磁砖成型模具结构及材料分析

磁砖成型模具结构及材料分析（共3篇）

磁砖成型模具结构及材料分析 篇1

达州职业技术学院

毕业课题设计论文

题

目：

磁砖成型模具结构及材料分析

所在系（部）：

机械电子与信息工程系

学 科 专 业：

模具设计与制造

作 者 姓 名：

易

田

指导教师姓名：

夏

正

林

学

号：

20080200330136

答 辩 日 期：

2011 年

月

日

磁砖成型模具结构及材料分析

摘 要

随着我国城市化进程的加快，城市建设也在逐步加快，人们生活水平的提高决定了生活物资的质量。这就带动了相关产业的发展，陶瓷行业就是这其中之一。通常把用于建筑工程结构，建筑装饰和卫生设施的陶瓷制品统称为建筑卫生陶瓷，产品包括：陶瓷墙砖、外墙砖和地砖等陶瓷砖；洗面器、小便器、净身器、水槽、浴盆等卫生陶瓷器；琉璃砖、琉璃瓦、琉璃砖等琉璃陶瓷器。

陶瓷模具分两种，一种是用于生产卫生陶瓷器，由于这些都是非标准形状，多为异形，所以采用堆沙方式层层堆建造型；另一种是用于生产陶瓷砖、琉璃瓦、建筑陶瓷浮雕等，本文多为论述生产这类陶瓷的模具。

在陶瓷界流传着这样一句话“压机是陶瓷的心脏，模具是心脏中的心脏”。一套模具就是一条生产线，一套模具出了问题就决定这条生产线必须停下，模具的重要性在陶瓷生产中数第一位。

本论文研究基于陶瓷模具与塑料模具的对比和陶瓷模具的特点描述陶瓷模具。总结了现行模具界通用的一些模具类型级标准，其中由于大部分数据皆会侵犯他人商业机密，所以本文大多只作理论讨研和论述。

关键词：（注：关键词3－5个）陶瓷、模具、压机、陶瓷模具

目录

目录

第1章 绪论..........................................................................................1

1.1 引言.............................................................................................................................1 1.2 研究现状......................................................................................................................2 1.2.1 磁砖模具的地位........................................................................................................2 1.2.2 生产技术创新...........................................................................................................2 1.2.3 现有磁砖模具生产的不足..........................................................................................3 1.3 论文的工作与意义........................................................................................................3 1.4 论文的章节组织...........................................................................................................3 第2章 磁砖模具的基本构造................................................................4

2.1 磁砖模具的主要结构....................................................................................................4 2.2 磁砖模具的主要技术....................................................................................................5 2.2.1 压胶技术..................................................................................................................5 2.2.2 模芯的设计与制造....................................................................................................5 2.2.3 母模.........................................................................................................................6 2.2.4 温度与压力...............................................................................................................6 第3章 磁砖模具的维护.......................................................................7

3.1磁砖模具在生产中的主要问题.......................................................................................7 3.1.1卡模..........................................................................................................................7 3.1.2积粉..........................................................................................................................7 3.1.3 侧板合金磨损严重及破裂..........................................................................................8 3.1.4 磁座无磁或变形........................................................................................................8 3.1.5密封皮套破损及进粉..................................................................................................8 3.1.6连接螺栓松动或断裂..................................................................................................9 3.2磁砖模具的一般维修.....................................................................................................9 致

谢.................................................................................................10 参考文献.............................................................................................1达州职业技术学院毕业课题设计论文

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第1章 绪论

1.1 引言

建筑业的持续高速发展，极大地加快了相关产业发展的步伐。陶瓷模具的发展已成必然趋势，我国陶瓷器历史悠久从新石器时代就已经开始生产简单陶瓷做器皿，用于建筑及卫生的建筑陶瓷从秦汉时期流行并逐步发展。现代卫生陶瓷和陶瓷墙地砖制品及制造技术由欧美传入我国，于20世纪除我国开始建厂生产。在陶瓷品中使用量最多的是陶瓷墙地砖，亦作磁砖，所以生产这类陶瓷的模具最多，其技术体系虽正处于发展中，却是陶瓷模具中最完善、经验最丰富、实用性最强的一类。磁砖模具的特性有：

（1）结构简单：相对塑料模具陶瓷墙地砖模具结构简单，其结构主要由底板、推顶板、磁座、上下模心、中框、支柱、皮套等构成。一般没有出现过塑料模具中的滑块、冷却道、注射孔等复杂构建。

（2）体形庞大：由于这类模具是采用千吨级压机，所以模具必须能承受足够的压力，这就使得模具的整体比较庞大。

（3）封闭性、耐磨性：由于生产瓷砖的材料是采用粉料，在大量生产时粉尘容易渗透到缝隙中，这就要求模具在必要的精度环节具有封闭性，一旦粉尘进入这些地方必然导致生产无法达到要求。由于压制后的毛胚是固体且摩擦系数比较大，所以要求在拔模斜面增加耐磨性。

