CN212857633U - 3d砂模打印机 - Google Patents

Abstract

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***。整机控制***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。

Description

3D砂模打印机

技术领域

本实用新型涉及一种铸造行业砂模制造设备，尤其是能直接3D打印制造砂模的3D砂模打印机。

背景技术

目前，公知的3D砂模打印机构造是由送料机、胶箱、滤网、机架、进料口、铺砂器、喷胶打印头、砂箱、动力***、电气控制***和软件程序组成。工作时，送料机将砂和固化剂经由进料口输送进铺砂***，树脂从胶箱经滤网过滤输送进喷胶打印头，砂箱进入工位后停止，其底部的工作台升到最高位，铺砂器运动进行铺砂，该层铺砂完毕后停止，喷胶打印头运动并根据电气控制***的喷胶打印程序和软件程序生成的截面图形进行喷胶打印，树脂与砂和固化剂混合、胶结固化成对应的截面图形，喷胶打印头依次进行多个区块的喷胶打印直到该层喷胶打印完毕；然后铺砂器和喷胶打印头快速返回起始位置，砂箱底部的工作台下降一个预设截面层厚的行程，再进行下一层的铺砂和喷胶打印；周而复始，直到铺砂、喷胶打印流程完毕，砂模制作完成；然后砂箱移出工位并运行到下一工位，待砂模的强度达到标准后再进行吹砂出模等后期处理工艺。作为一种增材制造设备，3D砂模打印机显著降低了铸造行业的砂模制造成本，大大缩短了砂模制造工期，并有效改善了砂模制造工艺中广泛存在的高污染、重体力劳动等弊端。

但是，现有的3D砂模打印机只适用于普通铸造砂、固化剂与树脂胶结固化成模这一种工艺，不适用于覆膜砂加热成模工艺，限制了3D砂模打印机的原料可选范围，而这两种工艺各具优势且都被广泛应用于铸造行业的砂模制造；铺砂器铺砂完毕后，喷胶打印头需要依次进行多个区块的喷胶打印才能将该层全部喷胶打印完毕，降低了3D砂模打印机的工作效率；铺砂和喷胶打印不能同时进行，下一层铺砂只能等上一层喷胶打印完毕才能进行，且铺砂器返回时只能空行走，降低了工作效率；在砂模制造过程中不能加快砂模固化进度，只能等砂模制造完成后停放在砂箱一段时间或作烘干处理，加长了砂模制造工期；铺砂器和喷胶打印头工作时都需要全程进行频密地往复运动，容易折断它们拖带的拖链中的胶管和排线，导致打印图形丢帧；铺砂器的铺砂均匀度需要依靠人工调节下砂口的缝隙大小来实现；胶液黏度过大或过滤不好就容易堵塞喷胶打印头，使得打印精度下降，而喷胶打印头的结构过于精细复杂，难以检测和维修，累积下去就会导致喷胶打印头损坏甚至报废；铺砂器和喷胶打印头价格高昂且整机价格高企，广大中小企业无力购买，使3D砂模打印这一先进增材制造技术难以在铸造行业推广普及。

发明内容

为了克服现有的3D砂模打印机不适用于热熔性覆膜砂加热成模工艺、需要依次进行多个区块的喷胶打印才能将该层喷胶打印完毕、铺砂和喷胶打印不能同时进行且铺砂器返回时只能空行走、砂模制造过程中不能加快砂模固化进度、拖链中的胶管和和排线容易折断、铺砂器的铺砂均匀度需要依靠人工调节、喷胶打印头容易被堵塞且难以检测和维修以及铺砂器和喷胶打印头价格高昂且整机价格高企的不足，本实用新型提供一种3D砂模打印机，该3D砂模打印机不仅能适用于普通铸造砂、固化剂与树脂胶结固化成模工艺，而且能适用于覆膜砂加热成模工艺，还能整体一次性喷胶打印即可将该层喷胶打印完毕，铺砂和喷胶打印能同时进行且能避免铺砂器返回时出现空行走的情况，在砂模制造过程中就能加快砂模固化进度，铺砂和喷胶打印机构工作时全程都不需要运动也就不必设置拖链，铺砂均匀度能实现自动调节，喷胶打印头不易被堵塞且便于检测和维修，能大幅降低铺砂和喷胶打印机构的造价进而压低整机的价格。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：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***、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***，命令信号通过无线收发模块与整机控制***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***，命令信号通过无线收发模块与整机控制***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，软件程序把砂模的3D图形生成一系列2D截面图形数据，其中，适用于圆形旋转砂车的软件程序根据每层截面图形数据和砂车的绝对角度信息来确定每层截面图形的打印数据，适用于矩形往复运动砂车的软件程序则根据每层截面图形数据和砂车的绝对位置信息来确定每层截面图形的打印数据，二者不能通用；设置整机控制***，整机控制***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。

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。铺砂机构通过整机控制***，精确控制旋转匀砂弹簧、匀砂辊、扫平辊的转速，从而精确控制铺砂量并将其均匀落到匀砂板上，又被匀砂板上的导砂槽均匀地疏导到匀砂板下边缘，最终随着匀砂板的泳动被均匀铺洒到可升降工作平台的铺砂平面上，并不需要象现有的3D砂模打印机那样，依靠人工调节下砂口的缝隙大小来实现均匀铺砂。

矩形往复运动砂车只在向前移动时进行铺砂打印，返回时是空行走的，并不进行铺砂打印。为提高矩形往复运动砂车工作效率，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。当矩形往复运动砂车向前运行时，伺服电机正向运转，前方铺砂机构专属的超越离合器处于啮合状态，带动其匀砂辊和扫平辊工作进行铺砂，此时后方铺砂机构专属的超越离合器处于分离状态，其匀砂辊和扫平辊不工作；当砂车向后返回时，伺服电机反向运转，后方铺砂机构专属的超越离合器处于啮合状态，带动其匀砂辊和扫平辊工作进行铺砂，此时前方铺砂机构专属的超越离合器处于分离状态，其匀砂辊和扫平辊不工作；在砂车往复运行时，前、后方铺砂机构交替铺砂，喷胶打印或加热打印一直进行，砂车返回时空行走的情况不会出现，从而提升了工作效率。

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；可以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；为提高喷胶打印精度，可以同时并排设置若干套相同的喷嘴阵列，通过错位摆放来增加喷嘴密度、缩小喷嘴间距进而提高喷胶打印精度。喷嘴阵列中的喷嘴和导胶孔虽然精细但孔径仍然足够大，即使胶液黏度过大或过滤不好，也不容易堵塞，即使发生堵塞，因为喷嘴阵列由两块金属板拼合而成，很容易打开，一打开则堵塞的喷嘴和导胶孔就很容易被发现，此时将堵塞的喷嘴和导胶孔疏通好就可恢复原状，不会出现累积下去所导致的损坏甚至报废的情形。

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。高频加热器适用于铺砂机构和喷胶打印机构相配合进行普通铸造砂、树脂、固化剂胶结固化成模工艺：预先在普通铸造砂中加入适量铁粉并混合均匀，再经送料机输送进匀砂筒；喷嘴阵列对铺砂平面进行喷胶打印，高频加热器随后对该砂层进行高频辐射，混合在砂层中的铁粉颗粒产生涡流并发热，使砂模截面图层固化进度加快；随着铺砂和喷胶打印的继续进行，高频加热器对每层砂层都起到升温和加快固化进度的作用，而且作用深及若干层砂层；当所有截面图层都铺砂打印完毕、砂模制作完成时，砂模固化进度已经被高频加热器显著加快，随后的停置或烘干等砂模固化处理工艺被大大缩短或简化。现有的3D砂模打印机不能在砂模制造过程中就主动加快砂模固化进度，只能完全依靠后期的停置或烘干处理，高频加热器能够显著改善这一状况，在砂模制造过程中就能加快砂模固化进度，缩短了砂模制造工期。

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***，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。

圆形旋转砂车的可升降工作平台上存在一个圆形铺砂打印盲区，其圆心与平台圆心重合，半径几厘米左右，盲区内的铺砂打印精度不如平台其它区域，而平台其它区域的铺砂打印精度都是相同的。大多数情况下，盲区基本可以忽略；但如果不想忽略盲区的存在，就需要提前预设一个盲区的半径，并以此来精确设置铺砂机构、喷嘴阵列和加热打印机构的规格，使其只能在盲区之外的平台其它区域工作，同时设置一套盲区微型铺砂打印机构，单独对盲区进行铺砂打印。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；为节省空间，可以设置简化版漏斗，只保留下砂细缝、微型喷嘴阵列和微型加热打印机构及其所属的部分圆台状芯塞并封闭好，在圆管底部设置一个底面与铺砂平面齐平的圆柱状芯塞，圆柱状芯塞与简化版漏斗所属的部分圆台状芯塞连为一体。

