一种快速成型手板模型制造工艺的制作方法

1.本发明涉及模具制造技术领域，特别是涉及快速成型手板模型制造工艺。


背景技术：

2.手板就是在没有开模具的前提下，根据产品外观图纸或结构图纸先做出的一个或几个，用来检查外观或结构合理性的功能样板。通常刚研发或设计完成的产品均需要做手板，手板是验证产品可行性的第一步，是找出设计产品的缺陷、不足、弊端最直接且有效的方式，从而对缺陷进行针对性的改善，直至不能从个别手板样品中找出不足。
3.现有的手板模型基板上采用的cnc数控加工或者注塑模具注塑成型，注塑模具注塑需要设计手板模型模具，程序复杂，cnc数控加工则需要精密的cnc数控加工设备，设备的成本高。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种快速成型手板模型制造工艺。
5.本发明采用的技术方案如下：
6.一种快速成型手板模型制造工艺，包括如下步骤：
7.获取手板模具设计图纸，以设计图纸将手板模具按照装配方式分解成多个模块化单元，记录每一模块化单元的位置坐标和连接关系；
8.依据每一模块化单元的位置坐标和连接关系来设定每一模块化单元的输出属性，记录输出属性和输出规则，并配置到3d打印的控制端；
9.设置并使得待进行3d打印的模块化单元只有在3d打印的控制端具有相同的输出属性才能被输出规则配置到对应的驱动3d打印机进行打印的动作执行模块中，控制端依据动作执行模块驱动3d打印机利用造型材料连续地形成每一模块化单元的结构。
10.进一步地，记录每一模块化单元的位置坐标时，是基于手板模具底面为参照面，参照面的中心记录为中心点，每一模块化单元的位置坐标包括其自身结构在空间中的第一坐标组，还包括利用其位置关系得到与其他模块化单元连接端的第二坐标组；
11.控制端依据动作执行模块驱动3d打印机利用造型材料连续地形成每一模块化单元的结构时，按照参照面任一方向以第一坐标组和第二坐标组的关联性进行多个动作执行模块的联合、交替输出。
12.进一步地，所述控制端依据动作执行模块驱动3d打印机利用造型材料连续地形成每一模块化单元的结构时，先形成每一模块化单元的边缘轮廓结构，该边缘轮廓结构的上部开放，中间为中空结构，然后调节输出机头伸入至中空结构中，在中空结构填充塑胶颗粒，然后将缘轮廓结构的上部利用造型材料形成连续的封盖。
13.进一步地，所述控制端依据动作执行模块驱动3d打印机利用造型材料连续地形成每一模块化单元的结构时，先形成每一模块化单元的边缘轮廓结构，该边缘轮廓结构的上部开放，中间为中空结构，然后调节输出机头伸入至中空结构中，在中空结构填充玻璃颗
粒，然后将缘轮廓结构的上部利用造型材料形成连续的封盖。
14.进一步地，所述塑胶颗粒的粒径由手板模具硬度设定。
15.进一步地，所述玻璃颗粒的粒径由手板模具硬度设定。
16.进一步地，所述控制端依据动作执行模块驱动3d打印机利用造型材料连续地形成每一模块化单元的结构时，相邻的模块化单元具有接处面，将接处面利用不同颜色的造型材料形成。
17.进一步地，所述3d打印机具有：
18.承载台，
19.承载台的底部设置有y向移动组件，
20.承载台的两侧设置有支架，支架的顶部设置有顶板，该顶板上设置有至少一组线材辊；
21.沿支架外侧分别设置有z向移动组件，以及在z向移动组件上设置有水平移动组件；
22.至少一组3d打印机头组件，设置在水平移动组件上，所述3d打印机头组件分别与线材辊对应设置，线材辊用于将至少两种不同颜色造型材料对应供给至3d打印机头，
23.一输出机头，设置在水平移动组件上，位于3d打印机头组件一侧，该输出机头通过管路与输出泵连接，所述输出泵与料箱连接，所述料箱用于盛放塑胶颗粒或玻璃颗粒；
24.控制端，用于在手板模具3d成型过程中控制y向移动组件、z向移动组件以及水平移动组件的移动以匹配动作执行模块驱动3d打印机利用造型材料连续地形成每一模块化单元的结构。
