3D砂型打印随动加砂系统的制作方法

3d砂型打印随动加砂系统
技术领域
1.本发明属于3d打印设备技术领域，尤其涉及3d砂型打印随动加砂系统。


背景技术：

2.3d打印属于快速成形技术的一种，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层堆叠累积的方式来构造物体的技术。其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造。特别是一些高价值应用已经有使用这种技术打印而成的零部件。在模型制造加工过程中，3d砂型打印系统中的摊铺系统在一个往复行程中只能进行一次砂层的摊铺，同时，在加砂时，打印系统需要停止工作，然后单独进行加砂，因此，造成了打印系统工作效率较低，如何提高摊铺系统的工作效率，使得摊铺系统和加砂系统协同进行工作是当下需要解决的问题。


技术实现要素：

3.针对现有技术不足，本发明的目的在于提供3d砂型打印随动加砂系统，通过设置两个铺砂机构，摊铺系统在一个往复行程中，能够进行两次摊铺工作，大大提高了摊铺系统的工作效率，同时设置二级加砂槽，二级加砂槽能够随同一级加砂槽进行移动，在摊铺系统不停止工作的情况下能够对一级加砂槽进行加砂，使得摊铺系统和加砂系统能够协同进行，保证3d砂型打印系统能够连续进行打印，提高了3d砂型打印系统的工作效率。
4.本发明提供如下技术方案：一种3d砂型打印随动加砂系统，包括：第一导轨，两个所述第一导轨之间依次设置有第一滑轨、第二滑轨和第三滑轨，所述第一滑轨和第三滑轨上设置有铺砂机构，所述第一滑轨上的铺砂机构与第三滑轨上的铺砂机构对称设置，所述第二滑轨上设置有打印喷头，所述第一滑轨和第三滑轨上设置有挡板，所述挡板与铺砂机构对应设置，所述第一滑轨和第三滑轨上设置有一级加砂槽，所述一级加砂槽的出料口正对挡板，所述第一导轨上侧设置有第二导轨，所述第二导轨上滑动设置有二级加砂槽，所述二级加砂槽用于向一级加砂槽内进行加砂。
5.优选的，所述挡板位于铺砂机构的两侧，所述挡板与铺砂机构的进料口处平齐，所述铺砂机构内设置有多个加强筋板，铺砂机构的内侧与加强筋板之间形成子槽体。
6.优选的，所述一级加砂槽包括一级槽体和一级滑动机构，所述一级槽体与一级滑动机构连接，所述滑动机构能够沿相应的滑轨移动。
7.优选的，所述二级加砂槽包括二级槽体和二级滑动机构，所述二级槽体与二级滑动机构连接，所述滑动机构能够沿第二导轨移动。
8.优选的，所述一级加砂槽和/或二级加砂槽上设置有振动机构。
9.优选的，所述振动机构为振动电机。
10.优选的，所述振动机构为电机和偏心块，所述电机的输出轴与偏心块连接。
11.优选的，所述一级槽体内设置有一级感应式物料检测传感器，所述感应式物料检
测传感器用于检测一级槽体内的剩余砂量，所述二级槽体内设置有二级感应式物料检测传感器，所述二级感应式物料检测传感器用于检测二级槽体内的剩余砂量，所述一级感应式物料检测传感器和二级感应式物料检测传感器均与处理器连接。
12.优选的，所述挡板上设置有凹槽，所述凹槽的槽深大于3mm；所述一级加砂槽的出料口与凹槽的底部之间的间距为1
‑
3mm。
13.优选的，所述一级滑动机构包括一级驱动电机，所述二级滑动机构包括二级电机，所述一级电机和二级电机均为伺服电机，所述伺服电机与处理器电连接。
14.优选的，所述第二导轨上设置有吸砂泵，所述吸砂泵通过控制电路与处理器电连接；所述吸砂泵用于向二级加砂槽内进行加砂。