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。

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。

3D砂模打印机结构简单，设计以实用和够用为准，没有过于昂贵和过于精细复杂的部件，能大幅降低造价，使其成为中小企业买得起、用得起的设备，有利于3D砂模打印技术在铸造行业迅速推广普及。

圆形旋转砂车、矩形往复运动砂车不能兼容于同一套3D砂模打印机，它们只能分别同适于圆形旋转砂车的3D砂模打印机和适于矩形往复运动砂车的3D 砂模打印机配套，虽然这两种3D砂模打印机具有同样的铺砂机构、喷胶打印机构和加热打印机构等主要部件。两种砂车的结构、驱动方式、信号传输、工作流程以及各自适用的软件程序都有区别；与它们分别配套的3D砂模打印机也有很多不同之处，比如与圆形旋转砂车配套工作的3D砂模打印机机架是带底座的单立柱式的，而且要在铺砂打印工位处的轨道正下方单独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，而与矩形往复运动砂车配套的3D砂模打印机机架则是龙门式的，同时矩形往复运动砂车自带可升降工作平台举升机构且无需设置砂车举升机构和砂车旋转机构。

圆形旋转砂车的优势在于：圆形旋转砂车工作时一直保持匀速转动，而矩形往复运动砂车则需要不停地进行往复运动，因而前者更稳定可靠、效率更高；圆形旋转砂车不存在返回时空行走的问题，而在只设置一套铺砂机构的情况下，矩形往复运动砂车存在返程空行走的问题。

矩形往复运动砂车的优势在于：矩形往复运动砂车能比较容易地加长砂车尺寸，适于生产超长尺寸的砂模。

对比现有的3D砂模打印机，分别与圆形旋转砂车和矩形往复运动砂车配套的3D砂模打印机还在以下四个方面均有改进之处：铺砂机构、喷嘴阵列和加热打印机构，在工作时，它们均始终位于铺砂打印工位正上方，且分别作为一个整体均始终保持静止不动，动的只是砂车，不需要像现有3D砂模打印机的铺砂和喷胶打印***那样要一直频密地进行往复运动，所以不必设置拖链，也就不存在拖链中的胶管和排线容易折断并导致打印图形丢帧的问题；铺砂和打印都是同时进行的，而且圆形旋转砂车不存在空行走的问题，在设置两套铺砂机构时，矩形往复运动砂车也不存在空行走的问题，这对现有的3D砂模打印机不能同时进行铺砂和打印且铺砂返回时只能空行走的不足而言，提高了工作效率；喷嘴阵列或加热打印机构均能紧随铺砂机构铺砂之后一次性完成喷胶打印或加热打印，不必像现有3D砂模打印机那样要依次进行多个区块的喷胶打印才能完成该层的喷胶打印，提高了工作效率；同时配置铺砂机构、喷胶打印机构和加热打印机构，一台设备就能同时满足两种目前被广泛应用且各具优势的砂模制造工艺，一种是砂与树脂、固化剂胶结固化成模工艺，另一种是覆膜砂表层树脂熔融成模工艺，大大拓展了3D砂模打印机的原料可选范围。

与圆形旋转砂车配套的3D砂模打印机，可以分别进行两种砂模制造工艺。

加热打印机构不工作，铺砂机构和喷胶打印机构工作，使用普通铸造砂、固化剂以及树脂进行胶结固化成模工艺，工作过程如下：将普通铸造砂预先与固化剂混合均匀后，再经送料机通过进料口输送进匀砂筒；胶液通常选择树脂；整机控制***准备就绪后发送砂车调入信号，圆形旋转砂车在轨道上快速运行到铺砂打印工位后停止，工作平台举升机构将可升降工作平台举升到预定高度，砂车举升机构将圆形旋转砂车举升到预定高度，砂车轮完全脱离轨道，旋转匀砂弹簧旋转将砂预填到匀砂筒，胶泵运行将共轨管中的树脂压力增至预设压力；砂车旋转机构带动圆形旋转砂车和可升降工作平台匀速转动，砂车绝对角度传感器将砂车的绝对角度数据传送到整机控制***中，整机控制***控制和指挥旋转匀砂弹簧可控旋转，砂从下砂槽流到匀砂辊的蓄砂孔或蓄砂槽上，匀砂辊带动扫平辊进行可控旋转，砂被蓄砂孔或蓄砂槽均匀分配后下落到匀砂板上，再经匀砂板上的导砂槽进一步分流和匀砂板的泳动变得更均匀，最后落在可升降工作平台盲区之外的部分上进行预设厚度的均匀铺砂；同时，在可升降工作平台盲区内，随着旋转匀砂弹簧可控旋转，一部分砂从匀砂筒经圆管流进并充满漏斗或简化版漏斗，然后沿圆台状芯塞上的下砂细缝自流到盲区内的铺砂平面，由于漏斗或简化版漏斗下端口沿与铺砂平面齐平，自流的砂也会与铺砂平面保持齐平，而且盲区内外的铺砂厚度是相同的；整机控制***根据绝对角度数据和该层的截面图形生成点阵数据，控制和指挥电磁阀阵列工作，树脂经由喷嘴阵列在可升降工作平台盲区之外的铺砂平面进行该砂层的截面图形喷胶打印，树脂与砂和固化剂混合、胶结固化成对应的截面图层；同时，在可升降工作平台盲区内，微型喷嘴阵列对盲区内的铺砂平面进行喷胶打印，因喷嘴高于铺砂平面，喷嘴不会被砂堵塞；圆形旋转砂车旋转时，可升降工作平台逐渐下降，当砂车旋转一整转时，该层铺砂和喷胶打印完毕，可升降工作平台也随之下降一个预设截面层厚的行程，进行下一层的铺砂和喷胶打印；周而复始，直到所有截面图层都完成，铺砂和喷胶打印完毕，砂模即制作完成，砂车举升机构下降，砂车轮接触到轨道，随后砂车移出铺砂打印工位并运行到下一工位，待砂模固化、强度达到标准后再进行吹砂出模等后期处理工艺；如果3D砂模打印机已经设置有高频加热器，可以在铺砂和喷胶打印一开始就开启高频加热器，在砂模制造过程中就主动加快砂模固化进度。

喷胶打印机构不工作，铺砂机构和加热打印机构工作，使用覆膜砂进行加热熔融成模工艺，工作过程如下：覆膜砂被送料机通过进料口输送进匀砂筒；整机控制***准备就绪后发送砂车调入信号，圆形旋转砂车在轨道上快速运行到铺砂打印工位后停止，工作平台举升机构将可升降工作平台举升到预定高度，砂车举升机构将圆形旋转砂车举升到预定高度，砂车轮完全脱离轨道，旋转匀砂弹簧旋转将砂预填到匀砂筒；砂车旋转机构带动圆形旋转砂车和可升降工作平台匀速转动，砂车绝对角度传感器将砂车的绝对角度数据传送到整机控制***中，整机控制***控制和指挥旋转匀砂弹簧可控旋转，砂从下砂槽流到匀砂辊的蓄砂孔或蓄砂槽上，匀砂辊带动扫平辊进行可控旋转，砂被蓄砂孔或蓄砂槽均匀分配后下落到匀砂板上，再经匀砂板上的导砂槽进一步分流和匀砂板的泳动变得更均匀，最后落在可升降工作平台盲区之外的部分上进行预设厚度的均匀铺砂；同时，在可升降工作平台盲区内，随着旋转匀砂弹簧可控旋转，一部分砂从匀砂筒经圆管流进并充满漏斗或简化版漏斗，然后沿圆台状芯塞上的下砂细缝自流到盲区内的铺砂平面，由于漏斗或简化版漏斗下端口沿与铺砂平面齐平，自流的砂也会与铺砂平面保持齐平，而且盲区内外的铺砂厚度是相同的；整机控制***根据绝对角度数据和该层的截面图形生成点阵数据，控制和指挥加热打印机构中的点阵电加热头在盲区之外的铺砂平面进行该砂层截面图形的可控加热，覆膜砂表层树脂熔融、粘连成对应的截面图层；同时，在可升降工作平台盲区内，微型加热打印机构对盲区内的铺砂平面进行加热打印；圆形旋转砂车旋转时，可升降工作平台逐渐下降，当砂车旋转一整转时，该层铺砂和加热打印完毕，可升降工作平台也随之下降一个预设截面层厚的行程，进行下一层的铺砂和加热打印；周而复始，直到所有截面图层都完成，铺砂和加热打印完毕，砂模即制作完成，砂车举升机构下降，砂车轮接触到轨道，随后砂车移出铺砂打印工位并运行到下一工位，待砂模强度达到标准后再进行吹砂出模等后期处理工艺；为替代已磨损的旧铁氟龙薄膜，每工作一段时间后，加热打印机构的放带辊即放出一块新薄膜覆盖点阵电加热头并由收带辊收紧。

