專利名稱：逐層布料方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種逐層布料方法及其裝置，特別是用于無模鑄型快 速制造設(shè)備中的逐層布料方法及其裝置。
背景技術(shù)：
近年來，無模鑄型快速制造設(shè)備在鑄造和模具制造領(lǐng)域日益得到 應(yīng)用。這種設(shè)備是根據(jù)一定的軟件程序指令，將顆粒狀物質(zhì)，比如 砂粒，以一定的厚度逐層鋪展堆疊在設(shè)備工作臺上，然后由掃描頭在 砂層上根據(jù)指令繪出二維圖形并噴射粘接劑、固化劑，使顆粒狀物質(zhì) (砂粒)堆疊固化成一個三維實體，然后再清除未固化顆粒狀物質(zhì)(散 砂)，就得到一個鑄型或模型。
中國專利號為ZL200520129895.5，名稱為"自動定量給料和自動 鋪料裝置"的發(fā)明專利，公開了一種用于無?？焖俪尚卧O(shè)備中的給料 和鋪料裝置。該裝置在"鋪料盒的一端設(shè)置刮板，其另一端設(shè)置有壓 輥"，在落料、鋪料以后，"刮板將粒料或粉料推到工作加工區(qū)并刮平， 同時壓輥將粒料或粉料壓實"。這種"刮板+壓輥"的鋪料方法和裝置 在實際應(yīng)用中存在如下缺陷由于顆粒層(砂層)的厚度比較薄，一 般為0.2 1.0mm，在落料(撒料)完成后，刮板在刮平過程中常常在顆 粒層(砂層)上刮出裂縫。圖1為現(xiàn)有壓輥的線速度u與角速度"的 方向關(guān)系示意圖，如圖1所示，壓輥直徑較小且其圓心平移方向與輥 子和顆粒層接觸處的線速度方向相反，常常在向前轉(zhuǎn)動碾壓顆粒層的 過程中使砂層表面形成波紋狀壓痕。這些缺陷都會影響下一步對顆粒 層(砂層)的掃描和粘接，從而使鑄型或砂型的精度和密度質(zhì)量不佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種逐層布料方法及其裝置，可以使顆粒層(砂層)的平整性和緊密性明 顯改善，提高鑄型或模型(砂型)的質(zhì)量。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種逐層布料方法，該方法包括如下步驟
步驟l:撒料，將顆粒狀物質(zhì)撒落在工作平臺的工作平面上； 步驟2:平整，將顆粒層表面按一定厚度要求平整均勻； 步驟3:壓實，對平整的顆粒層表面施加一定壓下量，將其壓實; 所述的步驟2通過平移推輥對顆粒層表面按一定厚度要求進(jìn)行平
整，推輥輥?zhàn)拥膱A心的平移方向的線速度與輥?zhàn)雍皖w粒層接觸處的線
速度方向一致。
為了保證對顆粒層的平整質(zhì)量，所述的步驟2中推輥外緣的線速 度至少是推輥平移線速度的2倍。
在必要的情況下，所述的步驟2之前還可以包括如下步驟
步驟21:粗平整，即用刮板對落料按一定厚度進(jìn)行初步平整，平 整后的厚度大于要求的料層厚度。
所述的步驟3通過壓板對平整的顆粒層表面進(jìn)行步進(jìn)壓實，壓板 每完成一次壓下后，提起向前平移一定距離后再次壓下，直至完成全
部顆粒層的壓實。壓板的壓下量為顆粒層厚度的5 %至20 %。
所述的步驟3中的壓板為加溫壓板，其加熱溫度為50~120°C。 本發(fā)明還提供一種實現(xiàn)上述逐層布料方法的裝置，包括順序設(shè)置
在工作平臺上方的撒料機(jī)構(gòu)、平整機(jī)構(gòu)和壓實機(jī)構(gòu)，所述的平整機(jī)構(gòu)
包括推輥、驅(qū)動裝置和平移裝置，驅(qū)動裝置驅(qū)動推輥以角速度"旋轉(zhuǎn)，
同時平移裝置驅(qū)動推輥以線速度u沿顆粒層表面平移，該平移線速度
u的方向與推輥和顆粒層接觸處的線速度方向一致。 根據(jù)平整需要，所述的推輥的直徑為40 80mm。 為了保證推輥的清潔，所述的平整機(jī)構(gòu)還包括有刷輥一，所述的
刷輥一與驅(qū)動裝置相連，其外緣與推輥的外緣相接觸，刷輥一的直徑
是推輥直徑的40~60%。
另外，所述的平整機(jī)構(gòu)還包括有刮板，所述的刮板固定在平整機(jī)
構(gòu)的框架上，刮板上設(shè)有高度調(diào)節(jié)裝置，通過調(diào)節(jié)刮板高度來調(diào)整刮砂量，對顆粒層進(jìn)行粗平整。
