本發(fā)明屬于3d打印砂芯的領(lǐng)域，尤其涉及一種大型鑄件3d打印砂芯的下芯定位結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前，通用的3d打印無模鑄造方法將砂型分為上、下兩層，分別經(jīng)過3d打印機(jī)打印完成后，組裝在一起形成鑄件輪廓，并最終通過合箱操作進(jìn)行澆注金屬液形成鑄件。但是，對于長度尺寸超過2500mm的大型鑄件，尤其是大型回轉(zhuǎn)體類產(chǎn)品，如果采用現(xiàn)有技術(shù)的成型方法，由于受到3d打印機(jī)的工作箱尺寸的限制，需要將其下層砂型分為多個(gè)適合打印機(jī)尺寸的小砂芯。其中，這些小砂芯通過制作模板下箱錐的方式進(jìn)行單維度定位組芯，采用人工測量控制砂芯尺寸。所以，這樣的組芯方式操作繁瑣，產(chǎn)生的尺寸誤差大，導(dǎo)致鑄件的尺寸精度無法得到保證。因此，如何設(shè)計(jì)出一種組芯精度高、適用于大型鑄件的砂芯定位結(jié)構(gòu)，成為目前急需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種用于大型鑄件的3d打印砂芯的自鎖型定位結(jié)構(gòu)，通過對砂芯在x、y軸方向提供了限位，將現(xiàn)有技術(shù)中的單維度定位變?yōu)殡p維度定位，定位結(jié)構(gòu)通過與砂芯工藝配合實(shí)現(xiàn)，避免砂芯在轉(zhuǎn)運(yùn)、埋箱過程中出現(xiàn)位移，防止由此產(chǎn)生的尺寸偏差，適用于大型鑄件的3d打印砂芯，有效解決此類產(chǎn)品使用3d打印砂芯進(jìn)行組芯時(shí)難度高、精度難以控制的問題，并且，可直接通過3d打印機(jī)同砂芯一起打印出來，無需提前準(zhǔn)備工裝，降低了生產(chǎn)成本，簡化了操作，規(guī)范了操作流程，降低了操作難度。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

本發(fā)明提供了一種用于大型鑄件的3d打印砂芯的自鎖型定位結(jié)構(gòu)，所述3d打印砂芯由多塊小砂芯組芯形成，其特征在于，所述定位結(jié)構(gòu)為子母扣結(jié)構(gòu)，包括子扣和母扣，每個(gè)所述小砂芯的x軸方向的分芯面上設(shè)有至少一個(gè)子扣和/或母扣，每個(gè)所述小砂芯的y軸方向的分芯面上設(shè)有至少一個(gè)子扣和/或母扣，相鄰的兩塊所述小砂芯上的子扣和母扣配套設(shè)置，用于在砂芯下芯時(shí)將子扣嵌入母扣，來實(shí)現(xiàn)砂芯的雙維度定位。

進(jìn)一步的，所述子母扣結(jié)構(gòu)呈貫通式梯形形狀，其橫截面尺寸比例為：a=1.1c,b=1.4a,c=d/8,其中，上底為a，下底為b，高為c，砂芯寬度為d。

進(jìn)一步的，所述子母扣結(jié)構(gòu)的橫截面尺寸中高c為：50mm≤c≤100mm。

進(jìn)一步的，所述子母扣配合的棱角處設(shè)置為圓角；所述子母扣之間預(yù)留間隙。

進(jìn)一步的，所述子母扣結(jié)構(gòu)的橫截面中，所述子母扣結(jié)構(gòu)的間隙為0.5mm。

進(jìn)一步的，所述子母扣結(jié)構(gòu)的橫截面中，所述子母扣結(jié)構(gòu)的斜度為100°。

進(jìn)一步的，所述子扣和母扣與小砂芯為一體結(jié)構(gòu)，直接通過3d打印機(jī)打印成型。

同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種用于大型鑄件的3d打印砂芯的自鎖型定位結(jié)構(gòu)的使用方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）根據(jù)產(chǎn)品的尺寸以及3d打印工作箱的尺寸將砂型進(jìn)行分塊處理，制作成若干塊小砂芯；

（2）在每兩塊相鄰小砂芯的分芯面上設(shè)計(jì)定位結(jié)構(gòu)：根據(jù)每兩塊相鄰小砂芯的分芯面的長度，在所述分芯面上分別設(shè)計(jì)不同數(shù)量的子母扣結(jié)構(gòu)，所述子母扣結(jié)構(gòu)呈貫通式梯形形狀，分別在每兩塊小相鄰砂芯的分芯面上以子扣和母扣的形式進(jìn)行配套設(shè)置；