（4）可持续翻新、寿命长：由于模具整体是由钢材制造其成本较高，各个厂家都希望模具持久耐用，翻新是瓷砖模具的一大特点。一套模具持续翻新使用其使用年限甚至可以达到5年以上，这样极大的降低了厂家的成本更加大了生产效率。

（5）专一性：一套成品模具只适用于模具订购商，因为陶瓷生产商的生产设备各有区别，粉料配方各有不同，瓷砖大小各有区别，压力参数等各有自己的标准，所定制的模具就各有不同，一套成品模具只适用于其定制商无法互通使用。

（6）整体螺丝及螺栓连接灵活性极强：由于为了方便翻新降低成本，所有的零部件大多采用螺丝及螺栓连接。整套模具的螺丝及螺栓数量少则数十多则上千，一般都在300~800左右，这就增加了装配的灵活性。

（7）淬火：为了达到一定的硬度，淬火是必须的，几乎所以零件都经过了淬火的过程，但是淬火程度却各有差异，特别是磁座的淬火要求最高，由于磁座间接承受了压机提供的所有压力，所以磁座的必须有很高的硬度，特别是小尺寸的磁座，因为尺寸较小承受压强较大，其硬度必须达标。

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1.2 研究现状

随着各个行业的竞争加强，陶瓷模具行业的生产已加快了竞争步伐，陶瓷模具生产技术也在不断更新，更趋于系统化，正逐步走上新的路程。未来陶瓷模具的发展将更具辉煌，逐步走向世界领先地位。1.2.1 磁砖模具的地位

现今人们的生活方方面面都离不开陶瓷制品，无论是建筑装饰还是卫生设施，或者是饮食用具，甚至是家电设备中也都有陶瓷的身影。陶瓷制品已成人们生活中的必备品。在这些制品中需求量最大的当数磁砖，在城市建设加快的情况下瓷砖的需求量正逐步增加，大量高层建筑外墙砖、室内地砖、内墙砖已成畅销品。这就要求陶瓷生产商有足够的生产能力。模具，这个厂家生产线上的核心，一直都是极为重视的部位。在生产线上一套模具决定了生产线的生产进度，一套模具的使用寿命极长，且成本较高，生产商不会闲置一套模具做备用设备，当模具出问题后续工作将全部停下等待模具维修。所以才有“压机是陶瓷的心脏，模具是心脏中的心脏。”

虽然现代卫生陶瓷和陶瓷墙地砖制品及制造技术是有欧美传入我国，但是由于长年的生产经验积累，我国的陶瓷生产制造技术已逐步走向国际先列。1.2.2 生产技术创新

塑料模是将液体塑料压制成形冷却开模后即可进行修边、检验、包装等工序。与塑料模不同，磁砖模是将配方粉料压制成毛胚，开模后对毛胚进行修边整形，然后将毛胚经过高温烧结成形，然后再进行筛选检验、包装。就是瓷砖模具生产出的毛胚不具备使用属性，而塑料模具生产出的已具备一部分使用属性。

磁砖生产中，压机所提供的压力极为重要，压力不够将使开模后无法得到完整的毛胚，或者压制成形后毛胚中空气较多容易产生空洞，或者压力没有分配均匀烧结时毛胚变形度过大等等，为了批量生产一套模具多数是多模腔，厂家只愿意增加压机的吨位，除非压力不够，同压机下的模具很少减少模腔。

模具行业的竞争在于行业技术竞争及创新，不同的模具厂家也有不同的生产工艺和技术参数，各个厂家对核心技术的把握极为紧密，这成为行业生存的根本。创新是生产的必须，虽然特别的技术掌握在部分厂家，但是创新会使这些技术逐步落后，所以谁先创新出新技术也是行业竞争和模具发展的必然途径。

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1.2.3 现有磁砖模具生产的不足

现有瓷砖生产厂家较多，为寻求生存小厂以质量为根本，大厂也积极扩大销售范围，竞争已成不可磨灭的现实。由于最近几年模具成交价格的降低，各个厂家为降低生产成本已更新不少方式，但仍然存在一些不足。

由于各个厂家的生产都是独立的，所以生产数据大多不一样，产品也各不相同，没有统一的标准。一般有45mmX45mm、45mmX95mm、200mmX200mm、300mmX300mm、300mmX600mm、600mmX600mm、600mmX1200mm、800mmX800mm、800mmX1200mm、1200mmX1200mm等等各种尺寸的生产要求，就是在同一尺寸的产品在模具设计生产中也有不同数据，这与各个厂家的压机压力与粉料配方不同和毛胚膨胀系数不同有关。

