摘要 鑒于目前陶瓷墻地磚模具的分類不太明確，本文總結(jié)了陶瓷墻地磚模具的類型與工作原理，并對(duì)各類模具的適用范圍和工作特點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析，指出了目前模具研究的不足，并建議我國(guó)陶瓷墻地磚模具應(yīng)加強(qiáng)CAE技術(shù)的應(yīng)用、零部件的標(biāo)準(zhǔn)化和關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)。

關(guān)鍵詞 陶瓷墻地磚模具，類型，分析，建議

1前言

陶瓷墻地磚模具是能生產(chǎn)出具有一定形狀和尺寸要求的墻地磚坯的工具，和壓磚機(jī)共同完成粉料的壓制成形。意大利的陶瓷墻地磚及其模具技術(shù)位于世界領(lǐng)先地位，我國(guó)墻地磚模具則經(jīng)歷了一個(gè)從國(guó)外引進(jìn)到自主研究開(kāi)發(fā)的過(guò)程，目前，廣東佛山已成為我國(guó)最大的墻地磚及其模具生產(chǎn)基地。

目前國(guó)內(nèi)對(duì)陶瓷墻地磚模具的研究報(bào)導(dǎo)主要集中在模具常見(jiàn)問(wèn)題的介紹，如陶瓷墻地磚模具的一般設(shè)計(jì)方法、影響陶瓷墻地磚模具使用壽命的因素及模具在加工過(guò)程應(yīng)注意的問(wèn)題、陶瓷墻地磚模具缺陷分析及其解決方法、熱處理工藝對(duì)陶瓷墻地磚模具變形開(kāi)裂的影響、墻地磚壓機(jī)模具的粘模及防護(hù)分析等[1～4]。另外，有人將化學(xué)復(fù)合鍍和聚氮酯橡膠應(yīng)用在陶瓷墻地磚模具上[5～6]，以及開(kāi)展對(duì)等靜壓瓷磚模具和雙浮動(dòng)瓷磚成形模具的研制等。此外，曾有人對(duì)陶瓷粉料恒壓壓型理論的流變學(xué)進(jìn)行了探討和墻地磚坯體的成形壓力及其對(duì)坯體質(zhì)量的影響進(jìn)行了初步研究[7～8]。綜合前人工作，本文對(duì)陶瓷墻地磚模具的類型進(jìn)行了總結(jié)分析并提出了相關(guān)建議。

2陶瓷墻地磚模具的類型及其工作原理

2.1 按?？蚍诸?/p>

2.1.1 固定?？蚰＞?/p>

固定?？蚰＞咴诠ぷ鬟^(guò)程中，其?？蚴枪潭ú粍?dòng)的，基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，工作原理如下：模具在壓磚機(jī)帶動(dòng)下，推頂板、下模芯磁吸座和下模芯向下運(yùn)動(dòng)，下模芯和側(cè)板形成一個(gè)模腔，粉料經(jīng)喂料機(jī)構(gòu)布入腔內(nèi)。然后上模芯進(jìn)入模腔接觸粉料并施加壓力，接著上模芯稍提升松開(kāi)進(jìn)行排氣（一般需反復(fù)2～3次施壓排氣），直至磚坯達(dá)到足夠的強(qiáng)度和良好的致密度。壓制結(jié)束后，上模芯向上離開(kāi)磚坯，下模芯向上將磚坯頂出，并由喂料機(jī)構(gòu)推動(dòng)磚坯離開(kāi)模具，完成一個(gè)工作周期。

2.1.2 浮動(dòng)?？蚰＞?/p>

浮動(dòng)?？蚰＞咴诠ぷ鬟^(guò)程中，?？騾⑴c運(yùn)動(dòng)，通常又可分為半插入式模具、雙浮動(dòng)模具和蓋模模具。

（1） 半插入式模具

半插入式模具（見(jiàn)圖2）的浮動(dòng)?？蛴扇舾蓚€(gè)液壓缸支承。工作時(shí)，上模芯下行進(jìn)入下模模腔，固定在上模邊上的限位塊即與浮動(dòng)模框接觸，迫使浮動(dòng)模框下行，并在壓力的作用下，使下模腔中的粉料被壓實(shí)成形。

（2） 雙浮動(dòng)模具

雙浮動(dòng)模具（見(jiàn)圖3）也稱為上模成形模具，與半插入式模具的區(qū)別是：其上模芯周圍有上側(cè)板和上?？虻炔考哿蠅簩?shí)成形的過(guò)程均在上模腔內(nèi)完成。雙浮動(dòng)模具工作時(shí)，先裝料于下模腔內(nèi)，然后上模芯向下運(yùn)動(dòng)和下模芯接觸，限位塊迫使浮動(dòng)模框下行，上模芯繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)；粉料完全進(jìn)入上模腔內(nèi)直至加壓完成，最后，上模芯升起，上下模芯分開(kāi)，成形坯體留在下模芯平面。

（3） 蓋模模具

蓋模模具與半插入式模具的結(jié)構(gòu)類似，主要區(qū)別是：蓋模模具沒(méi)有限位塊，且上模芯的橫截面大于下模腔橫截面積，工作時(shí)，上模芯下行和下?？蚣跋聜?cè)板接觸（上模芯不進(jìn)入下模腔內(nèi)），迫使浮動(dòng)?？蛳滦?，然后上模芯對(duì)粉料加壓成形。

