一种3D打印砂芯的装卡系统、砂芯的装卡方法及该砂芯

摘要

本发明涉及砂芯制作技术领域内一种3D打印砂芯的装卡系统、砂芯的装卡方法及该砂芯，其中本发明的3D打印砂芯的装卡系统，包括用于砂芯拼装的组芯底板,所述组芯底板上滑动卡装有若干用于装卡砂芯的卡杆机构,所述组芯底板上相对中心向外周的不同径向方向设有若干导向槽，所述卡杆机构的下部设有与导向槽滑动卡装的双横杆结构，所述卡杆机构的上部设有用于压紧待拼装砂芯的螺母压板结构。采用本发明的3D打印砂芯的装卡系统可以将拼装好的砂芯从外周的不同位置将砂芯与组芯底板固定为一体，使砂芯整体钢度大大提高，可以实现拼装后的3D打印砂芯连同装卡系统的整体转运和裸芯浇注，省去了砂芯背砂的工艺成本，并且降低砂芯转动造成错型的风险。

说明书

技术领域

本发明涉及砂芯制作技术领域，特别涉及一种3D打印砂芯的装卡系统、装卡方法及装卡的砂芯。

背景技术

随着3D打印技术的推广与应用，目前使用3D打印砂芯进行铸造生产的方法已经在行业内逐渐应用，其铸造流程包括砂芯打印、流涂烘干、砂芯组装及浇注，最终得到所需铸件。该方法不用制作模具，无需考虑传统工艺的起模和撤料问题，可实现各种复杂结构砂芯的一次性高精度打印，非常适合于试验件或小批量铸件的铸造。

一般情况下，生产时将组装完成的3D打印砂芯放入钢制砂箱中，外围填埋树脂砂，以获得足够的外围强度。但采用这种方法容易造成砂芯在吊运转移过程中出现错位、蹭砂等问题，给铸件生产带来隐患。同时，因为砂箱难以匹配，生产过程中需要消耗大量的树脂砂，生产成本高昂，无法满足多品种产品的生产需要。所以，在中小型铸件的3D打印砂芯生产过程中，如何消除砂芯的埋箱，同时保证砂芯整体有足够刚度抵抗铁水充型过程中的浮力，以防止砂芯因整体刚度不足而在浇注过程中产生涨型和漂芯，是提高3D打印砂芯质量的关键。

发明内容

本发明针对现有技术中3D 打印砂芯组芯拼装工艺存在问题，提供一种3D打印砂芯的装卡系统，以提高拼装后的砂芯整体刚度，实现砂芯拼装后无需埋箱直接进行浇注。

本发明的目的是这样实现的，一种3D打印砂芯的装卡系统，包括用于砂芯拼装的组芯底板,所述组芯底板上滑动卡装有若干用于装卡砂芯的卡杆机构,所述组芯底板上相对中心向外周的不同径向方向设有若干导向槽，所述卡杆机构的下部设有与导向槽滑动卡装的双横杆结构，所述卡杆机构的上部设有用于压紧待拼装砂芯的螺母压板结构。

采用本发明的砂芯装卡系统可以将拼装好的砂芯从外周的不同位置将砂芯与组芯底板固定为一体，使砂芯整体钢度大大提高，可以实现拼装后的3D打印砂芯连同装卡系统的整体转运和裸芯浇注，省去了砂芯背砂的工艺成本，并且降低砂芯转动造成错型的风险，减少砂芯在浇注过程中出现涨型和漂芯问题。

为便于砂芯与装卡系统组装固定后整体的叉装和吊运，所述组芯底板的底侧中芯设有支撑座一，相对底侧中心外周的组芯底板的底侧设有若干与支撑座一同高度的支撑座二，所述组芯底板的外周边缘设有若干便于吊挂的吊耳。本发明的结构中，支撑座一和支撑座二将组芯底板支撑平置于组芯平台上，并且支撑座一和支撑座二之间的组芯底板的底部各空档间距用于叉车前叉伸入叉装转运组芯平台。

为便于卡杆机构的安装，所述组芯底板上各导向槽相对中心等角度均匀分布，所述导向槽的槽深贯穿板厚的方向。本发明的结构，等角度均匀分布的导向槽可供不同尺寸和结构的砂芯拼装时选用，提高组芯底板的通用性。

为便于组芯底板连同其上拼装的砂芯产品吊运，所述吊耳为从组芯底板外周向内部剪切部分凹口形成的。

为便于吊运时的连接件的钩持固定，所述吊耳沿组芯底板的平面经剪切后呈“T”字形。

为便于卡杆机构与组芯底板活动连接及卡杆机构对砂芯的卡固，所述卡杆机构包括竖杆，所述竖杆的下部设置所述双横杆机构，所述双横杆机构包括垂直连接于竖杆下端部的横杆一，所述横杆一上侧固定连接有与横杆一平行的横杆二，所述横杆二与横杆一之间的间距用于沿厚度方向间隙卡装组芯底板，所述横杆二下侧的竖杆及横杆一的外径均小于导向槽的槽宽，所述竖杆的上部设有外螺纹段，所述外螺纹段上配合设有锁紧螺母和用于压固砂芯的压板，所述竖杆的中部位置设有手扶杆，所述手扶杆的方向垂直于竖杆和横杆一。

