基于SolidWorks扁平类陶瓷制品真空挤压成型焊接式挤压筒折弯成型板材的展开设计.docx

基于SolidWorks扁平类陶瓷制品真空挤压成型焊接式挤压筒折弯成型板材的展开设计蔡祖光摘要：详细介绍了利用SolidWorks三维软件的钣金特征绘制扁平类陶瓷制品真空挤压成型焊接式挤压筒板材折弯成型中性面曲面实体的方法，并指出利用钣金特征建模转换成展开图的设计方法，是扁平类陶瓷制品真空挤压成型焊接式挤压筒折弯成型板材展开设计——放样下料的最佳选择。它与传统的展开设计方法相比，具有简单实用、图形精确、误差小、不必进行复杂的计算和烦杂的绘图等工作，而且还能实现参数化设计等优点。关健词：挤压筒；压缩筒；中性面曲面實体；折弯板材；设计方法1前言目前，真空挤压成型机是国内外蜂窝陶瓷载体、劈开砖（也称劈裂砖或劈离砖）、耐火砖、耐酸砖、屋面瓦、陶土板（也称干挂陶板或陶板）及窑炉垫板（俗称中空棚板）等陶瓷制品塑性挤压成型的关键设备。真空挤压成型机按坯体的挤出方位可大致区分为卧式真空挤压成型机和立式真空挤压成型机，但因立式真空挤压成型机挤出的坯体传送困难等原因，所以在陶瓷制品等塑性挤压成型的实践生产中，通常仅采用卧式真空挤压成型机。卧式真空挤压成型机（通常简称真空挤压成型机，除非另有说明）按螺旋（也称绞刀或螺旋绞刀）轴的多少又可分为单轴（搅泥螺旋和挤泥螺旋依次安装于同一轴上）真空挤压成型机、双轴（上轴为搅泥螺旋轴、下轴为挤泥螺旋轴）真空挤压成型机、三轴（上部搅泥部分为两根搅泥螺旋轴、下轴为挤泥螺旋轴）真空挤压成型机。同时考虑到真空挤压成型机工作时，处于同一平面内平行布置的两螺旋轴的相互逆向运转，不仅对泥料产生剧烈的破碎、搅拌、混匀和搓揉等作用，而且还有利于泥料挤压得更加致密及挤出效率更高等，便于获得含水较低、结构致密、机械强度较高、表面平整光洁及具有预定截面形状规格尺寸的陶瓷坯体。所以说，陶瓷制品等塑性挤压成型实践生产中，广泛应用的真空挤压成型机几乎都是三轴真空挤压成型机。2挤压筒的结构形式真空挤压成型机的挤泥装置中，从最末端挤泥螺旋（也称螺旋推进器）的终止处到机嘴（俗称成形模具）之间的部分通常称为挤压筒（俗称机头）。目前，国内外扁平类陶瓷制品塑性挤压成型采用的挤压筒几乎都是由圆截面逐渐过渡到矩形截面的圆形渐变式矩形的特殊筒体（俗称“天圆地方”挤压筒），如图1所示，它主要用于方形蜂窝陶瓷载体、耐火砖、耐酸砖、屋面瓦、中小规格尺寸劈开砖、陶板及中空棚板等扁平类陶瓷制品的塑性挤压成型。同时，挤压筒按其制造生产方式的差异也可大致区分为铸造式挤压筒和金属板材折弯成型压缩筒之结构形式的焊接式挤压筒（简称焊接式挤压筒）。2.1铸造式挤压筒在铸造挤压筒毛坯的生产过程中，由于铸造属于热加工的范畴，其生产工艺非常复杂，生产周期较长。造型时型腔、模芯等造型偏差大；因此，浇注时易造成铸件的“错箱”及“飞边”等缺陷，从而导致铸造式挤压筒两端面的形状位置精度差及内部型腔工作表面粗糙及凹凸不平等，严重影响铸造式挤压筒的设计制造质量。其后果是当陶瓷坯体条（俗称泥条）塑性挤压成型时，由于泥条左右两侧的挤压成型速度相差较大，导致泥条呈“S型”弯曲前行。即使肉眼观察到泥条似乎也是呈现“直线”前行的，但由于泥条内部存在内应力的作用，那么泥条切断成为陶瓷坯体后，再经后续工序（如干燥、烧结等）时易产生微裂纹及裂纹等缺陷。严重时，甚至泥条刚挤出成型时就分裂成许多碎块，根本成型不了陶瓷坯体。虽然通过优化铸造式挤压筒的结构设计、改善其铸造成型工艺，可有效地减少铸造式挤压筒两端面的中心对称平面的重合度误差及其内部型腔工作表面的打磨抛光工作量，但仍不能从根本上消除铸造式挤压筒两端面的中心对称平面的重合度误差大及其内腔工作表面粗糙凹凸不平等缺陷。因此，利用塑性好、折弯性能好及焊接性能良好且表面平整光洁的Q235A碳素结构钢板或0Cr18Ni9奥氏体不锈钢板等折弯成型圆形渐变式矩形之压缩筒后，再焊接成挤压筒（俗称焊接式挤压筒）的设计制造生产方式是消除铸造式挤压筒两端面中心对称平面的重合度误差大及其内部型腔工作表面粗糙凹凸不平等缺陷的有效途径。2.2焊接式挤压筒扁平类陶瓷制品真空挤压成型用焊接式挤压筒的结构示意图如图1所示，它是由圆法兰1-A、矩形法兰1-C及压缩筒1-B压缩筒三部分组成的。其中圆法兰及矩形法兰可由24～30mm厚的Q235A碳素结构钢板或0Cr18Ni9奥氏体不锈钢钢板经粗加工（金属切削加工）后制成；压缩筒通常由8mm厚的Q235A碳素结构钢板或0Cr18Ni9奥氏体不锈钢钢板经等离子弧切割或氧气乙炔火焰（但不宜用于切割0Cr18Ni9奥氏体不锈钢材料）切割等下料后，打磨切割边残渣及去除毛刺后，经液压折弯机折弯成型及对焊焊接后成为圆形渐变式矩形光滑过渡型压缩筒（如1-B所示），然后将圆法兰、矩形法兰和压缩筒焊接成为焊接式挤压筒毛坯。焊接式挤压筒毛坯经去除残余焊接应力退火处理后，最