CN109093829B - 筒形耐火砖模具的下模以及具有该下模的筒形耐火砖模具 - Google Patents

筒形耐火砖模具的下模以及具有该下模的筒形耐火砖模具 Download PDF

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Abstract

本发明涉及筒形耐火砖模具的下模以及具有该下模的筒形耐火砖模具，下模包括由下往上依次设置的下模芯支撑、下模芯垫板和下模芯，下模芯支撑、下模芯垫板和下模芯内部中空且相互连通，下模芯支撑的前后侧壁上分别开有贯通下模芯支撑上前后端面的长槽，下模芯支撑和下模芯垫板固定连接，下模芯垫板的前后侧壁底部分别开有前后贯通侧壁的应力槽，应力槽与下模芯支撑上的长槽位置对应且相互连通，下模芯垫板通过应力槽中的固定件向上穿过下模芯垫板与下模芯可拆卸连接。该模具通过对模芯垫板结构的优化，解决应力集中以及模具结构受限影响布料行程的问题，延长了模具的使用寿命。

Description

筒形耐火砖模具的下模以及具有该下模的筒形耐火砖模具
技术领域
本发明涉及耐火砖生产设备技术领域，尤其涉及筒形耐火砖模具的下模以及具有该下模的筒形耐火砖模具。
背景技术
耐火砖简称火砖，是用耐火黏土或其他耐火原料烧制成的耐火材料，可用作建筑窑炉和各种热工设备的高温建筑材料和结构材料，并在高温下能经受各种物理化学变化和机械作用。耐火砖包括实心砖和空心砖，空心砖的一种具体形式就是筒形砖。
筒形耐火砖的模具结构较为复杂，由于工况要求往往不能一体成型，需要组合式拼接。参见公告号为CN105108893B的中国发明专利公开的发明名称为“压砖机模具下模斜面排灰装置”以及公告号为CN105150368B的中国发明专利公开的发明名称为“压砖机模具下模螺杆排灰装置”的说明书的背景技术部分均公开了现有的筒形耐火砖的模具一般包括上模、中框和下模，中框固定安装芯杆部件,下模芯顶部有与芯杆相对应的孔，芯杆伸出下模芯顶部，下模芯内的空腔容纳芯杆部件其余部分，下模上端面、芯杆外壁、中框内壁和上模下端面构成模腔，空心砖压制过程中，下模保持不动，压砖机通过上模对模腔内的粉料加压，直至实现砖坯的压制成型。
上述上模和中框的运动由液压机驱动运动，参见公告号为CN102133762B的中国发明专利，其中公开的一种耐火砖成型液压机参见图1，所述耐火砖成型液压机由下横梁1’、下模座9’、下活动梁3’、上活动梁6’等组成，模具三个部分分别是下模22’、模框23’和上模24’，下模22’通过模具固定板21’安装在下模座9’上，模框23’安装在下活动梁3’上并被模框锁紧装置4’锁紧，上模24’安装在上活动梁6’上并被上模锁紧装置5’锁紧。
由于耐火砖的体密要求较高、成型压力较大，这导致在较大的成型压力下时模芯在各结合面处局部应力较大，可能导致局部压溃变形，影响模具使用寿命。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供筒形耐火砖模具的下模以及具有该下模的筒形耐火砖模具，该模具通过对模芯垫板结构的优化，解决应力集中以及模具结构受限影响布料行程的问题，延长了模具的使用寿命。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
筒形耐火砖模具的下模，包括由下往上依次设置的下模芯支撑、下模芯垫板和下模芯，下模芯支撑、下模芯垫板和下模芯内部中空且相互连通，下模芯支撑的前后侧壁上分别开有贯通下模芯支撑上前后端面的长槽，下模芯支撑和下模芯垫板固定连接，下模芯垫板的前后侧壁底部分别开有前后贯通侧壁的应力槽，应力槽与下模芯支撑上的长槽位置对应且相互连通，下模芯垫板通过应力槽中的固定件向上穿过下模芯垫板与下模芯可拆卸连接。
