CN109269857A - 一种应变砖制作模具及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应变砖制作模具及其使用方法，它是由承压塑形结构、成型围挡结构和压缩导向结构组成；其中，承压塑形结构由承压板、塑形压头、承压模座和垫片组成，塑形压头与承压板一体，垫片置于承压模座的凹槽上；成型围挡结构由单头螺栓、内嵌式挡板、侧部挡板和合页组成，两种挡板上部通过单头螺栓连接，下部使用合页与承压模座固定，挡板内侧下部设圆角；压缩导向结构由导轨、滑槽、滚柱和滚珠组成，导轨连在塑形压头两侧，滑槽位于内嵌式挡板的嵌入部分，滚柱和滚珠嵌在滑槽内，导轨与滑槽相互契合。本发明利用滑槽和导轨控制塑性压头垂直滑动，确保应变砖压制均匀高效，还具有整体性好、使用方法简单、应变砖移取方便的优点。

Description

一种应变砖制作模具及其使用方法

技术领域

本发明涉及岩土工程地质力学模型试验领域，尤其涉及模型试验相似材料应变砖制作过程中所使用的一种应变砖制作模具及其使用方法。

背景技术

近年来由于生产及科学技术的发展, 愈来愈多的建筑物需要修建在具有复杂地质构造的岩基上或岩体内，如大坝、厂房、地下洞室等。这类建筑物的抗滑稳定性，地下结构的围岩稳定，基础变形对建筑物结构的影响等，都是地质力学模型试验所研究的对象。地质力学模型试验是研究大型岩土工程问题的重要手段，在满足相似原理的条件下，能真实地反映地质构造和工程结构的空间关系，准确地模拟施工过程和影响。

通过地质力学模型试验来分析基础或者围岩的变形破坏机理，必须在试验中获取模型的应变数据，通过分析应变数据的变化规律来使研究对象的变形破坏机理变得直观。而应变数据的准确获得必须有与岩土介质物理力学特性保持相似的相似材料，模型试验中所用的相似材料试件有多种形状，相似材料应变砖是应用最广泛的相似材料试件之一。

相似材料应变砖制作模具目前还很少，已有的应变砖制作模具拆装麻烦，应变砖试块压制效率很低，同时压制出的应变砖试块精度不达标，极大地影响了模型试验的工作进度和精度。

在本发明之前，专利号为201520965905.2的实用新型公布了一种低强度相似材料应变砖制作模具，包括上下顶盖、组合式侧板和固定套箍；该模具结构简单，但组合式侧板与下顶盖分离，不方便拿取，且侧板组合过于复杂，不便于拆模，同时固定套箍在实用中无法做到与组合侧板完全贴合，留有空隙，造成侧板组合不够紧密，影响试件精度，再者上顶盖与侧板相接时没有设置固定导轨，在试件压制时容易发生偏心压缩。

在本发明之前，专利号为201720279640.X的实用新型公布了一种应变砖制作装置，包括一个压头、两个双槽侧帮板、两个“T”形侧帮板、一个底座、一个锁紧卡环；该模具可调整应变砖试块的高度，但压头在应变砖压制过程中向下移动时，只要发生一点偏移就容易卡住，并且会造成偏心压缩，且底座和帮板分离，一体性比较差，不方便拿取，同时双侧槽帮板与“T”形帮板的组合过于复杂，装配和拆卸都很麻烦，严重影响模型试验的效率。

在本发明之前，已有的应变砖制作模具压头都没有设置导轨，在应变砖压制过程中压头向下运动时，压头很容易啃咬甚至损坏模具，同时无法使应变砖压制均匀，极大地影响了应变砖试块的精度和制作效率，同时缩短了模具的使用寿命。

因此，为了使相似材料应变砖制作更为方便，更加精确，更易移取，效率更高，同时压头不会啃咬损坏模具，延长模具的使用寿命，需要一种应变砖制作模具，且该模具还要具有方便拿取，易于安装和拆模，贴合紧密，压制精确的特点。

