一種用於大型鑄件的3D列印砂芯的自鎖型定位結構的製作方法
2023-06-26 09:58:41
本發明屬於3d列印砂芯的領域，尤其涉及一種大型鑄件3d列印砂芯的下芯定位結構。
背景技術：
目前，通用的3d列印無模鑄造方法將砂型分為上、下兩層，分別經過3d印表機列印完成後，組裝在一起形成鑄件輪廓，並最終通過合箱操作進行澆注金屬液形成鑄件。但是，對於長度尺寸超過2500mm的大型鑄件，尤其是大型迴轉體類產品，如果採用現有技術的成型方法，由於受到3d印表機的工作箱尺寸的限制，需要將其下層砂型分為多個適合印表機尺寸的小砂芯。其中，這些小砂芯通過製作模板下箱錐的方式進行單維度定位組芯，採用人工測量控制砂芯尺寸。所以，這樣的組芯方式操作繁瑣，產生的尺寸誤差大，導致鑄件的尺寸精度無法得到保證。因此，如何設計出一種組芯精度高、適用於大型鑄件的砂芯定位結構，成為目前急需解決的問題。
技術實現要素：
針對現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種用於大型鑄件的3d列印砂芯的自鎖型定位結構，通過對砂芯在x、y軸方向提供了限位，將現有技術中的單維度定位變為雙維度定位，定位結構通過與砂芯工藝配合實現，避免砂芯在轉運、埋箱過程中出現位移，防止由此產生的尺寸偏差，適用於大型鑄件的3d列印砂芯，有效解決此類產品使用3d列印砂芯進行組芯時難度高、精度難以控制的問題，並且，可直接通過3d印表機同砂芯一起列印出來，無需提前準備工裝，降低了生產成本，簡化了操作，規範了操作流程，降低了操作難度。
為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案為：
本發明提供了一種用於大型鑄件的3d列印砂芯的自鎖型定位結構，所述3d列印砂芯由多塊小砂芯組芯形成，其特徵在於，所述定位結構為子母扣結構，包括子扣和母扣，每個所述小砂芯的x軸方向的分芯面上設有至少一個子扣和/或母扣，每個所述小砂芯的y軸方向的分芯面上設有至少一個子扣和/或母扣，相鄰的兩塊所述小砂芯上的子扣和母扣配套設置，用於在砂芯下芯時將子扣嵌入母扣，來實現砂芯的雙維度定位。
進一步的，所述子母扣結構呈貫通式梯形形狀，其橫截面尺寸比例為：a=1.1c,b=1.4a,c=d/8,其中，上底為a，下底為b，高為c，砂芯寬度為d。
進一步的，所述子母扣結構的橫截面尺寸中高c為：50mm≤c≤100mm。
進一步的，所述子母扣配合的稜角處設置為圓角；所述子母扣之間預留間隙。
進一步的，所述子母扣結構的橫截面中，所述子母扣結構的間隙為0.5mm。
進一步的，所述子母扣結構的橫截面中，所述子母扣結構的斜度為100°。
進一步的，所述子扣和母扣與小砂芯為一體結構，直接通過3d印表機列印成型。
同時，本發明還提供了一種用於大型鑄件的3d列印砂芯的自鎖型定位結構的使用方法，其特徵在於，包括以下步驟：
（1）根據產品的尺寸以及3d列印工作箱的尺寸將砂型進行分塊處理，製作成若干塊小砂芯；
（2）在每兩塊相鄰小砂芯的分芯面上設計定位結構：根據每兩塊相鄰小砂芯的分芯面的長度，在所述分芯面上分別設計不同數量的子母扣結構，所述子母扣結構呈貫通式梯形形狀，分別在每兩塊小相鄰砂芯的分芯面上以子扣和母扣的形式進行配套設置；
（3）依次下芯，先將邊緣上的小砂芯進行下芯，然後再靠緊子母扣結構對其相鄰小砂芯的分芯面下芯，如此反覆，直到依次完成組芯；
（4）組芯完成後，每塊小砂芯通過與其相鄰的其他小砂芯的分芯面上的子母扣結構來限制其x、y軸方向的自由度，實現全部砂芯的雙維度自鎖定位。
本發明的有益效果如下：
（1）本發明提供了一種基於3d列印砂芯的自鎖型定位結構，通過對砂芯在x、y軸方向提供了限位，將現有技術中的單維度定位變為雙維度定位，有效解決此類產品使用3d列印砂芯進行組芯時難度高、精度難以控制的問題，定位結構通過與砂芯工藝配合實現，避免砂芯在轉運、埋箱過程中出現位移，防止由此產生的尺寸偏差。
