专利名称：型体造型及复制工艺的制作方法
本方法属型体造型工艺，模型、铸型艺术型体等型体的造型方法。
公知的造型方法可分为三类(1)先加工模具，再用模具将型料翻造成型体，如铸型等;(2)用机械或手工切削、琢磨型料等工序加工成型;(3)将可塑性型料挤压、轧制成型。现有的造型方法都需几道工序，耗用较多设备、材料、人工、时间等，较难造形状复杂的型体，较难提高造型自动化程度。
本方法引用几何学近似原理一个几何形体在不少场合可用一个由大量的足够小的微元体组合成的极近似的形体近似代替，只要两者形体所有的几何尺寸差足够小，应用于工业技术，有二维图案组合方法如液晶屏幕显示等。本方法应用于型体造型工艺，微元体组合成各种型体，目的在于简化造型工艺，提高造型工艺的自动化程度，降低造型的成本。
本方法的目的是这样实现的，本方法的最基本步骤是(1)先将型体材料制成大量的、与型体体积相比是很微小的型料微元体;(2)布置型料微元体成型体。在一个用作型箱的箱内空间，将许许多多个微元体以指定状态、布置在箱内各自的指定位置，直至使型料微元体组合成一个所需的型体。
本说明书所述的微元体，都指型(或填)料微元体的体积与型体体积相比是很微小的，其形状可选立方体‘长方体’曲面体等，只要有利于制取‘布置’型体表面质量要求等。
上述的基本方法只可用于形状极简单的型体，而要造形状较复杂的型体，本方法的基本步骤将是(1)先将型体材料和填空材料分别制成大量的型料微元体和填料微元体;(2)布置型料微元体和填料微元体。在一个用作型箱的箱内空间，将许许多多个微元体有序地整齐地、以指定状态，布置在箱内各自的指定位置，直至使型料微元体组合成一个所需的型体。填料微元体与型料微元体一起布置，并填在型料微元体构成型体时，型箱内或型体内部形成的空腔部位。用填料微元体填补型料微元体构成型体时所产生的大部分空穴，是考虑到每个型料微元体都必须有个下一层的支承物，填料微元体的填补可免空腔顶部的型料微元体脱落;(3)去除填料，将已成形的型体周围的填料去掉。主要的去除方法是敲击、振动、剥落、铲离等方式去除型体外围的填料;可用熔化、气化、熔解填料等的方法，从型体中预设的孔道排出填料，上述是本方法最基本的工序。然而我们最终要的是整个坚实的型体，因而要使微元体之间相互能粘结成型体的整体。因此，根据不同粘性的型体材料(1)粘性型料，如粘土等;(2)非粘性型料，如砂等。上述的基本方法又可分为二种布置工序(1)对于粘性型料，型料微元体能够粘结成型体，只要直接应用上述的基本工序。(2)对于非粘性型料，又可分①粉砂状型料，如砂等;②整块状型料，如塑料等。在基本工序中附加其它相应的工序。①对粉砂状型料，在造型前先拌入粘结剂，如在型砂中拌入粘土或胶水等，使粉砂状型料能粘结成微元体，并在布置后能粘结成型体;②对于整块状型料，在制成型料微元体和填料微元体的工序后增加一道工序在布置前，在型料微元体各表面涂粘结剂，如胶水等。使型料微元体能在布置后粘结成型体。
另有一种方法可使型料微元体相互粘结，选一种熔点比型料高的填料，待二类微元体都布置成型后，加热型料使型料熔化，而熔合成整个型体。
有的型体要求由多种型体材料分别构成型体的各部位;或需多种填空材料分别填补型料微元体构成型体时，型箱内或型体内部形成的各空腔部位。本方法就将多种型体(或填空)材料分别制成多种型(或填)料微元体。然后，再分别一一布置在箱内空间各自的指定位置，直至使多种型料微元体组合成一个所需的型体。
