關(guān)于塑料土工格柵沖孔模具的相關(guān)研究

＊張峰 郭倩倩 楊叢叢 劉玉成

（1.肥城聯(lián)誼工程塑料有限公司 山東 271600 2.肥城市智能制造發(fā)展服務(wù)中心 山東 271600）

在社會經(jīng)濟不斷發(fā)展和城市現(xiàn)代化進程加快背景下，公路、建筑、鐵路等工程項目也日漸增多，并在實際施工過程中十分注重對塑料土工格柵進行運用，以起到降低局部破壞應(yīng)力和提高工程使用壽命的作用，而沖孔模具作為塑料土工格柵生產(chǎn)裝備的重要環(huán)節(jié)，若出現(xiàn)模具質(zhì)量不過關(guān)的情況，也會對產(chǎn)品生產(chǎn)效率及效果帶來不利的影響，因此要根據(jù)產(chǎn)品使用環(huán)境和使用性能，對沖孔模具參數(shù)進行確定，促使塑料土工格柵生產(chǎn)活動更加高效高質(zhì)的完成[1]。鑒于此，本文對塑料土工格柵沖孔模具的相關(guān)問題進行研究與分析。

1.塑料土工格柵的基本概述

（1）概念。塑料土工格柵是經(jīng)過拉伸形成的具有方形或矩形的聚合物網(wǎng)材，所使用材料多為高密度聚乙烯，通過在這些材料上面進行沖孔作業(yè)，最終在加熱條件下對其進行定向的拉伸。

（2）分類。對塑料土工格柵進行分類，主要包括單向拉伸和雙向拉伸兩種，針對單向塑料土工格柵，實際生產(chǎn)使用原材料為高密度聚乙烯，在將其擠壓成薄板以后，沖壓為規(guī)則的孔網(wǎng)和進行縱向拉伸，使之具備較高抗拉強度、變形傾向較小、降低局部破壞應(yīng)力等的特性。針對雙向拉伸塑料土工格柵，其原材料主要為聚丙烯和聚乙烯，實際操作會先對材料進行塑化，并在完成沖孔、加熱、縱向拉伸等操作以后形成，這種塑料土工格柵具有較大拉伸強度的特性，在大面積永久性承載地基補強中應(yīng)用較多，并且實踐應(yīng)用以后可以起到延長地基使用壽命、防止地面裂紋塌陷等的作用[2]。

（3）應(yīng)用。塑料土工格柵應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下領(lǐng)域：①軟地基加固，凡是承載力、沉降量都無法滿足建筑物施工要求的雜填土、充填土等地基，實際作業(yè)都可以采用塑料土工格柵進行加固處理，并且在使用塑料土工格柵以后，地基墊層的承載力可以達到400kPa，完全可以滿足一般建筑物對地基承載力的要求[3]。②路面施工處理，在路面基層施工中，對塑料土工格柵發(fā)揮的側(cè)限作用進行利用，就能夠?qū)⒑奢d有效分布到更寬的底基層上面，這樣基層的厚度也能減少50%左右，最終使用壽命也能得到有效的延長，實際操作中一般會將塑料土工格柵鋪設(shè)在公路路面的面層或基層下部，并通過增強基層承受往復(fù)荷載的能力，降低往復(fù)荷載對基層、底層等產(chǎn)生的泵吸作用。③加筋支檔工程，相較于其他加筋構(gòu)件，塑料土工格柵在土中的摩擦作用會更強，并且塑料土工格柵的表現(xiàn)形狀比較多，實際使用可以與土體進行充分的接觸，并在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生較大隔離和加筋效應(yīng)，正因如此塑料土工格柵成為了加筋擋土墻的理想構(gòu)件，在修建加筋擋土墻時，注重對塑料土工格柵進行使用，就能夠使墻面承受的側(cè)向壓力減小，涉及到的墻面?zhèn)认蜃冃伟l(fā)生機率也會明顯降低，同時有效保證擋土墻的穩(wěn)定性和美觀性[4]。④基礎(chǔ)間過渡處理，對于路段之間存在的不同沉降量情況，對其進行處理難度比較大，特別是在橋臺相鄰路面路基施工上面，注意對塑料土工格柵進行使用，可以大幅度的提高路基剛度，路基發(fā)生變形的機率也會減少，最終順利的實現(xiàn)不同沉降量基礎(chǔ)間平緩過渡的施工目標。⑤用于環(huán)境治理，塑料土工格柵在環(huán)境工程中應(yīng)用，更多體現(xiàn)在水土流失治理當中，實際操作會將塑料土工格柵直接覆蓋在新開挖暴露的土坡或風(fēng)化較為嚴重的軟質(zhì)巖坡面上，并發(fā)揮固定松動土塊、減少地表水沖刷等的作用。與此同時，還可以在回填土坡防護中運用塑料土工格柵，并且要發(fā)揮保護環(huán)境的作用，還可以在格柵防護邊坡上種植一些花草樹木，使防護作用和美化環(huán)境得到進一步增強[5]。

2.塑料土工格柵生產(chǎn)工藝、沖孔裝置和模具參數(shù)