几乎所有的磁砖模具都是非标准产品，陶瓷生产商的要求也只是生产使用能力，凡是在其压机下能正常生产就是合格产品。这就导致各个模具厂家的生产必然分离，没有统一标准。这样模具的发展体系比较难以形成固定模式及标准，虽然整体体系已慢慢形成，但其发展历程仍然艰辛。

1.3 论文的工作与意义

本论文结合达州职业技术学院学习到的模具知识和实习期间在新鹏程模具厂的实习经验，在归纳实习内容及模具理论的同时，对瓷砖模具的构造以及特点等相关问题进行研究，论述陶瓷模具与塑料模具的不同。

（1）本论文的目标：

论述陶瓷模具与塑料模具的区别，描述瓷砖模具的构造原理及使用原理。（2）本文研究的主要内容：

论述磁座模具的主要结构及零件的应用关系，结合生产实际表述模具生产中的重要部分及维护方式，本论文大多是个人在生产实践中总结经验。

1.4 论文的章节组织

本文各章节基本内容如下：

（1）磁砖模具的主要结结构及主要生产工艺的介绍（2）磁砖模具在生产中主要出现的几种问题及维护（3）结束语中，对本文的研究工作进行总结。

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第2章 磁砖模具的基本构造

2.1 磁砖模具的主要结构

现今使用最广的陶瓷模具数磁砖模具，虽然随着各个厂家的使用标准不同，各个型号的模具各有区别，但是大体的主要结构确实相同的。瓷砖模具主要结构及主要作用如下：

（1）底板；模具的底面标准，承受着整套模具的重量，也是模具与压机连接的下基准面。

（2）推顶板：与所有模具都具有相同的作用，就是将毛胚推出模腔。瓷砖模具的推顶板是靠顶套或蹄块直接连接压机的推顶机构。由于压制的毛胚是由粉料压制的，虽然经过高压压紧，却是仍然脆弱，而且毛胚在压力消失后会有一定的膨胀，即使有拔模斜度仍然卡在模腔内，这就需要整个模芯推动能让其完整推出，所以推顶板就需要连接所有模芯，导致推顶板整块比较大。（3）磁座：为了方便模芯的更换并连接固定模芯与推顶板，采用磁座做连接件。磁座的设计增加了推顶模具机构的推顶距离，更减小了模芯的厚度，方便模芯更换及生产。在模芯安装方面，由于是磁座的吸磁将模芯固定，这就让模芯与型腔周边的搭配更方便，将模芯放在型腔内吸磁后就固定好了。

磁座也是模具的一大核心，因为磁座是直接受力的一大部件，当压机下压时磁座将全部直接承受压力以提供反作用力将粉料压制成形。这就要求增加了磁座的抗压强度的设计，而磁座也往往成为模具维修的一大重点。

（4）模芯的设计与正反打：由于磁砖是规整的六面薄体件，所以采用上下模芯作为上下型面的成型。一般的磁砖都是正面是光整的平面，背面是带有厂家标志和增加接触面积的花纹，所以一般将光面模芯在上、纹路模芯在下的安装方式叫做正打；反之，光面模芯在下、纹路模芯在上的按照方式叫做反打。

正反打的安装有一定的区别，由于为了方便拔模，磁砖的周边成型面都设计了拔模斜度，这就使得上模芯往往比下模芯大，而且正打压制出的磁砖光面比较大反打的则光面比较小。在实际应用中，磁砖的张贴必须考虑多方面因素，其中温度尤为重要。在室外张贴的墙砖一般都是间隔有5mm左右的距离，所以多是正面较大，是为了防止室外温差带来的变形使瓷砖相互挤压变形脱落或破损；在室内温差较小，所以张贴比较紧密，但为了防止变形挤压破损多是正面较小。所以一般大件的磁砖多是反打，在脱模后将毛胚翻面，小件的目前大多也是如此。

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（5）中框与支柱：中框的作用是用于确定填料深度、模具高度，及固定磁砖周边型面。中框是由支柱连结固定在底板上，这就体现了底板的基准性。填料深度即下模芯型面到中框正面的距离。由于中框是由支柱固定在底板上，所以支柱就决定了整套模具的高度和填料深度的调整，一般支柱一定却填料深度不够则在支柱上增加等高垫片以达到所需要的高度，填料深度由磁砖厂家的粉料配方和压机规格决定。

2.2 磁砖模具的主要技术

2.2.1 压胶技术

压胶是烫金工艺中的一种简单工艺的简称。压胶主要使用压价带，利用高温时产品达到粘性，在冷却后可达到防水等效果。在模芯上使用压胶主要是为了得到压胶后的型面，是利用母模与模芯在高温下将模具胶压制在模芯上，这就要求母模的精度高且光洁度高，而模芯就必须经过喷沙处理才能增加整体接触面积，加大粘力。