（2）本發明提供了一種基於3d列印砂芯的自鎖型定位結構，適用於大型鑄件的3d列印砂芯，有效解決此類產品使用3d列印砂芯的組芯精度差的問題，並且，可直接通過3d印表機同砂芯一起列印出來，無需提前準備工裝，降低了生產成本，簡化了操作，規範了操作流程，降低了操作難度。
附圖說明
圖1為本發明的結構示意圖。
圖2為本發明的定位結構示意圖。
其中，1、母扣，2、砂芯，3、子扣，4、砂型，5、子母扣結構。
具體實施方式
為了使本領域技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。下面描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
根據本發明的一個方面，本發明提供了一種用於大型鑄件的3d列印砂芯的自鎖型定位結構，如圖1所示，所述定位結構為子母扣結構，包括子扣和母扣，每個所述小砂芯的x軸方向的分芯面上設有至少一個子扣和/或母扣，每個所述小砂芯的y軸方向的分芯面上設有至少一個子扣和/或母扣，相鄰的兩塊所述小砂芯上的子扣和母扣配套設置，用於在砂芯下芯時將子扣嵌入母扣，來實現砂芯的雙維度定位。進一步的，所述子扣和母扣與小砂芯為一體結構，直接通過3d印表機列印成型。由此，本發明提供的自鎖型定位結構，適用於大型鑄件的3d列印砂芯，有效解決此類產品使用3d列印砂芯的組芯精度差的問題，並且，可直接通過3d印表機同砂芯一起列印出來，無需提前準備工裝，降低了生產成本，簡化了操作，規範了操作流程，降低了操作難度。
根據本發明的具體實施例，所述子母扣結構的設置尺寸不受具體限制，只要能夠在砂芯下芯時將子扣嵌入母扣來實現砂芯的定位即可。如圖1和圖2所示，將所述子母扣的各個尺寸設定為：上底為a，下底為b，高為c，砂芯寬度為d，所述子母扣結構的間隙為e，所述子母扣結構的斜度為f。其中，根據圖1中的所述子母扣結構的橫截面示意圖所示，所述子母扣結構呈貫通式梯形形狀，可以將所述子母扣結構的各項尺寸比例設定為：a=1.1c；b=1.4a；c=d/8；所述子母扣結構的斜度f約為100°；因此，有利於對砂芯在x、y軸方向同時提供了穩定的限位，實現了砂芯的自鎖型定位。進一步的，所述子母扣結構的橫截面尺寸中高c的具體範圍設定為：50mm≤c≤100mm。其中，根據圖1中的所述子母扣結構的橫截面示意圖所示，所述子母扣結構配合的稜角處設置為圓角，可以將所述子母扣結構的其他尺寸比例設定為：所述子母扣結構的間隙e為0.5mm；進一步的，所述子母扣結構在設計時，應該在所述子母扣之間預留間隙；因此，有利於所述子母扣結構順利完成下芯操作，便於組芯安裝。根據本發明的具體實施例，所述子母扣結構的設置尺寸在製作過程中會出現一定程度的偏差，可將組芯尺寸偏差控制在±0.5mm範圍內。由此，通過對砂芯在x、y軸方向提供了限位，將現有技術中的單維度定位變為雙維度定位，有效解決此類產品使用3d列印砂芯進行組芯時難度高、精度難以控制的問題，定位結構通過與砂芯工藝配合實現，避免砂芯在轉運、埋箱過程中出現位移，防止由此產生的尺寸偏差。
同時，本發明還提供了一種用於大型鑄件的3d列印砂芯的自鎖型定位結構的使用方法，其特徵在於，包括以下步驟：
（1）根據產品的尺寸以及3d列印工作箱的尺寸將砂型進行分塊處理，製作成若干塊小砂芯。
根據本發明的具體實施例，如圖1所示，本發明根據產品的尺寸以及3d列印工作箱的尺寸將砂型進行分塊處理，分成8塊砂芯，依次進行編號，標記為1#-8#。其中，1#-8#各個砂芯的邊界面由分芯面和邊緣面組成，所述分芯面分別沿著x、y軸方向進行設置，所述邊緣面保留原砂型的形狀並維持不變；進一步的，所述砂芯的寬度為d，並且，1#-8#各個砂芯的寬度d設置為相等的長度。
（2）在每兩塊相鄰小砂芯的分芯面上設計定位結構：根據每兩塊相鄰小砂芯的分芯面的長度，在所述分芯面上分別設計不同數量的子母扣結構，所述子母扣結構呈貫通式梯形形狀，分別在每兩塊小相鄰砂芯的分芯面上以子扣和母扣的形式進行配套設置。
