一种多工作箱砂型3d打印设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于3D打印领域，主要应用于铸造用砂型模具的3D打印领域，具体涉及一种具有多个工作箱并能同时打印的多工作箱砂型3D打印设备。
【背景技术】
[0002]目前砂型3D打印设备普遍存在打印效率太低、时间成本高、不能满足生产需要的问题。主要原因在于砂型打印设备的结构组成类似，均由单个工作箱与铺砂器、打印头等功能模块组成，且各功能模块的工作顺序与所需时间也基本固定，如需提高单工作箱形式的砂型打印设备的打印效率，往往只能从增大尺寸、提高运行速度等方面着手。然而因设备尺寸与运行速度可调整空间有限，使用上述方法提高打印效率带来的效果并不理想，仍不能满足生产需要，而砂型3D打印应用领域的快速发展亟需提出能够成倍提高打印效率的可行方案。虽然现有技术中，公告号为CN203887169U的专利文献公开了一种3D打印生产线，并设计了至少两个工作箱以提高打印效率，但该技术为申请人早期的研究成果，该结构的实质为两个或多个工作箱轮换进行打印工作，当一个工作箱完成打印作业时，另一个空的工作箱可以很快过来填补空位继续打印，因此同一时间只能有一个工作箱进行打印工作，并没有实现多个工作箱的同时铺砂与打印，而且，该现有技术在打印头、铺砂器以及驱动装置等装置上存在不足，不能实现同时打印的需求。因此，如何设计一种具有多个工作箱并能同时打印的多工作箱砂型3D打印设备为本领域亟需解决的问题。
【发明内容】
[0003]本发明提供的一种砂型3D打印设备，包含有两个或多工作箱，结合与之配套的混砂罐、同步运行铺砂器、贯穿式打印头、工作箱同步顶升机构及电气系统等，铺砂与打印作业时两个或多工作箱同时工作，与同等规格的单工作箱砂型3D打印设备相比，在同等时间内，能够成倍提高打印效率，从而有效降低砂型成本，更快应对生产需要。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:
一种多工作箱砂型3D打印设备，包括:主体框架(100)、工作箱输送系统(200)、工作箱(300)、工作箱顶升机构(400)、铺砂器(500)、打印头(600)、清洗装置(700)、液料系统(800)、混砂装置(900)及电气系统，其特征在于:
主体框架(100)包括至少三根立柱，所述主体框架组装完成后，形成两个以上独立的工作区域，每个工作区域底部分别安装一套工作箱顶升机构(400);
每个所述工作箱顶升机构(400)的上方各设置一套工作箱输送系统(200)，用于驱动工作箱(300)沿Y轴方向的运动；
所述工作箱(300)包括底板，其为活动板，可通过所述工作箱顶升机构(400)驱动工作箱沿Z轴方向升降；
所述主体框架(100)的至少三根立柱的每个立柱上方分别铺设一个铺砂器运行模组
(510)，至少三个所述铺砂器运行模组(510)之间通过至少两个联轴器(530)连接，联轴器与铺砂器运行驱动电机(520)连接，至少两个所述铺砂器(500)固定于所述至少三个铺砂器运行模组(510)对应的滑块上方，通过铺砂器运行驱动电机(520)驱动对应数量铺砂器(500)沿Y轴方向同步运行;所述至少两个铺砂器(500)的每个铺砂器下方分别布置对应数量的所述工作箱(300);
所述主体框架(100)顶部内侧安装有打印头运行X向直线电机(620)，所述打印头运行X向直线电机(620)下方安装打印头运行Y向模组(633)，打印头(600)与打印头运行Y向模组(633 )连接，在所述打印头运行X向直线电机(620 )与打印头运行Y向伺服电机(631)的驱动下，打印头(600)可实现X轴、Y轴两个方向的运行；