发明内容

本发明针对现有关于相似材料应变砖制作模具的缺点，提供了一种应变砖制作模具及其使用方法，通过该模具可以使应变砖压制均匀高效，还具有整体性好、使用方法简单、应变砖移取方便的优点。

本发明一种应变砖制作模具的构造是：由承压塑形结构、成型围挡结构、压缩导向结构组成，其特征在于，所述的承压塑形结构是由承压板、塑形压头、承压模座和垫片组成，所述的成型围挡结构是由单头螺栓、两个内嵌式挡板、两个侧部挡板和合页组成，所述的压缩导向结构是由导轨、滑槽、滚柱和滚珠组成。

所述的承压板采用直径100mm，厚度为10~15mm圆柱形不锈钢板制成，塑形压头在承压板中间，为30mm×30mm×15mm的不锈钢块，与承压板连为一体；承压模座尺寸和材质与承压板一致，其上表面中央部位有一个深2mm的凹槽，凹槽底部做粗糙处理；垫片采用30mm×30mm×7mm的不锈钢板，上表面作光滑处理，下部2mm厚度部分做收边处理，使其周长略小于凹槽周长，作为下部凸起，表面做成粗糙状，下部凸起与承压模座的凹槽契合；垫片和塑形压头之间为相似材料应变砖试块，所压制的应变砖试块尺寸为30mm×30mm×30mm。

所述的单头螺栓为35#钢制成的直径5mm的抗剪型高强螺栓，长度为15~18mm；所述的两个内嵌式挡板由不锈钢板制成，内嵌式挡板两侧厚度为7~10mm，中间厚度为12~15mm，两侧设有圆柱形开孔，开孔直径略大于螺栓杆直径，便于单头螺栓穿过；所述的两个侧部挡板由厚度为12~15mm的不锈钢板制成，侧面设有内部攻丝的内螺纹开孔，此开孔与内嵌式挡板两侧的圆柱形开孔相对，内螺纹与螺栓外螺纹契合，当两个内嵌式挡板和两个侧部挡板闭合时，单头螺栓穿过内嵌式挡板两侧的圆柱形开孔，与侧部挡板内螺纹开孔咬合，经扳手旋转拧紧后，两个内嵌式挡板和两个侧部挡板形成整体；所述的两个内嵌式挡板和两个侧部挡板内侧下部设有圆角，因此两个内嵌式挡板和两个侧部挡板开合时不会啃咬垫片和应变砖试块，且圆角上部与垫片相靠紧密，在模具装料之前，需要在两个内嵌式挡板和两个侧部挡板内壁刷一层脱模剂，涂抹均匀后，多余的脱模剂沿着圆角流下；所述的合页为不锈钢材质，两个内嵌式挡板和两个侧部挡板通过合页与承压模座固定在一起，两个内嵌式挡板和两个侧部挡板可以通过合页转动，同时合页作为两个内嵌式挡板和两个侧部挡板下部的支撑结构，与单头螺栓一起将围挡结构固定在一起。

所述的导轨在塑形压头两侧，与塑形压头和承压板连为一体，材质与塑形压头相同，为不锈钢材质；所述的滑槽位于两个内嵌式挡板的嵌入部分上部，滑槽与导轨契合；所述的滚柱类似于圆柱滚子，由轴承钢制成，直径为1.2~1.6mm，嵌在滑槽内壁；所述的滚珠同样由轴承钢制成，直径为1.6~2mm，嵌于滑槽侧壁；所述的导轨上有与滚柱和滚珠契合的沟槽，滚柱和滚珠保证导轨上下顺利滑动，涂抹润滑油可大大降低滑动摩擦力，同时使导轨不会发生微偏，当导轨滑到滑槽底部时，塑形压头、两个内嵌式挡板、两个侧部挡板和垫片组成的空间尺寸恰好为30mm×30mm×30mm的应变砖试块成型尺寸。