15.优选的，所述二级加砂槽的出料口端设置有出料阀门和伸缩装置，所述伸缩装置的输出端与出料阀门连接，所述伸缩机构为电动伸缩杆或者液压缸。
16.优选的，所述一级槽体的体积是铺砂机构体积的3
‑
4倍，所述二级槽体的体积是一级槽体体积的2
‑
4倍。
17.优选的，所述二级加砂槽里的二级槽体的横截面为梯形结构，梯形的斜面与竖直平面之间的夹角α大于等于砂堆的静息角γ。
18.优选的，在3d打印时采用的砂子粒径为r,所述铺砂机构的出砂口的宽度为l，铺砂机构外壳的两个斜板之间的夹角为β，所述r、l、β之间满足以下关系：l＝m
·
[sinγ/sin（β/2）]
·
r；其中，γ、β的单位为度；r、l的单位为mm，m为一个常数，取值范围为5
‑
20。
[0019]
优选的，3d砂型打印随动加砂系统的使用方法包括以下步骤：s1:加砂，一级加砂槽向铺砂机构内进行加砂，使加砂槽内处于满砂状态；s2:摊铺，第一滑轨、第二滑轨和第三滑轨沿第一导轨移动，进行喷涂和铺砂，当向一个方向移动时，打印喷头进行喷涂，第一滑轨上的铺砂机构进行铺砂，当反方向移动时，打印喷头进行喷涂，第二滑轨上的铺砂机构进行铺砂，如此循环进行打印；s3:铺砂机构加砂，当铺砂机构移动相应规定的行程时，一级加砂槽沿滑轨进行移动，对铺砂机构内进行加砂；s4:一级加砂槽含砂剩余量检测，当一级加砂槽内的含砂量小于预先设置的阈值时，二级加砂槽向一级加砂槽内进行加砂；s5:二级加砂槽含砂剩余量检测，当二级加砂槽内的含砂量小于预先设置的阈值时，吸砂泵向二级加砂槽内进行加砂。
[0020]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）本发明3d砂型打印随动加砂系统，通过设置两个铺砂机构，摊铺系统在一个往复行程中，能够进行两次摊铺工作，大大提高了摊铺系统的工作效率，打印时间能够缩短40%。
[0021]
（2）本发明3d砂型打印随动加砂系统，设置二级加砂槽，二级加砂槽能够随同一级加砂槽进行移动，在摊铺系统不停止工作的情况下能够对一级加砂槽进行加砂，使得摊铺系统和加砂系统能够协同进行，保证3d砂型打印系统能够连续进行打印，无需等待加砂上料时间与打印复位无效工作时间，实现零等待和打印效率最大化。
[0022]
（3）本发明3d砂型打印随动加砂系统，通过设置吸砂泵，二级加砂槽内的砂剩余含
量小于预先设置的阈值时，吸砂泵能够对二级加砂槽进行加砂，实现了系统加砂自动化和智能化，提高了系统的工作效率。
[0023]
（4）本发明3d砂型打印随动加砂系统，通过限定砂子粒径r,所述铺砂机构的出砂口的宽度l，铺砂机构两个斜板之间的夹角β之间的关系，能够使铺砂机构顺利地进行铺砂，改善了铺砂效果。
附图说明
[0024]
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0025]
图1是本发明的整体结构示意图。
[0026]
图2是本发明的局部示意图。
[0027]
图3是本发明的二级槽体剖视示意图。
[0028]
图4是本发明的第一滑、第二滑轨和第三滑轨位置示意图。
[0029]
图5是本发明的一级槽体示意图。
[0030]
图中：1、第一导轨；2、第一滑轨；3、第二滑轨；4、第三滑轨；5、打印喷头；6、第二导轨；7、二级加砂槽；8、伸缩装置；9、一级加砂槽；10、挡板；11、铺砂机构；12、吸砂泵；13、二级槽体；14、一级槽体。