与矩形往复运动砂车配套的3D砂模打印机，可分别进行两种砂模制造工艺。

加热打印机构不工作，铺砂机构和喷胶打印机构工作，使用普通铸造砂、固化剂以及树脂进行胶结固化成模工艺，工作过程如下：将普通铸造砂预先与固化剂混合均匀后，再经送料机通过进料口输送进匀砂筒；胶液通常选择树脂；整机控制***准备就绪后发送砂车调入信号，矩形往复运动砂车在轨道上快速运行到铺砂打印工位后停止，工作平台举升机构将可升降工作平台举升到预定高度，旋转匀砂弹簧旋转将砂预填到匀砂筒，胶泵运行将共轨管中的树脂压力增至预设压力；矩形往复运动砂车在轨道上匀速向前运动，砂车绝对位置传感器将砂车的绝对位置数据传送到整机控制***中，整机控制***控制和指挥旋转匀砂弹簧可控旋转，砂从下砂槽流到匀砂辊的蓄砂孔或蓄砂槽上，匀砂辊带动扫平辊进行可控旋转，砂被蓄砂孔或蓄砂槽均匀分配后下落到匀砂板上，再经匀砂板上的导砂槽进一步分流和匀砂板的泳动变得更均匀，最后落在可升降工作平台上进行预设厚度的均匀铺砂，同时，整机控制***根据绝对位置数据和该层的截面图形生成点阵数据，控制和指挥电磁阀阵列工作，树脂经由喷嘴阵列在铺砂平面进行该砂层的截面图形喷胶打印，树脂与砂和固化剂混合、胶结成对应的截面图层；矩形往复运动砂车运行到铺砂打印工位末端时停止，该层铺砂和喷胶打印完毕并暂停工作，可升降工作平台下降一个预设截面层厚的行程，然后砂车快速返回到起始位置，进行下一层的铺砂和喷胶打印；周而复始，直到所有截面图层都完成，铺砂和喷胶打印完毕，砂模即制作完成，随后砂车移出铺砂打印工位并运行到下一工位，待砂模固化、强度达到标准后再进行吹砂出模等后期处理工艺；如果3D砂模打印机已经设置有高频加热器，可以在铺砂和喷胶打印一开始就开启高频加热器，在砂模制造过程中就主动加快砂模固化进度。

喷胶打印机构不工作，铺砂机构和加热打印机构工作，使用覆膜砂进行加热熔融成模工艺，工作过程如下：覆膜砂被送料机通过进料口输送进匀砂筒；整机控制***准备就绪后发送砂车调入信号，矩形往复运动砂车在轨道上快速运行到铺砂打印工位后停止，工作平台举升机构将可升降工作平台举升到预定高度，旋转匀砂弹簧旋转将砂预填到匀砂筒；矩形往复运动砂车在轨道上匀速向前运动，砂车绝对位置传感器将砂车的绝对位置数据传送到整机控制***中，整机控制***控制和指挥旋转匀砂弹簧可控旋转，砂从下砂槽流到匀砂辊的蓄砂孔或蓄砂槽上，匀砂辊带动扫平辊进行可控旋转，砂被蓄砂孔或蓄砂槽均匀分配后下落到匀砂板上，再经匀砂板上的导砂槽进一步分流和匀砂板的泳动变得更均匀，最后落在可升降工作平台上进行预设厚度的均匀铺砂，同时，整机控制***根据绝对位置数据和该层的截面图形生成点阵数据，控制和指挥加热打印机构中的点阵电加热头在铺砂平面进行该砂层截面图形的可控加热，覆膜砂表层树脂熔融、粘连成对应的截面图层；矩形往复运动砂车运行到铺砂打印工位末端时停止，该层铺砂和加热打印完毕并暂停工作，可升降工作平台下降一个预设截面层厚的行程，然后砂车快速返回到起始位置，进行下一层的铺砂和加热打印；周而复始，直到所有截面图层都完成，铺砂和加热打印完毕，砂模即制作完成，随后砂车移出铺砂打印工位并运行到下一工位，待砂模强度达到标准后再进行吹砂出模等后期处理工艺；为替代已磨损的旧铁氟龙薄膜，每工作一段时间后，加热打印机构的放带辊即放出一块新薄膜覆盖点阵电加热头并由收带辊收紧。

本实用新型的有益效果是，可以在3D打印制造砂模的同时，方便地同时适用于铸造行业中被广泛应用的普通铸造砂、固化剂、树脂胶结固化成模工艺和热熔性覆膜砂加热成模工艺，能一次性完成对整个铺砂平面的喷胶打印或加热打印而不必分区块进行多次打印，铺砂和打印能同时进行且能避免出现设备空行走的情况，能在砂模制造过程中就加快砂模固化进度进而缩短砂模制造工期，铺砂机构、喷嘴阵列和加热打印机构在工作时整体保持静止不动因而不必设置拖链机构、也就不存在拖链中的胶管和排线容易折断导致打印图形丢帧的问题，铺砂均匀度依靠整机控制***对铺砂机构动力装置转速的精确控制以及匀砂装置对砂的精确疏导来实现而不必依靠人工调节，喷嘴阵列中的喷嘴和导胶孔孔径足够大不易堵塞、即使堵塞也容易检修和恢复原状，3D砂模打印机结构简单、没有过于昂贵和过于精细复杂的部件，中小企业买得起也用得起，有利于3D砂模打印技术在铸造行业迅速推广普及。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型配套圆形旋转砂车的3D示意图。