磁砖模具是为陶瓷生产商专业提供的生产设备，随着各个生产商的要求不同而各有区别，但都是适用于陶瓷生产商的压机设备。

磁砖是经过烧结制成的产品，模具所压制的就是毛胚，由于毛胚需要经过高温烧结，在高温烧结过程中难免会出现变形、气泡、龟裂等现象，除了在粉料填料时做到尽量均匀，增加一定的压力，模具的重要性更为突出。模具的模芯是采用压胶技术，将塑胶压在模芯上形成一层具有弹性的型面。这就使得粉料在不均匀的情况下能有一定的流动性减少压制后的密度差别。

模芯压胶技术的使用具有重要意义。除了在生产中调节毛胚密度增加烧结平整度，最大的作用是降低模具生产成本增加模具的整体使用寿命。由于压制的毛胚原料是粉料，此粉料主要成分是SiO2和Al2O3,在将粉料压制成毛胚后其摩擦系数较大，如采用一般金属制作型面本身不够耐磨，更换频率高，若采用耐磨金属制作则成本高昂更新不方便。压胶则是解决这些问题的关键。2.2.2 模芯的设计与制造

为了适应压胶的顺利进行，模芯的型面只需要达到大概轮廓就可以了，但是在型面周边都需要增加刃口。

模芯刃口确定了模芯型面的水平位置，也确定了型面的外围形状。增加刃口的另一个作用是为了保证压胶时让胶体不外流，使胶体更紧密，增加胶体在生产中所能承受的巨大压力。

刃口内呈半圆角是为了增加压胶后胶体的粘接度及紧密性，在生产中胶体就 达州职业技术学院毕业课题设计论文

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不容易脱落，一旦胶体脱落进粉模芯就必须翻新。

模芯又分排气模和液压模。排气模是在模芯上定距离增加细小的排气孔，便于在压制毛胚时将粉料间的空气尽量拍尽，以减少烧结时空洞的扩大、增多，降低磁砖的变形率；液压模的目的也是为了减少磁砖的变形而设计的，液压模的胶体下面是连成一体的空洞，在空洞中填满了液压油，这就使得液压模具有一定的流动性，在压制毛胚时粉料由于压力不均，会出现压力集中点而其他点的压力会自动减少，这就致使粉料具有一定的流动性，让毛胚在压制后的紧密度比较均匀，烧结后变形少，2.2.3 母模

母模的型面就是产品的真实型面，模芯的型面就是利用母模压制胶体后的印记。压胶的实体就是模芯与母模相扣将胶体在高温下压制成形，冷却后将胶体固定在模芯上，将母模与模芯相对面的印记留在模芯上形成模芯型面。

这就要求母模的精度必须高，如果是光面母模，其型面不能有任何损伤，粗糙度不得低于1.6μm。母模一般是用于批量生产模芯型面的，除了小型模芯压制时批量压制需要多个母模，300mmX300mm以上的都很少批量生产，更是因为精度高生产成本高。一个母模一般只使用与一个厂家的对应模芯这也决定母模没有大量生产的必要。

母模的粗糙度不够就必须经过打磨抛光才能使用，因为在压胶后母模光洁度不够就难以开模，即使开模后模芯的光洁度也会受到影响，这将直接影响最后产品的质量。2.2.4 温度与压力

由于需要达到一定的弹性，胶体的厚度一般在3到5个毫米，如此厚度的胶体需要在压制时增加一定的压力才能在生产中承受足够的压力，当液态胶添加固化剂后，在压制时必须长时间地保持高温高压状态。高温是为了让胶质与模芯结合更紧密，并且在高温下缓慢能减小其收缩率的差距，防止在压胶冷却后不会因为收缩率差距过大而自动脱落。

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第3章 磁砖模具的维护

3.1磁砖模具在生产中的主要问题

在生产过程中磁砖模具会遇到很多问题，按照生产与使用可以分为生产缺陷与使用缺陷两大类。使用缺陷就是磁砖厂家生产过程中出现错误使用或生产未按照标准使用；生产缺陷即生产厂家在生产过程中出现的生产未达标间隙不合理等。主要常见的问题有以下几种： 3.1.1卡模

卡模是比较常见的一种问题，卡模就是下模芯在推顶出陶胚后由于模芯与中框侧板的间隙过小，模芯不能随磁座回到原位卡在中框侧板上。模芯与中框的间隙搭配非常重要，这就要求模芯与中框的生产标准较高。一般多腔模芯中少数出现卡模，生产厂家会将卡模的模芯取出将那一腔封住，若是卡模较多或单腔卡模将调配会模具生产商调整间隙。

卡模将影响磁砖生产厂家的生产效率，无论是堵住型腔或者是调回维修都将减少其生产量，即使较轻微的卡模也是影响较重的。当出现卡模时模芯未能准确归位，这将使填料深度变浅，在同等压力条件下卡模的这腔压出的陶胚密度较小，烧结时最容易出现变形气泡等众多问题。

