CN109227871A - 空心圆木胀型模具及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空心圆木胀型模具，配合安装在压力机上，它包括壳模和芯模；所述的壳模包括上壳模、下壳模，上壳模与下壳模合模接触并合拢形成圆柱体的模腔；所述的芯模为软质圆柱状耐温耐压胶模，与壳模等长，且直径小于模腔的直径，芯模设置在模腔中间，与模壳之间共同形成环状型腔；通过液压系统向芯模空腔充进高压介质，芯膜膨胀，芯膜直径增大，压缩型腔。利用芯模设计由内向外胀实成型空心圆木，完成传统模具无法完成的工艺动作，生产的空心圆木质量轻、强韧性高、抗震性强，功能丰富、加工性能优异。

Description

空心圆木胀型模具及其加工工艺

技术领域

本发明涉及重组材成形模具及其工艺领域，具体涉及一种空心圆木胀形模具及其加工工艺。

背景技术

圆木生产纯粹依靠砍伐天然生长的大径级木材，削去枝桠、剥去树皮、截头锯尾刨圆而成。天然树木生长环境复杂，密实树种难以长出躯干平直的外形，取材时大多存在弯曲、开裂、虫蛀、空洞等缺陷，生长时间也长达十至几十年，所以成材率偏低，采伐粗大结实的理想圆木越来越困难。我国从2017年开始，全面禁止采伐天然林，这就直接掐断了天然圆木的生产渠道。但是，市场对圆木的需求并未因此消失，除进口外国内也在圆木的人工生产方面展开了有益探索。

南京林业大学的专利成果201510098413.2一种大断面六棱柱体集成材加压胶拼机将小径级木材制备成正六棱柱体，再将制得的小径级正六棱柱体进行涂胶组坯后冷压制得大断面六棱柱体集成材，提供了一种小径级木材高效加工利用新方法。

浙江省林产品质量检测站的专利成果201310525259.3圆柱形重组竹材冷压模具及圆柱形重组竹材制造方法，将毛竹疏解施胶后压制成圆柱形重组竹材。

大兴安岭神州北极木业有限公司的专利成果201310114701.3空心木柱液压拼圆机，利用小径级的木材，制备小规格梯型木条单元后再拼接为大的空心木柱。

可见，南京林业大学胶拼机和神州北极木业拼圆机，都是以小拼大胶合工艺，压紧提高了胶合强度而原料材性没有任何变化，属集成工艺而非重组改性。浙江省林产品质量检测站对竹材疏解施胶压制，属重组改性的成形工艺，圆柱形重组竹的规格和性能比天然木材有较大提升。

经重组改性的空心圆木相比天然木材，具有节材节能质轻、强韧性高、抗震性强，功能丰富、加工性能优异等优点，南京林业大学和神州北极木业通过集成方法取得的圆木柱由于材性没有变化，不具备上述技术优势；而浙江省林产品质量检测站虽然通过重组改性，取得重组竹材，但由外向内压制成的实心圆木柱用材多、重量大、强有余而韧不足。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种空心圆木胀型模具及其加工工艺，设计合理，构思巧妙，改变传统的圆木生产靠拼接胶合、由外向内压实的技术路线，利用芯模设计由内向外胀实成型空心圆木，完成传统模具无法完成的工艺动作，生产的空心圆木质量轻、强韧性高、抗震性强，功能丰富、加工性能优异。

本发明的技术方案：

一种空心圆木胀型模具，配合安装在压力机上，它包括壳模和芯模；所述的壳模包括上壳模、下壳模，上壳模固定安装在压力机的滑块上，下壳模设置在压力机的工作台上，上壳模位于下壳模正上方，压力机的主油缸驱动滑块带动上壳模上下移动，与下壳模合模接触并合拢形成圆柱体或棱柱体的模腔；所述的芯模为软质圆柱状耐温耐压胶模，与壳模等长，且直径小于模腔的直径，芯模设置在模腔中间，与模壳之间共同形成空芯圆柱或空心棱柱状的型腔；所述的芯模内设置有芯模空腔，芯膜一端中心设置有进液管口，进液管口连通空腔，且在所述的下壳模的同侧端设置有容纳进液管口穿过的小孔，进液管口穿过小孔伸出并与独立设置的液压系统的充液口连接，通过液压系统向芯模空腔充进高压介质，芯膜膨胀，芯膜直径增大，压缩型腔。

