專利名稱：型體造型及復制工藝的制作方法
本方法屬型體造型工藝，模型、鑄型藝術型體等型體的造型工藝。
公知的造型方法可分為三類(1)先加工模具，再用模具將型料翻造成型體，如鑄型等;(2)用機械或手工切削、琢磨型料等工序加工成型;(3)將可塑性型料擠壓、軋制成型?，F(xiàn)有的造型方法都需幾道工序，耗用較多設備、材料、人工、時間等，較難造形狀復雜的型體，較難提高造型自動化程度。
本方法引用幾何學近似原理一個幾何形體在不少場合可用一個由大量的足夠小的微元體組合成的極近似的形體近似代替，只要兩者形體所有的幾何尺寸差足夠小，應用于工業(yè)技術，有二維圖案組合方法如液晶屏幕顯示等。本方法應用于型體造型工藝，微元體組合成各種型體，目的在于簡化造型工藝，提高造型工藝的自動化程度，降低造型的成本。
本方法的目的是這樣實現(xiàn)的，本方法的最基本步驟是(1)先將型體材料制成大量的、與型體體積相比是很微小的型料微元體;(2)布置型料微元體成型體。在一個用作型箱的箱內(nèi)空間，將許許多多個微元體以指定狀態(tài)、布置在箱內(nèi)各自的指定位置，直至使型料微元體組合成一個所需的型體。
本說明書所述的微元體，都指型(或填)料微元體的體積與型體體積相比是很微小的，其形狀可選立方體‘長方體’曲面體等，只要有利于制取‘布置’型體表面質(zhì)量要求等。
上述的基本方法只可用于形狀極簡單的型體，而要造形狀較復雜的型體，本方法的基本步驟將是(1)先將型體材料和填空材料分別制成大量的型料微元體和填料微元體;(2)布置型料微元體和填料微元體。在一個用作型箱的箱內(nèi)空間，將許許多多個微元體有序地整齊地、以指定狀態(tài)，布置在箱內(nèi)各自的指定位置，直至使型料微元體組合成一個所需的型體。填料微元體與型料微元體一起布置，并填在型料微元體構(gòu)成型體時，型箱內(nèi)或型體內(nèi)部形成的空腔部位。用填料微元體填補型料微元體構(gòu)成型體時所產(chǎn)生的大部分空穴，是考慮到每個型料微元體都必須有個下一層的支承物，填料微元體的填補可免空腔頂部的型料微元體脫落;(3)去除填料，將已成形的型體周圍的填料去掉。主要的去除方法是敲擊、振動、剝落、鏟離等方式去除型體外圍的填料;可用熔化、氣化、熔解填料等的方法，從型體中預設的孔道排出填料，上述是本方法最基本的工序。然而我們最終要的是整個堅實的型體，因而要使微元體之間相互能粘結(jié)成型體的整體。因此，根據(jù)不同粘性的型體材料(1)粘性型料，如粘土等;(2)非粘性型料，如砂等。上述的基本方法又可分為二種布置工序(1)對于粘性型料，型料微元體能夠粘結(jié)成型體，只要直接應用上述的基本工序。(2)對于非粘性型料，又可分①粉砂狀型料，如砂等;②整塊狀型料，如塑料等。在基本工序中附加其它相應的工序。①對粉砂狀型料，在造型前先拌入粘結(jié)劑，如在型砂中拌入粘土或膠水等，使粉砂狀型料能粘結(jié)成微元體，并在布置后能粘結(jié)成型體;②對于整塊狀型料，在制成型料微元體和填料微元體的工序后增加一道工序在布置前，在型料微元體各表面涂粘結(jié)劑，如膠水等。使型料微元體能在布置后粘結(jié)成型體。
另有一種方法可使型料微元體相互粘結(jié)，選一種熔點比型料高的填料，待二類微元體都布置成型后，加熱型料使型料熔化，而熔合成整個型體。