卡模一般出现在小件磁砖的生产上，小件磁砖都是采取的多型腔制，模芯型腔较多，在批量生产时误差较多。在维修方面一般是特别调整有问题的地方，或者直接进行翻新。3.1.2积粉

由于粉料是粉尘状，当空气湿度较高时容易堆积粘附在模芯上、侧板上或者磁座上，轻微的积粉一般无关重要，但是在模芯上的积分尤为重要。因为模芯为型面，若有积粉在压制后开模出的陶胚上就会出现瑕疵坑洞等，特别是光面模芯，光面要求光洁平整，若出现积粉，压制出的陶胚将直接报废。

侧板上也容易出现积粉，因为是压制粉料模芯与侧板的间隙处会掉落一定的粉料，在模芯推顶出陶胚后归位时也会带走一定的粉料到磁座上，这就使得侧板和磁座都容易出现积分。

掉落磁座上的粉料可以采用推、刮、吹等方式将粉料弄出模具，侧板上的积粉产生比较缓慢，但当形成时将会出现卡模现象，这时就得采取翻新了。

出现积粉是因为空气湿度较高，为了缓解积粉于模具上，一般在冬季生产的 7 达州职业技术学院毕业课题设计论文

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模具都会添加加热管，这是陶瓷模具与塑料模具的区别之一。加热管加热温度无需过高，温度过高会使磁座的线圈烧坏出现短路。与塑料模具的冷却道不同，加热管是让模具接触粉料的主要部件保持一定较高温度，这样水蒸气就不会凝结在模具上与粉料结合成积分。

所以磁砖模具是在比较干燥的环境下工作的。3.1.3 侧板合金磨损严重及破裂

侧板作为拔模型面与陶胚的接触面积虽然是最小的，却又是磨损最严重的型面。因为陶胚的原料本身有些就是用石头研磨成的粉料，在压制后又有一定的弹性系数，这就增加了陶胚对侧板的摩擦，其磨损度是比较高的，即使是采用价格昂贵的耐磨合金，在长期使用后其磨损量仍然是肉眼可见。

在生产过程中由于上模芯的安装稍有偏移，将会导致压制时模芯刃口直接作用于侧板合金条，由于合金条是高耐磨金属，材料本身提高了硬度其柔韧性比较差容易破裂，此时若再进行生产，其产品周边难以成型，会出现缺口等重大缺陷此情况必须予以返修。

若模芯安装偏移过多将导致模芯压制时直接作用于侧板之上，将会把侧板打沉，此时拔模斜面就已经变位置，已经无法正常形成周边，此时也当予以返修。3.1.4 磁座无磁或变形

磁座也是一大重要环节，模芯的安装与固定都离不开磁座，在开模时的顶出与归位更需要磁座的配合，而且磁座在生产中起着承受压机的间接压力为下模芯提供反作用力。由于淬火的不稳定性各个磁座的硬度各有差异，在生产中磁座容易出现破裂、变形、缺口和线路不通短路等情况。

磁座通电无磁性时，模芯就不能按照预定归位，有时会变相出现卡模，即使自动掉落则磁座与模芯间存在间隙，压制的陶胚将不能达到预定要求，或者模芯移位使局部应力集中会将侧板合金压破或者将磁座压破。3.1.5密封皮套破损及进粉

推顶板与底板间的接触面为紧密接触，不能有任何杂物，因为当推顶板和底板接触的时候就是确定了下模芯型面的水平位置，若这个接触面有杂物将导致下模芯型面相对不平，此时压制出陶胚将是厚薄不均，其密度就更不均匀，在烧结时最容易出现变形，所以采用密封皮套对该接触面周边进行密封。

模具是长时间处于粉尘环境工作中，难觅出现摩擦或其他擦伤，皮套出现孔洞火裂缝，或者密封玻璃胶的老化等等，都容易使得粉料进入密封皮套内，使得 达州职业技术学院毕业课题设计论文

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模具精度降低，此时应及早发现并予以维修。3.1.6连接螺栓松动或断裂

为了方便模具的生产装配与维修拆卸，模具整体构造几乎都是采用螺丝与螺栓连接，所以螺丝及螺栓必须拧紧，若有松动则危害甚广，譬如中框侧板螺栓松动侧板将容易移位合金条容易出现破裂，磁座螺栓松动则会使磁座移位推顶时容易顶坏侧板或者磁座，支柱螺栓出现松动则会影响填料深度和中框的稳固性等等。

螺栓断裂也是比较常见的问题，在安装和生产过程中容易出现应力集中，致使连接螺栓断裂，严重的是主要应力承受面的螺栓连接容易出现螺栓断裂，如中框支柱的连接，模芯与垫板的连接，磁座与推顶板的连接，顶套与推顶板等等。