所述主体框架(100)顶部外侧安装有混砂装置(900)，为所述铺砂器(500)供砂。
[0005]进一步的，所述工作箱输送系统(200)包括至少三个辊道安装梁(210)，辊道安装梁(210)由支腿(250)支撑，安装座(221)固定在辊道安装梁(210)的一侧，安装座与支撑轴
(226)连接，滚筒(225)和链轮(222)固定连接，并由轴承(223)固定安装在支撑轴(226)上，最后由卡簧(224)锁紧轴承(223);接砂槽(270)安装在辊道安装梁(210)之间，用于接收工作箱(300)遗漏砂子；电机(261)与电机安装座(262)装配后一侧固定安装在辊道安装梁(210)上，另一侧通过联轴器(260)与另一根辊道安装梁(210)连接，工作箱定位机构(290)安装在总体框架(100)上，用于调节工作箱(300)在砂型3D打印设备中工作位置。
[0006]进一步的，工作箱(300)包括内衬、外壳、密封架、支撑架和毛毡，其中，内衬由耐磨材料构成，外壳由刚性材料构成，顶部四周安装密封架，与铺砂器平齐，保证在铺砂过程中工作箱四周不会发生漏砂情况;底部四周和底面安装支撑架，用于四周结构的支撑和底座(323)运动到最底部的时候的限位;工作箱底座(323)四周上部安装毛毡，并用毛毡压板通过螺栓进行压紧，毛毡与四周内衬紧密贴合，保证在工作箱运动过程中底部不会发生漏砂情况。
[0007]进一步的，所述工作箱顶升机构(400)包括:框架(410)、伺服电机(420)、举升部分(430)、传动机构(440);伺服电机(420)、举升部分(430)、传动机构(440)安装在框架(410)上，框架(410)由左侧支架(411)、底部支架(412)、右侧支架(413)、电机座(414)组成，伺服电机(420)通过电机连接轴(441)带动主动轮(442)运转，主动轮(442)再通过皮带(444)带动从动轮(445)—起运动，皮带(442)在转动的过程中通过压紧轮(443)进行张紧；从动轮(445)通过键与丝杆(432)连接，同时带动丝杆(442)转动，丝杆(442)的上、下端采用浮动轴承(435)和固定轴承(431)进行固定，丝杆(442)上安装有丝杆螺母(433)，随着丝杆的转动，丝杆螺母(433)沿着螺纹上下运动，举升板(438)与丝杆螺母(433)通过连接块(434)进行连接，举升板(438)上安装有滑块(416)，滑块(416)在竖直导轨(415)上滑动，举升板(438)的顶端设置有支撑块和调节顶丝，用于在整个运动过程中支撑工作箱(300)，并通过控制调节顶丝(437)的位置保持工作箱(300)水平。
[0008]进一步的，所述铺砂器(500)包括砂槽(501)，用以存储砂子，在砂槽(501)的上方通过连接有盖板(503)，盖板(503)—端设有接砂口(508)，另一端安装螺旋驱动电机(504)，所述盖板(503)正下方吊装有螺旋杆(502)，所述螺旋杆(502)通过同步带轮(506)及同步带与所述螺旋驱动电机(504 )连接，砂槽(501)的中间安装有筛砂槽(560 )，所述筛砂槽(560 )下方设有下砂口(541)，以及与下砂口(541)后部相邻、与水平面具有角度的刮砂板;偏心轴
(551)吊装在砂槽(501)的下方一侧，若干个偏心块(553)通过轴承(552)安装于所述偏心轴(551)上，所述偏心块(553)下端又与连接块(554)之间连接，所述连接块(554)背面安装有刮砂板(570)，振动电机(550)与偏心轴(551)—端连接，并固定于砂槽(501)下方，所述连接块(554)连同固定于其上方的刮砂板(570)通过摆动连杆(542)及连接销轴(543)与旋转销轴支座(544)相连接，所述旋转销轴支座(544)安装在砂槽(501)的下方。