原料填充在型腔内，通过液压系统向芯模空腔充进高压介质，芯膜膨胀，芯膜直径增大，将型腔内的原料压缩贴紧壳模内壁，实现由内向外胀实成型空心圆木的工艺目的。

对上述技术方案作进一步的改进和细化，所述的壳模呈长方体状，在所述的上壳模、下壳模上分别设置有加热机构，以适应热压工艺要求。

对上述技术方案作进一步的改进和细化，所述的加热机构包括加热板、加热元件以及隔热板，加热板上设置有若干容纳加热元件的环形凹槽，环形凹槽同轴分布，加热元件设置在环形凹槽内，隔热板覆盖设置在加热板的环形凹槽上；所述的加热元件为电热管，电热管的接线端穿过隔热板伸出并连接外接电源；所述的加热板设置在上壳模的上表面或下壳模的下表面，与上壳模或下壳模接触。

对上述技术方案作进一步的改进和细化，所述的芯模另一端中心设置有加热管口，且在所述的下壳模的同侧端设置有容纳加热管口穿过的小孔，加热管口穿过小孔伸出，加热管口内设置有管状加热装置，以适应热压工艺及保压保温要求，管状加热装置穿过加热管口伸入芯模空腔并封闭加热管口；所述的管状加热装置为电热管，与外接电源连接。

对上述技术方案作进一步的改进和细化，所述的高压介质为高压油液或水或高压气体。

对上述技术方案作进一步的改进和细化，所述的液压系统由增压缸、畜能器连接构成，产生高压介质并调节高压介质的压力、流量、流速、温度。

一种空心圆木加工工艺，采用上述模具加工空心圆木，它包括如下步骤：

（1）折叠芯模

把空瘪的芯模，按伞褶状进行折叠，折叠好的芯模呈细长圆柱形。

（2）原料预处理

将空心圆木胀形工艺适用的原料，按照分等或筛分、切割或切削或碾压或去皮、干燥、改性、称重工艺步骤进行预处理。

（3）原料铺装

采用人工作业或专用的铺装机，在芯模外围，均匀包覆上预处理好的原料，长宽不均匀的原料，其长度方向与芯模的轴向平行，且包覆后的原料外形也呈圆柱形，直径小于壳模内腔的直径。

（4）进模

将包覆料的芯模放入下壳模的空腔内，轴向尽头和径向外沿均不要超出壳模内腔的约束边界，同时将芯模的进液管口穿过设置在下壳模同侧端的小孔伸出，并与液压系统的充液口连通，将芯模的加热管口穿过设置在下壳模同侧端的小孔伸出，将管状加热装置插入加热管口内并封闭加热管口；压力机的主油缸驱动上壳模下行与下壳模合模，系统保压锁紧壳模。

（5）胀形

通过液压系统向芯模内充进高压介质，芯模在高压作用下膨胀，芯模直径增大，将包覆在芯膜外周的原料径向压缩贴紧壳模内壁，密度强度逐渐增加，当芯模完全展开或达到预设膨胀量关闭液压系统的充液口，空心圆木胀形结束。

（6）固化

采用常温固化或加热固化工艺固化空心圆木。

（7）出模

液压系统的充液口卸压并吸出芯模内的介质，断开充液口与芯模端口的连接；压力机主油缸卸压回程，带动上壳模上行，上壳模与下壳模分离；从空心圆木内抽出芯模，再将空心圆木从下壳模取出，完成空心圆木的加工。

对上述技术方案作进一步的改进和细化，在步骤（6）所述的常温固化工艺：在常温下保持锁紧壳模一段时间。

对上述技术方案作进一步的改进和细化，在步骤（6）所述的加热固化工艺：分别启动设置在上壳模、下壳模上的加热机构，对上壳模、下壳模进行加热，同时启动管状加热装置对芯模空腔中的高压介质进行加热，实现同时从对空心圆木内外侧对空心圆木进行加热，并保持锁紧壳模一段时间。

本发明优点是，设计合理，构思巧妙，改变传统的圆木生产靠拼接胶合、由外向内压实的技术路线，利用芯模设计由内向外胀实成型空心圆木，完成传统模具无法完成的工艺动作，生产的空心圆木质量轻、强韧性高、抗震性强，功能丰富、加工性能优异。