实施例，制造一个铸造用型腔，型腔为直径约D＝50毫米，长度L＝70毫米的园柱体，如图(1)所示，型料为石英砂和膨润土等的混合物的型砂，也可再拌入少量胶水;填料选用石腊，型料和填料分别压制成1×1×1毫米的立方体的微元体，型箱为300×100×80毫米(1)，微元体有序地整齐地布置成如图(1)所示的铸型，顺序是单个-细条-薄面-铸型(3)。石腊填满型腔和浇冒口(2)，或在每布置几层之后;或等全部布置好后，用一长方形平面压板长300毫米，宽100毫米，用外力压实已布置好的所有微元体，以使型料微元体能很好地相互粘结成整体状的型体，图中微元体(4)。
本例中的填料(石腊)待浇热铁水时排出。
优点和积极效果与现有的造型方法相比较，本方法不需专门制造模具翻造型体，不需专用设备挤压，轧制，切削等较多工艺手段，及耗较多设备，材料，人工，时间……，仅仅改变布置微元体的顺序，就可得到任意形状和尺寸的型体，特别是对于单件小批量及形状较复杂的型体有突出便利。本方法可提高造型自动化程度，提高造型质量，降低造型成本。
由于上述造型方法，设计新型的造型机构，目的在于实现造型自动化，提高速度。
新造型机构的目的是这样实现的，如图(2)所示为一付压板①，一对滚筒(2)，图(3)所示，滚筒(或压板)(2)上开沟槽，槽内排满小芯片(1)，图(4)所示。小芯片(1)，如图(5)，图(6)所示。每个小芯片(1)可被独立地控制在槽内上下伸缩，伸时，小芯片(1)顶部与槽外表面平齐;某个缩进时，就在槽中留出一个空穴，当放入型料，使型料充满空穴，经滚压(或压板(3)压实)后，在该空穴内制出了一个型料微元体。由指令控制槽内各小芯片处于指定的“伸”或“缩”状态，充满型料，就可在指定位置得到所需的型料微元体，将槽移至型箱内空间的布置处，顶出微元体，就将型料微元体布置到了指定位置。如此，一条槽接一条槽地布置型料微元体，布满一层再接一层。最终，可布置出一个所需的型体。
用同样的机构布置填料微元体。
本机构能实现微元体布置造型的新方法，且本身结构简单，易制造。
实施例如图(7)所示，是实用的造型机。滚筒(2)上分布沟槽，每条槽内排满小芯片(1)，料斗(4)内盛型料，与滚筒(3)滚压区间(6)对应的滚筒(2)内排列小顶杆(7)，由多触点继电器的一个触头驱动，每个触头执行微机的程序指令。根据一条布置型体的微机程序指令，决定滚筒(2)上沟槽过滚压区间(6)时，每个小顶杆(7)的动作，推(或拉)小芯片(1)处于指定位置。一些小芯片(1)处于缩进位置，就在槽内留出相应的空穴，型料填满空穴经滚压后，在空穴内制出了型料微元体。刮板(5)清理掉槽外的屑，处于顶出状态的小芯片处无型料微元体。滚筒(2)上布置好微元体的槽转至型箱(17)上布置点(19)，滚筒(2)内有顶条(16)，顶出所有小芯片(1)，就将每个微元体顶放至型箱(17)指定位置就位。
同理，滚筒(9)与滚筒(10)，由程序指令，使小顶杆(11)移动芯片(1)，经过滚压区间(12)和刮板(13)清理，将槽转至型箱(17)布置点(15)，顶条(14)所有填料微元体指定位置。这样，将型料微元体和填料微元体逐条→逐层，直至布置成型体。机座(18)，料斗(8)内放填空材料。
同理，本造型机上多置几对滚压筒及料斗，将每种型体(或填空)材料分别压制成一种型(或填)料微元体，再由各滚筒将其上槽转至型箱上，分别将槽内某种微元体顶出放置在各自的指定位置，直至构成一个所需由多种型料分别组成型体各部分的型体。
由上述造型原理，构思一种新的复制工艺，目的在于简化复制工艺，实现复制技术的自动化、高速化。
