一種變截面地磚模具的設(shè)計(jì)

李雄飛 張卓 譚佳泉 李東洋 胡俊

摘要：目前針對(duì)以尾礦、粉煤灰、煤矸石、建筑垃圾等固體廢棄物為原料的大噸位壓制成的墻體磚、地磚、道牙石等都是單一截面的磚，其所使用的制磚模具、壓制方法都比較簡(jiǎn)單，可概括為：料腔填料、上模下降壓制、上?；爻?、中框與下模產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)將磚脫出。但是這種模具只試用于單一截面的磚型，不能夠壓制出變截面的磚。這種磚分為兩個(gè)截面：大端為八邊形，小端為正方形。由于需要對(duì)這種磚的大小兩端都進(jìn)行填料和壓制，所需模具及動(dòng)作要比壓制單一截面的磚復(fù)雜，為了批量生產(chǎn)這種磚型，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種特殊的壓制模具。

關(guān)鍵詞：固態(tài)廢棄物；壓制方法；單一截面；變截面；壓制模具

引言

針對(duì)變截面地磚的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種適用于大噸位壓力機(jī)，可自動(dòng)化批量生產(chǎn)地磚的模具。其特點(diǎn)有：1.可一次性壓制16塊地磚，對(duì)于這種變截面地磚，保證16塊地磚大小端可以成型，一次脫模、二次脫模時(shí)大小端無相對(duì)位移（如有相對(duì)位移，大小端會(huì)斷開）且能順利脫模的設(shè)計(jì)難度比較大。2.大噸位單向壓制，大小端同時(shí)成型，利用這種壓制方式可節(jié)省一個(gè)方向的大噸位壓制力（小端成型所需要的壓制力），同時(shí)大大簡(jiǎn)化了對(duì)壓力機(jī)的動(dòng)作要求，模具結(jié)構(gòu)也相應(yīng)的簡(jiǎn)化了。3.小端脫模采用外部油缸帶動(dòng)凸輪或斜鐵結(jié)構(gòu)，保證16塊同時(shí)脫模，既可以節(jié)省16個(gè)內(nèi)置脫模油缸，又可以保證脫模的同步性。

1地磚模具結(jié)構(gòu)要點(diǎn)介紹

地磚模具總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要由：1.上模 2.上模限位桿 3.中間框 4.大端下模5.小端下模支撐桿 6.小端下模支撐筒7.復(fù)位彈簧 8.導(dǎo)向套9.導(dǎo)柱 10.小端脫模斜鐵 11.大端下模支撐油缸 12.大端下模限位桿13.底座14.小端脫模油缸所組成。其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)在于：1.大端下模與四個(gè)導(dǎo)向套用螺栓連接，與四個(gè)立柱形成導(dǎo)向，大端下模支撐油缸的活塞桿與大端下模相連接，可對(duì)大端下模進(jìn)行提升、下降和靜止作用，大端下模限位桿與底座相連，可以對(duì)大端下模的上升進(jìn)行限位，調(diào)節(jié)小端的布料深度。2.小端下模支撐桿在小端下模支撐筒里可以往復(fù)滑動(dòng)，設(shè)有下極限點(diǎn)，可承受住小端的壓制力，復(fù)位彈簧置于支撐桿和支撐筒之間。支撐桿下端裝有滑輪，支撐筒下端徑向開有通槽，小端脫模斜鐵可插入槽中與滑輪接觸帶動(dòng)支撐桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)。3.小端下模支撐桿、小端下模支撐筒、復(fù)位彈簧、導(dǎo)柱、小端脫模斜鐵、大端下模支撐油缸、大端下模限位桿、小端脫模油缸全部與底座連成一整體。底座上安有限位支撐鐵，可支撐住大端下模傳遞的壓制力。

2地磚模具工作原理介紹

地磚模具工作過程如下：

1.小端脫模油缸前推，復(fù)位彈簧將小端下模支撐桿回位。

2.底座靜止，中框提升至預(yù)設(shè)高度（或中框靜止，底座下降至下極限點(diǎn)）。

3.大端下模提升至預(yù)設(shè)高度。

4.模具布料，中框（或底座）開始振動(dòng)。

5.布料結(jié)束，振動(dòng)停止。

6.上模下降，當(dāng)上模限位桿接觸到中框時(shí)，中框利用上模限位桿與上模一起下降，產(chǎn)生隨動(dòng)（若壓力機(jī)中框?yàn)楣潭ㄊ剑瑒t可取消限位桿，中框不隨動(dòng)）

7.上模下降時(shí)產(chǎn)生的壓制力同時(shí)會(huì)使大端下模產(chǎn)生隨動(dòng)，當(dāng)大端下模到達(dá)下極限點(diǎn)時(shí)，小端成型。

8.上模繼續(xù)下降到預(yù)設(shè)位置，大端最終成型，準(zhǔn)備脫模。

9.上模提升，中框下降至與大端下模一平或低一點(diǎn)位置，大端脫模完畢。

10.小端脫模油缸拉動(dòng)小端脫模斜鐵滑動(dòng)，小端下模支撐桿隨之上升將小端脫出。

11.此時(shí)磚已全部脫出，一個(gè)循環(huán)結(jié)束。

3模具優(yōu)點(diǎn)及替代方案介紹

1.這樣的壓制方式，通過大端下模提升一定的高度來產(chǎn)生小端的布料高度，同時(shí)利用大端下模的隨動(dòng)性將上模的壓制力傳遞到小端，使一個(gè)方向壓制，大小端同時(shí)成型成為可能。這樣設(shè)計(jì)可以不需要對(duì)小端單獨(dú)施加向上的大噸位壓制力，因此現(xiàn)有的通用壓磚機(jī)即可安裝這種變截面地磚模具。

2.大端脫模時(shí)，底座各部件與大端下模保證為一個(gè)整體，沒有相對(duì)位移，保證了大小端不會(huì)斷開。

3.對(duì)于小端脫模方法，也可以將小端下模支撐桿、小端下模支撐筒替換為16個(gè)小型液壓油缸對(duì)小端進(jìn)行脫模，同時(shí)取消復(fù)位彈簧、小端脫模斜鐵、小端脫模油缸。但大型機(jī)器由于需要小型液壓油缸數(shù)量太多，同步性難以保證，所以不予采用。

4.對(duì)于小端脫模方法，也可以將小端脫模斜鐵替換為連桿機(jī)構(gòu)，如圖2所示。

4結(jié)語

這種地磚模具是一種高產(chǎn)、高效率的變截面地磚模具，利用本模具首次制造出了通過大噸位壓制、高壓或常壓蒸汽養(yǎng)護(hù)或自然養(yǎng)護(hù)成型的變截面地磚。本模具可高效、大批量生產(chǎn)變截面地磚。本模具適用于通用壓力機(jī)機(jī)型，通用性強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

[1]李益民，機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)【M】，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994，7.

[2]成大先，常用設(shè)計(jì)資料【M】，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004，1.

[3]王文斌，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 【新版】，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004，8

[4]張立平主編，液壓氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997

[5]雷天覺主編，新編液壓工程手冊(cè)，北京：北京理工大學(xué)出版社，1998

（作者單位：中國(guó)中車大連機(jī)車車輛有限公司）