關于塑料土工格柵沖孔模具的相關研究

＊張峰 郭倩倩 楊叢叢 劉玉成

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

在社會經濟不斷發展和城市現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裝備的重要環節，若出現模具質量不過關的情況，也會對產品生產效率及效果帶來不利的影響，因此要根據產品使用環境和使用性能，對沖孔模具參數進行確定，促使塑料土工格柵生產活動更加高效高質的完成[1]。鑒于此，本文對塑料土工格柵沖孔模具的相關問題進行研究與分析。

1.塑料土工格柵的基本概述

（1）概念。塑料土工格柵是經過拉伸形成的具有方形或矩形的聚合物網材，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，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，沖壓為規則的孔網和進行縱向拉伸，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用較多，并且實踐應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）應用。塑料土工格柵應用主要體現在以下領域：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，對塑料土工格柵發揮的側限作用進行利用，就能夠將荷載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在公路路面的面層或基層下部，并通過增強基層承受往復荷載的能力，降低往復荷載對基層、底層等產生的泵吸作用。③加筋支檔工程，相較于其他加筋構件，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，并在此基礎上產生較大隔離和加筋效應，正因如此塑料土工格柵成為了加筋擋土墻的理想構件，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向壓力減小，涉及到的墻面側向變形發生機率也會明顯降低，同時有效保證擋土墻的穩定性和美觀性[4]。④基礎間過渡處理，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，路基發生變形的機率也會減少，最終順利的實現不同沉降量基礎間平緩過渡的施工目標。⑤用于環境治理，塑料土工格柵在環境工程中應用，更多體現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化較為嚴重的軟質巖坡面上，并發揮固定松動土塊、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，并且要發揮保護環境的作用，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境得到進一步增強[5]。

2.塑料土工格柵生產工藝、沖孔裝置和模具參數

（1）生產工藝。塑料土工格柵是由土工格柵生產設備經過板材擠出、沖孔、拉伸等形成的具有一定形狀的聚合物網材，實際操作會根據產品、使用環境和使用性能的不同，對不同的沖孔模具參數進行科學合理的設計，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，若這一環節控制不夠嚴格，也會對板材的拉伸和最終產品的性能帶來不利的影響，因此要對塑料土工格柵生產工藝中的沖孔模具使用環節引起極大關注，并控制好一定溫度條件下板材單向或雙向拉伸操作，確保最終生產的產品能夠滿足實際工作需要[6]。另外，整個生產工藝所使用的塑料土工格柵生產設備，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所構成，通過三輥壓光機開展作業可以實現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揮作用，促進生產活動更加高效高質的完成，詳見圖1。

圖1 塑料土工格柵生產工藝

（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、送料機構等內容，而沖孔工藝就是利用壓力機和模具，實現對擠出塑料板材的沖孔與加工。

（3）模具參數。塑料土工格柵生產作業中，沖孔模具是實現沖孔工藝的重要設備，并且設計的沖孔模具參數也會直接影響到最終產品的型號規格與性能，因此實際作業中還要對沖孔模具的參數設計引起極大關注，確保沖孔模具參數設計科學合理，不僅可以節約生產成本，還能有效提高產品的實際生產效率，實際操作中可以從孔的形狀、孔的布置方式、孔的尺寸參數等方面入手，沖孔模具的基礎參數進行有效設計，然后再根據產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，執行時也要對板材拉伸基礎孔引起高度重視，并通過做好尺寸形狀和排布方式選擇和確定工作，避免對產品生產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的模具使用工作失效情況，具體表現為：①刃口磨損或崩刀，實際作業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，實際作業依然體現出效果不佳的情況，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的調整，必要情況下還可以對定位銷孔進行重新配作，對于出現的毛刺情況，則可以對導柱導套進行重新更換。③切邊材料過小，當切邊材料過小情況出現以后，實際作業時就容易使材料拉入到模具間隙當中，這時候對該項問題進行解決，可以采用加大沖裁搭邊措施得以實現[8]。

（2）凸模折斷彎曲。對凸模失效的原因進行總結與分析，大多與廢料阻塞、模內有異物、間隙不均勻等相關，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，可以防止應力過于集中的情況出現。②控制大小凸模距離，一旦大小凸模距離出現較近的情況，實際作業就很容易受到材料牽引的影響，進而出現小凸模斷裂的情況，這時就要結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彎曲退讓的情況。

（3）廢料發生阻塞。漏料孔不夠光滑、漏料孔底部有阻擋物、漏料孔過大過小等，都會引發廢料阻塞問題，并對格柵產品生產及使用性能帶來不利的影響，實際操作要防止這類問題發生，就要做好以下工作：①針對凸模出現的折斷或彎曲情況，需要對凸模進行更換處理，對于中間發生的開裂狀況，就可以通過線切割加工作業，將凹模出現的裂縫進行收緊，甚至還可以壓入固定板進行預緊固定。②針對出現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由于刃口發生磨損會出現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，也容易導致廢料發生上浮的狀況，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置一個V型小缺口，使之呈現出真空的狀態，并在對凹模進行真空抽取實現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，并根據實際適當增加進入凹凸模的長度，執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，進而保證產品生產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，要對以下內容引起注意：（1）優化模具參數，由于模具參數的設計與產品的預沖孔參數密切相關，并且設計時會根據產品的使用環境及性能需求進行確定，這時候開展作業就要盡可能的避免僅靠以往工作經驗，而是依托預沖孔參數獲得一定數據支持，執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，對所需要的數據進行提取和使用。（2）合理模具結構，采用合理的模具結構，可以起到減少加工制作成本和利于維修更換的作用，實際操作可以根據現實情況對二板模、三板模、熱流道等進行選擇和使用，其中二板模結構的使用，成本較低、節省原料、成型周期短等應用優勢較為明顯，不過實際使用也有尺寸精度較低的缺點；三板模結構的使用，具有成品尺寸精度較高、可實現自動化生產等應用優勢，不過使用結構復雜、成本較高、成型周期長等缺點也比較明顯；熱流道結構的運用，可以確保成型出高品質的成品，不過使用也有無法調整進膠點位置、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品生產的實質要求。（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，針對出現的元件損壞情況，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量，確認其沒有發生翹曲情況，同時對模具的頂出系統進行維護保養，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損傷情況，以防止變形、毛刺等問題 出現[12]。