有的型體要求由多種型體材料分別構(gòu)成型體的各部位;或需多種填空材料分別填補型料微元體構(gòu)成型體時，型箱內(nèi)或型體內(nèi)部形成的各空腔部位。本方法就將多種型體(或填空)材料分別制成多種型(或填)料微元體。然后，再分別一一布置在箱內(nèi)空間各自的指定位置，直至使多種型料微元體組合成一個所需的型體。
實施例，制造一個鑄造用型腔，型腔為直徑約D＝50毫米，長度L＝70毫米的園柱體，如圖(1)所示，型料為石英砂和膨潤土等的混合物的型砂，也可再拌入少量膠水;填料選用石臘，型料和填料分別壓制成1×1×1毫米的立方體的微元體，型箱為300×100×80毫米(1)，微元體有序地整齊地布置成如圖(1)所示的鑄型，順序是單個一細條一薄面一鑄型(3)。石臘填滿型腔和澆冒口(2)，或在每布置幾層之后;或等全部布置好后，用一長方形平面壓板長300毫米，寬100毫米，用外力壓實已布置好的所有微元體，以使型料微元體能很好地相互粘結(jié)成整體狀的型體，圖中微元體(4)。
本例中的填料(石臘)待澆熱鐵水時排出。
優(yōu)點和積極效果與現(xiàn)有的造型方法相比較，本方法不需專門制造模具翻造型體，不需專用設備擠壓，軋制，切削等較多工藝手段，及耗較多設備，材料，人工，時間……，僅僅改變布置微元體的順序，就可得到任意形狀和尺寸的型體，特別是對于單件小批量及形狀較復雜的型體有突出便利。本方法可提高造型自動化程度，提高造型質(zhì)量，降低造型成本。
由于上述造型方法，設計新型的造型機構(gòu)，目的在于實現(xiàn)造型自動化，提高速度。
新造型機構(gòu)的目的是這樣實現(xiàn)的，如圖(2)所示為一付壓板①，一對滾筒(2)，圖(3)所示，滾筒(或壓板)(2)上開溝槽，槽內(nèi)排滿小芯片(1)，圖(4)所示。小芯片(1)，如圖(5)，圖(6)所示。每個小芯片(1)可被獨立地控制在槽內(nèi)上下伸縮，伸時，小芯片(1)頂部與槽外表面平齊;某個縮進時，就在槽中留出一個空穴，當放入型料，使型料充滿空穴，經(jīng)滾壓(或壓板(3)壓實)后，在該空穴內(nèi)制出了一個型料微元體。由指令控制槽內(nèi)各小芯片處于指定的“伸”或“縮”狀態(tài)，充滿型料，就可在指定位置得到所需的型料微元體，將槽移至型箱內(nèi)空間的布置處，頂出微元體，就將型料微元體布置到了指定位置。如此，一條槽接一條槽地布置型料微元體，布滿一層再接一層。最終，可布置出一個所需的型體。
用同樣的機構(gòu)布置填料微元體。
本機構(gòu)能實現(xiàn)微元體布置造型的新方法，且本身結(jié)構(gòu)簡單，易制造。
實施例如圖(7)所示，是實用的造型機。滾筒(2)上分布溝槽，每條槽內(nèi)排滿同小芯片(1)，料斗(4)內(nèi)盛型料，與滾筒(3)滾壓區(qū)間(6)對應的滾筒(2)內(nèi)排列小頂桿(7)，由多觸點繼電器的一個觸頭驅(qū)動，每個觸頭執(zhí)行微機的程序指令。根據(jù)一條布置型體的微機程序指令，決定滾筒(2)上溝槽過滾壓區(qū)間(6)時，每個小頂桿(7)的動作，推(或拉)小芯片(1)處于指定位置。一些小芯片(1)處于縮進位置，就在槽內(nèi)留出相應的空穴，型料填滿空穴經(jīng)滾壓后，在空穴內(nèi)制出了型料微元體。刮板(5)清理掉槽外的屑，處于頂出狀態(tài)的小芯片處無型料微元體。滾筒(2)上布置好微元體的槽轉(zhuǎn)至型箱(17)上布置點(19)，滾筒(2)內(nèi)有頂條(16)，頂出所有小芯片(1)，就將每個微元體頂放至型箱(17)指定位置就位。