所述的壓實機(jī)構(gòu)包括壓板、分別與壓板相連的壓板下壓裝置和壓 板平移裝置，壓板下壓裝置包括有驅(qū)動軸，該驅(qū)動軸與凸輪相連，凸 輪的下方設(shè)有軸承及軸承座，壓板設(shè)置在軸承及軸承座的下方，連接 塊將壓板與彈簧的一端連接起來，彈簧的另一端設(shè)置在橫固定板上， 導(dǎo)軌滑塊位于側(cè)固定板與連接塊之間，導(dǎo)軌滑塊在導(dǎo)軌上縱向滑動設(shè) 置，橫固定板的兩端安裝在機(jī)架上，并在機(jī)架上橫向滑動設(shè)置。
根據(jù)不同的需要，所述的壓板可以為金屬材料，比如鋁板，或 采用非金屬材料，比如木板、陶瓷板、玻璃板等。
為了調(diào)整壓下量的大小，所述的凸輪為不同輪廓線的凸輪組中的 某一凸輪，該凸輪組中包括多個凸輪，每個凸輪都固定在驅(qū)動軸上， 通過橫固定板的兩端在機(jī)架上橫向滑動，實現(xiàn)對凸輪組中不同輪廓線 的凸輪的更換。
為了達(dá)到更好的效果，所述的壓板內(nèi)還設(shè)有加熱裝置和溫控裝置， 該加熱裝置通常采用電加熱棒或電加熱板。
為了清除壓板下表面殘留的顆粒料，所述壓實機(jī)構(gòu)還包括有刷輥 二，該刷輥二固定在工作臺起始端的機(jī)架上，在動力驅(qū)動下，在壓板 經(jīng)過時轉(zhuǎn)動清潔。
綜上所述，采用本發(fā)明的方法和裝置用于無模鑄型快速制造，可 以使顆粒層(砂層)的平整性和緊密性明顯改善，從而有效提高鑄型 或模型(砂型)的強(qiáng)度。
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地說明。


圖1為現(xiàn)有壓輥的線速度U與角速度"的方向關(guān)系示意圖2為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明壓輥的線速度u與角速度"的方向關(guān)系示意圖； 圖4為本發(fā)明壓實機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
圖2為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。下面結(jié)合圖2的實施例對本發(fā)明 的布料方法和布料裝置做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
本發(fā)明所提供的逐層布料方法，主要包括如下步驟
步驟l:撒料。由落砂裝置4將砂粒撒工作平臺9的工作平面上，
落砂裝置4在工作平臺9的上方可以平移，并在移動同時進(jìn)行撒砂。
步驟21:粗平整。刮板3沿砂層表面平移(注圖中此處省略了 平移機(jī)構(gòu))，將在撒砂時形成的凹凸不平的砂層表面刮平。刮平后砂層
的厚度應(yīng)大于要求厚度的10 20%。對于無模砂型快速制造，砂層厚度 一般要求為0.2 1.0毫米，如大于20%，則大致為0.25 1.2毫米。
步驟2:精平整。推輥2沿刮平的砂層表面平移的同時轉(zhuǎn)動推砂
(注圖中此處省略了平移機(jī)構(gòu))，消除在步驟21中形成的砂層表面 缺陷，如裂縫等，并使砂層達(dá)到要求的厚度。
需要說明的是，如果撒砂均勻，形成的砂層表面比較平整，則可 以省略步驟21。
步驟3:壓實。圖2中的壓實機(jī)構(gòu)1為一壓板機(jī)構(gòu)，其采用步進(jìn) 壓下方式，即壓板每完成一次壓砂后，提起向前平移(注圖中此處 省略了平移機(jī)構(gòu))一定距離后再進(jìn)行下次壓砂，如此逐步前進(jìn)完成全 部砂層的壓實。因為砂層面積隨砂型不同而大小不同，往往不可能一
次完成壓砂。壓板的壓下量為壓前砂層厚度的5 20%，根據(jù)砂層厚度、
砂粒粒度等因素決定， 一般砂層越厚、粒度越粗，則壓下量越大。
