雙層油壓陶瓷墻地磚模具設計*

(1 廣東職業技術學院 廣東 佛山 528041)(2 佛山市固宏機械設備有限公司 廣東 佛山 528000)

前言

在《建筑衛生陶瓷工業“十三五”發展規劃》的發展要求中指出要堅持創新發展，進一步強化創新發展理念，完善創新發展體制機制，加大創新發展投入和知識產權保護力度，增強創新發展能力。在堅持綠色發展中指出要進一步強化綠色發展理念，進一步完善綠色發展體制機制，增強綠色發展能力。在目前產能過剩的形勢下，為符合《建筑衛生陶瓷工業“十三五”發展規劃》的要求，企業提高技術創新力，節能減排是當務之急。

在陶瓷墻地磚企業生產中模具的質量非常重要，其出現問題可能會導致產品夾層、產生大小頭或產生厚度偏差。能否生產出高質量的陶瓷墻地磚在很大程度上受陶瓷模具質量的影響。大部分陶瓷地磚因為模具設計及制造存在問題，墻地磚出現大小頭誤差，為了不影響鋪貼效果，則用磨邊機對陶瓷墻地磚進行磨邊，使大小頭誤差控制在標準范圍內，方便用戶鋪貼。

目前陶瓷墻地磚的磨邊環節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，磨邊工序既浪費人力，又浪費水、電等資源，同時增加陶瓷墻地磚的生產成本，而切邊帶來的陶瓷粉塵或者污水和噪音，嚴重污染了環境，危害人們的身體健康。

1 陶瓷墻地磚產生缺陷的原因分析

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。壓制成形的主要設備是液壓壓磚機及其配套的模具。如果經壓磚機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，收縮越小；密度越小的地方，收縮越大，造成陶瓷墻地磚的尺寸收縮不一致，出現大小頭和邊不直等缺陷。而磚坯產生密度不均勻的主要因素與壓磚機的喂料機構布料不均勻、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。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，有必要改進模具的設計。

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構示意圖如圖1所示。壓磚機工作時，其頂出機構通過鎖模帶動推頂活動板、磁力座和下模芯向上運動，形成一封閉的模腔，粉料經喂料車布入模腔。壓磚機橫梁帶動上模芯在液壓力的作用下進入模腔。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行排氣。然后上模芯一次或者多次下降，進行多次排氣。直至磚坯達到足夠的抗折強度和良好的致密度。壓制結束后，上模芯在壓磚機橫梁的帶動下向上運動，下模芯在壓磚機頂出機構的帶動下向上運動，頂出磚坯，由喂料機構將磚坯推出，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-側板 9-磁力座 10-防塵罩 11-推頂活動板 12-卡板

圖1模具結構示意圖

3 等靜壓模具的工作原理[1]

20世紀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。等靜壓模具的結構示意如圖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部是互相連通的，沉孔中安裝有膠墊(主要起密封傳壓介質和增強橡膠墊板強度的作用)。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，當膠墊內腔充裝適當壓力的油液后，將在上模芯形成許多微型“壓力油室”，當壓磚機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，流體介質會將壓強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的粉料不均產生的產品缺陷，使陶瓷地磚成品尺寸偏差控制在<0.15%以內。但由于油液只能使上模芯橡膠墊板表面產生不是很大的彈性變形量，因此，只能在一定范圍內對模腔內的粉料不均勻起到補償的作用[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，為了達到陶瓷墻地磚良好的鋪貼效果，有不少企業當產品出現大小頭和邊不直缺陷時, 都使用磨邊機進行切邊和磨邊來修正陶瓷墻地磚的尺寸，加大了設備投入，增加了生產產品成本，加大了粉塵排放的排放量、增加噪音和污水等，對環境造成污染。

雙層油壓模具結構示意如圖3所示。

液壓油從左右兩邊進油孔進入上模芯，當液壓油達到一定壓力時，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，當壓磚機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，從而對模腔內的粉料做進一步壓實，增加磚坯的致密度，后經過窯爐燒制后，尺寸誤差控制在<0.01%以內，不需要切邊和磨邊，節能環保，降低生產成本。

1-上模芯 2-橡膠墊板 3-金屬鋼板 4-螺釘

5 結語

在等靜壓模具的基礎之上，將等靜壓模具改良成雙層油壓模具，能直接生產出邊直度、直角度、長寬尺寸精度很高的陶瓷墻地磚，減少了磨邊工序，降低了生產成本，提高了經濟效益，節能環保。