在生产与应用中还容易出现其他问题，如中框及底板变形或出现裂纹、耐磨陶瓷破碎、合金条松动、模芯圆角等等。

3.2磁砖模具的一般维修

磁砖模具一般都是达到使用周期后才进行例行翻新，但是出现上述情况较多则需立即进行翻新维修。该磁砖最长的使用周期是半年到一年。

一般的维修是将除推顶板和磁座所以零件拆除完进行翻新，中框、底板、推顶板、磁座等等等都是将使用平面进行磨平，一般都是在不保证原有厚度尺寸的条件下进行翻新，仅个别特殊情况需要单独调整，如侧板合金条破裂需要将合金条更换再制造成形，磁座不通磁则需检查电路，电路无问题则更换磁座或线圈等等。若有零件被压变形后则都采用替换零件，若有裂纹一般采用报废产品，个别经生产商同意可以采用焊接方式加固。

在零件翻新后装配就是采用增加垫片的方式达到图纸尺寸或缩短原有差距。若皮套破裂有孔洞则更换皮套。

陶瓷模具的维修一般都是发至模具生产商进行维修，磁砖生产厂家难以维修，主要是因为磁砖模具个体庞大笨重，设备和生产工艺也是一个重要因素。

最后在生产实践中感受良多，让本人对模具的生产有个实际的了解，本人认真分析生产中的实际，总结生产经验，就磁砖模具生产做出本论述让大家对磁砖模具有个正确的认识。

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致

谢

本论文的撰写是在我的导师欧江、王付和与代胜全的精心指导下完成的。欧老师渊博的科学知识、王师傅敏捷的思维构想、代师傅丰富的生产经验以及他们一丝不苟的工作精神将永远成为我今后工作学习的指针，在此谨表衷心的谢意!感谢欧江老师的指导，在欧江老师的指导下才顺利完成这偏论文，在此衷心地感谢！

感谢陈涛老师，在我学习《机械制图》课程期间他给我们一种严谨治学的精神；同时也要感谢张平老师，在我《模具制造工艺学》课程入门学习的时候给予了我很多帮助。他们一丝不苟的认真教学态度值得作为一名教师的我学习、借鉴。

还要感谢夏正林老师，在学校学习期间他给了我在生活、学习等多方面的关心。

在我的论文撰写过程中，向毅、朱嘉、康正会等给予了我许多帮助，在此向他们表示谢意。

最后，对所有关心和帮助过我的老师、同学和亲朋好友表示衷心的感谢!

参考文献

[1] 刘云生，《现代数据库技术》，北京：国防工业出版社，2001 [2] 周继峰等《建筑卫生陶瓷》第二版，化学工业出版社、材料学与工程出版中心，2006年1月

[3] 李九团，《最新陶瓷与陶瓷制品生产加工工艺及质量检验实务全书》，北京中软电子出版社

磁砖成型模具结构及材料分析 篇2

冲压件在目前的机械行业中应用很广, 经过多年冷冲压模具的设计实践使我深深体会到, 冲压工艺的编排是否准确, 设计的冷冲压模具的结构是否合理, 是否好用, 对能否生产出合格的工件, 开发的新产品能否成功, 是至关重要的。一套模具, 结构简单的不过由几十个零部件组成。但是, 我们绝不能小看它。在刚开始设计时, 是选正装模具结构, 还是倒 (反) 装模具结构;是选单工序模具结构, 还是选复合模具结构, 这是摆在我们每个模具工作者面前的一个非常值得深入探讨的话题。

图1为一国外客户委托我厂为其开发的冲压罩壳推力滚针轴承, 图2为其中的下罩壳。该零件是一个草帽形的冲压件, 其材料为65Mn, 料厚t=0.6 mm。其中尺寸准 (22.95±0.05) mm为与轴承保持架内孔装配使用, 作为卡口存在;零件在冲压加工后要经过热处理, 凸缘作为滚针接触的滚道受力面, 对平面要求较高。其加工工艺的确定对于该轴承的加工成本与装配可操作性有极大的益处。

1 零件成型工艺及装配工艺分析

由图1可以看出, 该轴承下罩壳与保持架配合装配, 且由图2可知, 该零件的加工和最后的装配工艺的选择有2种:第1种方案是将罩壳加工到直壁, 装配时采用滚边工序最后将罩壳和保持架固定;第2种方案是直接将下罩壳加工到成型尺寸, 最后装配时采用过盈将罩壳压入保持架将其固定。考虑到第1种方案将增加滚边工装和滚边设备, 且滚边效率不高的因素, 决定采用第2种方案。

而第二种方案中小凸台的成型工艺是其中的关键, 基本工艺方案为2种: (1) 落料→翻小凸台→翻孔→整形; (2) 落料→翻孔→翻小凸台。第1种工艺为4道工序, 第2种工艺为3道工序, 表面上看是第1种工艺更为合理, 但第2种工艺所需的模具复杂, 加工效率也不合理, 所以最终决定采用第1种模具结构简单、加工简便的工艺。各道工序简图如图3、图4、图5、图6所示。

