砂型制作用激光3D打印机的真空上料布料装置的制作方法

本实用新型属于砂型3D设备的技术领域，特别是涉及一种砂型制作用激光3D打印机的真空上料布料装置。

背景技术：

目前应用3D打印技术用来打印各种3D塑料产品及打印特定的金属材质的产品已广泛应用，而将3D打印技术应用在铸造中的砂型制作才刚刚开始，传统的砂型制作都是通过先做零件木型或金属型，然后在以零件木型或金属型为原型做出砂型，如果生产初期、砂型检验中发现工艺及外形需改动时，就得修改或重做零件木型及金属型，这样反复验证合格后才能批量生产砂型，这个过程时间很长，造成零件生产周期延长，往往影响整个设备进度，且增加设备成本，因此3D砂型打印机的问世，给砂型的工艺检验、工艺校正带来快捷与方便，而3D打印中砂型所用原料的定时定量供给、砂型温度控制都将影响砂型成品的质量，因此上料、布料装置应是3D打印机首先攻克的课题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种砂型制作用激光3D打印机的真空上料布料装置，解决砂型用砂料温度不均衡，上料布料温度流失，布料层不均匀等问题，提高砂料粘结质量及凝固率。

本实用新型的目的是通过下述技术方案来实现的：

本实用新型的砂型制作用激光3D打印机的真空上料布料装置，包括上料机构和布料机构，所述的上料机构由砂料箱，与此砂料箱相连接的真空上料管，与此真空上料管相连接的真空泵和与此真空泵相连接的砂料受料斗所组成，所述的布料机构由设在此砂料受料斗下方的随行布料装置，与此随行布料装置相连接的XY平移机构，设在此XY平移机构上的随行铺料组件，固定所述XY平移机构的水平承载梁和与此水平承载梁相连接的机架所组成，所述XY平移机构包括Y轴固定轨道，在此Y轴固定轨道上行走的X轴轨道，在此X轴轨道上行走的横向滑块和与此横向滑块固定连接的滑块支架，所述的随行布料装置与此滑块支架固定连接，所述的随行铺料组件固定在所述的X轴轨道上。

所述的砂料箱由箱体支架，与此箱体支架相连接的水浴砂箱和与此水浴砂箱相连接的密封盖所组成，所述的水浴砂箱由带有封闭内腔的水浴加热箱，底端与此水浴加热箱固定连接的储砂箱体，与此储砂箱体上端固定连接的箱体进料口，与所述水浴加热箱内表面固定连接的砂料分流器和设在储砂箱体上部的料位视窗所组成，所述的箱体进料口与所述的密封盖相扣接。

所述的随行布料装置由与所述的滑块支架固定连接的布料支架，与此布料支架相连接的布料斗，与此布料斗的底端相连接的布料开关所组成，所述布料斗的底端设有落料口，此落料口的底端外周边设有调整套，所述的布料开关由固定在所述的布料支架上的双杆伸缩气缸，与此双杆伸缩气缸相连接的伸缩滑板，与此伸缩滑板上表面固定连接的密封毛毡垫所组成，所述的调整套与所述的密封毛毡垫上表面滑动连接。

所述的随行铺料组件由与所述的X轴轨道固定连接的铺料连接架，分别与此铺料连接架相连接的垂直刮板和辐射加热器所组成，所述的辐射加热器由灯管挂架，红外辐射双孔加热管和加热管铝合金反射罩所组成，所述的灯管挂架与所述的铺料连接架相连接，所述的红外辐射双孔加热管和加热管铝合金反射罩均与所述的灯管挂架相连接。

所述的水浴加热箱由带有内腔的锥形回转体，设在此锥形回转体中心处的砂料通管，与此砂料通管相连通的真空管接头，设在所述锥形回转体下部的U形加热棒，设在所述锥形回转体上部的水温检测仪和注水管所组成，所述的U形加热棒的电连接端设在所述锥形回转体的外表面上，所述的锥形回转体的外表面与所述的箱体支架固定连接。

所述的砂料分流器由带有中心孔的伞形板和上端与此伞形板下部内表面相连接的一组斜支撑所组成，所述的一组斜支撑按圆周方向均匀分布且下端与所述的水浴加热箱内表面固定连接。

所述的一组斜支撑为两端封闭的一组圆钢管，此一组圆钢管的数量为6-8个，所述圆钢管的倾斜角度α为85°-95°。

本实用新型的优点是：

１、本实用新型具有砂料温度恒定、上料和布料温度流失少、布料层均匀等特点，提高砂料粘结质量及凝固率；

２、本实用新型的砂料箱为水浴砂箱，且水浴砂箱内设有砂料分流器，保证箱内砂料受热均匀；

3、本实用新型的随行布料装置上设有辐射加热器，对布过的砂料进行加热固化，保证每一层砂的密度一致。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型图1的A-A剖视图。

图3为本实用新型图1的Ⅰ处局部放大图。

图4为本实用新型图3的B向视图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的具体实施方式。

如图1、3所示，本实用新型的砂型制作用激光3D打印机的真空上料布料装置，包括上料机构和布料机构，所述的上料机构由砂料箱1，与此砂料箱1相连接的真空上料管2，与此真空上料管2相连接的真空泵4和与此真空泵4相连接的砂料受料斗3所组成，砂料箱1内充满铸型砂料，开动真空泵4，砂料沿上料管2上升，然后输送到砂料受料斗3内。

所述的布料机构由设在此砂料受料斗3下方的随行布料装置6，与此随行布料装置相连接的XY平移机构5，设在此XY平移机构上的随行铺料组件7，固定所述XY平移机构的水平承载梁8和与此水平承载梁相连接的机架9所组成，砂料受料斗3将砂料转给随行布料装置6，随行布料装置6在XY平移机构5上匀速平移布料，随行铺料组件7对布过的砂料进行摊平固化处理。