图2是本实用新型配套圆形旋转砂车的机架3D示意图。

图3是本实用新型配套圆形旋转砂车的整体组成部分示意图。

图4是本实用新型配套矩形往复运动砂车的3D示意图。

图5是本实用新型矩形往复运动砂车的3D示意图。

图6是本实用新型配套矩形往复运动砂车的整体组成部分示意图。

图7是本实用新型铺砂机构的3D示意图。

图8是本实用新型铺砂机构的结构示意图。

图9是本实用新型铺砂机构中的匀砂板的结构示意图。

图10是本实用新型喷胶打印机构的3D示意图。

图11是本实用新型喷胶打印机构的工作流程示意图。

图12是本实用新型喷胶打印机构中的喷嘴阵列金属板相向面的3D示意图。

图13是本实用新型喷胶打印机构中的喷嘴阵列的结构示意图。

图14是本实用新型加热打印机构的3D示意图。

图15是本实用新型加热打印机构中的点阵电加热头的结构示意图。

图16是本实用新型盲区微型铺砂打印机构的3D示意图。

图17是本实用新型盲区微型铺砂打印机构的3D结构示意图。

图18是本实用新型设置两套铺砂机构与矩形往复运动砂车配套的示意图。

图19是本实用新型高频加热器的结构示意图。

图20是本实用新型圆形旋转砂车举升机构及旋转机构、可升降工作平台举升机构的整体3D示意图。

图21是本实用新型圆形旋转砂车举升机构的结构示意图。

图22是本实用新型圆形旋转砂车旋转机构的3D示意图。

图23是本实用新型圆形旋转砂车可升降工作平台举升机构的3D示意图。

图24是本实用新型圆形旋转砂车可升降工作平台举升机构中的静平台的3D 示意图。

图25是本实用新型圆形旋转砂车可升降工作平台举升机构中的静平台与机架的底座部分相配合的3D示意图。

图中1.铺砂机构，2.喷胶打印机构，3.加热打印机构，4.高频加热器， 5.机架，6.盲区微型铺砂打印机构，7.圆形旋转砂车，8.轨道，9.底座， 10.主动轮，11.圆形旋转砂车可升降工作平台，12.圆形旋转砂车可升降工作平台举升机构，13.圆形旋转砂车举升机构，14.圆形旋转砂车旋转机构，15. 矩形往复运动砂车，16.矩形往复运动砂车可升降工作平台，17.矩形往复运动砂车可升降工作平台举升机构，18.矩形往复运动砂车驱动机构，19.进料口，20.匀砂筒，21.旋转匀砂弹簧，22.匀砂筒动力装置，23.下砂槽，24. 扫平辊，25.匀砂辊，26.匀砂辊动力装置，27.匀砂辊齿圈，28.扫平辊齿轮， 29.支架，30.匀砂板，31.摇杆，32.偏心轴，33.可调速电机，34.轴承， 35.下砂槽前侧面，36.下砂槽后侧面，37.蓄砂孔，38.调心轴承，39.导砂槽，40.喷嘴阵列，41.金属板，42.导胶孔，43.压力表，44.支胶管集束器， 45.喷嘴，46.胶箱，47.滤网，48.胶泵，49.胶管，50.单向阀，51.蓄能减震器，52.共轨管，53.电磁阀阵列，54.电磁阀单元，55.支歧管，56. 支胶管，57.金属板相向面，58.金属板背面，59.点阵电加热头，60.放带辊，61.制动装置，62.收带辊，63.张力提供装置，64.基板，65.陶瓷涂层， 66.加热单元，67.加热阵列，68.耐磨保护层，69.铁氟龙薄膜，70.气胀轴，71.圆管，72.变径弯管，73.简化版漏斗，74.下砂细缝，75.微型喷嘴阵列，76.平底槽，77.微型加热打印机构，78.部分圆台状芯塞，79.圆柱状芯塞，80.伺服电机，81.单向超越离合器，82.同步带，83.绝缘板， 84.高频单元，85.金属屏蔽防护罩，86.筛孔，87.砂车平台，88.液压缸， 89.砂车旋转电机，90.减速机，91.主动齿轮，92.被动齿轮，93.外齿圈， 94.平台举升电机，95.滚珠花键轴，96.减速齿轮组，97.滚珠丝杠，98.配重块，99.交叉辊子轴承，100.双轴输出减速电机，101.近端起吊轴，102.远端起吊轴，103.双排提升链轮，104.双排传动链轮，105.静平台，106.外圆孔，107.内圆孔，108.中心圆孔，109.铜套，110.导向轴，111.空心轴输出减速机，112.上动平台，113.下动平台。

具体实施方式

本实用新型有两个具体实施例。

具体实施例一。

在图1和图3中，本实用新型所述的3D砂模打印机配套圆形旋转砂车(7) 来进行3D砂模打印。

在图2中，本实用新型与圆形旋转砂车(7)配套的3D砂模打印机，其机架 (5)采用带底座(9)的单立柱式，底座(9)位于铺砂打印工位正下方。

在图1和图3中，铺砂机构(1)、喷胶打印机构(2)、加热打印机构(3)、高频加热器(4)及盲区微型铺砂打印机构(6)均设置在机架(5)上，且铺砂机构(1)、喷胶打印机构(2)、加热打印机构(3)、高频加热器(4)分别占有圆形旋转砂车可升降工作平台(11)的一条半径；轨道(8)和圆形旋转砂车(7) 位于底座(9)上方，轨道(8)为水平的且经过铺砂打印工位正下方；圆形旋转砂车旋转机构(14)、圆形旋转砂车举升机构(13)及圆形旋转砂车可升降工作平台举升机构(12)均设置在底座(9)上。

在图7和图8中，在机架(5)上设置一个通过进料口(19)与送料机连通的、水平的、内置旋转匀砂弹簧(21)的匀砂筒(20)，在机架(5)上设置一个位于匀砂筒(20)下方的、水平的、外表面上设置若干个蓄砂孔(37)的匀砂辊(25)，在匀砂筒(20)底部、对应着匀砂辊(25)顶端处设置一条矩形管状的下砂槽(23)，下砂槽后侧面(36)的下边缘与匀砂辊(25)的顶端相挨，下砂槽前侧面(35)的下边缘与匀砂辊(25)顶端之间预留一个空档，在下砂槽(23)两端分别设置一个支架(29)并通过支架(29)安装一个位于空档处的扫平辊(24)，扫平辊(24)上方与下砂槽前侧面(35)的下边缘相挨，下方则与匀砂辊(25)相切，匀砂辊(25)旋转时通过匀砂辊齿圈(27)和扫平辊齿轮(28)啮合带动扫平辊(24)旋转，在匀砂筒(20)和匀砂辊(25)上分别设置匀砂筒动力装置(22)、匀砂辊动力装置(26)来带动旋转匀砂弹簧(21) 和匀砂辊(25)旋转。

在图7、图8和图9中，在匀砂辊(25)下方设置一个倾斜的匀砂板(30)，匀砂板(30)下边缘与铺砂方向垂直，自匀砂板(30)上边缘开始设置若干条与匀砂板(30)下边缘垂直的导砂槽(39)，导砂槽(39)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(30)下边缘时导砂槽(39) 完全消失变为平面，平面直至匀砂板(30)下边缘，在匀砂板(30)背面设置可调速电机(33)带动的偏心轴(32)，匀砂板(30)下端通过轴承(34)固定在偏心轴(32)上、上端通过摇杆(31)和调心轴承(38)固定在机架(5)上，偏心轴(32)转动时带动匀砂板(30)泳动；匀砂筒(20)及匀砂筒动力装置 (22)、匀砂辊(25)及匀砂辊动力装置(26)、扫平辊(24)、匀砂板(30)及其附带的可调速电机(33)、偏心轴(32)、摇杆(31)和调心轴承(38)等共同组成铺砂机构(1)，铺砂机构(1)位于铺砂打印工位正上方且工作时整体保持静止不动。

铺砂机构(1)通过整机控制***，精确控制旋转匀砂弹簧(21)、匀砂辊(25)、扫平辊(24)的转速，从而精确控制铺砂量并将其均匀落到匀砂板(30)上，又被匀砂板(30)上的导砂槽(39)均匀地疏导到匀砂板(30)下边缘，最终随着匀砂板(30)的泳动被均匀铺洒到圆形旋转砂车可升降工作平台(11)的铺砂平面上，并不需要象现有的3D砂模打印机那样，依靠人工调节下砂口的缝隙大小来实现均匀铺砂。

在图10和图11中，设置胶泵(48)，胶泵(48)的入口通过胶管(49)、滤网(47)连接胶箱(46)，出口连接单向阀(50)，单向阀(50)的出口分别通过胶管(49)连接共轨管(52)和蓄能减震器(51)，设置一套电磁阀阵列(53)，每个电磁阀单元(54)的入口均分别通过支胶管(56)与共轨管(52)的每根支歧管(55)一一对应连接，在机架(5)上设置一套水平的喷嘴阵列(40)，每个电磁阀单元(54)的出口均分别通过支胶管(56)与喷嘴阵列(40)的每个喷嘴(45)一一对应连接，设置压力表(43)监控管路中的压力，胶箱(46)、滤网(47)、胶管(49)、胶泵(48)、单向阀(50)、共轨管(52)、蓄能减震器 (51)、电磁阀阵列(53)、支胶管(56)、喷嘴阵列(40)和压力表(43)共同组成喷胶打印机构(2)，喷嘴阵列(40)位于铺砂打印工位正上方且工作时整体保持静止不动。

在图10中，可以在机架(5)上设置若干套支胶管集束器(44)，归纳整理数量庞大的支胶管(56)；为提高喷胶打印精度，可以同时并排设置两套相同的喷嘴阵列(40)，通过错位摆放来增加喷嘴(45)密度、缩小喷嘴(45)间距进而提高喷胶打印精度。

