基于高精度砼的制成件鋼模具結構設計

摘 要：隨著我國經(jīng)濟建設持續(xù)快速發(fā)展，以及高速鐵路建設的不斷完善，砼制件鋼模具的應用需求愈來愈大。本文主要以隧道工程中主要需要的盾構管片鋼制模具和無砟軌道板鋼模為例子，對二者的工作原理進行了介紹和淺層對比，進一步對鋼制模具結構進行了設計分析。希望本文可以為我國高精度砼的制成件鋼模具設計提供一些技術指導，促進我國高速鐵路事業(yè)蓬勃發(fā)展，提升我國的國際影響力。

關鍵詞：高精度砼的制成件鋼模具；盾構管片鋼制模具；無砟軌道板材料鋼模

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.017

0 前言

鐵路是我國的重要交通運輸方式之一，高速鐵路是近年來新興的運輸產業(yè)，集合高速度、高技術、高服務于一身，這樣一來高規(guī)格高精度砼的制成件需求量倍增。其中最常用的就是盾構管片鋼制模具和無砟軌道板材料鋼模，這兩類產品經(jīng)過我國的引進、升級和應用逐漸更新升級，已經(jīng)逐步適合我國工業(yè)發(fā)展節(jié)奏，并形成規(guī)模進行量產。通過對模具工作原理的了解和設計流程的分析有利于幫助模具技術人員理解流程，促進高精度砼的制成件鋼模具產業(yè)長遠發(fā)展。

1 論述鋼制模具的工作原理

（1）盾構管片鋼制模具原理。盾構管片鋼制模具是一種較早的進口類型模具，是隧道中最內層的屏障，承擔著土層、地下水的壓力，影響著隧道的性能和整體安全。所以，這類鋼制磨具的制作要求非常高，內部的結構也較為復雜。目前市場上有三種比較常見的直徑規(guī)格，分別為4、6、10米，三種類型的模具使用原理大致相同，都是使用板材和型材構成一個能夠基礎支撐的穩(wěn)定結構，目的是將型腔架起來。再進行脫模的過程中，要將型腔分解成以下幾個部分：前側模、頂模、端模、后側模、底模和活塊[1]。鋼制磨具的大致原理如下：第一是在模腔內部安裝好嵌件和活塊，同時注入混凝土開始振搗，振搗作業(yè)完成之后合上頂模進行第二次的振搗工作。在二次振搗作業(yè)過程中要注意處理頂端的混凝土，裸露部分需要人口清理。完成蒸養(yǎng)固化工作之后按照固定順序進行脫模，盾構管片鋼制模具制作就此結束。

（2）無砟軌道板材料鋼模的工作原理。無砟軌道板的部分結構與管片模具有很多相似之處，同樣都具有端模、底模、前后側模，唯獨沒有頂模。無砟軌道板在端模的設計上和盾構管片有一定的差別，前者的端模屬于活塊結構，且在活塊的結構尺寸上有些不同，一般來講無砟軌道版的尺寸較大。二者在工作運行上也有相似之處，但是振搗和蒸養(yǎng)作業(yè)上有差別。無砟軌道板材料鋼模的首次振搗工作是采用成組振搗的方式，而盾構管片不是同時進行振搗，而是按照時間順序依次進行[2]。蒸養(yǎng)作業(yè)方面，無砟軌道板材料鋼模是直接采用線上蒸養(yǎng)，所有程序在生產過程中得以實現(xiàn)。對比看來，無砟軌道板材料鋼模的生產線可以實現(xiàn)多套模具共同使用，線化效率要明顯高于盾構管片鋼制模具。另外，無砟軌道板材料的鋼模在頂部的修正也可以通過專業(yè)的修正設備統(tǒng)一處理。

2 鋼制模具結構設計分析

（1）盾構管片鋼制模具的設計分析。現(xiàn)今關于盾構管片鋼制模具的設計主要有三種：一是翻轉式的砼管片類型模具。翻轉式模具是最早出現(xiàn)的一類產品，起源于歐美國家，這種類型的模具的前后側模和端模的底部使用翻轉的鉸鏈進行固定，且固定在底模上，在脫模過程中需要翻開前后側模和端模；二是平移式的砼管片類型模具。平移式模具是目前市場上最常見且最常用的一類產品，使用原理是用滾動式軌道副的方式打開前后側模，解決了翻轉式模具開模過程時間長的問題，也可以減少開模造成的磨損，保護模具；三是端模固定類型的砼管片鋼制模具。端模固定類型鋼制模具是如今市面最新穎的產品，這種模具保留了傳統(tǒng)翻轉式鋼制模具的前后側模部分，并將端模部分進行固定設計，進而為脫模作業(yè)提供便利，可以將制件和活塊一起脫出，簡化了原有復雜繁瑣的操作程序，降低專業(yè)操作人員工作難度，更加容易操作和檢測。

（2）無砟軌道板鋼模制成件的設計分析。由于無砟軌道板鋼模制成件的工作原理較為簡單明了，此類鋼模的結構設計也較為單一簡便，目前經(jīng)常使用的也只有一種。這種制成件由前后側模、底模、鎖緊結構和端模構成。關于底模的設計上，對底模的平整情況要求較高，這主要是源于底模成型需要的面積較大。同時，在前后側模的剛度上也具有較高的要求，前后側模的長寬比例較大。前文已經(jīng)介紹到無砟軌道鋼模制成件線上生產可以多組同時進行，實際上的線上檢測也可以按照此類方法完成，鑒于此類裝配精準度的要求極高，多組齊頭檢測有利于全站進行整體的把控和測量。在振搗作業(yè)方式上，無砟軌道板鋼模制成件采用電動的激振器，以提高制成件的整體剛度。

（3）砼制件鋼模流程設計分析。砼制件鋼模設計的基本原理是從砼制件上反求模具的型腔，然后在設計其它部件進行結構的最終細化[3]。這一基本原理決定了砼制件鋼模自上而下的設計流程：一是根據(jù)模具制件圖紙的造型和最終分析，通過計算機抄繪精確的制件圖像；二是通過計算機進行布爾運算，來求解出模具的型腔規(guī)格，在砼制件鋼模的收縮量上不予考慮，模具長寬比比例較大的除外；三是對于模腔的結構進行細致分析并分解出各個結構；四是對于前后側模、端模、底模等結構進行結構上的補強和設計；五是對砼制件鋼模進行初步組裝，設計組裝過程中的活塊、鉸鏈等運動部件，注重模具的整體性；六是批量檢測驗證，通過檢驗后制作生產圖，工程步驟確保嚴謹細致。

3 結論

綜上所述，通過對盾構管片鋼制模具和無砟軌道板材料鋼模的工作原理分析，可以讓模具專業(yè)技術人員深入了解此類模具，對于剖析二者的結構形式和設計流程加深各個制作工作的安排，知曉每一步驟的重點和注意事項，巧妙應用避開繁瑣，減少機器磨損。配合計算機技術可以顯著提高無砟軌道板、盾構管片生產的精準度，為模具生產提供技術支持。細心積累操作經(jīng)驗，不斷思考新觀點和新方法，是高精度砼制件鋼制模具發(fā)展的長遠動力。

參考文獻：

[1]黃曉峰，葛友華，張廣冬等.基于CAD/CAE技術的鋼筋混凝土排水管模具設計[J].混凝土與水泥制品，2013（03）：66-69.

[2]張吟秋.頂進施工法用鋼筋混凝土箱涵制作及應用[J].混凝土與水泥制品，2015（12）：32-37.

作者簡介：陳利（1982-），男，河北秦皇島人，本科，助理工程師，研究方向：管片模具。