触缝隙泄露的铸造砂经吸尘口51吸入吸尘器61并落入混砂罐6，进一步减少了漏砂的风险。

依照本发明如上文的实施例，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于生产砂壳的3D砂型打印机，包括主体框架以及设于其内部的砂箱（4），所述主体框架上分别设置有中控模块、铺砂装置（1）、树脂喷出装置（2）、树脂罐（3）和混砂罐（6），所述混砂罐（6）通过送砂管道连接铺砂装置（1），所述树脂罐（3）通过送胶管道连接树脂喷出装置（2）；其特征在于：所述砂箱（4）包括箱体（43），所述箱体（43）的中部设有成型室，所述成型室的内部设有成型平台（41），所述成型室的前后侧壁上各设有两条竖直平行的带槽（481），每一所述带槽（481）均设有升降通道（482），所述成型平台（41）底部的前后两端各设有两组支撑架（4264），每一所述支撑架（4264）的底部均连接安装有支撑板（426），所述支撑板（426）的另一端穿过对应的升降通道（482）连接设于成型室外的升降装置（42）；所述带槽（481）内铺设有盖住升降通道（482）的柔性带（49），所述带槽（481）的正下方设有收带孔（483），所述成型室的底部设有与柔性带（49）一一对应的收卷装置（7），所述柔性带（49）的一端固定在成型室的侧壁上，所述柔性带（49）的另一端穿过支撑板（426）并通过收带孔（483）收卷到连接中控模块的收卷装置（7）；所述支撑架（4264）朝向柔性带（49）的一侧以及支撑板（426）的下端面均安装有紧贴柔性带（49）的压辊（4265），所述支撑板（426）开设有供柔性带（49）穿行的通槽（4261），所述通槽（4261）朝向支撑架（4264）的一侧安装有连接中控模块的压力传感器（4263），所述压力传感器（4263）的另一侧安装有导向压块（4262），所述导向压块（4262）被穿过通槽（4261）的柔性带（49）压向压力传感器（4263）。

2.根据权利要求1所述的用于生产砂壳的3D砂型打印机，其特征在于：所述成型平台（41）的底部设有四组集尘管（5），四组所述集尘管（5）首尾相接围成框型结构，每一所述集尘管（5）的上端均设有吸尘口（51），所述吸尘口（51）正对成型平台（41）边缘与成型室侧壁的贴合处，每一所述集尘管（5）的下端均设有接头（52），所有所述集尘管（5）的接头（52）通过支管汇接至回收管路，所述回收管路的另一端连接设于混砂罐（6）顶部的吸尘器（61）。

3.根据权利要求1所述的用于生产砂壳的3D砂型打印机，其特征在于：所述收卷装置（7）包括设于成型室底部的电机二（71）以及卷筒（73），所述卷筒（73）的两侧均设有转轴并分别通过轴承座（74）架起，每一所述转轴均设有棘轮（731）和轴承（732），所述电机二（71）通过直角减速器（72）与其中一转轴相连接，所述轴承座（74）的一侧设有安装槽一（741），所述轴承座（74）的另一侧设有通过轴孔连通安装槽一（741）的安装槽二（744），所述转轴穿过轴孔，所述轴承（732）嵌在安装槽二（744）的内部，所述安装槽二（744）盖有端盖二（745），所述棘轮（731）位于安装槽一（741）的内部，所述安装槽一（741）盖有端盖一（743），所述安装槽一（741）的内部设有两组卡住棘轮（731）的棘爪（742）。

4.根据权利要求1所述的用于生产砂壳的3D砂型打印机，其特征在于：所述导向压块（4262）的截面为半圆，所述柔性带（49）与导向压块（4262）的弧面相接触。

5.根据权利要求1所述的用于生产砂壳的3D砂型打印机，其特征在于：所述成型平台（41）的外缘包裹有橡胶圈（411）。

6.根据权利要求1所述的用于生产砂壳的3D砂型打印机，其特征在于：所述箱体（43）底部的前后两端各设一挡板（48），所述带槽（481）及收带孔（483）均位于挡板（48）上，所述箱体（43）的前后内壁均设有侧板二（433），所述侧板二（433）通过底板二（434）与对应的箱体（43）的内壁相连接，所述侧板二（433）、底板二（434）与对应的箱体（43）内壁形成收集腔（47），所述升降装置（42）位于挡板（48）与侧板二（433）之间，所述挡板（48）与侧板二（433）之间封盖有盖板（44），所述箱体（43）的左右内壁均设有侧板一（431），所述侧板一（431）通过底板一（432）与对应的箱体（43）的内壁相连接，所述侧板一（431）、底板一（432）与对应的箱体（43）内壁形成集砂腔，所述箱体（43）的左右两侧均设有出料口（45），所述出料口（45）通过管道连接底板一（432）的底部，所述集砂腔通过侧板二（433）两侧的过砂口（435）连通收集腔（47），两组所述挡板（48）与两组侧板一（431）组成用以容纳成型平台（41）的成型室。

7.根据权利要求6所述的用于生产砂壳的3D砂型打印机，其特征在于：所述集砂腔的上方封盖有滤过板（46），所述滤过板（46）的一侧与箱体（43）的侧壁铰接。

8.根据权利要求7所述的用于生产砂壳的3D砂型打印机，其特征在于：所述底板一（432）为中间低两边高的V型结构，所述底板二（434）为中间高两边低的倒V型结构，所述底板一（432）的最高处低于底板二（434）的最低处。

9.根据权利要求8所述的用于生产砂壳的3D砂型打印机，其特征在于：所述升降装置（42）包括设于成型室底部的电机一（421），所述电机一（421）通过平行换向齿轮箱（422）连接有两组丝杆升降机（423），所述丝杆升降机（423）的输出端连接有与带槽（481）一一对应的丝杆（424），所述丝杆（424）的另一端通过卧式轴承座（425）连接至盖板（44）的底部，所述丝杆（424）上设有丝杆螺母（4241），所述丝杆螺母（4241）与对应的支撑板（426）固定安装。