本發明涉及3D打印技術領域，更具體而言，涉及一種基于FDM工藝制作模具芯盒的方法。

背景技術：

FDM就是熔融沉積成型(Fused deposition modeling，FDM)，利用FDM設備將熱熔性材料在半流動狀態時擠壓出來，材料瞬時凝固形成有輪廓形狀的薄層。其優點在于表面質量高，尺寸精度穩定，使用壽命長，制作周期短，逐步開始應用到鑄造行業中。在制作模具過程中需要將FDM模具塊料組裝在框架板材上，傳統制作方法是：需將每塊模具塊料加工后，逐個料組裝在框架板材上，制作時間長、效率低、尺寸定位精度低等缺陷。

技術實現要素：

基于現有技術的技術弊端，本發明的目的在于，提供一種結構簡單、方法簡便、高效率、高尺寸精度的基于FDM工藝的模具芯盒及其制作方法。

為實現上述發明目的，本發明提供一種基于FDM工藝的模具芯盒，由框架板材和塊料一體成形的多個模塊單元組裝而成，其中模塊單元包括：置于最底層的、保障芯盒強度的框架板材，選擇性地涂覆在框架板材上的粘接層，選擇性地涂覆在粘接層上的熱塑性材料層堆疊形成的塊料。

根據本發明的一個實施例，塊料上設計有定位孔，以便采用FDM設備制作完畢各模塊單元后，采用螺釘等輔材將塊料二次固定于框架板材上。

根據本發明的一個實施例，各模塊單元在靠近其四周邊緣的位置處也設計有定位孔，便于模塊單元精加工后的鉚接組裝。

為實現上述發明目的，本發明還提供一種上述任一實施例所涉及的芯盒的制作方法，包括：

S1：在計算機上設計預制芯盒的組裝結構，將預制芯盒拆分為多個可直接采用FDM設備打印制作的模塊單元；

S2：將框架板材固定于FDM設備的工作平臺上；

S3：FDM設備打印頭在框架板材上選擇性地涂覆粘接材料,形成粘接層；

S4：FDM設備打印頭在粘接層上選擇性地涂覆熱塑性材料,每涂覆一層熱塑性材料，打印頭上升一個層厚度，并不斷重復該動作，直到形成預設塊料的形狀結構為止；

S5：將經過步驟S3形成的多個模塊單元精加工后組裝,形成可直接投入鑄造生產的芯盒。

根據本發明的一個實施例，步驟S1還包括：所述多個模塊單元在需要包覆熱塑性材料層的表面設計0.5～20mm的加工余量，該加工余量的大小受熱塑性材料屬性、打印頭精度、模型結構等因素的影響，當打印精度較高時，加工余量可以選擇較小值。

進一步的，步驟S2中所述的框架板材材質為木材、鋁板、塑料板、樹脂板材等，優選為木材。對框架板材的性能要求為：強度滿足鑄造用芯盒標準，使用過程中不變形。

進一步的，步驟S3中所述的粘接材料有801膠水、3D打印防翹膠、1093膠水，優選801膠水，其作用在于粘結框架板材和熱塑性材料層，并且起到防止熱塑性材料層翹邊的作用。

進一步的，步驟S4中所述的熱塑性材料為ABS、PLA、尼龍、HIPS、PC等，優選為PLA材料。

根據本發明的一個實施例，步驟S1還包括：所述多個模塊單元在靠近其四周邊緣的位置處設計定位孔，便于步驟S5的鉚接組裝。

本發明的有益技術效果在于：

1)本發明涉及的芯盒及其制作方法，采用FDM工藝技術將塊料和框架板材一體成形，對于在同一個板材上分布多個不同形狀塊料的芯盒而言，和現有技術相比，采用本發明可顯著減少生產、加工塊料的次數，多個塊料在同一框架板材上的定位由計算機切片軟件直接傳輸給FDM設備，打印生產中一次同時定位且非常精確，而現有技術中，不同塊料在同一框架板材上的定位都是單獨地位，即有幾個塊料就要進行幾次定位，由于受測量工具及定位基準的影響時常出現定位不準的情況。綜上所述，本發明提高了芯盒的生產效率，減少加工過程的裝卡時間，提高芯盒尺寸精度。

2)本發明涉及的芯盒及其制作方法，使用FDM設備在框架板材上用熱塑性材料打印塊料前，先涂覆一定厚度的粘接材料，明顯地改善了塊料翹邊的技術問題。

附圖說明

圖1是本發明一個實施例組裝完畢的模具芯盒結構示意圖；

圖2是本發明一個實施例中用以組裝模具芯盒的模塊單元的結構示意圖；

圖3是本發明一個實施例以正等軸測剖視圖示意基于FDM打印設備打印模板單元的過程；

圖4是本發明一個實施例用以制作圖1模具芯盒的流程圖。

具體實施方式

以下將結合附圖，對本發明的實施例進行詳細描述。

如圖1至圖2所示，本發明的一個實施例提供了一種基于FDM工藝的模具芯盒，由框架板材和塊料一體成形的5個模塊單元200組裝而成，其中模塊單元200包括：置于底層的、保障芯盒強度的框架板材101，選擇性地涂覆在框架板材上的粘接層102，選擇性地涂覆在粘接層上的熱塑性材料層103堆疊形成的塊料106。

在上述實施例中，塊料106上設計有定位孔107，以便采用FDM設備制作完畢各模塊單元，使用螺釘等輔材將塊料106二次固定于框架板材101上。

在上述實施例中，各模塊單元在靠近其四周邊緣的位置處也設計有定位孔，便于模塊單元精加工后的鉚接組裝。

如圖3至圖4所示，本發明的一個實施例還提供了一種上述任一實施例所涉及的芯盒的制作方法，包括：

S1：在計算機上設計預制芯盒的組裝結構，將預制芯盒拆分為5個可直接采用FDM設備打印制作的模塊單元200；

在這5個模塊單元200需要包覆熱塑性材料層103的表面設計2m m的加工余量，該加工余量的大小受熱塑性材料屬性、打印頭精度、模型結構等因素的影響，當打印精度較高時，加工余量可以選擇較小值。

S2：將框架板材101固定于FDM設備的工作平臺100上；

為使打印過程中框架板材穩定牢固，可在框架板材的四角放置固定卡具105。

S3：FDM設備打印頭在框架板材上選擇性地涂覆粘接材料,形成粘接層103，此處選擇801膠水；

S4：FDM設備打印頭在粘接層上選擇性地涂覆熱塑性材料,每涂覆一層熱塑性材料，打印頭上升一個層厚度，并不斷重復該動作，直到形成預設塊料106的形狀結構為止，本實施例中使用PLA材料；

S5：將經過步驟S3形成的5個模塊單元200精加工后組裝,形成可直接投入鑄造生產的模具芯盒。在本實施例中，對5個模塊單元進行組裝前，先用螺釘沿定位孔107將塊料二次固定在框架板材101上。

以上發明技術方案不僅僅適用于芯盒的生產制作，同時適用于和本發明具有相似原理的其他領域，比如鑄件外模模型的制作等。