雙層油壓陶瓷墻地磚模具設(shè)計*

(1 廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣東 佛山 528041)(2 佛山市固宏機(jī)械設(shè)備有限公司 廣東 佛山 528000)

前言

在《建筑衛(wèi)生陶瓷工業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》的發(fā)展要求中指出要堅持創(chuàng)新發(fā)展，進(jìn)一步強(qiáng)化創(chuàng)新發(fā)展理念，完善創(chuàng)新發(fā)展體制機(jī)制，加大創(chuàng)新發(fā)展投入和知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)力度，增強(qiáng)創(chuàng)新發(fā)展能力。在堅持綠色發(fā)展中指出要進(jìn)一步強(qiáng)化綠色發(fā)展理念，進(jìn)一步完善綠色發(fā)展體制機(jī)制，增強(qiáng)綠色發(fā)展能力。在目前產(chǎn)能過剩的形勢下，為符合《建筑衛(wèi)生陶瓷工業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》的要求，企業(yè)提高技術(shù)創(chuàng)新力，節(jié)能減排是當(dāng)務(wù)之急。

在陶瓷墻地磚企業(yè)生產(chǎn)中模具的質(zhì)量非常重要，其出現(xiàn)問題可能會導(dǎo)致產(chǎn)品夾層、產(chǎn)生大小頭或產(chǎn)生厚度偏差。能否生產(chǎn)出高質(zhì)量的陶瓷墻地磚在很大程度上受陶瓷模具質(zhì)量的影響。大部分陶瓷地磚因為模具設(shè)計及制造存在問題，墻地磚出現(xiàn)大小頭誤差，為了不影響鋪貼效果，則用磨邊機(jī)對陶瓷墻地磚進(jìn)行磨邊，使大小頭誤差控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，方便用戶鋪貼。

目前陶瓷墻地磚的磨邊環(huán)節(jié)主要采用干法磨邊和濕法磨邊2種工藝。濕法磨邊耗水較高，干法磨邊的能耗較高，磨邊工序既浪費(fèi)人力，又浪費(fèi)水、電等資源，同時增加陶瓷墻地磚的生產(chǎn)成本，而切邊帶來的陶瓷粉塵或者污水和噪音，嚴(yán)重污染了環(huán)境，危害人們的身體健康。

1 陶瓷墻地磚產(chǎn)生缺陷的原因分析

陶瓷墻地磚主要采用粉料壓制成形法成形，即將含一定水分的粉料，在較高的壓力下壓制成形。壓制成形的主要設(shè)備是液壓壓磚機(jī)及其配套的模具。如果經(jīng)壓磚機(jī)壓制成形后的磚坯密度不均勻，在燒成階段磚坯收縮就不一致，密度越大的地方，收縮越?。幻芏仍叫〉牡胤?，收縮越大，造成陶瓷墻地磚的尺寸收縮不一致，出現(xiàn)大小頭和邊不直等缺陷。而磚坯產(chǎn)生密度不均勻的主要因素與壓磚機(jī)的喂料機(jī)構(gòu)布料不均勻、模具裝配后模芯傾斜、模具間隙不合適及模具制造精度等因素有關(guān)。如果要減少大小頭和邊不直等缺陷就必須保證壓制成形時，坯體各部位的致密度均勻一致，因此，有必要改進(jìn)模具的設(shè)計。

2 陶瓷墻地磚模具的工作原理

陶瓷墻地磚用壓力成形模具的基本結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。壓磚機(jī)工作時，其頂出機(jī)構(gòu)通過鎖模帶動推頂活動板、磁力座和下模芯向上運(yùn)動，形成一封閉的模腔，粉料經(jīng)喂料車布入模腔。壓磚機(jī)橫梁帶動上模芯在液壓力的作用下進(jìn)入模腔。上模芯接觸到粉料，施加壓力，接著上模芯稍微提升或者松開進(jìn)行排氣。然后上模芯一次或者多次下降，進(jìn)行多次排氣。直至磚坯達(dá)到足夠的抗折強(qiáng)度和良好的致密度。壓制結(jié)束后，上模芯在壓磚機(jī)橫梁的帶動下向上運(yùn)動，下模芯在壓磚機(jī)頂出機(jī)構(gòu)的帶動下向上運(yùn)動，頂出磚坯，由喂料機(jī)構(gòu)將磚坯推出，完成一個工作周期，接著下模芯下降，粉料布入模腔，進(jìn)入第二個壓制周期。