附图说明

图1是空心圆木胀型模具结构示意图。

图2是空心圆木胀型模具胀实流程示意图。

图3是芯模膨胀示意图。

图中 上壳模1 下壳模2 芯模3 芯模空腔4 进液管口5 原料6加热管口7 加热机构8 管状加热装置9。

具体实施方式

如图1-3所示，一种空心圆木胀型模具，配合安装在压力机上，它包括壳模和芯模；所述的壳模包括上壳模1、下壳模2，上壳模1固定安装在压力机的滑块上，下壳模2设置在压力机的工作台上，上壳模1位于下壳模2正上方，压力机的主油缸驱动滑块带动上壳模1上下移动，与下壳模2合模接触并合拢形成圆柱体或棱柱状的模腔；所述的芯模3为软质圆柱状耐温耐压胶模，与壳模等长，且直径小于模腔的直径，芯模3设置在模腔中间，与模壳之间共同形成空芯圆柱或空心棱柱状的型腔；所述的芯模3内设置有芯模空腔4，芯膜一端中心设置有进液管口5，进液管口5连通空腔4，且在所述的下壳模2的同侧端设置有容纳进液管口5穿过的小孔，进液管口5穿过小孔伸出并与独立设置的液压系统的充液口连接，通过液压系统向芯模空腔4充进高压介质，芯膜3膨胀，芯膜3直径增大，压缩型腔；所述的壳模呈长方体状，在所述的上壳模1、下壳模2上分别设置有加热机构8，以适应热压工艺要求；所述的加热机构8包括加热板、加热元件以及隔热板，加热板上设置有若干容纳加热元件的环形凹槽，环形凹槽同轴分布，加热元件设置在环形凹槽内，隔热板覆盖设置在加热板的环形凹槽上；所述的加热元件为电热管，电热管的接线端穿过隔热板伸出并连接外接电源；所述的加热板设置在上壳模1的上表面或下壳模2的下表面，与上壳模1或下壳模2接触；所述的芯模3另一端中心设置有加热管口7，且在所述的下壳模2的同侧端设置有容纳加热管口7穿过的小孔，加热管口7穿过小孔伸出，加热管口7内设置有管状加热装置9，以适应热压工艺及保压保温要求，管状加热装置9穿过加热管口7伸入芯模空腔4并封闭加热管口7；所述的管状加热装置9为电热管，与外接电源连接；所述的高压介质为高压油液或水或高压气体；所述的液压系统由增压缸、畜能器连接构成，产生高压介质并调节高压介质的压力、流量、流速、温度。

一种空心圆木加工工艺，采用上述模具加工空心圆木，它包括如下步骤：

（1）折叠芯模

把空瘪的芯模3，按伞褶状进行折叠，折叠好的芯模呈细长圆柱形。

（2）原料预处理

将空心圆木胀形工艺适用的原料6，按照分等或筛分、切割或切削或碾压或去皮、干燥、改性、称重工艺步骤进行预处理。

（3）原料铺装

采用人工作业或专用的铺装机，在芯模3外围，均匀包覆上预处理好的原料6，长宽不均匀的原料6，其长度方向与芯模3的轴向平行，且包覆后的原料外形也呈圆柱形，直径小于壳模内腔的直径。

（4）进模

将包覆料的芯模3放入下壳模2的空腔内，轴向尽头和径向外沿均不要超出壳模内腔的约束边界，同时将芯模3的进液管口5穿过设置在下壳模2同侧端的小孔伸出，并与液压系统的充液口连通，将芯模3的加热管口7穿过设置在下壳模2同侧端的小孔伸出，将管状加热装置9插入加热管口7内并封闭加热管口7；压力机的主油缸驱动上壳模1下行与下壳模2合模，系统保压锁紧壳模。

（5）胀形

通过液压系统向芯模3内充进高压介质，芯模3在高压作用下膨胀，芯模3直径增大，将包覆在芯膜3外周的原料6径向压缩贴紧壳模内壁，密度强度逐渐增加，当芯模3完全展开或达到预设膨胀量关闭液压系统的充液口，空心圆木胀形结束。

（6）固化

分别启动设置在上壳模1、下壳模2上的加热机构8，对上壳模1、下壳模2进行加热，同时启动管状加热装置9对芯模空腔4中的高压介质进行加热，实现同时从对空心圆木内外侧对空心圆木进行加热，并保持锁紧壳模一段时间，完成加热固化。

（7）出模

液压系统的充液口卸压并吸出芯模内的介质，断开充液口与芯模端口的连接；压力机主油缸卸压回程，带动上壳模上行，上壳模与下壳模分离；从空心圆木内抽出芯模，再将空心圆木从下壳模取出，完成空心圆木的加工。