进一步的，所述下模芯垫板在应力槽的上方竖直开有贯通下模芯垫板上端面和应力槽的通孔，下模芯下端面对应下模芯垫板的通孔的位置开有螺纹孔，所述固定件为螺钉，下模芯垫板通过螺钉向上穿过下模芯垫板上的通孔后与下模芯螺纹连接。
进一步的，所述下模芯支撑上端面开有螺纹孔，下模芯垫板竖直开有贯通下模芯垫板上下端面的沉头孔，沉头孔对应下模芯支撑的螺纹孔位置设置，下模芯垫板通过向下穿过沉头孔的螺钉与下模芯支撑螺纹连接。
进一步的，所述应力槽为矩形槽、多段圆弧过渡槽或者倒U型槽。
进一步的，所述倒U型槽内设置有月牙垫片，固定件向上穿过月牙垫片和下模芯垫板与下模芯可拆卸固定连接。
进一步的，所述下模芯支撑包括两个左右对称设置的子支撑块，两个子支撑块之间形成两个贯通下模芯支撑的上下前后端面的矩形的长槽。
筒形耐火砖模具，包括下模、芯杆、中框和上模；下模包括由下往上依次设置的下模芯支撑、下模芯垫板和下模芯，下模芯支撑、下模芯垫板和下模芯的内部中空且相互连通成一个容纳芯杆且供芯杆上下运动的空间，下模芯支撑的前后侧壁上分别开有贯通下模芯支撑上前后端面的长槽，长槽供芯杆外凸的用于连接中框的连接部穿出，下模芯支撑和下模芯垫板固定连接，下模芯垫板的前后侧壁底部分别开有前后贯通侧壁的应力槽，应力槽与下模芯支撑上的长槽位置对应且相互连通，下模芯垫板通过应力槽中的固定件向上穿过下模芯垫板与下模芯可拆卸连接；芯杆容纳在下模内部，中框套设在下模外侧，芯杆通过连接部穿出长槽与中框固定连接，芯杆和中框可相对下模联合上下运动；上模位于下模上方且与下模匹配设置，上模可上下运动。
进一步的，所述下模芯垫板在应力槽的上方竖直开有贯通下模芯垫板上端面和应力槽的通孔，下模芯下端面对应下模芯垫板的通孔的位置开有螺纹孔，所述固定件为螺钉，下模芯垫板通过螺钉向上穿过下模芯垫板上的通孔后与下模芯螺纹连接。
进一步的，所述下模芯支撑上端面开有螺纹孔，下模芯垫板竖直开有贯通下模芯垫板上下端面的沉头孔，沉头孔对应下模芯支撑的螺纹孔位置设置，下模芯垫板通过向下穿过沉头孔的螺钉与下模芯支撑螺纹连接。
进一步的，所述应力槽为矩形槽、多段圆弧过渡槽或者倒U型槽。
进一步的，所述倒U型槽内设置有月牙垫片，固定件向上穿过月牙垫片和下模芯垫板与下模芯可拆卸固定连接。
进一步的，所述下模芯支撑包括两个左右对称设置的子支撑块，两个子支撑块之间形成两个贯通下模芯支撑的上下前后端面的矩形的长槽以及供芯杆上下活动的空间。
进一步的，所述上模包括从下往上依次设置的上模芯、上模芯垫板和上模芯支撑，上模芯和上模芯垫板内部中空且相互连通，上模芯、上模芯垫板和上模芯支撑依次固定连接。
本发明具有如下有益效果：
本发明通过对模芯垫板结构的优化，解决应力集中以及模具结构受限影响布料行程的问题，延长了模具的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的现有技术的耐火砖成型液压机的整体结构示意图；
图2为本发明的筒形耐火砖模具的结构示意图；
图3为图2中L处的放大结构示意图；
图4为本发明的筒形耐火砖模具的下模的立体结构示意图；
图5为本发明的下模芯支撑的两个子支撑块组合后的水平截面示意图；
图6为本发明的筒形耐火砖模具的下模芯垫板的立体结构示意图；
图7为本发明的筒形耐火砖模具的芯杆的立体结构示意图；
图8为本发明的应力槽采用倒U型槽时的下模芯垫板的应力云图；
图9为本发明的应力槽采用矩形槽的下模芯垫板的应力云图；
图10为本发明的应力槽采用多段圆弧过渡的下模芯垫板的应力云图；
图11为下模芯垫板未开槽时下模芯垫板的应力云图；
图12为开应力槽的模具与未开槽的模具的布料状态对比图；
图13为开应力槽的模具与未开槽的模具的换模状态对比图。
附图标记说明：