本发明一种应变砖制作模具的使用方法，具体包括以下步骤：

（1）将垫片置于承压模座中间的凹槽部位，在内嵌式挡板和侧部挡板内侧涂抹脱模剂；

（2）使内嵌式挡板和侧部挡板闭合，相邻的内嵌式挡板和侧部挡板上的开孔对正，将单头螺栓穿过内嵌式挡板两侧的圆柱形开孔，与侧部挡板内螺纹开孔咬合，利用扳手旋转拧紧，装填并初步捣实相似材料；

（3）在滑槽内的滚柱和滚珠上涂抹润滑油，将塑形压头放入模具，通过调整使塑形压头两侧的导轨对准内嵌式挡板上的滑槽，使塑形压头水平落下；

（4）将模具放在试验机上进行试件压制，压制成型后，取下塑形压头，松动单头螺栓，打开两个内嵌式挡板和两个侧部挡板，托住垫片移取应变砖试块。

本发明一种应变砖制作模具，利用导轨和滑槽控制塑性压头垂直滑动，确保应变砖压制均匀高效，具有以下优点：

（1）塑形压头两侧带有导轨，与内嵌式挡板上的滑槽契合，可使塑形压头严格的上下滑动，既防止塑形压头啃咬挤压损坏模具，延长模具的使用寿命，又能保证塑形压头均匀压制应变砖；

（2）滑槽内设有滚珠和滚柱，并涂抹润滑油，滚珠和滚柱可以转动，大大降低了导轨在滑槽内的滑动摩擦力，保证滑动顺畅；

（3）两个内嵌式挡板和两个侧部挡板与承压模座通过合页相连，成为整体，安装简单，移动方便，同时相邻的内嵌式挡板和侧部挡板之间通过单头螺栓紧密连接，与合页一起作为挡板的支撑结构，不需要再额外添加套箍，节省用料；

（4）挡板内侧下部设有圆角，既能与垫片紧密贴合，在试件压制时不会漏浆，保证试件的精密性，又不会在拆模时啃咬垫片和应变砖试块，而且在均匀涂抹脱模剂后可以使多余的脱模剂沿圆角流下，不会淤积至模具底部，不仅防止应变砖与模具粘连，又不会污染损坏应变砖；

（5）承压模座上开有凹槽，只需将垫片的下部凸起放入承压模座的凹槽，垫片即在承压模座中央，定位精准，且应变砖压制成型后可以托住垫片移取，避免了直接接触应变砖，更好的保证了应变砖的完整性。

附图说明

图1是本发明一种应变砖制作模具的结构示意图。

图2是本发明一种应变砖制作模具的无承压板俯视图。

图3是本发明一种应变砖制作模具的正视图。

图4是本发明一种应变砖制作模具的侧视图。

图5是本发明一种应变砖制作模具的1-1截面图。

图6是本发明一种应变砖制作模具的2-2截面图。

图7是本发明一种应变砖制作模具的内嵌式挡板拆卸示意图。

图8是本发明一种应变砖制作模具的侧部挡板拆卸示意图。

图例说明：1-承压板；2-塑形压头；3-承压模座；4-垫片；5-单头螺栓；6-内嵌式挡板；7-侧部挡板；8-合页；9-导轨；10-滑槽；11-滚柱；12-滚珠；13-应变砖试块。需要特别说明的是，图例中 “13-应变砖试块”是本发明的制作对象，并不是本发明的组成部分，为使本发明使用方法和应变砖制作过程更加清楚明确，故在图7和8中予以展示。

具体实施方式

本发明提供了一种应变砖制作模具，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图1~图8所示，本发明一种应变砖制作模具，主要由承压塑形结构、成型围挡结构、压缩导向结构组成，其特征在于，所述的承压塑形结构是由承压板1、塑形压头2、承压模座3和垫片4组成，所述的成型围挡结构是由单头螺栓5、两个内嵌式挡板6、两个侧部挡板7和合页8组成，所述的压缩导向结构是由导轨9、滑槽10、滚柱11和滚珠12组成。