（3）依次下芯，先將邊緣上的小砂芯進(jìn)行下芯，然后再靠緊子母扣結(jié)構(gòu)對其相鄰小砂芯的分芯面下芯，如此反復(fù)，直到依次完成組芯；

（4）組芯完成后，每塊小砂芯通過與其相鄰的其他小砂芯的分芯面上的子母扣結(jié)構(gòu)來限制其x、y軸方向的自由度，實(shí)現(xiàn)全部砂芯的雙維度自鎖定位。

本發(fā)明的有益效果如下：

（1）本發(fā)明提供了一種基于3d打印砂芯的自鎖型定位結(jié)構(gòu)，通過對砂芯在x、y軸方向提供了限位，將現(xiàn)有技術(shù)中的單維度定位變?yōu)殡p維度定位，有效解決此類產(chǎn)品使用3d打印砂芯進(jìn)行組芯時(shí)難度高、精度難以控制的問題，定位結(jié)構(gòu)通過與砂芯工藝配合實(shí)現(xiàn)，避免砂芯在轉(zhuǎn)運(yùn)、埋箱過程中出現(xiàn)位移，防止由此產(chǎn)生的尺寸偏差。

（2）本發(fā)明提供了一種基于3d打印砂芯的自鎖型定位結(jié)構(gòu)，適用于大型鑄件的3d打印砂芯，有效解決此類產(chǎn)品使用3d打印砂芯的組芯精度差的問題，并且，可直接通過3d打印機(jī)同砂芯一起打印出來，無需提前準(zhǔn)備工裝，降低了生產(chǎn)成本，簡化了操作，規(guī)范了操作流程，降低了操作難度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的定位結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1、母扣，2、砂芯，3、子扣，4、砂型，5、子母扣結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。下面描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于大型鑄件的3d打印砂芯的自鎖型定位結(jié)構(gòu)，如圖1所示，所述定位結(jié)構(gòu)為子母扣結(jié)構(gòu)，包括子扣和母扣，每個(gè)所述小砂芯的x軸方向的分芯面上設(shè)有至少一個(gè)子扣和/或母扣，每個(gè)所述小砂芯的y軸方向的分芯面上設(shè)有至少一個(gè)子扣和/或母扣，相鄰的兩塊所述小砂芯上的子扣和母扣配套設(shè)置，用于在砂芯下芯時(shí)將子扣嵌入母扣，來實(shí)現(xiàn)砂芯的雙維度定位。進(jìn)一步的，所述子扣和母扣與小砂芯為一體結(jié)構(gòu)，直接通過3d打印機(jī)打印成型。由此，本發(fā)明提供的自鎖型定位結(jié)構(gòu)，適用于大型鑄件的3d打印砂芯，有效解決此類產(chǎn)品使用3d打印砂芯的組芯精度差的問題，并且，可直接通過3d打印機(jī)同砂芯一起打印出來，無需提前準(zhǔn)備工裝，降低了生產(chǎn)成本，簡化了操作，規(guī)范了操作流程，降低了操作難度。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述子母扣結(jié)構(gòu)的設(shè)置尺寸不受具體限制，只要能夠在砂芯下芯時(shí)將子扣嵌入母扣來實(shí)現(xiàn)砂芯的定位即可。如圖1和圖2所示，將所述子母扣的各個(gè)尺寸設(shè)定為：上底為a，下底為b，高為c，砂芯寬度為d，所述子母扣結(jié)構(gòu)的間隙為e，所述子母扣結(jié)構(gòu)的斜度為f。其中，根據(jù)圖1中的所述子母扣結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖所示，所述子母扣結(jié)構(gòu)呈貫通式梯形形狀，可以將所述子母扣結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)尺寸比例設(shè)定為：a=1.1c；b=1.4a；c=d/8；所述子母扣結(jié)構(gòu)的斜度f約為100°；因此，有利于對砂芯在x、y軸方向同時(shí)提供了穩(wěn)定的限位，實(shí)現(xiàn)了砂芯的自鎖型定位。進(jìn)一步的，所述子母扣結(jié)構(gòu)的橫截面尺寸中高c的具體范圍設(shè)定為：50mm≤c≤100mm。其中，根據(jù)圖1中的所述子母扣結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖所示，所述子母扣結(jié)構(gòu)配合的棱角處設(shè)置為圓角，可以將所述子母扣結(jié)構(gòu)的其他尺寸比例設(shè)定為：所述子母扣結(jié)構(gòu)的間隙e為0.5mm；進(jìn)一步的，所述子母扣結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該在所述子母扣之間預(yù)留間隙；因此，有利于所述子母扣結(jié)構(gòu)順利完成下芯操作，便于組芯安裝。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述子母扣結(jié)構(gòu)的設(shè)置尺寸在制作過程中會出現(xiàn)一定程度的偏差，可將組芯尺寸偏差控制在±0.5mm范圍內(nèi)。由此，通過對砂芯在x、y軸方向提供了限位，將現(xiàn)有技術(shù)中的單維度定位變?yōu)殡p維度定位，有效解決此類產(chǎn)品使用3d打印砂芯進(jìn)行組芯時(shí)難度高、精度難以控制的問題，定位結(jié)構(gòu)通過與砂芯工藝配合實(shí)現(xiàn)，避免砂芯在轉(zhuǎn)運(yùn)、埋箱過程中出現(xiàn)位移，防止由此產(chǎn)生的尺寸偏差。