1’-下横梁、3’-下活动梁、6’-上活动梁、1-下模、10-下模垫板、11-下模芯支撑、111-子支撑块、112-长槽、113-螺纹孔、12-下模芯垫板、121-沉头孔、122-应力槽、123-通孔、124-月牙垫片、13-下模芯、131-凸台、2-芯杆、21-头部、22-连接部、3-中框、4-上模、40-上模垫板、41-上模芯、42-上模芯垫板、43-上模芯支撑、5-模腔。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：
参见图2至图13，其中图2中的模具的中框3和芯杆2已经上移形成模腔5，上模处于未下移压制的状态。
筒形耐火砖模具，包括下模1、芯杆2、中框3和上模4。
所述下模1通过底部固定连接的下模垫板10固定在液压机的下横梁1’上。液压机的下横梁1’固定不动，因此所述下模1也是固定不动的。所述下模1包括由下往上依次设置的下模芯支撑11、下模芯垫板12和下模芯13。
参见图4和图5，所述下模芯支撑11包括两个左右对称设置的子支撑块111，两个子支撑块111竖直固定在下模垫板10上，两个子支撑块111组合后的水平截面形状为与筒形耐火砖匹配的形状。两个子支撑块111之间形成两个矩形的长槽112以及供芯杆2上下活动的空间，所述矩形的长槽112贯通下模芯支撑11的上下前后端面。所述子支撑块111的上端面开有螺纹孔113，本实施例中，每个子支撑块111上的螺纹孔113的数量为两个，两个螺纹孔113分别开设在的子支撑块111的斜边旁。所述子支撑块111的下端面也开有螺纹孔(图中未示出)，所述子支撑块111通过螺钉与下模垫板10螺纹连接。
参见图6，所述下模芯垫板12的水平截面形状为与筒形耐火砖匹配的形状。所述下模芯垫板12竖直开有贯通下模芯垫板12上下端面的沉头孔121，所述沉头孔121对应下模芯支撑11的两个子支撑块111的螺纹孔113位置设置。所述下模芯垫板12通过向下穿过沉头孔121的螺钉与两个子支撑块111螺纹连接。所述下模芯垫板12的前后侧壁底部分别开有前后贯通侧壁的应力槽122，所述应力槽122与所述下模芯支撑11上的矩形的长槽112位置对应且相互连通。具体的，所述应力槽122为矩形槽、多段圆弧过渡槽或者倒U型槽。优选的，所述应力槽122为倒U型槽。所述下模芯垫板12在所述应力槽122的上方竖直开有贯通下模芯垫板12上端面和应力槽122的通孔123。
参见图4，所述下模芯13的水平截面为与筒形耐火砖匹配的形状。所述下模芯13上端面的直线边表面具有凸出的凸台131。所述下模芯13下端面对应所述下模芯垫板12的通孔123的位置开有螺纹孔(图中未示出)。所述下模芯垫板12通过例如螺钉等的固定件向上穿过所述下模芯垫板12上的通孔123后与所述下模芯13螺纹连接。当所述应力槽122为倒U型槽时，参见图3，所述倒U型槽内设置有与所述倒U型槽匹配的月牙垫片124，所述螺钉向上穿过月牙垫片124和所述下模芯垫板12上的通孔123后与所述下模芯13螺纹连接。
所述下模芯支撑11的两个子支撑块111围成的腔体、下模芯垫板12内部和下模芯13内部相互连通共同形成一个容纳芯杆2且供芯杆2上下运动的空间。参见图2和图7，所述芯杆2容纳在下模1内部，所述芯杆2上部具有一个与下模1内部空间匹配的头部21，所述芯杆2的头部21外壁靠近下模1内壁设置。所述芯杆2下部对应所述下模芯支撑11的两个矩形的长槽112的位置分别具有一外凸的连接部22，所述连接部22穿过矩形的长槽112延伸至下模芯支撑11的外部。
所述中框3活动套设在下模1外侧，所述中框3外侧与液压机的下活动梁3’固定连接，所述中框3底部与所述芯杆2的两连接部22固定连接。液压机的下活动梁3’上下运动，带动中框3相对于下模1上下运动，从而带动芯杆2在下模1内部相对于下模1上下运动。
所述上模4位于下模1上方且与下模1匹配设置，所述上模4通过固定连接在上模4顶部的上模垫板40与液压机的上活动梁6’固定连接。液压机的上活动梁6’上下运动，带动上模4上下运动。