为便于卡杆机构与组芯底板卡装连接后沿导向槽平衡移动，所述横杆一和横杆二相对竖杆的中心线对称设置于竖杆的底部。

为防止卡杆机构卡固砂芯后受外力作用而串动，各所述卡杆机构从砂芯的外侧卡固砂芯，所述砂芯外侧对应卡杆机构的位置分别设有用于嵌入竖杆的纵向凹槽一，所述砂芯与组芯底板接触的部位对应于横杆二的位置对应设有用于内嵌横杆二的凹槽二。

为进一步实现本发明的目的以便于拼装出可裸芯浇注的砂芯，本发明还提供一种采用上述装卡系统进行3D打印砂芯拼装的装卡方法，包括如下步骤：

1）进行3D打印砂芯的结构设计时，根据砂芯的结构尺寸确定各卡杆机构在砂芯外侧的装卡位置，卡杆机构的数量、尺寸和组芯底板的尺寸；并在3D打印砂芯的各装卡位置设置用于对应嵌装竖杆和横杆二的凹槽一和凹槽二；

2）根据砂芯尺寸在组芯底板上划线确定砂芯的拼装位置，并使砂芯上用于安装卡杆机构的各凹槽一与组芯底板上的导向槽的位置一一对应；

3）在组芯底板上根据划线位置拼装砂芯的各组成部位，在需要安装卡杆机构的各导向槽位置，将卡杆机构的横杆一转至与导向槽平行并从组芯底板的上侧向下插入导向槽再从组芯底板底部伸出，然后将卡杆机构旋转90°，使手扶杆垂直向外，并使横杆一和横杆二夹卡在组芯底板的上侧和下侧，然后将卡杆机构沿导向槽推至靠近砂芯直至竖杆嵌入砂芯对应的凹槽一内，横杆二嵌入砂芯对应的凹槽二内，然后从竖杆的上部压紧压板并通过锁紧螺母旋压压板，以固定卡杆机构，依次将全部的卡杆机构卡装在砂芯的各对应位置完成砂芯的拼装。

本发明的第三个目的是提供一种无需埋砂可直接浇注的裸芯砂芯，该砂芯通过上述装卡方法拼装卡固后无需填砂埋箱，直接进行转运浇注。

附图说明

图1为发明的3D打印砂芯的装卡系统结构示意图。

图2为组芯底板的上面的示意图。

图3为组芯底板的底面的示意图。

图4为卡杆机构的结构示意图。

其中，1组芯底板；101导向槽；102吊耳；103支撑座一；104支撑座二；2砂芯；201凹槽一；3卡杆机构；301竖杆；302横杆一；303横杆二；304手扶杆；305压板；306锁紧螺母。

具体实施方式

实施例1

如图1—4所示为本发明的3D打印砂芯的装卡系统，包括用于砂芯拼装的组芯底板1,该组芯底板1上滑动卡装有若干用于装卡砂芯2的卡杆机构3,组芯底板1上相对中心向外周的不同径向方向设有若干导向槽101，卡杆机构3的下部设有与导向槽101滑动卡装的双横杆结构，卡杆机构3的上部设有用于压紧待拼装的砂芯2的螺母压板结构。

为便于砂芯与装卡系统组装固定后整体的叉装和吊运，本发明的组芯底板1的底侧中芯设有支撑座一103，相对底侧中心外周的组芯底板1的底侧设有若干与支撑座一103同高度的支撑座二104。本实施例中，支撑座一103呈十字交叉的厚筋板结构，与组芯底板1固定连接；支撑座二104为板厚加工而且并与组芯底板1固定连接。组芯底板1的外周边缘设有若干便于吊挂的吊耳102。为使组芯底板1具有足够的支撑钢度和平整度，本实施例的组芯底1板选用厚度大于等于20mm的钢板，钢板表面的平整度应符合组芯所需的表面平整度，一般钢板的平面度须小于5mm。采用本发明的组芯底板结构，支撑座一103和支撑座二104将组芯底板1支撑平置于组芯平台上，并且支撑座一103和支撑座二104之间的组芯底板1底部的各空档间距用于叉车的前叉伸入叉装转运组芯底板；也可以通过吊具吊钩吊耳转运组芯底板及固定其上的砂芯。