在图12和图13中，喷嘴阵列(40)由两块等大的矩形金属板(41)拼合而成，在两块金属板相向面(57)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(41)底部开口，两块金属板(41)拼合时相应的沟槽合并成一条完整的圆形细管作为喷嘴(45)，在两块金属板(41)的喷嘴 (45)上方处分别设置数量等于喷嘴(45)总数一半、两端分别开口在金属板相向面(57)和金属板背面(58)、管径大于喷嘴(45)的孔洞作为导胶孔(42)，喷嘴(45)上端均轮番与不同金属板(41)上的导胶孔(42)一一对应连通，同任意两条相邻的喷嘴(45)连通的两个导胶孔(42)均分别位于不同金属板 (41)上，位于金属板背面(58)的导胶孔(42)开口端以便于操作的间距排列成多行且分别通过支胶管(56)与电磁阀阵列(53)中的每个电磁阀单元(54) 的输出端一一对应连接。

喷嘴阵列(40)中的喷嘴(45)和导胶孔(42)虽然精细但孔径仍然足够大，即使胶液黏度过大或过滤不好，也不容易堵塞，即使发生堵塞，因为喷嘴阵列 (40)由两块金属板(41)拼合而成，很容易打开，一打开则堵塞的喷嘴(45) 和导胶孔(42)就很容易被发现，此时将堵塞的喷嘴(45)和导胶孔(42)疏通好就可恢复原状，不会出现累积下去所导致的损坏甚至报废的情形。

在图1和图4中，在机架(5)上设置一套水平的、贴近铺砂平面的、位于铺砂机构(1)和喷胶打印机构(2)之后的高频加热器(4)，高频加热器(4) 位于铺砂打印工位正上方且工作时整体保持静止不动。

在图19中，高频加热器(4)包括一个长方形绝缘板(83)，在绝缘板(83) 上设置多个由线圈和电容串联成的高频单元(84)，高频单元(84)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(83)上方设置一个带有筛孔 (86)的金属屏蔽防护罩(85)对高频辐射进行防护。

高频加热器(4)适用于铺砂机构(1)和喷胶打印机构(2)相配合进行普通铸造砂、树脂、固化剂胶结固化成模工艺：预先在普通铸造砂中加入适量铁粉并混合均匀，再经送料机输送进匀砂筒(20)；喷嘴阵列(40)对铺砂平面进行喷胶打印，高频加热器(4)随后对该砂层进行高频辐射，混合在砂层中的铁粉颗粒产生涡流并发热，使砂模截面图层固化进度加快；随着铺砂和喷胶打印的继续进行，高频加热器(4)对每层砂层都起到升温和加快固化进度的作用，而且作用深及若干层砂层；当所有截面图层都铺砂打印完毕、砂模制作完成时，砂模固化进度已经被高频加热器(4)显著加快，随后的停置或烘干等砂模固化处理工艺被大大缩短或简化。

现有的3D砂模打印机不能在砂模制造过程中就主动加快砂模固化进度，只能完全依靠后期的停置或烘干处理，本实用新型的高频加热器(4)能够显著改善这一状况，在砂模制造过程中就能加快砂模固化进度，缩短了砂模制造工期。

在图1和图4中，在机架(5)上设置一套水平的加热打印机构(3)，加热打印机构(3)位于铺砂打印工位正上方且工作时整体保持静止不动。

在图14中，加热打印机构(3)由一套点阵电加热头(59)、一个带有制动装置(61)的放带辊(60)和一个带有张力提供装置(63)的收带辊(62)组成，如图19所示的铁氟龙薄膜(69)经放带辊(60)放出并制动后覆盖在点阵电加热头(59)上、再经收带辊(62)收起并张紧，放带辊(60)和收带辊(62) 采用气涨轴(70)，铁氟龙薄膜(69)耐高温、导热快、耐磨且摩擦系数小，它将点阵电加热头(59)与砂面隔开，加热打印机构(3)用适当压力与砂面相接触并对该砂层进行可控加热。

在图15中，在铝质或铜质基板(64)上覆盖陶瓷涂层(65)，在陶瓷涂层 (65)上设置若干细小的加热单元(66)，加热单元(66)排成加热阵列(67)，加热阵列(67)表面涂有耐磨保护层(68)并通过排线引出，排线连接到整机控制***，基板(64)和其上设置的加热阵列(67)共同组成点阵电加热头(59)；在点阵电加热头(59)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(59)随后将砂层继续加热至覆膜砂表层树脂的熔融温度。

在图1和图3中，在轨道(8)上设置圆形旋转砂车(7)，圆形旋转砂车(7) 上设置相互绝缘的主动轮(10)、砂车驱动机构及其控制***、无线收发模块，圆形旋转砂车(7)底盘设置为水平的、可在圆形旋转砂车(7)内进行上下平移升降并能与圆形旋转砂车(7)进行同步旋转的圆形旋转砂车可升降工作平台 (11)，在铺砂打印工位处的轨道(8)下方设置圆形旋转砂车可升降工作平台举升机构(12)、圆形旋转砂车举升机构(13)和圆形旋转砂车旋转机构(14)，在圆形旋转砂车旋转机构(14)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(10)接触带有低压安全直流电的轨道(8)接入，绝对角度传感器实时读取圆形旋转砂车(7)的绝对角度信息并传送到整机控制***，命令信号通过无线收发模块与整机控制***进行联络。

在图20、图21和图22中，在底座(9)上设置四个液压缸(88)，设置一个带外齿圈(93)的交叉辊子轴承(99)，其静止部件固定在四个液压缸(88) 的缸杆上，在交叉辊子轴承(99)的动圈上部设置一个砂车平台(87)，圆形旋转砂车(7)停放在砂车平台(87)上，在底座(9)上设置砂车旋转电机(89)、减速机(90)并通过主动齿轮(91)、被动齿轮(92)与交叉辊子轴承(99)的外齿圈(93)相啮合，带动砂车平台(87)匀速旋转进而带动圆形旋转砂车(7) 匀速旋转，带外齿圈(93)的交叉辊子轴承(99)、砂车平台(87)、砂车旋转电机(89)、减速机(90)、主动齿轮(91)和被动齿轮(92)共同组成圆形旋转砂车旋转机构(14)，圆形旋转砂车旋转机构(14)位于铺砂打印工位处的轨道(8)下方。

在图20和图21中，四个液压缸(88)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(88)工作带动砂车平台(87)升降进而带动圆形旋转砂车(7)升降，砂车平台(87)、液压缸(88)、集流分流阀共同组成圆形旋转砂车举升机构(13)，圆形旋转砂车举升机构(13)位于铺砂打印工位处的轨道 (8)下方。

在图20、图23、图24和图25中，在底座(9)上固定一块等边三角形钢板作为静平台(105)，在静平台(105)的三个角由外向内的对应位置依次设置一个外圆孔(106)和一个内圆孔(107)、在中心位置设置一个中心圆孔(108)，在外圆孔(106)分别设置一个铜套(109)，设置三根等长的导向轴(110)，导向轴(110)分别穿过三个铜套(109)且保持平行，设置三根等长的滚珠丝杠 (97)，滚珠丝杠(97)分别穿过三个内圆孔(107)且保持平行，在静平台(105) 上设置平台举升电机(94)和空心轴输出减速机(111)，平台举升电机(94) 采用伺服电机，设置一根滚珠花键轴(95)，滚珠花键轴(95)同时穿过中心圆孔(108)和空心轴输出减速机(111)的空心输出轴，导向轴(110)、滚珠丝杠(97)及滚珠花键轴(95)均平行且垂直于静平台(105)，在静平台(105) 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(112)和下动平台(113)，三根导向轴(110)的上、下两端分别固定在上动平台(112)和下动平台(113)上，形成一个以三根导向轴(110)为三条棱、上动平台(112) 和下动平台(113)为两个底面的三棱柱体，上动平台(112)、静平台(105) 和下动平台(113)互相平行，在上动平台(112)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(14)中的带外齿圈(93)的交叉辊子轴承(99)内侧的中心位置，圆形旋转砂车可升降工作平台(11)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(7)同步旋转，三根滚珠丝杠(97)和滚珠花键轴 (95)的上端分别通过轴承固定在上动平台(112)的下端面上，在下动平台(113) 上与静平台(105)内圆孔(107)、中心圆孔(108)位置相对应处分别设置内圆孔(107)、中心圆孔(108)，三根滚珠丝杠(97)分别穿过下动平台(113) 的三个内圆孔(107)、滚珠花键轴(95)穿过下动平台(113)的中心圆孔(108) 并伸出，在三根滚珠丝杠(97)伸出部分分别设置一个等大的齿轮，在滚珠花键轴(95)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(96)，固定在静平台(105)上的铜套(109)跟固定在上动平台(112)和下动平台(113)的导向轴(110)配合，使上动平台(112)和下动平台(113)可以相对静平台(105)上下滑动，平台举升电机(94)正转时，空心轴输出减速机(111)带动滚珠花键轴(95) 转动，滚珠花键轴(95)通过减速齿轮组(96)带动滚珠丝杠(97)转动，滚珠丝杠(97)带动上动平台(112)和下动平台(113)滑动上升进而带动圆形旋转砂车可升降工作平台(11)上升，平台举升电机(94)反转时，滚珠丝杠 (97)带动上动平台(112)和下动平台(113)滑动下降进而带动圆形旋转砂车可升降工作平台(11)下降，上动平台(112)、静平台(105)、下动平台(113)、滚珠花键轴(95)、导向轴(110)、滚珠丝杠(97)、平台举升电机(94)、空心轴输出减速机(111)、减速齿轮组(96)共同组成圆形旋转砂车可升降工作平台举升机构(12)，圆形旋转砂车可升降工作平台举升机构(12)位于铺砂打印工位处的轨道(8)下方。