滾動2內(nèi)的定子26上，有一排小楔塊片22，由彈王25拉住，其上斜面可頂出轉(zhuǎn)過此處的槽中的相應的小頂桿1。一排繼電器20的每個觸頭，獨立控制一個小電磁鐵21的電路“通”或“斷”?！巴ā睍r，電磁鐵21芯動作，連一根鋼絲繞過滑輪24，拉動一個小楔塊片22移動，使其上斜面下移，對應位置的小頂桿，就可由彈王23退回。槽中可留出一個小空穴，經(jīng)液壓可制出一個型料微元體。繞過滑輪24拉動小楔塊片22，可使小電磁鐵21交錯放置，定子內(nèi)放置足夠數(shù)量的小電磁鐵21。滾筒2上可均布許多相同的槽。
同理，滾筒9用同樣原理及機構(gòu)在槽中指定位置制出填料微元體。滾筒9中微元體，在接觸點15處，由頂條14頂至滾筒工上某條對應槽中的空穴。使?jié)L筒2中組成一條各有指定位置的微元體條。最后，由頂條16頂出至型箱17上的布置點19。
見圖8，本裝置由電機37驅(qū)動，經(jīng)齒輪組30傳動至滾筒2，3，9，10，滾筒9與滾筒2同樣直徑，同樣均布同數(shù)量的槽，同樣的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)向相反。機座(18)，料斗(8)內(nèi)放填空材料。
電機37經(jīng)齒輪組32，傳至型箱17上的橫向齒條33，速比使?jié)L筒2布置完一條后，型箱右移一格。布置完一層后，行程指示器27觸動左行程繼電器28，控制由電磁鐵39操作換檔機構(gòu)34，使齒輪38脫開齒輪40，齒輪35的離合器41與齒輪40嚙合，齒輪35驅(qū)動齒條33，使型箱向左移動至左端。這時，齒輪35經(jīng)齒輪組36，傳至型箱17上豎向齒條37，速比使型箱僅下移一格。此時，行程指示器27觸動右行程繼電器29，使換檔機構(gòu)34退回齒輪35，齒輪38重又嚙合齒條33。重新開始布置上一層。
同理，本造型機上多置幾對滾壓筒及料斗，將每種型體(或填空)材料分別壓制成一種型(或填)料微元體，再由各滾筒將其上槽轉(zhuǎn)至型箱上，分別將槽內(nèi)某種微元體頂出放置在各自的指定位置，直至構(gòu)成一個所需由多種型料分別組成型體各部分的型體。
由上述造型原理，構(gòu)思一種新的復制工藝，目的在于簡化復制工藝，實現(xiàn)復制技術的自動化、高速化。
本復制工藝的方法的目的是這樣實現(xiàn)的，用許多假想的面，將被復制物分割成許多很微小的塊，將被復制物視作是由大量的很小的塊(微元塊)組合成的，并測量被復制物內(nèi)外表層或其組成部分表層的各微元塊中的某一點的坐標位置。
將至少一種型體材料制成型料微元體，再選至少一種的填空材料制成填料微元體。
將上述測得的坐標位置，作為區(qū)分布置時型料微元體和填料微元體的分始位置。這些坐標位置數(shù)據(jù)經(jīng)計算處理后，再編制一條布置型料微元體和填料微元體的程序，按本文上述造型方法，將型料微元體布置成一個與被復制物相同的或相似的或經(jīng)局部變形處理的復制品。
