基于高精度砼的制成件鋼模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)持續(xù)快速發(fā)展，以及高速鐵路建設(shè)的不斷完善，砼制件鋼模具的應(yīng)用需求愈來愈大。本文主要以隧道工程中主要需要的盾構(gòu)管片鋼制模具和無砟軌道板鋼模為例子，對二者的工作原理進(jìn)行了介紹和淺層對比，進(jìn)一步對鋼制模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析。希望本文可以為我國高精度砼的制成件鋼模具設(shè)計(jì)提供一些技術(shù)指導(dǎo)，促進(jìn)我國高速鐵路事業(yè)蓬勃發(fā)展，提升我國的國際影響力。

關(guān)鍵詞：高精度砼的制成件鋼模具；盾構(gòu)管片鋼制模具；無砟軌道板材料鋼模

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.017

0 前言

鐵路是我國的重要交通運(yùn)輸方式之一，高速鐵路是近年來新興的運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)，集合高速度、高技術(shù)、高服務(wù)于一身，這樣一來高規(guī)格高精度砼的制成件需求量倍增。其中最常用的就是盾構(gòu)管片鋼制模具和無砟軌道板材料鋼模，這兩類產(chǎn)品經(jīng)過我國的引進(jìn)、升級和應(yīng)用逐漸更新升級，已經(jīng)逐步適合我國工業(yè)發(fā)展節(jié)奏，并形成規(guī)模進(jìn)行量產(chǎn)。通過對模具工作原理的了解和設(shè)計(jì)流程的分析有利于幫助模具技術(shù)人員理解流程，促進(jìn)高精度砼的制成件鋼模具產(chǎn)業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展。

1 論述鋼制模具的工作原理

（1）盾構(gòu)管片鋼制模具原理。盾構(gòu)管片鋼制模具是一種較早的進(jìn)口類型模具，是隧道中最內(nèi)層的屏障，承擔(dān)著土層、地下水的壓力，影響著隧道的性能和整體安全。所以，這類鋼制磨具的制作要求非常高，內(nèi)部的結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜。目前市場上有三種比較常見的直徑規(guī)格，分別為4、6、10米，三種類型的模具使用原理大致相同，都是使用板材和型材構(gòu)成一個能夠基礎(chǔ)支撐的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，目的是將型腔架起來。再進(jìn)行脫模的過程中，要將型腔分解成以下幾個部分：前側(cè)模、頂模、端模、后側(cè)模、底模和活塊[1]。鋼制磨具的大致原理如下：第一是在模腔內(nèi)部安裝好嵌件和活塊，同時注入混凝土開始振搗，振搗作業(yè)完成之后合上頂模進(jìn)行第二次的振搗工作。在二次振搗作業(yè)過程中要注意處理頂端的混凝土，裸露部分需要人口清理。完成蒸養(yǎng)固化工作之后按照固定順序進(jìn)行脫模，盾構(gòu)管片鋼制模具制作就此結(jié)束。

（2）無砟軌道板材料鋼模的工作原理。無砟軌道板的部分結(jié)構(gòu)與管片模具有很多相似之處，同樣都具有端模、底模、前后側(cè)模，唯獨(dú)沒有頂模。無砟軌道板在端模的設(shè)計(jì)上和盾構(gòu)管片有一定的差別，前者的端模屬于活塊結(jié)構(gòu)，且在活塊的結(jié)構(gòu)尺寸上有些不同，一般來講無砟軌道版的尺寸較大。二者在工作運(yùn)行上也有相似之處，但是振搗和蒸養(yǎng)作業(yè)上有差別。無砟軌道板材料鋼模的首次振搗工作是采用成組振搗的方式，而盾構(gòu)管片不是同時進(jìn)行振搗，而是按照時間順序依次進(jìn)行[2]。蒸養(yǎng)作業(yè)方面，無砟軌道板材料鋼模是直接采用線上蒸養(yǎng)，所有程序在生產(chǎn)過程中得以實(shí)現(xiàn)。對比看來，無砟軌道板材料鋼模的生產(chǎn)線可以實(shí)現(xiàn)多套模具共同使用，線化效率要明顯高于盾構(gòu)管片鋼制模具。另外，無砟軌道板材料的鋼模在頂部的修正也可以通過專業(yè)的修正設(shè)備統(tǒng)一處理。