具体实施方式
[0031]
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
[0032]
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
[0033]
实施例一：如图1
‑
4所示，3d砂型打印随动加砂系统，包括：第一导轨1，两个所述第一导轨1之间依次设置有第一滑轨2、第二滑轨3和第三滑轨4，所述第一滑轨2和第三滑轨4上设置有铺砂机构11，所述第一滑轨2上的铺砂机构11与第三滑轨4上的铺砂机构11对称设置，所述铺砂机构11用于铺砂处理，所述第二滑轨3上设置有打印喷头5，所述打印喷头5用于喷涂胶水，粘接砂层，所述第一滑轨和第三滑轨上设置有挡板10，所述挡板10与铺砂机构11对应设置，所述挡板10与铺砂机构11位于同一水平面，所述第一滑轨2和第三滑轨4上设置有一级加砂槽9，所述一级加砂槽9的出料口正对挡板10，所述第一导轨1上侧设置有第二导轨6，所述第二导轨6上滑动设置有二级加砂槽7，所述二级加砂槽7用于向一级加砂槽9内进行加
砂。
[0034]
所述挡板10位于铺砂机构11的左右两侧，所述挡板10与铺砂机构11的进料口处平齐，所述铺砂机构11内设置有多个加强筋板，铺砂机构11的内侧与加强筋板之间形成子槽体，所述子槽体之间互相连通，设置加强筋板增加了铺砂机构11的强度，增加了铺砂机构11的结构稳定性。
[0035]
所述一级加砂槽9包括一级槽体和一级滑动机构，所述一级槽体与一级滑动机构连接，所述滑动机构能够沿相应的滑轨移动，所述一级滑动机构包括一级驱动电机，所述驱动电机通过连接滚轮带动一级槽体移动，或者所述驱动电机通过设置皮带和皮带轮，一级槽体与皮带连接，从而实现一级槽体移动。
[0036]
所述二级加砂槽7包括二级槽体和二级滑动机构，所述二级槽体与二级滑动机构连接，所述滑动机构能够沿第二导轨6移动，所述二级加砂槽7能够随第一滑轨2、第二滑轨3和第三滑轨4位置的移动而移动，与第一滑轨2、第二滑轨3和第三滑轨4协同运动。所述二级滑动机构包括二级电机，所述二级电机通过连接滚轮带动二级槽体移动，或者所述二级电机通过设置皮带和皮带轮，二级槽体与皮带连接，从而实现二级槽体移动。
[0037]
所述一级加砂槽9和二级加砂槽7上均设置有振动机构。所述振动机构为振动电机，所述振动机构能够有效的防止一级加砂槽9和二级加砂槽7内的砂子发生堵塞的现象，使砂子能够顺利地流出，增加了系统工作的稳定性。
[0038]
实施例二：与实施例一不同的是，所述振动机构为电机和偏心块，所述电机的输出轴与偏心块连接。
[0039]
所述一级槽体14内设置有一级感应式物料检测传感器，所述感应式物料检测传感器用于检测一级槽体14内的剩余砂量，所述二级槽体13内设置有二级感应式物料检测传感器，所述二级感应式物料检测传感器用于检测二级槽体13内的剩余砂量，所述一级感应式物料检测传感器和二级感应式物料检测传感器均与处理器连接。
[0040]
所述挡板10上设置有凹槽，所述凹槽的槽深大于3mm；所述一级加砂槽的出料口与凹槽的底部之间的间距为1
‑
3mm。保证了砂层的厚度和均匀度。所述一级电机和二级电机均为伺服电机，所述伺服电机与处理器电连接。
[0041]
所述第二导轨6上设置有吸砂泵12，所述吸砂泵12通过电路与处理器电连接；所述吸砂泵12用于向二级加砂槽7内进行加砂。
