一种测试3D打印铺砂器性能参数的装置及其测试的方法与流程

本发明涉及3d打印装置调试装备技术领域，特别涉及一种测试3d打印铺砂器性能参数的装置及其测试的方法。

背景技术：

铸造用3dp打印机的铺砂设备，是铸造砂型3d打印过程中的关键设备之一。其作用是在工作台上进行铺砂，铺完一层后，打印头方可在铺好的砂层上进行打印。铺完一层，打印一层，如此循环往复。在整个铺砂过程中，要求型砂表面平滑无褶皱，这样打印头才能正常工作，实现按需打印。因此，对铺砂设备的各项参数要求非常高。在对3dp打印机设备进行安装调试时，如果铺砂设备的某一项参数不符，将导致铺出的砂层表面不均，从而影响打印质量。

对铺砂设备各个方面的性能要求，主要体现在以下方面：下砂口缝隙调整到位、刮砂底板平整度及角度一致、下砂量适度、均匀等。打印机的铺砂设备安装调试好后，首先要进行性能参数的测试，测试符合要求后，才能投入生产。通常，铺砂设备性能参数的测试，都是将铺砂设备直接安装到打印机上，模拟正常的生产打印进行检测。如果其性能参数符合要求，就可以直接投入使用。如果检测不合格，需将整个铺砂设备拆卸下来，重新进行安装调试。然后再装到打印机上进行检测，如此往复，直到铺砂设备的性能参数符合要求。这样的不断拆卸安装调试过程中，占用了3dp打印设备的使用时间，影响3dp打印设备的使用效率。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中3d打印铺砂设备性能参数检测方式的不合理，提供一种测试3d打印铺砂器性能参数的装置，专用于安装调试前刮砂底板刮砂精度和铺砂均匀性的检测，以避免检测过程占用3d打印设备。

本发明的目的是这样实现的，一种测试3d打印铺砂器性能参数的装置，包括安装支架，所述安装支架上左右平行设有两组传动模组，所述传动模组用于安装待测试的铺砂器，所述安装支架一侧设有向铺砂器供砂的供砂装置，所述传动模组之间的安装支架上设有相互平行的横梁一和横梁二，所述横梁一上水平安装有可翻转的支撑板，所述支撑板的长度方向与铺砂器的下砂缝的长度方向一致，所述横梁二的两侧分别安装有轮廓检测设备和精度检测设备，所述轮廓检测设备用于检测铺砂器出砂堆积的砂堆截面轮廓，所述精度检测设备用于检测刮砂底板精度。

本发明的测试装置，安装支架上设置的两组传动模组、支撑板和供砂装置，用于模拟铺砂器在3d打印机上的安装工况，其中的传动模组用于模拟3d打印机上的传动模组用于安装铺砂器并实现模拟铺砂时沿传动模组往复移动；支撑板用于模拟打印平台，提供模拟铺砂的平台，翻转设置的支撑板，可以实现持续铺砂过程中，铺一定层厚的砂翻转一次进行倒砂，然后继续铺砂、翻转的循环动作，便于铺砂器持续运行一段时间后对性能参数稳定性的测试；轮廓检测设备用于对铺砂器所铺砂堆截面轮廓的测定，以测定铺砂器出砂的均匀性，精度检测设备用于检测刮砂底板的精底，用于测定其刮砂平整度及角度。因此，通过本发明的测试装置，可以实现铺砂器安装使用前关键性能参数的专门测试，避免反复测试调试铺砂器的重复拆卸及安装工序，提高打印设备安装调试的效率。

为便于精确模拟铺砂运动，两组传动模组的安装距离和安装精度与3d打印机上用于安装铺砂器的传动模组相同，用于模拟铺砂器在3d打印设备上的铺砂移动。

为便于收集支撑板的翻转倒砂，所述支撑板的下方设有接砂槽，用于接收支撑板的翻转倒砂。

进一步地，所述轮廓检测设备为轮廓测量仪；所述精度检测设备为激光位移传感器。

进一步地，所述供砂装置包括支撑架、分砂漏斗、混砂罐和出砂控制口。

进一步地，所述安装支架安装传动模组的一侧设有电气控制柜，另一侧设有检测操作台。

本发明的另一个目的是提供一种采用上述测试装置进行3d打印铺砂器性能测试的方法，包括如下过程：

s1：铺砂器安装：将铺砂器平稳安装在传动模组上，使铺砂器可以在传动模组上往复移动；

s2：刮砂精度测量:设置铺砂器下侧刮砂底板的角度为理论刮砂角度，然后起动精度检测设备检测刮砂底板相对水平设置的支撑板的倾斜角度，当各测量部位的实测倾斜角度与理论倾斜角度的误差小于0.1º时，则判定刮砂底板的刮砂精度合格；