本实施例中，所述上模4与下模1上下对称设置，所述上模4包括从下往上依次设置的上模芯41、上模芯垫板42和上模芯支撑43；所述上模芯41和上模芯垫板42的水平截面形状均为与筒形耐火砖匹配的形状，所述上模芯41和上模芯垫板42的内部相互连通。所述上模芯41、上模芯垫板42和上模芯支撑43依次固定连接。
液压机的上活动梁6’和下活动梁3’带动上模4、中框3和芯杆2运动至上限位时，所述芯杆2的头部21伸出上模芯41上端面，所述上模4的上模芯41端面、中框3内侧壁、芯杆2头部21外侧壁和下模1的下模芯13端面之间形成成型筒形耐火砖的模腔5。
上述筒形耐火砖模具成型筒形耐火砖的过程如下：
步骤一、布料：液压机的上活动梁6’抬升，带动上模4抬升；液压机的下活动梁3’抬升，带动中框3和芯杆2抬升；下模1固定不动，下模1、中框3及芯杆2形成模腔5；上模4被抬升至上极限位置时，上模4与中框3分离，料车对模腔5进行布料。
步骤二、压制：布料完成后，上活动梁6’带动上模4向下压制，模腔5内的原材料被压制成型。
步骤三、出砖：成品砖被压制完成后，下活动梁3’带动中框3和芯杆2一起下降，使下模芯13上的成品砖露出来并被取走，如此往复。
步骤四、换模：根据不同生产需求或设备维修情况，需要定期更换下模芯13或者上模芯41，将中框3和芯杆2一起下降至下极限位置，使下模芯支撑11的上端面超出中框3上端面指定的高度，使得内六角扳手能伸入下模芯垫板12并将应力槽122处内六角螺钉拧下，通过松开应力槽122处的内六角螺钉更换下模芯13或者上模芯41。
下面就上述筒形耐火砖模具的技术效果进行详细的说明：
一、消除应力集中
参见图8至图11，所述下模1的下模芯垫板12上增设应力槽，可以消除应力集中，未开槽的旧结构在下模芯支撑11和下模芯垫板12处的结合面尖角处有应力集中，即矩形的长槽112与下模芯垫板12接触的位置，增设应力槽可以消除应力集中的问题，其中以U形槽消除应力的效果最佳。
以下利用有限元分析，通过对下模1进行分析，为了减少分析成本，取下模1前后方向对称切除，边界条件设置为：下底面的约束为固定，其他部分接触面采用绑定不分离的约束，设置下模芯承受压力280MPa，螺钉锁紧力为12吨，材料为塑性材料，套用材料力学中的第四强度理论，软件的分析结果为密赛斯应力，分别分析未开槽的下模芯垫板、下模芯垫板开设U形槽、矩形槽、多段圆弧过渡四种方案，选取两个重要的指标，第一个指标是受力较大区域，受力较大区域越少越好，数值越小越好，说明整体受力状态好；第二个指标是最大的受力情况，当整体受力状态比较理想的情况下，局部的极限受力状态越小越好，结果详见下表：
应力槽形状 应力较大区域平均应力(MPa) 最大应力(MPa)
倒U型槽 515 583
矩形槽 684 705
多段圆弧过渡 504 606
未开槽 842 907
结合各应力分析可以看出，开槽方案的应力情况优于不开槽方案；开槽方案中，U形槽结构的模芯垫板整体应力值较低，总体应力情况最好。
二、增加布料行程或减少中框高度
参见图12，未开槽的模具的上极限位置是下模芯垫板的下端面安装螺钉组件后螺钉头所在平面，开槽模具以U形槽为例，其上极限位置是U形槽安装螺钉组件后螺钉头所在平面；相同高度的下模芯12，开槽的下模芯垫板12可增加14％布料行程，可以拓展压制规格；
另外，如果保持既有压制规格不变，因为布料高度AA是固定的，因此在开了倒U型槽的下模芯垫板上节省BB高度即可满足使用需求，中框2的重量可以减少约700Kg，同时，重量的减少可以节省液压机的功耗，极大的节省了成本。
三、减少下模芯支撑高度和液压机立柱高度