[0009]进一步的，所述铺砂器(500 )包括砂槽(501)，用以存储砂子，在砂槽(501)的上方连接有盖板(503)，盖板(503)—端设有接砂口(508)，另一端安装螺旋驱动电机(504)，所述盖板(503)正下方吊装有螺旋杆(502)，所述螺旋杆(502)通过同步带轮(506)及同步带与所述螺旋驱动电机(504)连接，砂槽(501)及其所属安装件整体通过两侧的转轴(512)安装于转轴支座(511)内，所述转轴支座(511)固定不动，上方安装有摆杆(513)，所述砂槽(521)两侧设置有气缸支座(514)，所述气缸支座(514)通过销轴连接有伸缩气缸(515)，所述伸缩气缸(515 )的缸杆又与摆杆(513 )通过销钉连接，通过伸缩气缸(515 )的伸缩动作可带动砂槽(501)及其所属安装部件整体围绕转轴支座(511)旋转，砂槽(501)的中间安装有漏斗(521)，所述漏斗(521)下方设有下砂口(541)，以及与下砂口(541)两侧相邻的、与水平面具有角度的刮砂板(570)，偏心轴(551)吊装在砂槽(501)的下方一侧，若干个偏心块(553)通过轴承(552)安装于所述偏心轴(551)上，所述偏心块(553)另一端又与漏斗(521)相连接，连接块(554)吊装于砂槽(501)下方，所述连接块(554)下部安装有弹性气管槽口(524)及刮砂板(523)，振动电机(550)与偏心轴(551)—端连接，并固定于砂槽(501)下方，加热管(517 )吊装于砂槽(501)的下方，位于偏心轴(551)的对侧。
[0010]进一步的，磁性导轨(625)固定于X轴主支撑架(622)上，磁性导轨上装有导轨，X向直线电机(620)与导轨上的导轨滑块(614)和XY轴主连接座(628)连接，由直线电机驱动，带动Y轴模组(633)运动，进而带动整个打印头组件(640)在X轴的运动，导轨四周用X轴主支撑架盖板(623)、X轴主导轨防护盖板(624)以及X轴主导轨防护(626)进行机械密封;X轴主支撑架两边配置X轴辅助支撑架(611)，上面安装X轴辅助导轨支撑架(612)用于固定导轨(616)，导轨上的导轨滑块(614)与X轴辅助连接座(615)利用螺栓进行把合，辅助带动打印头组件(640)的X方向运动，导轨四周用X轴辅助导轨防护(613)、导轨滑块(614)、X轴辅助支撑架盖板(618)进行密封;支撑架利用X轴辅助固定板(619)和X轴主固定板(621)与3D打印机主体结构相连接，保证打印机组件(640)的X轴在总体3D打印机中的行程范围，Y轴电机(631)与Y轴模组(633)通过Y轴固定板(632)连接，电机输出带动Y轴移动连接板(634)在Y向的运动，实现打印头组件(640 )的Y向运动。
[0011]进一步的，清洗装置(700)由支撑板(714)固定安装，清洗板(712)由两个支撑条(713)前后支撑;海绵机构(740)中海绵(741)水平放在海绵支撑板(742)上，并由压簧(743)支撑海绵支撑板(742);打印头清洗池(730)安装在清洗板(712)下面，并且打印头清洗池(730)与清洗板(712)之间有密封槽(735)，镀铬轴(732)设置在打印头清洗池(730)附近，并在镀铬轴(732)上装有清洗条(733)和清洗条安装板(734)，其中两个清洗条(733)通过螺栓夹紧清洗条安装板(734)，最后用紧固螺丝把清洗条安装板(734)安装在镀铬轴(732);液料传感器(731)用于检测清洗液是否到位，确保部分清洗条(733)浸泡在清洗液中；夹纸机构(720)同样由清洗板水平调整压簧(721)支撑安装在支撑条(713)上，由清洗板水平调整压簧(721)可调整纸撑板(723)高度，确保纸撑板(723)与清洗板(712)同一平面度要求。