[0042]
所述二级加砂槽7的出料口端设置有出料阀门和伸缩装置8，所述伸缩装置8的输出端与出料阀门连接，所述伸缩机构为电动伸缩杆或者液压缸，通过处理器控制伸缩装置8的伸缩动作，对二级加砂槽7的出料口的开启与关闭进行控制。所述一级槽体14的体积是铺砂机构11体积的3
‑
4倍，所述二级槽体13的体积是一级槽体14体积的2
‑
4倍。所述二级加砂槽7里的二级槽体13的横截面为梯形结构，梯形的斜面与竖直平面之间的夹角α大于等于砂堆的静息角γ，避免二级槽体13里的砂子堆积，提高了装置工作的可靠性。
[0043]
实施例三：3d砂型打印随动加砂系统的使用方法包括以下步骤：s1:加砂，一级加砂槽向铺砂机构内进行加砂，使加砂槽内处于满砂状态；s2:摊铺，第一滑轨、第二滑轨和第三滑轨沿第一滑轨移动，进行喷涂和铺砂，当向
一个方向移动时，打印喷头进行喷涂，第一滑轨上的铺砂机构进行铺砂，当反方向移动时，打印喷头进行喷涂，第二滑轨上的铺砂机构进行铺砂，如此循环进行打印；s3:铺砂机构加砂，当铺砂机构移动相应规定的行程时，一级加砂槽9沿滑轨进行移动，对铺砂机构内进行加砂；s4:一级加砂槽含砂剩余量检测，当一级加砂槽内的含砂量小于预先设置的阈值时，二级加砂槽向一级加砂槽内进行加砂；s5:二级加砂槽含砂剩余量检测，当二级加砂槽内的含砂量小于预先设置的阈值时，吸砂泵向二级加砂槽内进行加砂。
[0044]
实施例四：在3d打印时采用的砂子粒径为r,所述铺砂机构的出砂口的宽度为l，铺砂机构的外壳两个斜板之间的夹角为β，所述r、l、β之间满足以下关系：l＝m
·
[sinγ/sin（β/2）]
·
r；其中，γ、β的单位为度；r、l的单位为mm，m为一个常数，取值范围为5
‑
20。当m大于20时，出砂口的宽度l较大，摊铺出的砂层较厚，当m小于5时，出砂口的宽度l较小，摊铺出的砂层较薄，无法满足3d打印工作的需要。
[0045]
通过上述技术方案得到的装置是3d砂型打印随动加砂系统，在系统工作前，一级加砂槽向铺砂机构内进行加砂，使加砂槽内处于满砂状态，然后，第一滑轨、第二滑轨和第三滑轨沿第一滑轨移动，进行喷涂和铺砂，当向一个方向移动时，打印喷头进行喷涂，第一滑轨上的铺砂机构进行铺砂，当反方向移动时，打印喷头进行喷涂，第二滑轨上的铺砂机构进行铺砂，如此循环进行打印；当铺砂机构移动相应规定的行程时，一级加砂槽9沿滑轨进行移动，对铺砂机构内进行加砂；当一级加砂槽内的含砂量小于预先设置的阈值时，二级加砂槽向一级加砂槽内进行加砂；当二级加砂槽内的含砂量小于预先设置的阈值时，二级加砂槽移动至吸砂泵12处，吸砂泵12向二级加砂槽7内进行加砂。通过设置两个铺砂机构，摊铺系统在一个往复行程中，能够进行两次摊铺工作，大大提高了摊铺系统的工作效率，同时设置二级加砂槽，二级加砂槽能够随同一级加砂槽进行移动，在摊铺系统不停止工作的情况下能够对一级加砂槽进行加砂，使得摊铺系统和加砂系统能够协同进行，保证3d砂型打印系统能够连续进行打印，提高了3d砂型打印系统的工作效率。
[0046]
铺砂机构的工作原理和打印喷头的工作原理均为现有技术，此处不在赘述。
[0047]
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化；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。