1-底板 2-長立柱 3-短立柱 4-模框 5-上模芯 6-磁力蓋板 7-下模芯 8-側(cè)板 9-磁力座 10-防塵罩 11-推頂活動板 12-卡板

圖1模具結(jié)構(gòu)示意圖

3 等靜壓模具的工作原理[1]

20世紀(jì)90年代，陶瓷墻地磚常用的橡膠模具被等靜壓模具取代，大大改善了陶瓷墻地磚大小頭的缺陷。等靜壓模具的結(jié)構(gòu)示意如圖2所示。

1-上模芯 2-膠墊 3-橡膠墊板

如圖2所示，在上模芯基體的工作表面加工出許多圓形或方形的沉孔，沉孔在上模芯基體內(nèi)部是互相連通的，沉孔中安裝有膠墊(主要起密封傳壓介質(zhì)和增強(qiáng)橡膠墊板強(qiáng)度的作用)。在上模芯基體上澆鑄一層與墻地磚鋪貼面形狀相似的耐磨橡膠墊板，當(dāng)膠墊內(nèi)腔充裝適當(dāng)壓力的油液后，將在上模芯形成許多微型“壓力油室”，當(dāng)壓磚機(jī)合模時橡膠墊板接觸陶瓷粉料，由于“壓力油室”的傳壓作用及橡膠墊板和膠墊的彈性變形作用，流體介質(zhì)會將壓強(qiáng)各向均等地傳遞到橡膠墊板上，確保陶瓷模具型腔各部位的陶瓷粉料受壓均勻一致，從而達(dá)到等靜壓成形陶瓷墻地磚坯體的目的。

4 雙層油壓模具的工作原理

等靜壓模具能大大改善由于喂料車布入模腔內(nèi)的粉料不均產(chǎn)生的產(chǎn)品缺陷，使陶瓷地磚成品尺寸偏差控制在<0.15%以內(nèi)。但由于油液只能使上模芯橡膠墊板表面產(chǎn)生不是很大的彈性變形量，因此，只能在一定范圍內(nèi)對模腔內(nèi)的粉料不均勻起到補(bǔ)償?shù)淖饔肹2]，陶瓷地磚成品尺寸仍然存在一定的誤差。

隨著人們生活水平的提高，為了達(dá)到陶瓷墻地磚良好的鋪貼效果，有不少企業(yè)當(dāng)產(chǎn)品出現(xiàn)大小頭和邊不直缺陷時, 都使用磨邊機(jī)進(jìn)行切邊和磨邊來修正陶瓷墻地磚的尺寸，加大了設(shè)備投入，增加了生產(chǎn)產(chǎn)品成本，加大了粉塵排放的排放量、增加噪音和污水等，對環(huán)境造成污染。

雙層油壓模具結(jié)構(gòu)示意如圖3所示。

液壓油從左右兩邊進(jìn)油孔進(jìn)入上模芯，當(dāng)液壓油達(dá)到一定壓力時，堵油螺栓堵住避免液壓油泄漏，在橡膠墊板中間安裝一塊平整的金屬鋼板，液壓油在金屬鋼板的上、下表面形成了兩個液壓油層，上、下表面油層是相通的，當(dāng)壓磚機(jī)的喂料車布入模腔的粉料不均勻時，液壓油在金屬鋼板的兩層表面流動，相比等靜壓模具的“壓力油室”，兩層油壓加大了油液對橡膠墊板表面產(chǎn)生的彈性變形量，增加磚坯的致密度，而金屬鋼板也能增加對磚坯底部的壓制平整度，從而對模腔內(nèi)的粉料做進(jìn)一步壓實(shí)，增加磚坯的致密度，后經(jīng)過窯爐燒制后，尺寸誤差控制在<0.01%以內(nèi)，不需要切邊和磨邊，節(jié)能環(huán)保，降低生產(chǎn)成本。

1-上模芯 2-橡膠墊板 3-金屬鋼板 4-螺釘

5 結(jié)語

在等靜壓模具的基礎(chǔ)之上，將等靜壓模具改良成雙層油壓模具，能直接生產(chǎn)出邊直度、直角度、長寬尺寸精度很高的陶瓷墻地磚，減少了磨邊工序，降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)能環(huán)保。