同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種用于大型鑄件的3d打印砂芯的自鎖型定位結(jié)構(gòu)的使用方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）根據(jù)產(chǎn)品的尺寸以及3d打印工作箱的尺寸將砂型進(jìn)行分塊處理，制作成若干塊小砂芯。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，如圖1所示，本發(fā)明根據(jù)產(chǎn)品的尺寸以及3d打印工作箱的尺寸將砂型進(jìn)行分塊處理，分成8塊砂芯，依次進(jìn)行編號，標(biāo)記為1#-8#。其中，1#-8#各個(gè)砂芯的邊界面由分芯面和邊緣面組成，所述分芯面分別沿著x、y軸方向進(jìn)行設(shè)置，所述邊緣面保留原砂型的形狀并維持不變；進(jìn)一步的，所述砂芯的寬度為d，并且，1#-8#各個(gè)砂芯的寬度d設(shè)置為相等的長度。

（2）在每兩塊相鄰小砂芯的分芯面上設(shè)計(jì)定位結(jié)構(gòu)：根據(jù)每兩塊相鄰小砂芯的分芯面的長度，在所述分芯面上分別設(shè)計(jì)不同數(shù)量的子母扣結(jié)構(gòu)，所述子母扣結(jié)構(gòu)呈貫通式梯形形狀，分別在每兩塊小相鄰砂芯的分芯面上以子扣和母扣的形式進(jìn)行配套設(shè)置。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，如圖1所示，所述定位結(jié)構(gòu)為子母扣結(jié)構(gòu)，包括子扣和母扣，每個(gè)所述小砂芯的x軸方向的分芯面上設(shè)有至少一個(gè)子扣和/或母扣，每個(gè)所述小砂芯的y軸方向的分芯面上設(shè)有至少一個(gè)子扣和/或母扣，相鄰的兩塊所述小砂芯上的子扣和母扣配套設(shè)置，用于在砂芯下芯時(shí)將子扣嵌入母扣，來實(shí)現(xiàn)砂芯的雙維度定位。進(jìn)一步的，所述子扣和母扣與小砂芯為一體結(jié)構(gòu)，直接通過3d打印機(jī)打印成型。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述子母扣結(jié)構(gòu)設(shè)置在1#-8#各個(gè)砂芯的分芯面上，并且，相鄰兩塊砂芯的分芯面上分別設(shè)置有子扣和母扣，以配套使用的形式進(jìn)行具體設(shè)置。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，將所述子母扣的各個(gè)尺寸設(shè)定為：上底為a，下底為b，高為c，砂芯寬度為d，所述子母扣結(jié)構(gòu)的間隙為e，所述子母扣結(jié)構(gòu)的斜度為f。根據(jù)圖1中的所述子母扣結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖所示，所述子母扣結(jié)構(gòu)呈貫通式梯形形狀，將所述子母扣結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)尺寸比例設(shè)定為：a=1.1c；b=1.4a；c=d/8；所述子母扣結(jié)構(gòu)的斜度f約為100°。進(jìn)一步的，所述子母扣結(jié)構(gòu)的高c的具體范圍設(shè)定為：50mm≤c≤100mm。并且，所述子母扣結(jié)構(gòu)配合的棱角處設(shè)置為圓角，可以將所述子母扣結(jié)構(gòu)的其他尺寸比例設(shè)定為：所述子母扣結(jié)構(gòu)的間隙e為0.5mm；進(jìn)一步的，所述子母扣結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該在所述子母扣之間預(yù)留間隙；因此，有利于所述子母扣結(jié)構(gòu)順利完成下芯操作，便于組芯安裝。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述子母扣結(jié)構(gòu)設(shè)置在1#-8#各個(gè)砂芯的分芯面上，根據(jù)每兩塊相鄰砂芯的分芯面的長度，在所述分芯面上分別設(shè)計(jì)不同數(shù)量的子母扣結(jié)構(gòu)，即，平行于砂芯寬度方向上的分芯面均設(shè)置為1個(gè)子母扣結(jié)構(gòu)，垂直于砂芯寬度方向上的分芯面均設(shè)置為2個(gè)子母扣結(jié)構(gòu)，所述子母扣結(jié)構(gòu)的上底a、下底b、高c均依據(jù)步驟（1）中設(shè)定的砂芯寬度d的數(shù)值進(jìn)行設(shè)置，具體設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)為a=1.1c，b=1.4a，c=d/8，斜度f為100°，間隙e為0.5mm，以便于穩(wěn)定定位。進(jìn)一步的，所述子母扣結(jié)構(gòu)的設(shè)置尺寸在制作過程中會出現(xiàn)一定程度的偏差，可將組芯尺寸偏差控制在±0.5mm范圍內(nèi)。由此，通過對砂芯在x、y軸方向提供了限位，將現(xiàn)有技術(shù)中的單維度定位變?yōu)殡p維度定位，有效解決此類產(chǎn)品使用3d打印砂芯進(jìn)行組芯時(shí)難度高、精度難以控制的問題，定位結(jié)構(gòu)通過與砂芯工藝配合實(shí)現(xiàn)，避免砂芯在轉(zhuǎn)運(yùn)、埋箱過程中出現(xiàn)位移，防止由此產(chǎn)生的尺寸偏差。