（1）生產(chǎn)工藝。塑料土工格柵是由土工格柵生產(chǎn)設(shè)備經(jīng)過板材擠出、沖孔、拉伸等形成的具有一定形狀的聚合物網(wǎng)材，實際操作會根據(jù)產(chǎn)品、使用環(huán)境和使用性能的不同，對不同的沖孔模具參數(shù)進行科學(xué)合理的設(shè)計，由于沖孔模具會對擠出機擠出的聚合物板材進行沖孔加工，若這一環(huán)節(jié)控制不夠嚴格，也會對板材的拉伸和最終產(chǎn)品的性能帶來不利的影響，因此要對塑料土工格柵生產(chǎn)工藝中的沖孔模具使用環(huán)節(jié)引起極大關(guān)注，并控制好一定溫度條件下板材單向或雙向拉伸操作，確保最終生產(chǎn)的產(chǎn)品能夠滿足實際工作需要[6]。另外，整個生產(chǎn)工藝所使用的塑料土工格柵生產(chǎn)設(shè)備，主要是由板材擠出裝置、板材沖孔裝置、板材拉伸裝置和智能操作系統(tǒng)所構(gòu)成，通過三輥壓光機開展作業(yè)可以實現(xiàn)衣架式平板擠出模具，而高精密沖孔裝置和單向雙向拉伸裝置發(fā)揮作用，促進生產(chǎn)活動更加高效高質(zhì)的完成，詳見圖1。

圖1 塑料土工格柵生產(chǎn)工藝

（2）沖孔裝置。塑料土工格柵的沖孔裝置，包含了壓力機、沖孔模具、送料機構(gòu)等內(nèi)容，而沖孔工藝就是利用壓力機和模具，實現(xiàn)對擠出塑料板材的沖孔與加工。

（3）模具參數(shù)。塑料土工格柵生產(chǎn)作業(yè)中，沖孔模具是實現(xiàn)沖孔工藝的重要設(shè)備，并且設(shè)計的沖孔模具參數(shù)也會直接影響到最終產(chǎn)品的型號規(guī)格與性能，因此實際作業(yè)中還要對沖孔模具的參數(shù)設(shè)計引起極大關(guān)注，確保沖孔模具參數(shù)設(shè)計科學(xué)合理，不僅可以節(jié)約生產(chǎn)成本，還能有效提高產(chǎn)品的實際生產(chǎn)效率，實際操作中可以從孔的形狀、孔的布置方式、孔的尺寸參數(shù)等方面入手，沖孔模具的基礎(chǔ)參數(shù)進行有效設(shè)計，然后再根據(jù)產(chǎn)品的性能及使用要求，對塑料土工格柵的孔形進行單向或雙向拉伸，執(zhí)行時也要對板材拉伸基礎(chǔ)孔引起高度重視，并通過做好尺寸形狀和排布方式選擇和確定工作，避免對產(chǎn)品生產(chǎn)成本控制帶來不利的影響，最終格柵成品的拉伸比、拉伸力、單位面積質(zhì)量等也能得到有力的保障[7]。

3.塑料土工格柵沖孔模具使用工作失效問題分析

（1）沖壓毛刺大。因為沖壓毛刺大引發(fā)的模具使用工作失效情況，具體表現(xiàn)為：①刃口磨損或崩刀，實際作業(yè)當局部需要的研磨量較多時，通常會采用墊片進行局部墊高操作以后再磨刃口，這時候一旦出現(xiàn)崩刃超過1mm的情況，就要立即采用有效措施進行處理，通常情況下會采用氬弧焊進行補焊操作，對局部線進行切割以后再進行鑲補。②模具沖裁間隙較大，在對刃口進行重新研磨以后，實際作業(yè)依然體現(xiàn)出效果不佳的情況，這時就要注意對沖切斷面進行認真仔細的檢查，并在明確模具存在間隙大小以后對其進行科學(xué)的調(diào)整，必要情況下還可以對定位銷孔進行重新配作，對于出現(xiàn)的毛刺情況，則可以對導(dǎo)柱導(dǎo)套進行重新更換。③切邊材料過小，當切邊材料過小情況出現(xiàn)以后，實際作業(yè)時就容易使材料拉入到模具間隙當中，這時候?qū)υ擁梿栴}進行解決，可以采用加大沖裁搭邊措施得以實現(xiàn)[8]。

（2）凸模折斷彎曲。對凸模失效的原因進行總結(jié)與分析，大多與廢料阻塞、模內(nèi)有異物、間隙不均勻等相關(guān)，要對這一問題進行有效解決，就要做好以下工作：①對細小凸模實施保護，操作中要將注意力放在固定部分上面，并通過對固定部分進行加大、加保護套等操作，可以防止應(yīng)力過于集中的情況出現(xiàn)。②控制大小凸模距離，一旦大小凸模距離出現(xiàn)較近的情況，實際作業(yè)就很容易受到材料牽引的影響，進而出現(xiàn)小凸模斷裂的情況，這時就要結(jié)合實際對大小凸模的尺寸進行加大處理，針對單邊沖裁的凸模也要進行靠塊保護，以防止因為受力不均原因而出現(xiàn)彎曲退讓的情況。