25.进一步地，所述y向移动组件包括：
26.位于两支架之间的沿y向布设的一组y向固定板，在两个y向固定板中间部设置有一水平设置的机架；所述支架固定在机架的两侧；
27.一组y向固定轴，分别设置在两y向固定板之间，且位于y向固定板两侧端，所述y向固定轴还穿过机架与机架固定；
28.在每一y向固定轴的内侧分别设置有y向副滑杆，在每一y向副滑杆上设置有一y向副滑块，每一y向副滑块上设置有支撑板，两个支撑板之间通过一连杆连接；
29.在两y向固定板中间且位于两y向副滑杆之间设置有一组主固定轴，在主固定轴的一端设置有y向驱动电机，y向驱动电机通过y向电机固定块固定在y向主固定轴上，在y向主固定轴另一端设置有y向限位块，
30.y向驱动皮带，一端固定在y向驱动电机的y向驱动轮上，另一端固定在y向限位块上设置的y向从动轮上，
31.y向主滑块，固定在y向驱动皮带上，且y向主滑块的上部与连杆固定，
32.所述承载台通过y向分别与支撑板连接。
33.进一步地，所述z向移动组件包括：
34.在每一机架上设置有z向电机固定板，在z向电机固定板下设置有z向电机，在z向电机的电机轴通过联轴器连接有z向滚珠丝杠，
35.在z向滚珠丝杠的一侧设置有z向导柱，z向导柱的底部固定在z向电机固定板上，z向导柱及z向滚珠丝杠的顶部固定在顶板侧端设置的侧耳板上；
36.所述水平移动组件包括：
37.一x向电机固定块，该x向电机固定块固定在机架左侧设置的一组z向滚珠丝杠及z向导柱上，其中与z向滚珠丝杠固定端是固定在z向滚珠丝杠上的滚珠螺母上，所述x向电机固定在x向电机固定块上；
38.一x向辅助固定块，该x向辅助固定块固定在机架右侧设置的一组z向滚珠丝杠及z向导柱上，其中与z向滚珠丝杠固定端是固定在z向滚珠丝杠上的滚珠螺母上，
39.在x向电机固定块和x向辅助固定块之间固定有一组x向导柱，
40.x向驱动皮带，一端固定在x向电机的x向驱动轮上，另一端固定在x向辅助固定块上设置的x向从动轮上，
41.一组x向滑块，分别固定在x向驱动皮带及x向导柱上，
42.其中一x向滑块与3d打印机头组件固定，
43.另一x向滑块与输出机头固定。
44.本发明提供了一种利用3d打印快速成型手板模型，在进行制备时，先形成每一模块化单元的边缘轮廓结构，该边缘轮廓结构的上部开放，中间为中空结构，然后调节输出机头伸入至中空结构中，在中空结构填充塑胶颗粒或玻璃颗粒，然后将缘轮廓结构的上部利用造型材料形成连续的封盖。
附图说明
45.以下附图仅对本发明作示意性的说明和解释，并不用于限定本发明的范围，其中：
46.图1为本发明3d打印机的正式结构示意图；
47.图2为本发明3d打印机的部分结构示意图。
具体实施方式
48.为了使本发明的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
49.参照图1至图2，为了便于本发明的实施，本发明提供了一种辅助3d打印快速成型手板模型的3d打印机，包括：
50.承载台2，
51.承载台2的底部设置有y向移动组件1，
52.承载台2的两侧设置有支架607，支架607的顶部设置有顶板7，该顶板7上设置有至少一组线材辊；
53.沿支架607外侧分别设置有z向移动组件6，以及在z向移动组件6上设置有水平移动组件5；
54.至少一组3d打印机头组件3，设置在水平移动组件上，所述3d打印机头组件分别与线材辊对应设置，线材辊用于将至少两种不同颜色造型材料对应供给至3d打印机头，
55.一输出机头4，设置在水平移动组件上，位于3d打印机头组件一侧，该输出机头通过管路与输出泵连接，所述输出泵80与料箱81连接，所述料箱用于盛放塑胶颗粒或玻璃颗粒；