所述的承压板1采用直径100mm，厚度为10~15mm圆柱形不锈钢板制成，塑形压头2在承压板1中间，为30mm×30mm×15mm的不锈钢块，与承压板1连为一体；承压模座3尺寸和材质与承压板1一致，其上表面中央部位有一个深2mm的凹槽，凹槽底部做粗糙处理；垫片4采用30mm×30mm×7mm的不锈钢板，上表面作光滑处理，下部2mm厚度部分做收边处理，使其周长略小于凹槽周长，作为下部凸起，表面做成粗糙状，下部凸起与承压模座3的凹槽契合；垫片4和塑形压头2之间为相似材料应变砖试块13，所压制的应变砖试块13尺寸为30mm×30mm×30mm。

所述的单头螺栓5为35#钢制成的直径5mm的抗剪型高强螺栓，长度为15~18mm；所述的两个内嵌式挡板6由不锈钢板制成，内嵌式挡板6两侧厚度为7~10mm，中间厚度为12~15mm，两侧设有圆柱形开孔，开孔直径略大于螺栓杆直径，便于单头螺栓5穿过；所述的两个侧部挡板7由厚度为12~15mm的不锈钢板制成，侧面设有内部攻丝的内螺纹开孔，此开孔与内嵌式挡板6两侧的圆柱形开孔相对，内螺纹与螺栓外螺纹契合，当两个内嵌式挡板6和两个侧部挡板7闭合时，单头螺栓5穿过内嵌式挡板6两侧的圆柱形开孔，与侧部挡板7内螺纹开孔咬合，经扳手旋转拧紧后，两个内嵌式挡板6和两个侧部挡板7形成整体；所述的两个内嵌式挡板6和两个侧部挡板7内侧下部设有圆角，因此两个内嵌式挡板6和两个侧部挡板7开合时不会啃咬垫片4和应变砖试块13，且圆角上部与垫片4相靠紧密，在模具装料之前，需要在两个内嵌式挡板6和两个侧部挡板7内壁刷一层脱模剂，涂抹均匀后，多余的脱模剂沿着圆角流下；所述的合页8为不锈钢材质，两个内嵌式挡板6和两个侧部挡板7通过合页8与承压模座3固定在一起，两个内嵌式挡板6和两个侧部挡板7可以通过合页8转动，同时合页8作为两个内嵌式挡板6和两个侧部挡板7下部的支撑结构，与单头螺栓5一起将围挡结构固定在一起。

所述的导轨9在塑形压头2两侧，与塑形压头2和承压板1连为一体，材质与塑形压头2相同，为不锈钢材质；所述的滑槽10位于两个内嵌式挡板6的嵌入部分上部，滑槽10与导轨9契合；所述的滚柱11类似于圆柱滚子，由轴承钢制成，直径为1.2~1.6mm，嵌在滑槽10内壁；所述的滚珠12同样由轴承钢制成，直径为1.6~2mm，嵌于滑槽10侧壁；所述的导轨9上有与滚柱11和滚珠12契合的沟槽，滚柱11和滚珠12保证导轨9上下顺利滑动，涂抹润滑油可大大降低滑动摩擦力，同时使导轨9不会发生微偏，当导轨9滑到滑槽10底部时，塑形压头2、两个内嵌式挡板6、两个侧部挡板7和垫片4组成的空间尺寸恰好为30mm×30mm×30mm的应变砖试块13成型尺寸。

本发明一种应变砖制作模具的使用方法，具体包括以下步骤：

（1）将垫片4置于承压模座3中间的凹槽部位，在内嵌式挡板6和侧部挡板7内侧涂抹脱模剂；

（2）使内嵌式挡板6和侧部挡板7闭合，相邻的内嵌式挡板6和侧部挡板7上的开孔对正，将单头螺栓5穿过内嵌式挡板6两侧的圆柱形开孔，与侧部挡板7内螺纹开孔咬合，利用扳手旋转拧紧，装填并初步捣实相似材料；