由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种空心圆木胀型模具，配合安装在压力机上，其特征在于，它包括壳模和芯模；所述的壳模包括上壳模、下壳模，上壳模固定安装在压力机的滑块上，下壳模设置在压力机的工作台上，上壳模位于下壳模正上方，压力机的主油缸驱动滑块带动上壳模上下移动，与下壳模合模接触并合拢形成圆柱体或棱柱体的模腔；所述的芯模为软质圆柱状耐温耐压胶模，与壳模等长，且直径小于模腔的直径，芯模设置在模腔中间，与模壳之间共同形成空芯圆柱或空心棱柱状的型腔；所述的芯模内设置有芯模空腔，芯膜一端中心设置有进液管口，进液管口连通空腔，且在所述的下壳模的同侧端设置有容纳进液管口穿过的小孔，进液管口穿过小孔伸出并与独立设置的液压系统的充液口连接，通过液压系统向芯模空腔充进高压介质，芯膜膨胀，芯膜直径增大，压缩型腔。

2.根据权利要求1所述的一种空心圆木胀型模具，其特征在于，所述的壳模呈长方体状，在所述的上壳模、下壳模上分别设置有加热机构。

3.根据权利要求2所述的一种空心圆木胀型模具，其特征在于，所述的加热机构包括加热板、加热元件以及隔热板，加热板上设置有若干容纳加热元件的环形凹槽，环形凹槽同轴分布，加热元件设置在环形凹槽内，隔热板覆盖设置在加热板的环形凹槽上；所述的加热元件为电热管，电热管的接线端穿过隔热板伸出并连接外接电源；所述的加热板设置在上壳模的上表面或下壳模的下表面，与上壳模或下壳模接触。

4.根据权利要求1所述的一种空心圆木胀型模具，其特征在于，所述的芯模另一端中心设置有加热管口，且在所述的下壳模的同侧端设置有容纳加热管口穿过的小孔，加热管口穿过小孔伸出，加热管口内设置有管状加热装置，管状加热装置穿过加热管口伸入芯模空腔并封闭加热管口；所述的管状加热装置为电热管，与外接电源连接。

5.根据权利要求1所述的一种空心圆木胀型模具，其特征在于，所述的高压介质为高压油液或水或高压气体。

6.根据权利要求1所述的一种空心圆木胀型模具，其特征在于，所述的液压系统由增压缸、畜能器连接构成，产生高压介质并调节高压介质的压力、流量、流速、温度。

7.一种空心圆木加工工艺，其特征在于，采用权利要求1-6所述的模具空心圆木，它包括如下步骤：

（1）折叠芯模

把空瘪的芯模，按伞褶状进行折叠，折叠好的芯模呈细长圆柱形；

（2）原料预处理

将空心圆木胀形工艺适用的原料，按照分等或筛分、切割或切削或碾压或去皮、干燥、改性、称重工艺步骤进行预处理；

（3）原料铺装

采用人工作业或专用的铺装机，在芯模外围，均匀包覆上预处理好的原料，长宽不均匀的原料，其长度方向与芯模的轴向平行，且包覆后的原料外形也呈圆柱形，直径小于壳模内腔的直径；

（4）进模

将包覆料的芯模放入下壳模的空腔内，轴向尽头和径向外沿均不要超出壳模内腔的约束边界，同时将芯模的进液管口穿过设置在下壳模同侧端的小孔伸出，并与液压系统的充液口连通，将芯模的加热管口穿过设置在下壳模同侧端的小孔伸出，将管状加热装置插入加热管口内并封闭加热管口；压力机的主油缸驱动上壳模下行与下壳模合模，系统保压锁紧壳模；

（5）胀形

通过液压系统向芯模内充进高压介质，芯模在高压作用下膨胀，芯模直径增大，将包覆在芯膜外周的原料径向压缩贴紧壳模内壁，密度强度逐渐增加，当芯模完全展开或达到预设膨胀量关闭液压系统的充液口，空心圆木胀形结束；

（6）固化

采用常温固化或加热固化工艺固化空心圆木；

（7）出模

液压系统的充液口卸压并吸出芯模内的介质，断开充液口与芯模端口的连接；压力机主油缸卸压回程，带动上壳模上行，上壳模与下壳模分离；从空心圆木内抽出芯模，再将空心圆木从下壳模取出，完成空心圆木的加工。

8.根据权利要求7所述的一种空心圆木加工工艺，其特征在于，在步骤（6）所述的常温固化工艺：在常温下保持锁紧壳模一段时间。

9.根据权利要求7所述的一种空心圆木加工工艺，其特征在于，在步骤（6）所述的加热固化工艺：分别启动设置在上壳模、下壳模上的加热机构，对上壳模、下壳模进行加热，同时启动管状加热装置对芯模空腔中的高压介质进行加热，实现同时从对空心圆木内外侧对空心圆木进行加热，并保持锁紧壳模一段时间。