为便于卡杆机构的安装，本发明组芯底板1上各导向槽101相对中心等角度均匀分布，导向槽101的槽深贯穿板厚的方向。本发明的结构，等角度均匀分布的导向槽101可供不同尺寸和结构的砂芯拼装时选用，提高组芯底板1的通用性。

为便于组芯底板连同其上拼装的砂芯产品的吊运，吊耳为从组芯底板1外周向内部剪切部分凹口形成的T”字形吊耳。

为便于卡杆机构与组芯底板活动连接及卡杆机构对砂芯的卡固，本发明的卡杆机构1包括竖杆101，竖杆101的下部设置双横杆机构。其中，双横杆机构包括垂直连接于竖杆101下端部的横杆一302，横杆一302上侧固定连接有与横杆一302平行的横杆二303，横杆二303与横杆一302之间的间距略大于组芯底板厚度3—5mm,以便于双横杆机构沿厚度方向间隙卡装组芯底板1；为方便横杆一302从导向槽101上侧顺着导向槽101的厚度方向插入组芯底板1的下侧，横杆二303下侧的竖杆301及横杆一302的外径均小于导向槽101的槽宽，竖杆301的上部设有外螺纹段，该外螺纹段上配合设有锁紧螺母306和用于压固砂芯2的压板305；为便于操纵卡杆机构，竖杆301的中部位置设有手扶杆304，该手扶杆304的方向垂直于竖杆301和横杆一302。

为方便卡杆机构3与组芯底板1卡装连接后沿导向槽101平衡移动，横杆一302和横杆二303相对竖杆301的中心线对称设置于竖杆301的底部，如图4所示。

为防止卡杆机构3卡固砂芯2后受外力作用而串动，本实施例中，各卡杆机构3从砂芯2的外侧卡固砂芯，砂芯2外侧对应卡杆机构3的位置分别设有用于嵌入竖杆301的纵向凹槽一201，砂芯2与组芯底板1接触的部位对应于横杆二303的位置对应设有用于内嵌横杆二303的凹槽二。当卡杆机构卡装到位并通过螺母压板旋紧后，竖杆301嵌入砂芯对应的凹槽一201内，同时横杆二303对应嵌入凹槽二内，可以防止砂芯卡固后外力作用造成卡杆机构串动。

采用本发明的砂芯装卡系统可以将组芯底板1上拼装好的砂芯2从外周的不同位置将砂芯2与组芯底板1固定为一体，使砂2芯整体钢度大大提高，可以实现拼装后的3D打印砂芯连同装卡系统的整体转运和裸芯浇注，省去砂芯背砂的工艺成本，并且降低砂芯转动造成错型的风险。

实施例2

本实施例为采用上述实施例1的3D打印砂芯的装卡系统进行3D打印砂芯拼装的装卡方法，具体包括如下步骤：

1）进行3D打印砂芯的结构设计时，根据砂芯2的结构尺寸确定各卡杆机构3在砂芯外侧的装卡位置，卡杆机构3的使用数量、尺寸和组芯底板1的尺寸；并在3D打印砂芯的各装卡位置设置用于对应嵌装竖杆301和横杆二303的凹槽一201和凹槽二；

2）3D打印合格的各砂芯部件流涂烘干后，进行砂芯拼装前，根据砂芯尺寸在组芯底板1上划线确定砂芯的拼装位置，并使砂芯2上用于安装卡杆机构竖杆的各凹槽一201与组芯底板1上的导向槽101的位置一一对应；

3）砂芯拼装时，在组芯底板1上根据划线位置拼装砂芯的各组成部位，在需要安装卡杆机构3的各导向槽101位置，将各卡杆机构的横杆一302转至与导向槽101平行并从组芯底板1的上侧向下插入导向槽101再从组芯底板1底部伸出，然后将卡杆机构旋转90°，使手扶杆304垂直向外，并使横杆一302和横杆二303活动夹卡在组芯底板1的上侧和下侧，然后将卡杆机构3沿导向槽101推至靠近砂芯外侧直至竖杆301嵌入砂芯对应的凹槽一201内，横杆二303嵌入砂芯对应的凹槽二内，然后从竖杆301的上部压紧压板305并通过锁紧螺母305旋压压板，以固定卡杆机构；并依此方法依次将全部的卡杆机构卡装在砂芯的各对应位置完成砂芯的拼装。

实施例3

本实施例为提供一种采用实施例2的3D打印砂芯的装卡方法拼装而成的3D打印砂芯，该砂芯与3D打印砂芯的装卡系统拼装并卡固后形成一个无需背砂可直接浇注的裸芯砂芯，省去了埋砂的工序和工艺成本。

本发明的上述装卡系统和装卡方法及装卡而成的砂芯结构，特别适用中小型铸件的3D打印砂芯生产过程中，适用于大批量、小批量或单件砂芯的试生产过程中。