（3）依次下芯，先將邊緣上的小砂芯進(jìn)行下芯，然后再靠緊子母扣結(jié)構(gòu)對其相鄰小砂芯的分芯面下芯，如此反復(fù)，直到依次完成組芯。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，將1#-8#各個(gè)砂芯按照順序依次下芯，具體操作過程如下：首先，對1#砂芯進(jìn)行下芯；然后，靠緊1#砂芯上設(shè)置的子母扣結(jié)構(gòu)中的母扣，將2#砂芯中與所述1#砂芯的母扣配套設(shè)置的子扣安裝上去，對2#砂芯進(jìn)行下芯；如此反復(fù)，依次完成1#砂芯到8#砂芯的組芯操作。

（4）組芯完成后，每塊小砂芯通過與其相鄰的其他小砂芯的分芯面上的子母扣結(jié)構(gòu)來限制其x、y軸方向的自由度，實(shí)現(xiàn)全部砂芯的雙維度自鎖定位。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，如圖2所示，1#-8#各個(gè)砂芯均處于自鎖型定位狀態(tài)，具體設(shè)置如下所述：1#砂芯的兩個(gè)分芯面分別通過與其相鄰的2#砂芯、3#砂芯上配套設(shè)置的子母扣結(jié)構(gòu)進(jìn)行鎖定限位，限制1#砂芯的x、y軸兩個(gè)方向的自由度；2#砂芯的兩個(gè)分芯面分別通過與其相鄰的1#砂芯、4#砂芯上配套設(shè)置的子母扣結(jié)構(gòu)進(jìn)行鎖定限位，限制2#砂芯的x、y軸兩個(gè)方向的自由度；如此反復(fù)，1#-8#各個(gè)砂芯分別通過自身各個(gè)分芯面上的子母扣結(jié)構(gòu)和與其分芯面相鄰的其他砂芯上配套設(shè)置的子母扣結(jié)構(gòu)進(jìn)行鎖定限位，限制該砂芯的x、y軸兩個(gè)方向的自由度，由此，整個(gè)砂型實(shí)現(xiàn)全部砂芯的自鎖定位，完全限制了砂芯x、y軸方向的自由度。由此，通過對砂芯在x、y軸方向提供了限位，將現(xiàn)有技術(shù)中的單維度定位變?yōu)殡p維度定位，有效解決此類產(chǎn)品使用3d打印砂芯進(jìn)行組芯時(shí)難度高、精度難以控制的問題，定位結(jié)構(gòu)通過與砂芯工藝配合實(shí)現(xiàn)，避免砂芯在轉(zhuǎn)運(yùn)、埋箱過程中出現(xiàn)位移，防止由此產(chǎn)生的尺寸偏差。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示意性實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。