如圖2所示，本發(fā)明所提供的一種實現(xiàn)上述逐層布料方法的裝置， 包括順序設(shè)置在工作平臺9上方的撒料機(jī)構(gòu)4、平整機(jī)構(gòu)和壓實機(jī)構(gòu)1。 所述的平整機(jī)構(gòu)主要包括推輥2，該推輥2在裝置驅(qū)動即電機(jī)2.1的 驅(qū)動下以角速度"旋轉(zhuǎn)，同時平移裝置驅(qū)動推輥2以線速度u沿顆粒 層表面平移，該平移線速度u的方向與推輥和顆粒層接觸處的線速度 方向一致。為了清除推輥2表面粘附的砂粒，可在推輥2上設(shè)置與其 相接觸的刷輥2.3。刷輥表面由刷毛構(gòu)成，其直徑一般為推輥的40 60%。 刷輥2.3通過傳動帶2.2傳動，在電機(jī)2.1的驅(qū)動下，兩輥接觸處的轉(zhuǎn) 動方向正好相反，從而刷去推輥2表面殘留的砂粒，保持推輥2表面的清潔。根據(jù)顆粒的大小和平整需要，推輥2的直徑通常為40 80mm。
如圖2所示，所述的平整機(jī)構(gòu)還包括有刮板3，刮板3固定在平 整機(jī)構(gòu)的框架上，刮板3上設(shè)有高度調(diào)節(jié)裝置(圖中未示出)，通過調(diào) 節(jié)刮板高度來調(diào)整刮砂量，對顆粒層進(jìn)行粗平整。
圖3為本發(fā)明壓輥的線速度u與角速度"的方向關(guān)系示意圖。下 面結(jié)合圖2和圖3對推輥的動作方式作進(jìn)一步的說明。由圖3所示， 推輥與砂層接觸處的角速度"方向是與推輥平移方向線速度u —致 的，因此推輥對砂層有一水平推力和一向上拋力。為了降低推輥在平 移過程中對砂層表面的"平推"效應(yīng)，類似刮板的平推，就需要提高 推輥與砂層表面接觸處的線速度，根據(jù)實踐經(jīng)驗，推輥外緣的線速度 應(yīng)為推輥平移線速度的2倍以上。 一般使推輥直徑為40 80mm。
圖4為本發(fā)明壓實機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，所述的壓實 機(jī)構(gòu)1包括驅(qū)動軸1.1，與驅(qū)動軸1.1相連的凸輪組1.2中的某一凸輪， 設(shè)置在凸輪組1.2中的某一凸輪下方的軸承及軸承座1.7，位于軸承及 軸承座1.7下方的壓板1.9，壓板1.9上設(shè)置有加熱裝置1.8，連接塊1.6 將壓板1.9與彈簧1.3連接起來，彈簧1.3另一端設(shè)置在橫固定板1.51 上，導(dǎo)軌滑塊1.41位于側(cè)固定板1.52與連接塊1.6之間。導(dǎo)軌滑塊1.41 可在導(dǎo)軌1.42上縱向滑動。橫固定板1.51的縱向兩端(指垂直于紙面 的方向的兩端)安裝在機(jī)架上并可在機(jī)架上橫向滑動。
所述的凸輪組1.2中的某一凸輪根據(jù)不同砂層厚度和壓下量的要 求可以進(jìn)行更換，即可以通過更換不同偏心半徑和輪廓線的凸輪來調(diào) 整壓下量。
所述的加熱裝置1.8由電加熱板制成，沿壓板1.9縱向布置，根據(jù) 壓板的寬度和加熱均勻的要求，至少沿寬度方向均勻布置兩條加熱板。 加熱板外殼為鋁合金，內(nèi)裝電加熱金屬棒。加熱板的溫度通過熱電偶 和溫控器控制，使壓板溫度為50 120°C，對于添加固化劑的砂一般為 50°C，對于添加樹脂的砂一般為85°C，壓板進(jìn)行溫壓，會促進(jìn)添加劑 與砂的融合反應(yīng)，提高砂層的強(qiáng)度。
所述的壓板1.9的材質(zhì)，對于含樹脂砂， 一般采用鋁板，對于含 固化劑砂，可以使用非金屬材料，如木板、陶瓷等。為了防止粘砂，也可以采用在壓板上涂脫模劑，或用毛刷清除等方法。
結(jié)合圖4所示，壓實機(jī)構(gòu)的工作過程是這樣的在制作砂型時， 壓實機(jī)構(gòu)1橫向平移并停止在工作平臺9的砂層上方，壓砂控制板發(fā) 出指令，開啟電機(jī)帶動驅(qū)動軸1.1轉(zhuǎn)動，從而帶動凸輪組1.2中的某一 凸輪轉(zhuǎn)動，由于凸輪是偏心的，當(dāng)凸輪的大半徑一端逐漸向下轉(zhuǎn)動時， 凸輪的外緣會推動軸承1.7轉(zhuǎn)動并向下運(yùn)動，導(dǎo)軌滑塊1.41跟著向下 滑動，壓板1.9下壓，彈簧1.3拉伸；直到凸輪的大半徑一端轉(zhuǎn)動到最