本复制工艺的方法的目的是这样实现的，用许多假想的面，将被复制物分割成许多很小的块，将被复制物视作是由大量的很小的块(微元块)组合成的，并测量被复制物内外表层或其组成部分表层的各微元块中的某一点的坐标位置。
将至少一种型体材料制成型料微元体，再选至少一种的填空材料制成填料微元体。
将上述测得的坐标位置，作为区分布置时型料微元体和填料微元体的分始位置。这些坐标位置数据经计算处理后，再编制一条布置型料微元体和填料微元体的程序，按本文上述造型方法，将型料微元体布置成一个与被复制物相同的或相似的或经局部变形处理的复制品。
再说明本工艺的系统的目的是这样实现的，由一台计算机控制一台坐标测量仪，测量被复制物各表面上的各微小区域上某代表点的坐标位置，计算机再按软件系统自动编制一条布置程序，驱动并控制一台本文上述的微元体造型机，制造出一个所需的复制品。
本复制工艺可由计算机自动控制测量被复制物、自动造复制品，不需别的设备、人工、时间等。实现了复制技术的自动化、高速化。
实施例复制一个直径D＝50毫米、长度L＝70毫米的圆柱体，用假想的间距为1毫米的许多各垂直X.Y.Z轴的平面与圆柱体表面相交，测量各交点的坐标位置，将型体材料和填空材料分别制成1×1×1毫米立方体的型料微元体和填料微元体。将这些坐标位置数据去除1毫米，将其整数作为布置时圆柱体最外层型料微元体的位置，按本文上述造型方法，将型料微元体布置成复制品-直径约D＝50毫米，长度L＝70毫米，近似圆柱体。
权利要求
1.一种型体造型方法，其特征是将型体材料制成许多的型料微元体，将型料微元体一个个布置在某空间内指定位置，型料微元体构成所需型体。
2.一种型体造型方法，其特征是将型体材料和填空材料分别制成型料微元体和填料微元体，将二种微元体一个个布置在某空间内指定位置，其中型料微元体构成所需型体，填料微元体填补型体内外的空腔。
3.一种型体造型方法，其特征是将型料与填料分别制成型料微元体的填料微元体，将二种微元体一个个布置在某空间内指定位置，其中型料微元体构成所需的型体，填料微元体填补型体内外的空腔，使型料微元体相互粘结后，去除填料。
4.一种造型机构，其特征是一对滚压筒，滚筒(2)上分布沟槽，沟槽内排满小芯片(1)，每个小芯片由程序执行件控制其伸缩状态，指定一些小芯片缩进后，在槽内留出空穴，将型料充满空穴，滚压成微元体，槽移至指定位置，全部小芯片被顶出，将微元体顶出放置在指定位置。
5.一种造型机，其特征是二对滚压筒滚筒(2)与滚筒(3)、滚筒(9)与滚筒(10)，滚筒(2)和滚筒(9)上都分布有沟槽，沟槽都排满小芯片，每个小芯片由程序指令执行件小顶杆控制伸缩，指定每条槽内某几个小芯片缩进，而在槽内指定位置留出空穴，料斗(4)中的型料充满滚筒(2)上的空穴，被滚压成型料微元体，料斗(14)内的填料充满滚筒(12)上槽内的空穴，被滚压成填料微元体，滚筒与型箱相对移动，将槽转至指定位置，将微元体顶置指定位置，直至型料微元体布置成型体。
全文摘要
本发明属造型工艺，造型方法及装置。公知造型方法，须经制模和翻造、或切削、或挤压等较多工序才能成型。，工序多，工艺复杂，难制形状较复杂的型体，更不利于提高自动化程序。本方法是将型体材料和填空材料，压制成尺寸极小的微元体，在型料微元体表面涂粘结剂。将二种微元体特定的顺序布置，使所有型料微元体组合成所需型体，再经压实粘结紧密，去掉填料。简化造型工艺，便于计算机控制造型，提高自动化程序，提高生产率，及自动复制工艺。
文档编号B22C7/00GK1052068SQ8910882
公开日1991年6月12日 申请日期1989年11月23日 优先权日1989年11月23日
发明者高波 申请人:高波