56.控制端，用于在手板模具3d成型过程中控制y向移动组件、z向移动组件以及水平移动组件的移动以匹配动作执行模块驱动3d打印机利用造型材料连续地形成每一模块化单元的结构。
57.所述y向移动组件1包括：
58.位于两支架之间的沿y向布设的一组y向固定板100，在两个y向固定板中间部设置有一水平设置的机架106；所述支架固定在机架的两侧；
59.一组y向固定轴101，分别设置在两y向固定板之间，且位于y向固定板两侧端，所述y向固定轴还穿过机架与机架固定；
60.在每一y向固定轴的内侧分别设置有y向副滑杆103，在每一y向副滑杆上设置有一y向副滑块102，每一y向副滑块上设置有支撑板200，两个支撑板之间通过一连杆109连接；
61.在两y向固定板中间且位于两y向副滑杆之间设置有一组主固定轴108，在主固定轴的一端设置有y向驱动电机105，y向驱动电机通过y向电机固定块固定在y向主固定轴上，在y向主固定轴另一端设置有y向限位块，
62.y向驱动皮带104，一端固定在y向驱动电机的y向驱动轮上，另一端固定在y向限位块上设置的y向从动轮上，
63.y向主滑块107，固定在y向驱动皮带上，且y向主滑块的上部与连杆固定，
64.所述承载台通过y向分别与支撑板连接。
65.y向移动组件用于带动承载台在y向的移动，具体移动时，y向驱动电机通过y向驱动轮带动y向驱动皮带沿y向在y向驱动轮和y向从动轮之间往返运动，带动y向主滑块在y向驱动轮和y向从动轮之间移动，以此通过连杆联动支撑板，承载台随支撑板而移动。
66.所述z向移动组件包括：
67.在每一机架上设置有z向电机固定板609，在z向电机固定板下设置有z向电机600，在z向电机的电机轴通过联轴器601连接有z向滚珠丝杠603，
68.在z向滚珠丝杠的一侧设置有z向导柱602，z向导柱的底部固定在z向电机固定板上，z向导柱及z向滚珠丝杠的顶部固定在顶板侧端设置的侧耳板606上；
69.所述水平移动组件包括：
70.一x向电机固定块501，该x向电机固定块固定在机架左侧设置的一组z向滚珠丝杠及z向导柱上，其中与z向滚珠丝杠固定端是固定在z向滚珠丝杠上的滚珠螺母上，所述x向电机固定在x向电机固定块上；
71.一x向辅助固定块605，该x向辅助固定块固定在机架右侧设置的一组z向滚珠丝杠及z向导柱上，其中与z向滚珠丝杠固定端是固定在z向滚珠丝杠上的滚珠螺母604上，
72.上述x向电机固定块和x向辅助固定块同步随z向滚珠丝杠上的滚珠螺母移动；
73.在x向电机固定块和x向辅助固定块之间固定有一组x向导柱503，
74.x向驱动皮带502，一端固定在x向电机的x向驱动轮上，另一端固定在x向辅助固定块上设置的x向从动轮上，
75.一组x向滑块(505或504)，分别固定在x向驱动皮带及x向导柱上，
76.其中一x向滑块与3d打印机头组件固定，
77.另一x向滑块与输出机头固定。
78.x向电机通过x向驱动轮带动x向驱动皮带沿x向在x向驱动轮和x向从动轮之间往
返运动，带动x向滑块在x向驱动轮和x向从动轮之间移动，以此带动3d打印机头组件和输出机头移动。
79.在上述中，输出机头的控制原理与3d打印机的控制原理相同。
80.基于上述所述，本发明通过如下两个实施例进行描述。
81.实施例1
82.一种快速成型手板模型制造工艺，包括如下步骤：
83.获取手板模具设计图纸，以设计图纸将手板模具按照装配方式分解成多个模块化单元，记录每一模块化单元的位置坐标和连接关系；
84.依据每一模块化单元的位置坐标和连接关系来设定每一模块化单元的输出属性，记录输出属性和输出规则，并配置到3d打印的控制端；
85.设置并使得待进行3d打印的模块化单元只有在3d打印的控制端具有相同的输出属性才能被输出规则配置到对应的驱动3d打印机进行打印的动作执行模块中，控制端依据动作执行模块驱动3d打印机利用造型材料连续地形成每一模块化单元的结构。