下端時，壓板1.9壓到最低端。當(dāng)凸輪的大半徑一端向上轉(zhuǎn)動時，小半 徑一端向下轉(zhuǎn)動，凸輪的邊緣將向上移動，彈簧1.3收縮，滑塊1.41 向上滑動，壓板1.9上移，直到凸輪的小半徑一端轉(zhuǎn)動到最下端時，彈 簧1.3恢復(fù)到原來狀態(tài)，壓板1.9回到開始位置。這樣就完成了一次壓 砂過程，然后壓實機(jī)構(gòu)橫向平移，再進(jìn)行下一次壓砂。如此循序漸進(jìn)， 實現(xiàn)對砂層的壓實。壓實機(jī)構(gòu)1完成工作臺面全部一層砂層的壓實后 將退回到起始位置，如圖2中虛線所示，在起始位置設(shè)置一個由電機(jī) 驅(qū)動的與壓板平移方向相反轉(zhuǎn)動的刷輥10，如圖2所示，當(dāng)壓板1.9 經(jīng)過時，將對其下表面的殘留粘砂等雜質(zhì)進(jìn)行徹底清除，以確保壓實 機(jī)構(gòu)1在進(jìn)行下一次壓砂動作時，壓板1.9下表面的清潔。
本發(fā)明采用了 "推輥+壓板"的方法，使用專門的壓實裝置，用于 無模砂型快速制造，使得砂層的平整性和密實性明顯提髙。用本發(fā)明 制得的砂型，經(jīng)儀器檢測，砂型強(qiáng)度比現(xiàn)有的"刮板+壓輥"裝置制得 的砂型提高了 30 50%，克服了砂型容易破裂的缺點(diǎn)，提高了砂型的成 品率，有效促進(jìn)了無模砂型快速制造技術(shù)的推廣。
以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照上 述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解， 依然可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改和等同替換，而不脫離本技術(shù) 方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1、一種逐層布料方法，該方法包括如下步驟步驟1撒料，將顆粒狀物質(zhì)撒落在工作平臺的工作平面上；步驟2平整，將顆粒層表面按一定厚度要求平整均勻；步驟3壓實，對平整的顆粒層表面施加一定壓下量，將其壓實；其特征在于，所述的步驟2通過平移推輥對顆粒層表面按一定厚度要求進(jìn)行平整，推輥輥?zhàn)拥膱A心的平移方向的線速度與輥?zhàn)雍皖w粒層接觸處的線速度方向一致。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的逐層布料方法，其特征在于，所述的步 驟2中推輥外緣的線速度至少是推輥平移線速度的2倍。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的逐層布料方法，其特征在于，所述的步驟2之前還包括如下步驟步驟21:粗平整，即用刮板對落料按一定厚度進(jìn)行初步平整，平 整后的厚度大于要求的料層厚度。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的逐層布料方法，其特征在于，所述的步 驟3通過壓板對平整的顆粒層表面進(jìn)行步進(jìn)壓實，壓板每完成一次壓 下后，提起向前平移一定距離后再次壓下，直至完成全部顆粒層的壓 實。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的逐層布料方法，其特征在于，所述的步 驟3中的壓板的壓下量為顆粒層厚度的5%至20%。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的逐層布料方法，其特征在于，所述的步 驟3中的壓板為加溫壓板，其加熱溫度為50 120°C。