s3：铺砂均匀性测量：将铺砂器设置至加砂位，并通过供砂装置向铺砂器持续加测试用砂，再将铺砂器调至支撑板上方的下砂位，一次性原地加向支撑板表面铺砂5—10秒，然后将铺砂器返回至排空位；以支撑板为铺砂参考面，通过轮廓检测设备测量支撑板上的砂堆沿长度方向上若干截面轮廓，并计算各砂堆截面的面积，各测量截面的面积差小于2mm²，则判定铺砂均匀性合格；

s4：以支撑板为铺砂区域，使铺砂器沿传动模组在支撑板上持续铺砂12—15小时，铺砂过程中每往复铺砂一次，支撑板翻转一次，将所铺砂料倒入接砂槽中，然后继续进行铺砂倒砂的反复动作；

s5：结束s4过程的持续铺砂过程后，重复进行s2和s3过程的刮砂精度测量和铺砂均匀性测量，以测试铺砂设备的稳定性。

本发明的铺砂器性能参数测试方法，s2和s3过程通过初次测试铺砂器的刮砂精度和铺砂均匀性，以检测铺砂器性能参数是否合格，以便于对铺砂器性能的判定或再调试；s4和s5过程，经初次测试合格后，使铺砂器模拟铺砂一段时间再进行重复测试，以判定铺砂器性能的稳定性。

因此，本发明的测试装置及测试方法，通过设置均匀性检测设备和精度检测设备，提前测试铺砂设备的刮砂精度和铺砂均匀性，解决了铺砂器参数测量时重复拆装。通过对铺砂设备精度的检测和铺砂均匀性检测，保证铺砂设备能够即装即用，无需人力测试，有效的节省了安装时间，提高了打印机设备安装调试效率。

为便于精确测量刮砂底板的刮砂精度，s2过程，刮砂精度测量中：刮砂底板的理论角度设置后，通过精度检测设备沿刮砂底板长度方向等距离选取若干与刮砂底板长度方向垂直的测量截面，分别测量该测量截面内刮砂底板最高点和最低点与支撑板的距离分别为y1和y2，刮砂底板的最高点和最低点在支撑板上的投影点的距离为x，则该测量截面内刮砂底板的角度为：α=tan^-1[(y1-y2)/x，当各测量截面内刮砂底板的角度误差小0.1º时，则判定刮砂底板的精度合格。

附图说明

图1为本发明的测试3d打印铺砂器性能参数的装置的结构示意图。

图2为发明的3d打印铺砂器性能参数的装置安装铺砂器的检测示意图。

图3为本发明的3d打印铺砂器性能参数测试方法中刮砂底板精度测量示意图。

图4为本发明的3d打印铺砂器性能参数测试方法中测量砂堆截面轮廓示意图。

其中，1安装支架；2横梁二；3横梁一；4电气控制柜；5精度检测设备；6轮廓检测设备；7传动模组；8接砂槽；9支撑板；10分砂漏斗；11混砂罐；12检测操作台；13铺砂器；13a刮砂底板。

具体实施方式

实施例1

如图1和图2所示，为本发明的测试3d打印铺砂器性能参数的装置，安装支架1，安装支架1上左右平行设有两组传动模组7，传动模组7用于安装待测试的铺砂器13，安装支架1一侧设有向铺砂器供砂的供砂装置，该供砂装置包括支撑架、分砂漏斗10、混砂罐11和出砂控制口；安装支架1安装传动模组的一侧设有电气控制柜4，另一侧设有检测操作台12；传动模组7之间的安装支架1上设有相互平行的横梁一3和横梁二2，横梁一3上水平安装有可翻转的支撑板9，支撑板9的长度方向与铺砂器13的下砂缝的长度方向一致，横梁二2的两侧分别安装有轮廓检测设备6和精度检测设备5，轮廓检测设备6用于检测铺砂器出砂堆积的砂堆截面轮廓，精度检测设备5用于检测刮砂底板精度。本实施例中，为便于精确模拟铺砂运动，两组传动模组7的安装距离和安装精度与3d打印机上用于安装铺砂器的传动模组相同，用于模拟铺砂器在3d打印设备上的铺砂移动；为便于收集支撑板9的翻转倒砂，支撑板9的下方设有接砂槽8，用于接收支撑板9的翻转倒砂；本实施例中的轮廓检测设备为轮廓测量仪；精度检测设备为激光位移传感器。