（3）廢料發(fā)生阻塞。漏料孔不夠光滑、漏料孔底部有阻擋物、漏料孔過大過小等，都會引發(fā)廢料阻塞問題，并對格柵產(chǎn)品生產(chǎn)及使用性能帶來不利的影響，實際操作要防止這類問題發(fā)生，就要做好以下工作：①針對凸模出現(xiàn)的折斷或彎曲情況，需要對凸模進行更換處理，對于中間發(fā)生的開裂狀況，就可以通過線切割加工作業(yè)，將凹模出現(xiàn)的裂縫進行收緊，甚至還可以壓入固定板進行預(yù)緊固定。②針對出現(xiàn)的塑料孔不夠光滑的情況，可以遵循從上至下原則對漏料孔進行鉆大、修磨等處理，操作中也要把注意力落在細小突出部位上面。③由于刃口發(fā)生磨損會出現(xiàn)廢料相互鉤掛的情況，這時候就要對刃口進行及時研磨，并在完成該項操作以后進行及時退磁處理，對于材料的帶油量及油的種類也要加強控制[9]。

（4）廢料上浮壓傷工件。當使用模具出現(xiàn)沖裁間隙過大、沖壓操作速度較高、沖頭進入凹模深度偏小等的情況，也容易導(dǎo)致廢料發(fā)生上浮的狀況，進而將工件壓傷，這時對這些情況進行有效控制與處理，可以采用的舉措包括：①對于小孔廢料上浮，可以在凸模頂面的中間設(shè)置一個V型小缺口，使之呈現(xiàn)出真空的狀態(tài)，并在對凹模進行真空抽取實現(xiàn)廢料上浮的有效控制。②保持凸模刃口時刻處于較為鋒利的狀態(tài)，并根據(jù)實際適當增加進入凹凸模的長度，執(zhí)行時也要減少對潤滑油的使用，也取得凸模充分消磁的效果。③針對凹模刃口的直壁，可以使用合金銼出0.01mm的深紋，使廢料在凹模中的摩擦力增大，進而保證產(chǎn)品生產(chǎn)活動正常高效的展開[10]。

4.塑料土工格柵沖孔模具制作和使用的有效策略

在對塑料土工格柵沖孔模具進行制作和使用時，要對以下內(nèi)容引起注意：（1）優(yōu)化模具參數(shù)，由于模具參數(shù)的設(shè)計與產(chǎn)品的預(yù)沖孔參數(shù)密切相關(guān)，并且設(shè)計時會根據(jù)產(chǎn)品的使用環(huán)境及性能需求進行確定，這時候開展作業(yè)就要盡可能的避免僅靠以往工作經(jīng)驗，而是依托預(yù)沖孔參數(shù)獲得一定數(shù)據(jù)支持，執(zhí)行時還可以對有限元軟件進行有效利用，并通過對沖孔板材進行工藝仿真模擬，對所需要的數(shù)據(jù)進行提取和使用。（2）合理模具結(jié)構(gòu)，采用合理的模具結(jié)構(gòu)，可以起到減少加工制作成本和利于維修更換的作用，實際操作可以根據(jù)現(xiàn)實情況對二板模、三板模、熱流道等進行選擇和使用，其中二板模結(jié)構(gòu)的使用，成本較低、節(jié)省原料、成型周期短等應(yīng)用優(yōu)勢較為明顯，不過實際使用也有尺寸精度較低的缺點；三板模結(jié)構(gòu)的使用，具有成品尺寸精度較高、可實現(xiàn)自動化生產(chǎn)等應(yīng)用優(yōu)勢，不過使用結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高、成型周期長等缺點也比較明顯；熱流道結(jié)構(gòu)的運用，可以確保成型出高品質(zhì)的成品，不過使用也有無法調(diào)整進膠點位置、模具溫度較高需加強冷卻的缺點[11]。（3）選用合適材料，在對沖孔模具進行制作時，可以優(yōu)先考慮鋼材的使用，這樣就能夠提高模具配件的強度，模具實際使用周期也能得到延長，對塑膠模具鋼進行選擇和使用，這類鋼材料具有較高抵抗變形能力、機械切削加工性能、抵抗磨損能力、不易被氧化等特性，可以極大滿足塑料土工格柵產(chǎn)品生產(chǎn)的實質(zhì)要求。（4）加強模具維護，在模具使用一段時間以后，也要對其進行定期維護保養(yǎng)，針對出現(xiàn)的元件損壞情況，也要及時對其進行更換，以確保其實際使用性能和提高沖裁質(zhì)量，確認其沒有發(fā)生翹曲情況，同時對模具的頂出系統(tǒng)進行維護保養(yǎng)，操作時需要將頂針拆卸下來，使用干凈抹布將頂針的頭部擦干凈，并注意檢查頂針的頭部有沒有出現(xiàn)損傷情況，以防止變形、毛刺等問題 出現(xiàn)[12]。