7、 一種實現(xiàn)如權(quán)利要求l-6所述的逐層布料方法的裝置，包括順 序設(shè)置在工作平臺上方的撒料機(jī)構(gòu)、平整機(jī)構(gòu)和壓實機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述的平整機(jī)構(gòu)包括推輥、驅(qū)動裝置和平移裝置，驅(qū)動裝置驅(qū)動 推輥以線速度"旋轉(zhuǎn)，同時平移裝置驅(qū)動推輥以線速度U沿顆粒層表 面平移，該平移線速度U的方向與推輥和顆粒層接觸處的線速度"方向一致。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的逐層布料方法，其特征在于，所述的推 輥的直徑為40 80mm。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述的平整機(jī)構(gòu)還 包括有刷輥一，所述的刷輥一與驅(qū)動裝置相連，其外緣與推輥的外緣 相接觸，刷輥一的直徑是推輥直徑的40~60%。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述的平整機(jī)構(gòu) 還包括有刮板，所述的刮板固定在平整機(jī)構(gòu)的框架上，刮板上設(shè)有高 度調(diào)節(jié)裝置，通過調(diào)節(jié)刮板高度來調(diào)整刮砂量，對顆粒層進(jìn)行粗平整。
11、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述的壓實機(jī)構(gòu) 包括壓板、分別與壓板相連的壓板下壓裝置和壓板平移裝置，壓板下 壓裝置包括有驅(qū)動軸，該驅(qū)動軸與凸輪相連，凸輪的下方設(shè)有軸承及 軸承座，壓板設(shè)置在軸承及軸承座的下方，連接塊將壓板與彈簧的一 端連接起來，彈簧的另一端設(shè)置在橫固定板上，導(dǎo)軌滑塊位于側(cè)固定 板與連接塊之間，導(dǎo)軌滑塊在導(dǎo)軌上縱向滑動設(shè)置，橫固定板的兩端 安裝在機(jī)架上，并在機(jī)架上橫向滑動設(shè)置。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述的壓板為金 屬材料或非金屬材料。
13、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的裝置，其特征在于，所述的凸輪為不 同輪廓線的凸輪組中的某一凸輪，該凸輪組中包括多個凸輪，每個凸 輪都固定在驅(qū)動軸上，通過橫固定板的兩端在機(jī)架上橫向滑動，實現(xiàn)對凸輪組中不同輪廓線的凸輪的更換，調(diào)整壓下量的大小。
14、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述的壓板內(nèi)還 設(shè)有加熱裝置和溫控裝置。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述的加熱裝置 為電加熱棒或電加熱板。
16、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述壓實機(jī)構(gòu)還 包括有刷輥二，該刷輥二固定在工作臺起始端的機(jī)架上，在動力驅(qū)動 下，當(dāng)壓板經(jīng)過時轉(zhuǎn)動，清除其下表面殘留的顆粒料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種逐層布料方法，包括步驟1撒料，將顆粒狀物質(zhì)撒落在工作平臺的工作平面上；步驟2平整，將顆粒層表面按一定厚度要求平整均勻；步驟3壓實，對平整的顆粒層表面施加一定壓下量，將其壓實；步驟2通過平移推輥對顆粒層表面按一定厚度要求進(jìn)行平整，推輥輥?zhàn)拥膱A心平移方向的線速度與輥?zhàn)雍皖w粒層接觸處的線速度方向一致；本發(fā)明還提供一種實現(xiàn)上述逐層布料方法的裝置，包括順序設(shè)置在工作平臺上方的撒料機(jī)構(gòu)、平整機(jī)構(gòu)和壓實機(jī)構(gòu)，該平整機(jī)構(gòu)包括推輥、推輥驅(qū)動裝置和推輥平移裝置。本發(fā)明所提供的方法和裝置用于無模鑄型快速制造，可以使顆粒層的平整性和緊密性明顯改善，從而有效提高鑄型或模型的強(qiáng)度。
文檔編號B22C19/00GK101428332SQ200810184589
公開日2009年5月13日 申請日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者唐果林, 梁滿杰, 石明寬, 蘇巧榮, 楓 金 申請人:佛山市峰華自動成形裝備有限公司