根據本發明的具體實施例，如圖1所示，所述定位結構為子母扣結構，包括子扣和母扣，每個所述小砂芯的x軸方向的分芯面上設有至少一個子扣和/或母扣，每個所述小砂芯的y軸方向的分芯面上設有至少一個子扣和/或母扣，相鄰的兩塊所述小砂芯上的子扣和母扣配套設置，用於在砂芯下芯時將子扣嵌入母扣，來實現砂芯的雙維度定位。進一步的，所述子扣和母扣與小砂芯為一體結構，直接通過3d印表機列印成型。根據本發明的具體實施例，所述子母扣結構設置在1#-8#各個砂芯的分芯面上，並且，相鄰兩塊砂芯的分芯面上分別設置有子扣和母扣，以配套使用的形式進行具體設置。
根據本發明的具體實施例，將所述子母扣的各個尺寸設定為：上底為a，下底為b，高為c，砂芯寬度為d，所述子母扣結構的間隙為e，所述子母扣結構的斜度為f。根據圖1中的所述子母扣結構的橫截面示意圖所示，所述子母扣結構呈貫通式梯形形狀，將所述子母扣結構的各項尺寸比例設定為：a=1.1c；b=1.4a；c=d/8；所述子母扣結構的斜度f約為100°。進一步的，所述子母扣結構的高c的具體範圍設定為：50mm≤c≤100mm。並且，所述子母扣結構配合的稜角處設置為圓角，可以將所述子母扣結構的其他尺寸比例設定為：所述子母扣結構的間隙e為0.5mm；進一步的，所述子母扣結構在設計時，應該在所述子母扣之間預留間隙；因此，有利於所述子母扣結構順利完成下芯操作，便於組芯安裝。根據本發明的具體實施例，所述子母扣結構設置在1#-8#各個砂芯的分芯面上，根據每兩塊相鄰砂芯的分芯面的長度，在所述分芯面上分別設計不同數量的子母扣結構，即，平行於砂芯寬度方向上的分芯面均設置為1個子母扣結構，垂直於砂芯寬度方向上的分芯面均設置為2個子母扣結構，所述子母扣結構的上底a、下底b、高c均依據步驟（1）中設定的砂芯寬度d的數值進行設置，具體設置標準為a=1.1c，b=1.4a，c=d/8，斜度f為100°，間隙e為0.5mm，以便於穩定定位。進一步的，所述子母扣結構的設置尺寸在製作過程中會出現一定程度的偏差，可將組芯尺寸偏差控制在±0.5mm範圍內。由此，通過對砂芯在x、y軸方向提供了限位，將現有技術中的單維度定位變為雙維度定位，有效解決此類產品使用3d列印砂芯進行組芯時難度高、精度難以控制的問題，定位結構通過與砂芯工藝配合實現，避免砂芯在轉運、埋箱過程中出現位移，防止由此產生的尺寸偏差。
（3）依次下芯，先將邊緣上的小砂芯進行下芯，然後再靠緊子母扣結構對其相鄰小砂芯的分芯面下芯，如此反覆，直到依次完成組芯。
根據本發明的具體實施例，將1#-8#各個砂芯按照順序依次下芯，具體操作過程如下：首先，對1#砂芯進行下芯；然後，靠緊1#砂芯上設置的子母扣結構中的母扣，將2#砂芯中與所述1#砂芯的母扣配套設置的子扣安裝上去，對2#砂芯進行下芯；如此反覆，依次完成1#砂芯到8#砂芯的組芯操作。
（4）組芯完成後，每塊小砂芯通過與其相鄰的其他小砂芯的分芯面上的子母扣結構來限制其x、y軸方向的自由度，實現全部砂芯的雙維度自鎖定位。
根據本發明的具體實施例，如圖2所示，1#-8#各個砂芯均處於自鎖型定位狀態，具體設置如下所述：1#砂芯的兩個分芯面分別通過與其相鄰的2#砂芯、3#砂芯上配套設置的子母扣結構進行鎖定限位，限制1#砂芯的x、y軸兩個方向的自由度；2#砂芯的兩個分芯面分別通過與其相鄰的1#砂芯、4#砂芯上配套設置的子母扣結構進行鎖定限位，限制2#砂芯的x、y軸兩個方向的自由度；如此反覆，1#-8#各個砂芯分別通過自身各個分芯面上的子母扣結構和與其分芯面相鄰的其他砂芯上配套設置的子母扣結構進行鎖定限位，限制該砂芯的x、y軸兩個方向的自由度，由此，整個砂型實現全部砂芯的自鎖定位，完全限制了砂芯x、y軸方向的自由度。由此，通過對砂芯在x、y軸方向提供了限位，將現有技術中的單維度定位變為雙維度定位，有效解決此類產品使用3d列印砂芯進行組芯時難度高、精度難以控制的問題，定位結構通過與砂芯工藝配合實現，避免砂芯在轉運、埋箱過程中出現位移，防止由此產生的尺寸偏差。
在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示意性實施例」、「示例」、「具體示例」或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。