在图20和图23中，设置三个滚珠丝杠(97)进行重复约束是为了加强强度；在静平台(105)上设置三套定滑轮，通过钢丝绳将上动平台(112)和下动平台(113)与三个配重块(98)分别连接，使部分负荷被配重块(98)重力抵消，减轻了平台举升电机(94)的扭矩，减少了传动部件的受力，延长了使用寿命。

在图1、图7、图16和图17中，设置一套盲区微型铺砂打印机构(6)，单独对盲区进行铺砂打印。设置一个圆管(71)，圆管(71)上端通过变径弯管(72) 连通匀砂筒(20)并固定在其上，圆管(71)垂直于圆形旋转砂车可升降工作平台(11)且其圆心与圆形旋转砂车可升降工作平台(11)、盲区的圆心重合，圆管(71)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(74)，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(76)，在平底槽(76)上设置由若干个喷嘴(45) 组成的、与平底槽(76)等长的微型喷嘴阵列(75)且喷嘴(45)均高于铺砂平面，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(76)，在平底槽(76)上设置一套与平底槽(76)等长的微型加热打印机构(77)且微型加热打印机构(77)与铺砂平面齐平，下砂细缝(74)与匀砂板(30)的下边缘在一条线上，微型喷嘴阵列(75)与喷胶打印机构(2)的喷嘴阵列(40)在一条线上，微型加热打印机构(77)的点阵电加热头(59)与加热打印机构(3) 的点阵电加热头(59)在一条线上。

在图16和图17中，在实际操作中为节省空间，可以设置简化版漏斗(73)，只保留下砂细缝(74)、微型喷嘴阵列(75)和微型加热打印机构(77)及其所属的部分圆台状芯塞(78)并封闭好，在圆管(71)底部设置一个底面与铺砂平面齐平的圆柱状芯塞(79)，圆柱状芯塞(79)与简化版漏斗(73)所属的部分圆台状芯塞(78)连为一体。

设置上位机，在上位机中安装软件程序，软件程序把砂模的3D图形生成一系列2D截面图形数据，其中，适用于圆形旋转砂车(7)的软件程序根据每层截面图形数据和圆形旋转砂车(7)的绝对角度信息来确定每层截面图形的打印数据。

设置整机控制***，整机控制***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(1)、喷胶打印机构(2)、加热打印机构(3)、高频加热器(4)、盲区微型铺砂打印机构(6)、圆形旋转砂车(7)驱动机构、圆形旋转砂车旋转机构(14)、圆形旋转砂车举升机构(13)及圆形旋转砂车可升降工作平台举升机构(12)等协同工作，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。

本实用新型与圆形旋转砂车(7)配套的3D砂模打印机，可以分别进行两种砂模制造工艺。

一种是加热打印机构(3)不工作、铺砂机构(1)和喷胶打印机构(2)工作，使用普通铸造砂、固化剂以及树脂进行胶结固化成模工艺，工作过程如下：将普通铸造砂预先与固化剂混合均匀后，再经送料机通过进料口(19)输送进匀砂筒(20)；胶液通常选择树脂；整机控制***准备就绪后发送砂车调入信号，圆形旋转砂车(7)在轨道(8)上快速运行到铺砂打印工位后停止，圆形旋转砂车可升降工作平台举升机构(12)将圆形旋转砂车可升降工作平台(11)举升到预定高度，圆形旋转砂车举升机构(13)将圆形旋转砂车(7)举升到预定高度，砂车轮完全脱离轨道(8)，旋转匀砂弹簧(21)旋转将砂预填到匀砂筒 (20)，胶泵(48)运行将共轨管(52)中的树脂压力增至预设压力；圆形旋转砂车举升机构(13)带动圆形旋转砂车(7)和圆形旋转砂车可升降工作平台 (11)匀速转动，圆形旋转砂车(7)绝对角度传感器将圆形旋转砂车(7)的绝对角度数据传送到整机控制***中，整机控制***控制和指挥旋转匀砂弹簧 (21)可控旋转，砂从下砂槽(23)流到匀砂辊(25)的蓄砂孔(37)上，匀砂辊(25)带动扫平辊(24)进行可控旋转，砂被蓄砂孔(37)均匀分配后下落到匀砂板(30)上，再经匀砂板(30)上的导砂槽(39)进一步分流和匀砂板(30)的泳动变得更均匀，最后落在圆形旋转砂车可升降工作平台(11)盲区之外的部分上进行预设厚度的均匀铺砂；同时，在圆形旋转砂车可升降工作平台(11)盲区内，随着旋转匀砂弹簧(21)可控旋转，一部分砂从匀砂筒(20)经圆管(71)流进并充满简化版漏斗(73)，然后沿部分圆台状芯塞(78)上的下砂细缝(74)自流到盲区内的铺砂平面，由于简化版漏斗(73)下端口沿与铺砂平面齐平，自流的砂也会与铺砂平面保持齐平，而且盲区内外的铺砂厚度是相同的；整机控制***根据绝对角度数据和该层的截面图形生成点阵数据，控制和指挥电磁阀阵列(53)工作，树脂经由喷嘴阵列(40)在盲区之外的铺砂平面进行该砂层的截面图形喷胶打印，树脂与砂和固化剂混合、胶结固化成对应的截面图层；同时，在盲区内，微型喷嘴阵列(75)对盲区内的铺砂平面进行喷胶打印，因喷嘴(45)高于铺砂平面，喷嘴(45)不会被砂堵塞；圆形旋转砂车(7)旋转时，圆形旋转砂车可升降工作平台(11)逐渐下降，当圆形旋转砂车(7)旋转一整转时，该层铺砂和喷胶打印完毕，圆形旋转砂车可升降工作平台(11)也随之下降一个预设截面层厚的行程，进行下一层的铺砂和喷胶打印；周而复始，直到所有截面图层都完成，铺砂和喷胶打印完毕，砂模即制作完成，圆形旋转砂车举升机构(13)下降，砂车轮接触到轨道(8)，随后圆形旋转砂车(7)移出铺砂打印工位并运行到下一工位，待砂模固化、强度达到标准后再进行吹砂出模等后期处理工艺；如果3D砂模打印机已经设置有高频加热器(4)，可以在铺砂和喷胶打印一开始就开启高频加热器(4)，在砂模制造过程中就主动加快砂模固化进度。