（3）在滑槽10内的滚柱11和滚珠12上涂抹润滑油，将塑形压头2放入模具，通过调整使塑形压头2两侧的导轨9对准内嵌式挡板6上的滑槽10，使塑形压头2水平落下；

（4）将模具放在试验机上进行试件压制，压制成型后，取下塑形压头2，松动单头螺栓5，打开两个内嵌式挡板6和两个侧部挡板7，托住垫片4移取应变砖试块13。

Claims (5)

1.一种应变砖制作模具，其特征在于，它由承压塑形结构、成型围挡结构和压缩导向结构组成；其中，承压塑形结构由承压板、塑形压头、承压模座和垫片组成，塑形压头与承压板一体，垫片置于承压模座的凹槽上；成型围挡结构由单头螺栓、内嵌式挡板、侧部挡板和合页组成，两种挡板上部通过单头螺栓连接，下部使用合页与承压模座固定，挡板内侧下部设圆角；压缩导向结构由导轨、滑槽、滚柱和滚珠组成，导轨连在塑形压头两侧，滑槽位于内嵌式挡板的嵌入部分，滚柱和滚珠嵌在滑槽内，导轨与滑槽相互契合。

2.根据权利要求1所述的一种应变砖制作模具，其特征在于，所述的承压板采用直径100mm，厚度为10~15mm圆柱形不锈钢板制成，塑形压头在承压板中间，为30mm×30mm×15mm的不锈钢块，所述的承压模座尺寸与承压板一致，其上表面中央部位开有深2mm的凹槽，所述的垫片采用30mm×30mm×7mm的不锈钢板，下部2mm厚度部分的下部凸起与承压模座的凹槽契合，垫片和塑形压头之间为相似材料应变砖试块，所压制的应变砖试块尺寸为30mm×30mm×30mm。

3.根据权利要求1所述的一种应变砖制作模具，其特征在于，所述的单头螺栓为35#钢制成的直径5mm的抗剪型高强螺栓，所述的两个内嵌式挡板两侧设有圆柱形开孔，两个侧部挡板侧面设有内部攻丝的内螺纹开孔，单头螺栓穿过圆柱形开孔与内螺纹开孔咬合，挡板内侧下部的圆角上部与垫片紧密贴合，所述的合页作为两个内嵌式挡板和两个侧部挡板下部的支撑结构，与单头螺栓一起将围挡结构固定在一起。

4.根据权利要求1所述的一种应变砖制作模具，其特征在于，所述的导轨在塑形压头两侧，与塑形压头和承压板连为一体，所述的滚柱和滚珠皆由轴承钢制成，滚柱嵌在滑槽内壁，滚珠嵌在滑槽侧壁，导轨上有与滚柱和滚珠契合的沟槽，保证导轨上下顺利滑动。

5.根据权利要求1所述的一种应变砖制作模具的使用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

（1）将垫片置于承压模座中间的凹槽部位，在内嵌式挡板和侧部挡板内侧涂抹脱模剂；

（2）使内嵌式挡板和侧部挡板闭合，相邻的内嵌式挡板和侧部挡板上的开孔对正，将单头螺栓穿过内嵌式挡板两侧的圆柱形开孔，与侧部挡板内螺纹开孔咬合，利用扳手旋转拧紧，装填并初步捣实相似材料；

（3）在滑槽内的滚柱和滚珠上涂抹润滑油，将塑形压头放入模具，通过调整使塑形压头两侧的导轨对准内嵌式挡板上的滑槽，使塑形压头水平落下；

（4）将模具放在试验机上进行试件压制，压制成型后，取下塑形压头，松动单头螺栓，打开两个内嵌式挡板和两个侧部挡板，托住垫片移取应变砖试块。