所述XY平移机构5包括Y轴固定轨道5-4，在此Y轴固定轨道5-4上行走的X轴轨道5-3，在此X轴轨道5-3上行走的横向滑块5-2和与此横向滑块5-2固定连接的滑块支架，所述的随行布料装置与此滑块支架固定连接，所述的随行铺料组件固定在所述的X轴轨道上。真空泵4通过悬臂支架固定在机架9上。X轴轨道5-3和横向滑块5-2上均带有执行元件-伺服电动机，具有速度均匀停位准确特点。XY平移机构动作由砂型3D打印机配置的电气控制系统控制。

如图2所示，所述的砂料箱由箱体支架1-9，与此箱体支架1-9相连接的水浴砂箱和与此水浴砂箱相连接的密封盖1-1所组成，所述的水浴砂箱由带有封闭内腔的水浴加热箱1-8，底端与此水浴加热箱1-8固定连接的储砂箱体1-4，与此储砂箱体1-4上端固定连接的箱体进料口1-2，与所述水浴加热箱内表面固定连接的砂料分流器和设在储砂箱体上部的料位视窗1-3所组成，所述的箱体进料口1-2与所述的密封盖1-1相扣接。水浴加热箱1-8内腔为充水腔，靠水温为水浴加热箱预热；储砂箱体1-4内腔为存储砂料腔，砂料由箱体进料口1-2进入存此储砂料腔内，砂料分流器位于此存储砂料腔中心处、且与箱体进料口1-2上下中心一致，使腔内的砂料分布均匀、受热均匀，同时加固腔体。

如图3所示，所述的随行布料装置由与所述的滑块支架5-1固定连接的布料支架6-6，与此布料支架6-6相连接的布料斗6-1，与此布料斗6-1的底端相连接的布料开关所组成，所述布料斗的底端设有落料口，此落料口的底端外周边设有调整套6-2，所述的布料开关由固定在所述的布料支架上的双杆伸缩气缸6-5，与此双杆伸缩气缸6-5相连接的伸缩滑板6-4，与此伸缩滑板6-4上表面固定连接的密封毛毡垫6-3所组成，所述的调整套与所述的密封毛毡垫上表面滑动连接。调整套在落料口上可相对滑动及高度位置调整，以保证与密封毛毡垫的相对间隙来实现密封，随行布料装置每次布料前均停在砂料受料斗3下方接收砂料，此时布料开关为关闭状态，然后布料斗6-1及横向滑块5-2随X轴轨道5-3直线行走到布料位置，此时布料开关打开，布料斗6-1由横向滑块5-2带动直线行走布料，砂料布撒在位于下方的砂型箱内底板上，所布砂料形状为一条条凸棱，随后由随行铺料组件7摊平，在同一层布料中砂型箱所处高度一致，布满一层砂，打印完成后，砂型箱下降一个砂层，以此类推重复，上述程序及布料开关状态均由砂型3D打印机配置的电气控制系统统一控制。

如图3所示，所述的随行铺料组件7由与所述的X轴轨道固定连接的铺料连接架7-1，分别与此铺料连接架7-1相连接的垂直刮板7-5和辐射加热器所组成，所述的辐射加热器由灯管挂架7-2，红外辐射双孔加热管7-3和加热管铝合金反射罩7-4所组成，所述的灯管挂架与所述的铺料连接架相连接，所述的红外辐射双孔加热管和加热管铝合金反射罩均与所述的灯管挂架相连接。随行铺料组件7跟随在随行布料装置之后，垂直刮板7-5将一条凸棱状布料砂型刮平，红外辐射双孔加热管位于垂直刮板7-5之后，将刮平后的砂表面加热固化。

如图2所示，所述的水浴加热箱由带有内腔的锥形回转体，设在此锥形回转体中心处的砂料通管1-10，与此砂料通管1-10相连通的砂料通管1-11，设在所述锥形回转体下部的U形加热棒1-12，设在所述锥形回转体上部的水温检测仪1-13和注水管1-7所组成，所述的U形加热棒的电连接端设在所述锥形回转体的外表面上，所述的锥形回转体的外表面与所述的箱体支架固定连接。锥形回转体外表面设有保温外层，避免热量流失，水温检测仪1-13采用热电偶测温仪，此热电偶测温仪通过砂型3D设备控制系统向U形加热棒发出是否工作指令，从而实现水温的恒定，注水管顶端高于水浴加热箱液面，加水时与水源管相连接，加水完成后与水源管分开，液体加热后腔内的气体液体会膨胀，注水管可作为排气管或溢流管，其顶端与外部大气相通。

所述的砂料分流器由带有中心孔的伞形板1-5和上端与此伞形板下部内表面相连接的一组斜支撑1-6所组成，所述的一组斜支撑1-6按圆周方向均匀分布且下端与所述的水浴加热箱1-8内表面固定连接，所述伞形板1-5的中心与所述的锥形回转体中心相一致。砂料进入储砂箱体1-4内腔中后，伞形板的设置使砂料自动向圆周分散，使腔内砂料预热温度快捷均匀，克服腔体内的砂料外周热中间温度低的现象，一组斜支撑1-6与水浴加热箱1-8均为导热材料制作，因此斜支撑1-6与水浴加热箱1-8内壁温度一致，可同时帮助腔内砂料的中心部位处预热，保证最终流出的砂料温度趋于均匀。

所述的一组斜支撑为两端封闭的一组圆钢管，此一组圆钢管的数量为6-8个。所述圆钢管的倾斜角度α为85°-95°。