2.2 按模芯分類

模芯包括上模芯和下模芯，是陶瓷墻地磚模具的主要部件，在模具工作過(guò)程中，模芯直接與粉料接觸進(jìn)行壓制成形，且經(jīng)常與側(cè)板發(fā)生磨檫，因此，陶瓷墻地磚模具的使用壽命實(shí)際上就是模芯的壽命。按照模芯類型，陶瓷墻地磚模具通常分為：鋼模模具、橡膠模具、等靜壓模具和排氣模具。

2.2.1鋼模模具

鋼模模具是最早使用的模具，模芯材料通常采用45鋼或Cr12MoV合金鋼等。

2.2.2普通橡膠模具

普通橡膠模具的模芯是在鋼模表面覆蓋一層具有特殊性能的高分子材料（聚氨酯橡膠）（可參考圖4）。

2.2.3等靜壓模具[10]

等靜壓模具的模芯是在普通橡膠模芯的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，模芯結(jié)構(gòu)如圖4，其工作原理是：在橡膠模芯的橡膠片與模芯基體之間注入具有一定壓力的流體介質(zhì)，并形成一個(gè)封閉的液壓腔。由于橡膠片有一定的彈性變形，在壓制過(guò)程中，流體介質(zhì)會(huì)將壓強(qiáng)各向均等地傳遞到橡膠片與磚坯的界面上，使被壓磚坯在等靜壓力的作用下發(fā)生一定的體積變形，從而實(shí)現(xiàn)等靜壓成形。

2.2.4排氣模具

排氣模具的模芯也是在普通橡膠模芯的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其結(jié)構(gòu)如圖5：鑲條與模芯基體之間有一排氣槽（一般為0.3～0.5mm寬，根據(jù)墻地磚大小設(shè)置排氣槽的長(zhǎng)度和數(shù)量），排氣槽上端穿過(guò)橡膠片，下端與排氣孔相連，排氣模具工作時(shí)，壓制粉料與橡膠片接觸，氣體經(jīng)過(guò)排氣槽到達(dá)排氣孔，并從模芯基體側(cè)面排出。

3分析與討論

3.1 陶瓷墻地磚模具的適用范圍與工作特點(diǎn)

不同類型的陶瓷墻地磚模具的適用范圍和工作特點(diǎn)有所區(qū)別，對(duì)其進(jìn)行歸納總結(jié)（如表所示），有助于我們對(duì)模具的認(rèn)識(shí)并指導(dǎo)生產(chǎn)設(shè)計(jì)。

3.2 陶瓷墻地磚模具研究存在的主要問(wèn)題

目前我國(guó)陶瓷墻地磚模具的設(shè)計(jì)生產(chǎn)很大程度上依賴于企業(yè)和個(gè)人的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行，設(shè)計(jì)手段比較落后，加上模具企業(yè)各自為政，模具主要零部件沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，在指導(dǎo)思想上存在重經(jīng)驗(yàn)、輕理論的傾向。另外，忽視了陶瓷墻地磚粉料壓制成形的機(jī)理研究，缺乏對(duì)粉料壓制與模具間相互影響的研究。因此，陶瓷墻地磚模具在質(zhì)量、可靠性和壽命等方面與意大利等國(guó)外模具存在一定差距。

4展望與建議

4.1 計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）技術(shù)的應(yīng)用

CAE已成為工程、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及力學(xué)分析的重要工具，但在陶瓷墻地模具領(lǐng)域的應(yīng)用還未見(jiàn)相關(guān)報(bào)導(dǎo)。結(jié)合目前陶瓷墻地磚模具技術(shù)比較落后的實(shí)際情況，有必要利用CAE對(duì)陶瓷墻地磚模具及粉料壓制成形機(jī)理及壽命預(yù)算等問(wèn)題進(jìn)行研究，揭示模具的受載特性、運(yùn)動(dòng)特性及與粉料壓制成形的相互影響，取得模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，以提前發(fā)現(xiàn)模具缺陷、縮短設(shè)計(jì)周期、減少模具成本，提高陶瓷墻地磚模具及磚坯質(zhì)量。

4.2 實(shí)現(xiàn)陶瓷墻地磚模具主要零部件的標(biāo)準(zhǔn)化

針對(duì)目前陶瓷墻地磚模具的設(shè)計(jì)生產(chǎn)主要依賴于個(gè)體經(jīng)驗(yàn)的情況，綜合眾多工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并吸收新的知識(shí)，構(gòu)建陶瓷墻地磚模具CAD/KBE（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/知識(shí)工程）系統(tǒng)[11]，包括陶瓷墻地磚集成信息建模、模具決策方案擬定與評(píng)價(jià)，以及知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)建立與管理等來(lái)實(shí)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)智能化及主要零部件（上模芯、下模芯、側(cè)板、?？?、推頂板和底板等）的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。

4.3 開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)研究

目前，不同類型的陶瓷墻地磚模具均是優(yōu)缺點(diǎn)并存，某些問(wèn)題已制約了模具的發(fā)展，因此有必要進(jìn)行深入的研究，突破一些關(guān)鍵技術(shù)，如：不粘粉料鋼模模芯表面技術(shù)和等靜壓模具流體防泄漏技術(shù)等。

注：本文受佛山市科技發(fā)展專項(xiàng)資金項(xiàng)目“陶瓷墻地磚粉料壓制成型機(jī)理CAE分析及其模具設(shè)計(jì)KBE系統(tǒng)構(gòu)建” 資助（項(xiàng)目編號(hào)：200701004，主持人：向衛(wèi)兵）。

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