参见图13，当需要更换下模芯13时，需要先使中框2降至下极限位置，露出下模芯13，并且需要能使内六角扳手伸入下模芯垫板12并将U形槽处内六角螺钉拧下的最小高度CC，由此可见，下模芯支撑11越高越好，可以留出更多的空间供内六角扳手活动，相应的会增加成本。采用开槽的下模芯垫板12，使相同情况的高度下，下模芯支撑11的高度最多可以减少一个U形槽的高度，即减少一个DD距离的高度，最终反映为减少了液压机立柱相应高度DD，这个高度DD超过布料行程14％，且液压机的立柱制造工艺复杂，成本高，减少立柱高度所带来的成本降低是较为可观的。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.筒形耐火砖模具的下模，其特征在于：包括由下往上依次设置的下模芯支撑(11)、下模芯垫板(12)和下模芯(13)，下模芯支撑(11)、下模芯垫板(12)和下模芯(13)内部中空且相互连通，下模芯支撑(11)的前后侧壁上分别开有贯通下模芯支撑(11)上前后端面的长槽(112)，下模芯支撑(11)和下模芯垫板(12)固定连接，下模芯垫板(12)的前后侧壁底部分别开有前后贯通侧壁的应力槽(122)，应力槽(122)与下模芯支撑(11)上的长槽(112)位置对应且相互连通，下模芯垫板(12)通过应力槽(122)中的固定件向上穿过下模芯垫板(12)与下模芯(13)可拆卸连接；所述下模芯垫板(12)在应力槽(122)的上方竖直开有贯通下模芯垫板(12)上端面和应力槽(122)的通孔(123)，下模芯(13)下端面对应下模芯垫板(12)的通孔(123)的位置开有螺纹孔，所述固定件为螺钉，下模芯垫板(12)通过螺钉向上穿过下模芯垫板(12)上的通孔(123)后与下模芯(13)螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的筒形耐火砖模具的下模，其特征在于：所述下模芯支撑(11)上端面开有螺纹孔(113)，下模芯垫板(12)竖直开有贯通下模芯垫板(12)上下端面的沉头孔(121)，沉头孔(121)对应下模芯支撑(11)的螺纹孔(113)位置设置，下模芯垫板(12)通过向下穿过沉头孔(121)的螺钉与下模芯支撑(11)螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的筒形耐火砖模具的下模，其特征在于：所述应力槽(122)为矩形槽、多段圆弧过渡槽或者倒U型槽。
4.根据权利要求3所述的筒形耐火砖模具的下模，其特征在于：所述倒U型槽内设置有月牙垫片(124)，固定件向上穿过月牙垫片(124)和下模芯垫板(12)与下模芯(13)可拆卸固定连接。
5.根据权利要求1所述的筒形耐火砖模具的下模，其特征在于：所述下模芯支撑(11)包括两个左右对称设置的子支撑块(111)，两个子支撑块(111)之间形成两个贯通下模芯支撑(11)的上下前后端面的矩形的长槽(112)。
6.筒形耐火砖模具，其特征在于：包括芯杆(2)、中框(3)、上模(4)和权利要求1至5中任一权利要求所述的下模(1)，下模芯支撑(11)、下模芯垫板(12)和下模芯(13)的内部相互连通成一个容纳芯杆(2)且供芯杆(2)上下运动的空间；芯杆(2)容纳在下模(1)内部，芯杆(2)对应下模芯支撑(11)上的长槽(112)的位置具有外凸的连接部(22)，中框(3)套设在下模(1)外侧，芯杆(2)通过连接部(22)穿出长槽(112)与中框(3)固定连接，芯杆(2)和中框(3)可相对下模(1)联合上下运动，上模(4)位于下模(1)上方且与下模(1)匹配设置，上模(4)可上下运动。
7.根据权利要求6所述的筒形耐火砖模具，其特征在于：所述上模(4)包括从下往上依次设置的上模芯(41)、上模芯垫板(42)和上模芯支撑(43)，上模芯(41)和上模芯垫板(42)内部中空且相互连通，上模芯(41)、上模芯垫板(42)和上模芯支撑(43)依次固定连接。
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