本发明的测试装置，安装支架上设置的两组传动模组7、支撑板9和供砂装置，用于模拟铺砂器13在3d打印机上的安装工况，其中的传动模组7用于模拟3d打印机上的传动模组，用以安装铺砂器13并实现模拟铺砂时沿传动模组7往复移动；支撑板9用于模拟打印平台，提供模拟铺砂的平台，翻转设置的支撑板9，可以实现持续铺砂过程中，铺一定层厚的砂翻转一次进行倒砂，然后继续铺砂、翻转的循环动作，便于铺砂器持续运行一段时间后对性能参数稳定性的测试；轮廓检测设备6用于对铺砂器13所铺砂堆截面轮廓的测定，以测定铺砂器出砂的均匀性，精度检测设备5用于检测刮砂底板的精底，用于测定其刮砂平整度及角度。因此，通过本发明的测试装置，可以实现铺砂器安装使用前关键性能参数的专门测试，避免反复测试调试铺砂器的重复拆卸及安装工序，提高打印设备安装调试的效率。

实施例2

本实施例提供一种采用上述实施例的测试装置进行3d打印铺砂器性能测试的方法，包括如下过程：

s1首先进行铺砂器安装：将铺砂器13平稳安装在传动模组7上，使铺砂器13可以在传动模组7上往复移动，以便于实现模拟铺砂运动；

s2：刮砂精度测量:本过程测量中铺砂器不加砂，主要是为了测量刮砂底板相对支撑板的倾斜角度，也就是模拟实际3d打印过程中刮砂底板相对铺砂平台的倾斜角度，用来检测刮砂底板的平整度和刮砂精度；测试时，首先将铺砂器下侧刮砂底板13a与水平方向的支撑板9倾斜某一理论刮砂角度，然后起动精度检测设备5检测刮砂底板13a相对水平设置的支撑板9的倾斜角度，具体测试方法为：沿刮砂底板长度方向等距离选取若干与刮砂底板长度方向垂直的测量截面，每个测量截面如图3所示，分别测量该测量截面内刮砂底板最高点a和最低点b与支撑板9的距离分别为y1和y2，刮砂底板的最高点a和最低点b在支撑板上的投影点a’b’的距离为x，则该测量截面内刮砂底板的角度为：α=tan^-1[(y1-y2)/x，当各测量截面内刮砂底板13a的角度误差小0.1º时，则判定刮砂底板的精度合格；

s3：铺砂均匀性测量：将铺砂器13设置至加砂位，并通过供砂装置向铺砂器13持续加测试用砂，再将铺砂器13调至支撑板9上方的下砂位，一次性原地加向支撑板9表面铺砂5—10秒，然后将铺砂器13返回至排空位；测试时，以支撑板9为铺砂参考面，通过轮廓检测设备6测量支撑板9上的砂堆沿长度方向上若干截面轮廓，如图4所示，并计算各砂堆截面的面积，各测量截面的面积差小于2mm²，则判定铺砂均匀性合格；

s4：以支撑板9为铺砂区域，使铺砂器13沿传动模组7在支撑板9上持续铺砂12—15小时，铺砂过程中每往复铺砂一次，支撑板9翻转一次，将所铺砂料倒入接砂槽中，然后继续进行铺砂倒砂的反复动作，直至设置铺砂至上述设定的时间；

s5：结束s4过程的持续铺砂过程后，重复进行s2和s3过程的刮砂精度测量和铺砂均匀性测量，以测试铺砂设备的稳定性。

本发明的铺砂器性能参数测试方法，s2和s3过程通过初次测试铺砂器的刮砂精度和铺砂均匀性，以检测铺砂器性能参数是否合格，以便于对铺砂器性能的判定或再调试；s4和s5过程，经初次测试合格后，使铺砂器模拟铺砂一段时间再进行重复测试，以判定铺砂器性能的稳定性。

为便于精确测量刮砂底板的刮砂精度，s2过程，刮砂精度测量中：刮砂底板的理论角度设置后，通过精度检测设备沿刮砂底板长度方向等距离选取若干与刮砂底板长度方向垂直的测量截面，分别测量该测量截面内刮砂底板最高点和最低点与支撑板的距离分别为y1和y2，刮砂底板的最高点和最低点在支撑板上的投影点的距离为x，则该测量截面内刮砂底板的角度为：α=tan^-1[(y1-y2)/x，当各测量截面内刮砂底板的角度误差小0.1º时，则判定刮砂底板的精度合格。

因此，通地本发明的上述实施例的测试装置及测试方法，通过设置均匀性检测设备和精度检测设备，提前测试铺砂设备的刮砂精度和铺砂均匀性，解决了铺砂器参数测量时重复拆装。通过对铺砂设备精度的检测和铺砂均匀性检测，保证铺砂设备能够即装即用，无需人力测试，有效的节省了安装时间，提高了打印机设备安装调试效率。