86.在上述中，记录每一模块化单元的位置坐标时，是基于手板模具底面为参照面，参照面的中心记录为中心点，标记为(0
x
，0y，0z)，每一模块化单元的位置坐标包括其自身结构在空间中的第一坐标组，还包括利用其位置关系得到与其他模块化单元连接端的第二坐标组；
87.控制端依据动作执行模块驱动3d打印机利用造型材料连续地形成每一模块化单元的结构时，按照参照面任一方向以第一坐标组和第二坐标组的关联性进行多个动作执行模块的联合、交替输出。
88.在上述中，所述控制端依据动作执行模块驱动3d打印机利用造型材料连续地形成每一模块化单元的结构时，先形成每一模块化单元的边缘轮廓结构，该边缘轮廓结构的上部开放，中间为中空结构，然后调节输出机头伸入至中空结构中，在中空结构填充塑胶颗粒，然后将缘轮廓结构的上部利用造型材料形成连续的封盖。
89.在上述中，边缘轮廓结构可以时螺旋的圆柱形，也可以时正方体形，边缘轮廓的厚度为3-10mm,边缘轮廓由造型材料构成的孔隙10微米以下，这样可以选择10微米以上的塑胶颗粒进行填充，由于塑胶颗粒的粒径影响整体的弹性模量，颗粒粒径越大，颗粒之间的空隙越大，弹性模量上升，同时，塑胶颗粒本身也存在弹性模量，一般大颗粒的弹性模量大于小颗粒的弹性模量，因此所述塑胶颗粒的粒径可以由手板模具硬度设定。
90.在上述中，所述控制端依据动作执行模块驱动3d打印机利用造型材料连续地形成每一模块化单元的结构时，相邻的模块化单元具有接处面，将接处面利用不同颜色的造型材料形成。
91.实施例2
92.一种快速成型手板模型制造工艺，包括如下步骤：
93.获取手板模具设计图纸，以设计图纸将手板模具按照装配方式分解成多个模块化单元，记录每一模块化单元的位置坐标和连接关系；
94.依据每一模块化单元的位置坐标和连接关系来设定每一模块化单元的输出属性，记录输出属性和输出规则，并配置到3d打印的控制端；
95.设置并使得待进行3d打印的模块化单元只有在3d打印的控制端具有相同的输出
属性才能被输出规则配置到对应的驱动3d打印机进行打印的动作执行模块中，控制端依据动作执行模块驱动3d打印机利用造型材料连续地形成每一模块化单元的结构。
96.在上述中，记录每一模块化单元的位置坐标时，是基于手板模具底面为参照面，参照面的中心记录为中心点，标记为(0
x
，0y，0z)，每一模块化单元的位置坐标包括其自身结构在空间中的第一坐标组，还包括利用其位置关系得到与其他模块化单元连接端的第二坐标组；
97.控制端依据动作执行模块驱动3d打印机利用造型材料连续地形成每一模块化单元的结构时，按照参照面任一方向以第一坐标组和第二坐标组的关联性进行多个动作执行模块的联合、交替输出。
98.在上述中，所述控制端依据动作执行模块驱动3d打印机利用造型材料连续地形成每一模块化单元的结构时，先形成每一模块化单元的边缘轮廓结构，该边缘轮廓结构的上部开放，中间为中空结构，然后调节输出机头伸入至中空结构中，在中空结构填充玻璃颗粒，然后将缘轮廓结构的上部利用造型材料形成连续的封盖。
99.在上述中，边缘轮廓结构可以时螺旋的圆柱形，也可以时正方体形，边缘轮廓的厚度为3-10mm,边缘轮廓由造型材料构成的孔隙10微米以下，这样可以选择10微米以上的玻璃进行填充，由于玻璃的粒径影响整体的弹性模量，颗粒粒径越大，颗粒之间的空隙越大，弹性模量上升，因此所述塑胶颗粒的粒径可以由手板模具硬度设定。
100.在上述中，所述控制端依据动作执行模块驱动3d打印机利用造型材料连续地形成每一模块化单元的结构时，相邻的模块化单元具有接处面，将接处面利用不同颜色的造型材料形成。
101.上述实施例1和2中的塑胶颗粒和玻璃颗粒容易采购，且可以利用废旧塑料、玻璃等直接破碎制粒。
102.上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。