另一种是喷胶打印机构(2)不工作、铺砂机构(1)和加热打印机构(3) 工作，使用覆膜砂进行加热熔融成模工艺，工作过程如下：覆膜砂被送料机通过进料口(19)输送进匀砂筒(20)；整机控制***准备就绪后发送砂车调入信号，圆形旋转砂车(7)在轨道(8)上快速运行到铺砂打印工位后停止，圆形旋转砂车可升降工作平台举升机构(12)将圆形旋转砂车可升降工作平台(11) 举升到预定高度，圆形旋转砂车举升机构(13)将圆形旋转砂车(7)举升到预定高度，砂车轮完全脱离轨道(8)，旋转匀砂弹簧(21)旋转将砂预填到匀砂筒(20)；圆形旋转砂车举升机构(13)带动圆形旋转砂车(7)和圆形旋转砂车可升降工作平台(11)匀速转动，圆形旋转砂车(7)绝对角度传感器将圆形旋转砂车(7)的绝对角度数据传送到整机控制***中，整机控制***控制和指挥旋转匀砂弹簧(21)可控旋转，砂从下砂槽(23)流到匀砂辊(25)的蓄砂孔(37)上，匀砂辊(25)带动扫平辊(24)进行可控旋转，砂被蓄砂孔(37) 均匀分配后下落到匀砂板(30)上，再经匀砂板(30)上的导砂槽(39)进一步分流和匀砂板(30)的泳动变得更均匀，最后落在圆形旋转砂车可升降工作平台(11)盲区之外的部分上进行预设厚度的均匀铺砂；同时，在盲区内，随着旋转匀砂弹簧(21)可控旋转，一部分砂从匀砂筒(20)经圆管(71)流进并充满简化版漏斗(73)，然后沿部分圆台状芯塞(78)上的下砂细缝(74)自流到盲区内的铺砂平面，由于简化版漏斗(73)下端口沿与铺砂平面齐平，自流的砂也会与铺砂平面保持齐平，而且盲区内外的铺砂厚度是相同的；整机控制***根据绝对角度数据和该层的截面图形生成点阵数据，控制和指挥加热打印机构(3)中的点阵电加热头(59)在盲区之外的铺砂平面进行该砂层截面图形的可控加热，覆膜砂表层树脂熔融、粘连成对应的截面图层；同时，在盲区内，微型加热打印机构(77)对盲区内的铺砂平面进行加热打印；圆形旋转砂车(7)旋转时，圆形旋转砂车可升降工作平台(11)逐渐下降，当圆形旋转砂车(7)旋转一整转时，该层铺砂和加热打印完毕，圆形旋转砂车可升降工作平台(11)也随之下降一个预设截面层厚的行程，进行下一层的铺砂和加热打印；周而复始，直到所有截面图层都完成，铺砂和加热打印完毕，砂模即制作完成，圆形旋转砂车举升机构(13)下降，砂车轮接触到轨道(8)，随后圆形旋转砂车(7)移出铺砂打印工位并运行到下一工位，待砂模强度达到标准后再进行吹砂出模等后期处理工艺；为替代已磨损的旧铁氟龙薄膜(69)，每工作一段时间后，加热打印机构(3)的放带辊(60)即放出一块新铁氟龙薄膜(69)覆盖点阵电加热头(59)并由收带辊(62)收紧。

具体实施例二。

在图4和图6中，本实用新型所述的3D砂模打印机配套如图5所示的矩形往复运动砂车(15)来进行3D砂模打印。

本实用新型与矩形往复运动砂车(15)配套的3D砂模打印机，同与圆形旋转砂车(7)配套的3D砂模打印机相比较，两者在大部分的主要技术特征方面都是一致的，但也有一些不同之处，下面主要就不同之处详细说明，技术特征相同之处就不赘述了。

在图4中，与矩形往复运动砂车(15)配套的3D砂模打印机，其机架(5) 采用龙门式；而在图2中，与圆形旋转砂车(7)配套的3D砂模打印机，其机架(5)采用带底座(9)的单立柱式，底座(9)位于铺砂打印工位正下方。

在铺砂机构(1)、喷胶打印机构(2)、加热打印机构(3)和高频加热器(4) 这几个方面，两者的不同之处在于：

在图1和图3中，与圆形旋转砂车(7)配套的3D砂模打印机，其铺砂机构 (1)、喷胶打印机构(2)、加热打印机构(3)和高频加热器(4)都设置在机架(5)的单立柱上，同时这几个机构分别占有圆形旋转砂车可升降工作平台(11) 的一条半径；而在图4和图6中，与矩形往复运动砂车(15)配套的3D砂模打印机，其铺砂机构(1)、喷胶打印机构(2)、加热打印机构(3)和高频加热器(4)都设置在机架(5)的龙门上，同时这几个机构均与矩形往复运动砂车(15)的铺砂方向或往复运行方向垂直。

在图8中，与圆形旋转砂车(7)配套的3D砂模打印机，其铺砂机构(1) 中的匀砂辊(25)上的蓄砂孔(37)，自靠近机架(5)的一端至靠近盲区的一端，蓄砂孔(37)的排列是逐渐变稀疏的或孔径是逐渐变小的，如果采用蓄砂槽，则蓄砂槽是逐渐变细的；而与矩形往复运动砂车(15)配套的3D砂模打印机，其铺砂机构(1)中的匀砂辊(25)上的蓄砂孔(37)，无论是排列稀疏还是孔径大小，都是一样和不变的，如果采用蓄砂槽也是这样。

圆形旋转砂车(7)在匀速旋转时一直都在进行铺砂打印，不存在空行走的问题，只需设置一套铺砂机构(1)；而在只设置一套铺砂机构(1)的情况下，矩形往复运动砂车(15)只在向前移动时进行铺砂打印，返回时是空行走的；为提高工作效率，在图18中，可以在机架(5)上同时设置两套铺砂机构(1)，分别位于喷胶打印机构(2)和加热打印机构(3)的两侧即打印方向的前方和后方，两套铺砂机构(1)的匀砂辊(25)使用同一台伺服电机(80)并经过减速机和同步带(82)传动后，再分别被各自专属的单向超越离合器(81)驱动；当矩形往复运动砂车(15)向前运行时，伺服电机(80)正向运转，前方铺砂机构(1)专属的超越离合器(81)处于啮合状态，带动其匀砂辊(25)和扫平辊(24)工作进行铺砂，此时后方铺砂机构(1)专属的超越离合器(81)处于分离状态，其匀砂辊(25)和扫平辊(24)不工作；当矩形往复运动砂车(15) 向后返回时，伺服电机(80)反向运转，后方铺砂机构(1)专属的超越离合器处于啮合状态，带动其匀砂辊和扫平辊工作进行铺砂，此时前方铺砂机构专属的超越离合器(81)处于分离状态，其匀砂辊(25)和扫平辊(24)不工作；在矩形往复运动砂车(15)往复运行时，前、后方铺砂机构(1)交替铺砂，喷胶打印或加热打印一直进行，矩形往复运动砂车(15)返回时空行走的情况不会出现；虽然设置两套铺砂机构(1)可以避免空行走、提高工作效率，但对于软件程序而言却增加了很大难度，同时还要确保两套铺砂机构(1)的同步和配合，此外造价也提高了，所以在工程实践中，一般仍采用一套铺砂机构(1)。

本实用新型与矩形往复运动砂车(15)配套的3D砂模打印机，没有铺砂打印盲区，不必设置盲区微型铺砂打印机构(6)。

矩形往复运动砂车(15)的技术特征不同于圆形旋转砂车(7)：

在图4、图5和图6中，在轨道(8)上设置矩形往复运动砂车(15)，形往复运动砂车(15)上设置矩形往复运动砂车驱动机构(18)、矩形往复运动砂车可升降工作平台举升机构(17)、电刷、无线收发模块、绝对位置传感器，矩形往复运动砂车(15)底盘设置为水平的、可在矩形往复运动砂车(15)内进行上下平移升降的矩形往复运动砂车可升降工作平台(16)，在轨道(8)侧边设置安全滑触线，矩形往复运动砂车(15)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矩形往复运动砂车(15)的绝对位置信息并传送到整机控制***，命令信号通过无线收发模块与整机控制***进行联络；

在图4和图5中，在矩形往复运动砂车(15)一端的底部设置一个双轴输出减速电机(100)，其两端的输出轴上分别安装一套双排链轮，在矩形往复运动砂车(15)两端最高处、沿着矩形往复运动砂车(15)宽度方向分别设置一套起吊轴，其中与双轴输出减速电机(100)同处一端的为近端起吊轴(101)，另一端为远端起吊轴(102)，近端起吊轴(101)由分处两端的两套双排提升链轮(103)、中间位置的两套双排传动链轮(104)、链轮轴以及带座轴承组成，远端起吊轴(102)由分处两端的两套双排提升链轮(103)、链轮轴以及带座轴承组成，近端起吊轴(101)上的两套双排传动链轮(104)分别通过链条与双轴输出减速电机(100)输出轴两端的双排链轮相连接，近端起吊轴(101)两套双排提升链轮(103)分别通过链条与远端起吊轴(102)对应位置的的两套双排提升链轮(103)相连接，矩形往复运动砂车可升降工作平台(16)通过链条分别与近端起吊轴(101)和远端起吊轴(102)的双排提升链轮(103)相连接，双轴输出减速电机(100)正转时带动链条将矩形往复运动砂车可升降工作平台(16)升起，反转时则降落；双轴输出减速电机(100)、近端起吊轴(101) 和远端起吊轴(102)共同组成矩形往复运动砂车可升降工作平台举升机构(17)。