再說明本工藝的系統(tǒng)的目的是這樣實現(xiàn)的，由一臺計算機控制一臺坐標測量儀，測量被復制物各表面上的各微小區(qū)域上某代表點的坐標位置，計算機再按軟件系統(tǒng)自動編制一條布置程序，驅(qū)動并控制一臺本文上述的微元體造型機，制造出一個所需的復制品。
本復制工藝可由計算機自動控制測量被復制物、自動造復制品，不需別的設備、人工、時間等。實現(xiàn)了復制技術的自動化、高速化。
實施例復制一個直徑D＝50毫米、長度L＝70毫米的圓柱體，用假想的間距為1毫米的許多各垂直X.Y.Z軸的平面與圓柱體表面相交，測量各交點的坐標位置，將型體材料和填空材料分別制成1×1×1毫米立方體的型料微元體和填料微元體。將這些坐標位置數(shù)據(jù)去除1毫米，將其整數(shù)作為布置時圓柱體最外層型料微元體的位置，按本文上述造型方法，將型料微元體布置成復制品-直徑約D＝50毫米，長度L＝70毫米，近似圓柱體。
權(quán)利要求
1.一種型體造型方法，其特征是將型體材料制成許多的型料微元體，將型料微元體一個個布置在某空間內(nèi)指定位置，型料微元體構(gòu)成所需型體。
2.一種型體造型方法，其特征是將型體材料和填空材料分別制成型料微元體和填料微元體，將二種微元體一個個布置在某空間內(nèi)指定位置，其中型料微元體構(gòu)成所需型體，填料微元體填補型體內(nèi)外的空腔。
3.一種型體造型方法，其特征是將型料與填料分別制成型料微元體的填料微元體，將二種微元體一個個布置在某空間內(nèi)指定位置，其中型料微元體構(gòu)成所需的型體，填料微元體填補型體內(nèi)外的空腔，使型料微元體相互粘結(jié)后，去除填料。
4.一種造型機構(gòu)，其特征是一對滾壓筒，滾筒(2)上分布溝槽，溝槽內(nèi)排滿小芯片(1)，每個小芯片由程序執(zhí)行件控制其伸縮狀態(tài)，指定一些小芯片縮進后，在槽內(nèi)留出空穴，將型料充滿空穴，滾壓成微元體，槽移至指定位置，全部小芯片被頂出，將微元體頂出放置在指定位置。
5.一種造型機，其特征是二對滾壓筒滾筒(2)與滾筒(3)、滾筒(9)與滾筒(10)，滾筒(2)和滾筒(9)上都分布有溝槽，溝槽都排滿小芯片，每個小芯片由程序指令執(zhí)行件小頂桿控制伸縮，指定每條槽內(nèi)某幾個小芯片縮進，而在槽內(nèi)指定位置留出空穴，料斗(4)中的型料充滿滾筒(2)上的空穴，被滾壓成型料微元體，料斗(14)內(nèi)的填料充滿滾筒(12)上槽內(nèi)的空穴，被滾壓成填料微元體，滾筒與型箱相對移動，將槽轉(zhuǎn)至指定位置，將微元體頂置指定位置，直至型料微元體布置成型體。
全文摘要
本發(fā)明屬造型工藝，造型方法及裝置。公知造型方法，須經(jīng)制模和翻造、或切削、或擠壓等較多工序才能成型、工序多、工藝復雜、難制形狀較復雜的型體，更不利于提高自動化程度。本方法是將型體材料和填空材料，壓制成尺寸極小的微元體，在型料微元體表面涂粘結(jié)劑。將二種微元體特定的順序布置，使所有型料微元體組合成所需型體，再經(jīng)壓實粘結(jié)緊密，去掉填料。簡化造型工藝，便于計算機控制造型，提高自動化程度，提高生產(chǎn)率及自動復制工藝。
文檔編號B22C23/00GK1066201SQ9110288
公開日1992年11月18日 申請日期1991年4月30日 優(yōu)先權(quán)日1991年4月30日
發(fā)明者高波 申請人:高波