2 鋼制模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

（1）盾構(gòu)管片鋼制模具的設(shè)計(jì)分析?，F(xiàn)今關(guān)于盾構(gòu)管片鋼制模具的設(shè)計(jì)主要有三種：一是翻轉(zhuǎn)式的砼管片類型模具。翻轉(zhuǎn)式模具是最早出現(xiàn)的一類產(chǎn)品，起源于歐美國家，這種類型的模具的前后側(cè)模和端模的底部使用翻轉(zhuǎn)的鉸鏈進(jìn)行固定，且固定在底模上，在脫模過程中需要翻開前后側(cè)模和端模；二是平移式的砼管片類型模具。平移式模具是目前市場上最常見且最常用的一類產(chǎn)品，使用原理是用滾動式軌道副的方式打開前后側(cè)模，解決了翻轉(zhuǎn)式模具開模過程時間長的問題，也可以減少開模造成的磨損，保護(hù)模具；三是端模固定類型的砼管片鋼制模具。端模固定類型鋼制模具是如今市面最新穎的產(chǎn)品，這種模具保留了傳統(tǒng)翻轉(zhuǎn)式鋼制模具的前后側(cè)模部分，并將端模部分進(jìn)行固定設(shè)計(jì)，進(jìn)而為脫模作業(yè)提供便利，可以將制件和活塊一起脫出，簡化了原有復(fù)雜繁瑣的操作程序，降低專業(yè)操作人員工作難度，更加容易操作和檢測。

（2）無砟軌道板鋼模制成件的設(shè)計(jì)分析。由于無砟軌道板鋼模制成件的工作原理較為簡單明了，此類鋼模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也較為單一簡便，目前經(jīng)常使用的也只有一種。這種制成件由前后側(cè)模、底模、鎖緊結(jié)構(gòu)和端模構(gòu)成。關(guān)于底模的設(shè)計(jì)上，對底模的平整情況要求較高，這主要是源于底模成型需要的面積較大。同時，在前后側(cè)模的剛度上也具有較高的要求，前后側(cè)模的長寬比例較大。前文已經(jīng)介紹到無砟軌道鋼模制成件線上生產(chǎn)可以多組同時進(jìn)行，實(shí)際上的線上檢測也可以按照此類方法完成，鑒于此類裝配精準(zhǔn)度的要求極高，多組齊頭檢測有利于全站進(jìn)行整體的把控和測量。在振搗作業(yè)方式上，無砟軌道板鋼模制成件采用電動的激振器，以提高制成件的整體剛度。

（3）砼制件鋼模流程設(shè)計(jì)分析。砼制件鋼模設(shè)計(jì)的基本原理是從砼制件上反求模具的型腔，然后在設(shè)計(jì)其它部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)的最終細(xì)化[3]。這一基本原理決定了砼制件鋼模自上而下的設(shè)計(jì)流程：一是根據(jù)模具制件圖紙的造型和最終分析，通過計(jì)算機(jī)抄繪精確的制件圖像；二是通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行布爾運(yùn)算，來求解出模具的型腔規(guī)格，在砼制件鋼模的收縮量上不予考慮，模具長寬比比例較大的除外；三是對于模腔的結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)致分析并分解出各個結(jié)構(gòu)；四是對于前后側(cè)模、端模、底模等結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的補(bǔ)強(qiáng)和設(shè)計(jì)；五是對砼制件鋼模進(jìn)行初步組裝，設(shè)計(jì)組裝過程中的活塊、鉸鏈等運(yùn)動部件，注重模具的整體性；六是批量檢測驗(yàn)證，通過檢驗(yàn)后制作生產(chǎn)圖，工程步驟確保嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致。

3 結(jié)論

綜上所述，通過對盾構(gòu)管片鋼制模具和無砟軌道板材料鋼模的工作原理分析，可以讓模具專業(yè)技術(shù)人員深入了解此類模具，對于剖析二者的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)流程加深各個制作工作的安排，知曉每一步驟的重點(diǎn)和注意事項(xiàng)，巧妙應(yīng)用避開繁瑣，減少機(jī)器磨損。配合計(jì)算機(jī)技術(shù)可以顯著提高無砟軌道板、盾構(gòu)管片生產(chǎn)的精準(zhǔn)度，為模具生產(chǎn)提供技術(shù)支持。細(xì)心積累操作經(jīng)驗(yàn)，不斷思考新觀點(diǎn)和新方法，是高精度砼制件鋼制模具發(fā)展的長遠(yuǎn)動力。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃曉峰，葛友華，張廣冬等.基于CAD/CAE技術(shù)的鋼筋混凝土排水管模具設(shè)計(jì)[J].混凝土與水泥制品，2013（03）：66-69.

[2]張吟秋.頂進(jìn)施工法用鋼筋混凝土箱涵制作及應(yīng)用[J].混凝土與水泥制品，2015（12）：32-37.

作者簡介：陳利（1982-），男，河北秦皇島人，本科，助理工程師，研究方向：管片模具。