[实用新型]一种型砂喷射固化增材制造设备

说明书

技术领域

本实用新型属于快速制造领域中的数字化增材制造技术，具体地涉及一种型砂喷射固化增材制造设备。 

背景技术

所谓数字化增材制造技术就是一种三维实体快速自由成形制造新技术，它综合了计算机的图形处理、数字化信息和控制、激光技术、机电技术和材料技术等多项高技术的优势，这种新技术起源于1988年诞生的“快速原型制造”技术。快速原型技术采用了一种全新的无模具自由成形原理来制造三维实体零件，它采用逐渐增加材料的方法成形零件。这种成形方法不需要模具，省去了十分冗长的制造模具过程和昂贵的模具制造成本。因而又被称为实体自由成形技术或快速成形技术。 

近几年来利用快速成形的离散/堆积原理发展起来的直接铸型制造技术，省去了传统工艺的模型，按照铸型 CAD模型(包括浇注系统等工艺信息)的几何信息精确控制造型材料的堆积过程，直接制造铸型，属于增材制造技术的一种。由清华大学研制成功的 PCM(Patternless Casting Modeling)无模铸型制造工艺，是将RP理论（快速原型）引进到树脂砂造型工艺中，采用轮廓扫描喷射固化工艺，实现了无模型铸型的快速制造。 

对于快速制造领域中的无模具铸型制造技术在实际生产而言，必须保证能够制造出满足不同铸件实际需要的铸型。实际生产中首先根据铸件的机械结构，制定出合理有效的铸造工艺，且往往考虑到铸件的不同壁厚以及特殊的结构，会需要不同型砂材料以及冷铁等来最终制造出所需铸型。但是目前的增材制造铸型设备，一般都是采用同种材料以及同种目数的型砂（大多数为树脂砂），相同的喷头来制造铸型。此种设备制造出的铸型透气性较差，且大多数情况很难满足铸件的顺序凝固或者均匀凝固原则，进而难以降低或消除铸件的内应力，以至于会产生裂纹、变形以及缩孔缩松等多种铸造缺陷，最终严重影响铸件的力学性能。而本发明提供的型砂喷射固化增材制造设备是在综合利用无模铸型制造工艺在铸型制备方面优势的基础上，喷射不同种类和目数的型砂，也可喷射冷铁用金属材料，通过合理的喷射固化工艺，直接获得所需铸型。通过此种设备制造的铸型，工艺性能好，且后期得到的铸件具备优良的力学性能和使用性能。 

发明内容

本实用新型旨在提供一种型砂喷射固化增材制造设备，以解决现有增材制造技术因采用同种材料以及同种目数的型砂，且使用相同的喷头所制造的铸型存在工艺性能差（如透气性和散热性差等）、难以降低或消除铸件内应力以及所得铸件会产生裂纹、变形以及缩孔缩松等多种铸造缺陷的问题。另外，本发明提供的型砂喷射固化增材制造设备还可以解决现有技术无法同时喷射成形冷铁的问题。 

根据本实用新型的一个方面，提供了一种型砂喷射固化增材制造设备，包括：可移动式工作台，位于设备正中间；喷射装置包括：喷砂装置，喷粘结剂装置，喷固化剂装置以及喷铁粉装置，皆固定于设备上方；该型砂喷射固化增材制造设备还包括集成控制系统、通风装置和防护外罩。 

进一步地，可移动式工作台包括升降装置、伺服电机、垫板以及工作台面，由伺服电机驱动升降装置可带动工作台面精确、自由上下升降。伺服电机与集成控制系统相连接。垫板固定于工作台面之上。 

进一步地，各喷射装置安装有专用储料罐、专用喷头以及控制阀，喷射装置和控制阀皆与集成控制系统相连接。 

进一步地，各专用储料罐（型砂储料罐、铁粉储料罐、粘结剂储料罐以及固化剂储料罐）具有各自不同的机械结构。 

进一步地，各专用喷头（型砂喷头、粘结剂喷头和固化剂喷头以及铁粉喷头）必须具有适合各自原料的不同的机械结构。 

进一步地，通风装置固定于设备上方，四周各一套。 

进一步地，该设备外部四周安装有防护外罩。

综上所述：根据本实用新型的技术方案所产生的有益效果是：采用本发明提供的型砂喷射固化增材制造设备获得铸型，可以根据铸型实际需要同时喷射不同种类型砂或者可喷射不同种类的粘结剂和固化剂，所以是集成度很高的柔性制造过程，且自适应性强，具有非常高的喷射固化效率，能够满足快速制造的要求。 

另外，根据本实用新型的技术方案，由于通过该设备获得的铸型具有更为合理的工艺性能，如透气性好，散热均匀，易于实现顺序凝固和均匀凝固等，并且后期得到的铸件具备优良的力学性能和使用性能。 

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：