设置上位机，在上位机中安装软件程序，软件程序把砂模的3D图形生成一系列2D截面图形数据，其中，适用于矩形往复运动砂车(15)的软件程序根据每层截面图形数据和矩形往复运动砂车(15)的绝对位置信息来确定每层截面图形的打印数据。

设置整机控制***，整机控制***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(1)、喷胶打印机构(2)、加热打印机构(3)、高频加热器(4)、矩形往复运动砂车驱动机构(18)及矩形往复运动砂车可升降工作平台举升机构(17)等协同工作，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。

本实用新型的圆形旋转砂车(7)的优势在于其工作时一直保持匀速转动，而矩形往复运动砂车(15)则需要不停地进行往复运动，因而前者更稳定可靠、效率更高，同时，圆形旋转砂车(7)不存在返回时空行走的问题，而在只设置一套铺砂机构(1)时，矩形往复运动砂车(15)存在返程空行走的问题。

本实用新型的矩形往复运动砂车(15)的优势在于其能比较容易地加长尺寸，适于生产超长尺寸的砂模。

本实用新型与矩形往复运动砂车(15)配套的3D砂模打印机，可以分别进行两种砂模制造工艺。

一种是加热打印机构(3)不工作，铺砂机构(1)和喷胶打印机构(2)工作，使用普通铸造砂、固化剂以及树脂进行胶结固化成模工艺，工作过程如下：将普通铸造砂预先与固化剂混合均匀后，再经送料机通过进料口(19)输送进匀砂筒(20)；胶液通常选择树脂；整机控制***准备就绪后发送砂车调入信号，矩形往复运动砂车(15)在轨道(8)上快速运行到铺砂打印工位后停止，矩形往复运动砂车可升降工作平台举升机构(17)将矩形往复运动砂车可升降工作平台(16)举升到预定高度，旋转匀砂弹簧(21)旋转将砂预填到匀砂筒(20)，胶泵(48)运行将共轨管(52)中的树脂压力增至预设压力；矩形往复运动砂车(15)在轨道(8)上匀速向前运动，矩形往复运动砂车(15)绝对位置传感器将矩形往复运动砂车(15)的绝对位置数据传送到整机控制***中，整机控制***控制和指挥旋转匀砂弹簧(21)可控旋转，砂从下砂槽(23)流到匀砂辊(25)的蓄砂孔(37)上，匀砂辊(25)带动扫平辊(24)进行可控旋转，砂被蓄砂孔(37)均匀分配后下落到匀砂板(30)上，再经匀砂板(30)上的导砂槽(39)进一步分流和匀砂板(30)的泳动变得更均匀，最后落在矩形往复运动砂车可升降工作平台(16)上进行预设厚度的均匀铺砂，同时，整机控制***根据绝对位置数据和该层的截面图形生成点阵数据，控制和指挥电磁阀阵列(53)工作，树脂经由喷嘴阵列(40)在铺砂平面进行该砂层的截面图形喷胶打印，树脂与砂和固化剂混合、胶结成对应的截面图层；矩形往复运动砂车(15)运行到铺砂打印工位末端时停止，该层铺砂和喷胶打印完毕并暂停工作，矩形往复运动砂车可升降工作平台(16)下降一个预设截面层厚的行程，然后矩形往复运动砂车(15)快速返回到起始位置，进行下一层的铺砂和喷胶打印；周而复始，直到所有截面图层都完成，铺砂和喷胶打印完毕，砂模即制作完成，随后矩形往复运动砂车(15)移出铺砂打印工位并运行到下一工位，待砂模固化、强度达到标准后再进行吹砂出模等后期处理工艺；如果3D砂模打印机已经设置有高频加热器(4)，可以在铺砂和喷胶打印一开始就开启高频加热器(4)，在砂模制造过程中就主动加快砂模固化进度。

另一种是喷胶打印机构(2)不工作，铺砂机构(1)和加热打印机构(3) 工作，使用覆膜砂进行加热熔融成模工艺，工作过程如下：覆膜砂被送料机通过进料口(19)输送进匀砂筒(20)；整机控制***准备就绪后发送砂车调入信号，矩形往复运动砂车(15)在轨道(8)上快速运行到铺砂打印工位后停止，矩形往复运动砂车可升降工作平台举升机构(17)将矩形往复运动砂车可升降工作平台(16)举升到预定高度，旋转匀砂弹簧(21)旋转将砂预填到匀砂筒(20)；矩形往复运动砂车(15)在轨道(8)上匀速向前运动，矩形往复运动砂车(15)绝对位置传感器将矩形往复运动砂车(15)的绝对位置数据传送到整机控制***中，整机控制***控制和指挥旋转匀砂弹簧(21)可控旋转，砂从下砂槽(23) 流到匀砂辊(25)的蓄砂孔(37)上，匀砂辊(25)带动扫平辊(24)进行可控旋转，砂被蓄砂孔(37)均匀分配后下落到匀砂板(30)上，再经匀砂板(30) 上的导砂槽(39)进一步分流和匀砂板(30)的泳动变得更均匀，最后落在矩形往复运动砂车可升降工作平台(16)上进行预设厚度的均匀铺砂，同时，整机控制***根据绝对位置数据和该层的截面图形生成点阵数据，控制和指挥加热打印机构(3)中的点阵电加热头(59)在铺砂平面进行该砂层截面图形的可控加热，覆膜砂表层树脂熔融、粘连成对应的截面图层；矩形往复运动砂车(15) 运行到铺砂打印工位末端时停止，该层铺砂和加热打印完毕并暂停工作，矩形往复运动砂车可升降工作平台(16)下降一个预设截面层厚的行程，然后矩形往复运动砂车(15)快速返回到起始位置，进行下一层的铺砂和加热打印；周而复始，直到所有截面图层都完成，铺砂和加热打印完毕，砂模即制作完成，随后矩形往复运动砂车(15)移出铺砂打印工位并运行到下一工位，待砂模强度达到标准后再进行吹砂出模等后期处理工艺；为替代已磨损的旧铁氟龙薄膜 (69)，每工作一段时间后，加热打印机构(3)的放带辊(60)即放出一块新铁氟龙薄膜(69)覆盖点阵电加热头(59)并由收带辊(62)收紧。

本实用新型的3D砂模打印机结构简单，设计以实用和够用为准，没有过于昂贵和过于精细复杂的部件，能大幅降低造价，使其成为中小企业买得起、用得起的设备，有利于3D砂模打印技术在铸造行业迅速推广普及。

对比现有的3D砂模打印机，本实用新型与圆形旋转砂车(7)和矩形往复运动砂车(15)配套的3D砂模打印机还在以下四个方面均有改进之处：

铺砂机构(1)、喷嘴阵列(40)和加热打印机构(3)，在工作时，它们均始终位于铺砂打印工位正上方，且分别作为一个整体均始终保持静止不动，动的只是圆形旋转砂车(7)和矩形往复运动砂车(15)，不需要像现有3D砂模打印机的铺砂和喷胶打印***那样要一直频密地进行往复运动，所以不必设置拖链，也就不存在拖链中的胶管和排线容易折断并导致打印图形丢帧的问题；铺砂和打印都是同时进行的，而且圆形旋转砂车(7)不存在空行走的问题，在设置两套铺砂机构(1)时，矩形往复运动砂车(15)也不存在空行走的问题，这对现有的3D砂模打印机不能同时进行铺砂和打印且铺砂返回时只能空行走的不足而言，提高了工作效率；喷嘴阵列(40)或加热打印机构(3)均能紧随铺砂机构(1)铺砂之后一次性完成喷胶打印或加热打印，不必像现有3D砂模打印机那样要依次进行多个区块的喷胶打印才能完成该层的喷胶打印，提高了工作效率；同时配置铺砂机构(1)、喷胶打印机构(2)和加热打印机构(3)，一台设备就能同时满足目前这两种被广泛应用且各具优势的砂模制造工艺，大大拓展了本实用新型的3D砂模打印机的原料可选范围。

Claims (9)

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***、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***，命令信号通过无线收发模块与整机控制***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***，命令信号通过无线收发模块与整机控制***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***，整机控制***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***，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。

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