2 模具设计

2.1 落料模

该工序落料的形状为圆环, 外径准40 mm, 内径准15.65 mm, 壁厚较厚, 所以该模具设计为一副简单的复合模具, 而材料为65Mn, 厚度t=0.6 mm, 则冲裁间隙取单边0.03 mm。设计成复合模结构的优点: (1) 制件精度高。由于是在冲床的一次行程内, 完成数道冲压工序, 因而不存在累积定位误差。使冲出的制件内外形相对位置及各件的尺寸一致性非常好, 制件表面平直。 (2) 生产效率高。 (3) 模具结构紧凑, 面积较小。

2.2 翻小凸台模

本工序是小凸台最后成型是否符合要求的关键工序, 由于小凸台的尺寸仅仅翻出0.3 mm左右, 所以这副模具的设计关键是工件的定位和模具间隙0.5 mm的调校。由于落料小孔凸模尺寸定为, 所以工件定位尺寸采用对于模具的调校, 则专门做了一个校模件用于校准模具装夹时间隙的保证。模具定位件和凸、凹模材料采用GCr15, 其余零件使用45钢制造。

该模具采用倒装结构设计, 如图7所示, 其优点主要包括: (1) 由于采用弹压卸料装置, 使冲制出的工件平整, 表面质量好。 (2) 由于采用打料杆将工件或废料从凹模孔中打下, 因而工件或废料不在凹模孔内积聚, 可减少工件或废料对孔的涨力。从而可减少凹模的壁厚, 使凹模的外形尺寸缩小, 节约模具材料。 (3) 由于压边力只在平板坯料没有完全被拉入凹模前起作用, 所以适用于旋转体的拉伸。

2.3 翻孔模

翻孔模的具体结构同翻小凸台模基本一致, 但该模具唯一一点要注意的是翻边凸模和凹模的间隙, 两者之间的间隙单边不能小于0.9 mm, 否则翻边时会将小凸台挤压变形。所以凹模尺寸取准22.50+0.02, 凸模尺寸取准20.70-0.02。

2.4 整形模

整形模结构如图8所示。

模具结构较为简单, 类似于正装模具, 其优点有: (1) 模具结构简单, 可缩短模具制造周期, 有利于新产品的研制与开发。 (2) 使用及维修都较方便。 (3) 对于最后工件小凸台的尺寸控制较为方便。 (4) 模具制造成本低, 有利于提高企业的经济效益。 (5) 由于在整个工作过程中, 始终存在着压边力, 所以对于工件凸缘的平整度较为有利。

模具采用弹簧浮动定位工件内孔, 凸模设计成12°的锥度, 只要调节机床滑块行程, 就能控制小凸台的最后尺寸。模具工作时卸料板始终由弹簧力压着工件凸缘, 使凸缘保持平整。

3 注意事项

类似冲压零件的模具设计、工艺安排中可能会有以下几个问题需要注意: (1) 工艺的选择, 不一定越少工序就越可取, 应当衡量其中的优缺点, 尽量用最简单的工序和模具去实现工件成型的目的; (2) 冲压模具设计时, 应当根据零件的具体要求来选择模具的结构形式, 权衡利弊, 综合加以考虑。绝不能根据条条框框, 生搬硬套。应充分根据每个生产企业的生产规模、冲压设备状况和模具加工能力的实际情况, 灵活掌握。

4 结语

除本文介绍的工艺安排的选择和模具结构的选择外, 该套模具中的整形模还能通过调节压力机滑块做出不同尺寸的零件, 特别适合需热处理的零件制造。因为零件热处理后的尺寸变形量的预控制只需调节机床滑块, 而不需要重新制造不同尺寸的模具零件, 可以节省模具开发、修模的费用。

该套模具经过使用, 冲出了合格的零件, 满足了用户的要求。模具从2003年一直使用至今, 由于结构简单, 修整和调试方便, 在这方面没有多大的费用产生。做出的零件方便了装配, 节省了工装和人工的开支, 对于降低成本效果十分显著。

