等弱压砖材模具的运行预设

　　上模芯尺寸的确定由于砖坯泥料在模具型腔内是松散的，为了便于在压制成型过程中排出其中的空气，上模芯与模框之间必须留有一定的间隙D，而模框的尺寸（即砖坯尺寸）又是由瓷砖的实际尺寸和砖坯的烧结收缩率决定的。所以上模芯的尺寸为：L=L0/（1-E）-2D，B=B0/（1-E）-2D（1）式中：L，B―上模芯的长度和宽度；L0，B0―为瓷砖成品的实际长度和宽度；E―砖坯的烧结收缩率，由配方决定；D―单面间隙，一般取0.05～0.1mm.

　　上模芯的高度尺寸根据压力机的封闭高度来确定。上模芯基体的结构形式既要使片与基体之间形成封闭的互相贯通的液压腔，又要保证它们构成一个完整的整体。为此，必须在上模芯基体的成型面上加工出许多小的液压孔，并使这些液压孔在基体内部互相贯通，同时使相邻的液压孔之间留有一定的面积与橡胶片粘接在一起。这样通过压胶工序后，便形成了具有许多"小室"的液压腔，就象一个多连通的连通器一样，能够保证形成等静压力。

　　从结构上来说，液压孔在内部贯通的形式主要有两种：一是在平行于成型面的平面上钻一些纵横交错的盲孔，并与各液压孔相通；二是从各液压孔内部沿与成型面呈45°的方向向四边钻孔，直到相邻的液压孔相互惯通。如所示。

　　等静压上模芯的结构液压孔的优化设计液压孔的端面形状通常采用圆形、正方形或长方形，其大小在22～28mm之间。为了便于加工液压孔和预制胶垫（胶垫事先放入液压孔内，用于防止压胶时堵塞液压腔通道），液压孔孔径已实行了标准化。

　　液压孔孔径的大小实际上决定了静压比这个重要的技术参数。静压比是指在成型面上液压孔的总面积与上模芯的总面积之比。它是衡量等静压效果的技术指标，该值越大，等静压的效果越好，对瓷砖的质量提高越大。

　　现以圆形液压孔为例说明如何优化孔径尺寸，使静压比达到优值。目标函数与设计变量设沿上模芯长宽两个方向排列的液压孔孔数分别为：n1=L-2c+ed+e，n2=B-2c+ed+e（2）式中：d―液压孔孔径；e―相邻两孔之间的边距；c―边孔到模芯外侧的边距；<>―表示舍去取整为了获得佳的产品质量，通常取静压比作为目标函数，使其达到大值。即目标函数为：F（X）=Pn1n2d24LB（3）约束条件1）尺寸约束根据实验可知，液压孔的孔径通常为22≤d≤28，而且是离散的标准化数值。又由于结构的限制，边距c应满足c≥10.即：g1（X）=22-x1≤0（5）g2（X）=x1-28≤0（6）g3（X）=10-x2≤0（7）2）粘接强度条件橡胶片与基体之间粘接得必须牢固，一旦发生“脱胶”，就意味着模芯的失效。而薄弱的地方是在上模芯内部的两液压孔之间的区域。为了进行简化，近似地取单个液压孔来分析。应有：g4（X）=Px12Pdmax4（x1+x3）2-Px12―≤0（8）式中：Pdmax―上模芯中流体介质的大动压强；―橡胶片与基体之间的许用粘接强度。

　　优化方法综上所述，建立起的液压孔优化数学模型是一个三维非线性混合设计变量的优化问题，可以采用离散型惩罚函数法进行求解。鉴于本优化问题的设计变量不多，为减少编程的工作量，提高求解过程的稳定性，本文进一步对x2，x3进行离散化处理，使用离散变量的网格法进行优化。实例计算对300×300mm的瓷砖，设砖坯的烧结收缩率E=5.75，单面间隙D=0.08mm，则上模芯的尺寸L=B=318.14mm.优化结果是：当d=26，e=4.1，c=10.62时，孔数n1=n2=10，静压比为52.45.

　　结束语1）等静压瓷砖模具可以提高瓷砖的质量和优品率，减少烧结时因砖坯收缩不均匀产生的裂纹、周边不齐和翘角等废次品，具有良好的发展前景。2）本文为等静压瓷砖模具的设计提出了优化的方法，该方法非常实用易行，计算可靠。