参考文献

[1]李硕本.冲压工艺学.机械工业出版社, 1982

[2]杜东福, 苟文熙.冷冲压模具设计.湖南科学技术出版社, 1985

[3]朱瑞录.组合冲模与简易冲模.上海科学技术出版社, 1983

[4]王孝培.冲压手册 (修订本) .机械工业出版社, 1990

Z型折弯及一次成型模具结构分析 篇3

关键词：Z型折弯；一次成型；模具结构；复合模

中图分类号：TG65 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）11-0010-03

1 概述

如图1所示的Z形弯工件是我所在生产中经常遇到的一种零件，其中h的尺寸受到下模的限制，现有的下模能弯出的h最小尺寸如表1所示：

在实际生产中遇到大量的小于以上尺寸的Z形弯曲模，现设计1副复合弯曲模，实现1次弯曲成形，并且能一模多用，在不同的板料上折出不同尺寸的Z形弯曲模来。

2 弯曲变形的过程

如图2所示：一件板料在弯曲时，它承受弯矩作用、剪切作用和局部压力作用，但使板料产生弯曲变形的主要作用是弯矩。在外力作用下必然产生相应的变形，同时在板料内部将出现抵抗变形的内力，此内力和外力相平衡（物体单位面积上的内力称为应力），外力越大，应力就越大，变形也越大。当材料外层应力小于材料的弹性极限，板料处于弹性变形状态，根据胡克定律，变形（外层伸长，内层缩短）与中心层之距离呈直线变化，所以截面上的应力也呈直线变化（如图2），若去掉外力，板料可以恢复到弯曲变形以前的形状。若继续增加外力，则弯曲部分的变形程度不断增大，直到外力引起的应力等于材料的屈服极限，外层材料发生塑性变形，随着外力的增加，塑性变形即由表层向中心发展，此时若去掉外力，板料内弹性变形立即消失，而塑性变形却保存下来，使板料产生弯曲的永久变形。

当外力引起的应力大于材料的强度极限，板料则由塑性变形发展至破裂。板料弯曲是内侧受压，同样产生塑性变形，但这种塑性变形增大了受力面而不引起破坏，通常不予考虑。

3 弯曲的计算方法

现在我们对塑性弯曲变形进行仔细观察，在弯矩作用下，板料断面上不同的三条相等的线段即ab=a1b1=a2b2。弯曲后，内层缩短，外层伸长，即弧ab

计算弯曲件的方法，是将弯曲件分成若干直线段和弧线段的基本几何单元，分别计算出各单元部分的长度，然后求出各单元长度的总和，即为该弯曲件的展开长度。图1所示的Z形弯曲件，可按图2分成五个单元，1、3、5为直线段，2、4为圆弧线段。

由上面的讨论可知，坯料弯曲前后，中间长度不变的纤维层叫中性层。我们计算圆弧段的展开长度，实际就是计算圆弧段的中性层长度。

中性层离圆弧内侧的位置x（如图3），一般由r/t比值大小来确定。

x=kt

式中：

t——材料厚度

k——中性层位置系数（或称中性层系数）

k=R-r/t

R=r+kt

式中：

R——从半径r的中心至折弯中性线的距离

k值随内侧半径与板料厚度t的比值而变化。见表2：

在生产实践中，将钢板折成直角形状最为普遍。计算各种不同的r和t的弯曲90°的弧长可以在实际应用中查表而知。本篇着重考虑90°直角弯。

板金折弯90°的零件，它的尺寸不是像图中那样分别计算直线和弧线，很不方便。而是像图1那样标注，我们计算展开料时直接利用所标注的尺寸，得到其简便的计算方法。

按图1计算展开料长：

L=a+b+h-2x

式中：

x——常用折弯系数

4 Z型弯复合模的结构和工作过程

这套简易模有别于正规模具，它在设计思路上要求简洁、快速、易于加工、易于成型，它在精度上稍逊于正规模具，但它快速、准确地应用于我所产品的加工。复合模的成型示意图如表3所示。

加工原理：调整垫片的厚度来达到所需的上下模V槽宽度，要加压的情况下，一次性形成Z折的加工。

模具结构：Z弯模由上模、下模、垫片和角度棱钢组成。

垫片厚度：垫片厚度采用0.5mm厚钢片，叠加达到所需厚度。

棱钢：模具中一条长方形钢材，其四个棱角分别倒成0.5mm、1.0mm、2.0mm、4.0mm的四个面，如表3所示。利用特殊的简易模，通过调整角度棱钢的大小和垫片的厚度来达到所需的上下模V槽宽度，要加压的情况下，一次性形成Z折的加工。

它的选择由于有增大V槽和减少折痕的可能，故不同的板厚要选择不同的棱，见表4所示：

Z弯模的调试方法：（1）由于直边Z折的两折均为90°，两刀尖的距离为：1.414/2×h；（2）若工件折痕太深，则a：选用大棱角。b：垫铁皮。c：增大棱角R；（3）若高度达到，但角度大于90°时，则a：模具偏心。b：加大垫片厚度；（4）若Z折两边不平行，则可以通过增减垫片厚度来实现，上折大于90°时增大下模垫片厚度，下折大于90°时增大上模垫片厚度。

Z弯展开计算方法：

当h>正常折弯尺寸时，按两折进行展开。

L=a+b+h-2x

式中：

L——展开料长

当h<正常折弯尺寸时，按一次成型进行展开。

L=a+b+h-1.5x

式中：

x——常用折弯系数

其中一次成型外形尺寸减去1.5x是实践中的经验公式。