专利名称：一种多孔陶瓷燃烧板的干压成型模具及其成型方法
技术领域：
本发明涉及陶瓷模压成型技术领域，特别是一种多孔陶瓷燃烧板的干压成型模具及其成型方法。
背景技术：
环境和能源问题是威胁着人类生存的重大课题，随着环境的日益恶化和能源的逐渐匮乏，节能减排已经受到全世界的普遍关注；陶瓷燃烧板作为一种特殊多孔结构的新型陶瓷产品，具有低热膨胀性、比表面积大、隔热性好、重量轻等特点，特别适用于以燃气为燃烧体的蓄热助燃产品和作为各种催化剂的载体，近年来在取暖、节约能源和净化汽车尾气等方面得到了广泛的应用。红外线陶瓷燃烧板是比较常见的一种蓄热助燃产品；此种陶瓷板通常将表面由简单的平面式改进成波纹交错的立体型，增大比表面积和燃烧工作面积，从而起到更好的蓄热助燃作用，实现更完全的燃烧而没有火焰苗，达到红外线加热效果，从而实现低能耗、高燃烧率及高环保的要求，克服了普通的的平面式陶瓷板在燃气燃烧时火焰过长，燃烧不够充分，导致能耗高，排放不达标等问题；如果在陶瓷板上涂覆高品质的燃烧催化剂还可以使节能减排效果更佳；诸如此类的陶瓷燃烧板产品的需求越来越多，广泛应用于取暖、餐饮和工业窑炉等对节能排放要求较高的领域中。干压成型是一种非常简单直观的陶瓷成型方法，将经过筛选、配比合适的粉料倒入一定形状的钢模型腔内，借助于凸模，通过外加压力、便可将粉料压制成坯体；干压法成型，设备、模具和工艺简单、成本低、操作维修方便；在现有的陶瓷成型技术中，多孔陶瓷多采用挤出成型法、注浆成型法、热压铸成型法和注射成型法，这些成型法与干压法相比都有着相应的缺点；挤出成型法、注浆成型法和热压铸成型法的压力远小于干压法，不利于形成致密的坯件。挤出成型法、热压铸成型法和注射成型法中原料的粒径比相对较大，对坯件质量也有影响；且这三种工艺要求原料在一定压力作用下流动性好，所以它们的塑化剂的加入量要比干压成型高很多，但是过多的塑化剂不仅会使得制件产生偏析现象，影响制品的使用；还会使坯件在后期的脱脂和烧结过程中收缩过大，易产生坍塌和变形，影响产品的最终质量。但是现有的干压技术主要用来成型结构相对简单的片、板、块等陶瓷产品，而对于多孔类的陶瓷燃烧板这样的高孔密度且具有波纹交错的立体型表面的制件没有应用，其困难主要是受到多孔陶瓷燃烧板的成型工艺、成型模具与成型设备的制约；目前，国内用于多孔陶瓷燃烧板干压成型的模具尚不完备，加工过程中可控制性差，产品精度低，生产成本高，过程复杂，且模具不具有可替换性。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种易于控制、具有可替换性、 可制备高精度的优质多孔陶瓷燃烧板的成型模具。
本发明的另一目的还在于提供一种工艺过程简单、制造成本低的多孔陶瓷燃烧板的干压成型方法。本发明的技术方案概述如下
一种多孔陶瓷燃烧板的干压成型模具，包括上模和下模两部分，其特征在于所述上模由顶板、上模板和凸模组成，顶板、上模板和凸模从上至下依次固定连接成一体并通过顶板固定在液压机的动梁上；下模包括料圈、料框、承料板、成型针及其固定部件、脱模机构、 驱动液压缸和支撑固定板；下模通过支撑和底板固定在工作台上，上模和下模通过四根长导柱相连，以保证上、下模的对中；料圈上安装一个能够更换的料框，料框上开有与产品长宽尺寸大小相同的通透料腔，料圈两侧各连接一个规格相同的驱动液压缸；承料板置于料圈下面，与料框配合形成加料室，成型针穿过承料板的孔隙作为模具的型芯并由安装在承料板下方的成型针固定部件固定；承料板和成型针及其固定部件位于支撑固定板上方；脱模机构由顶块、推板、顶出杆和尾轴组成，推板通过四根安装在成型针固定部件上的导柱导向，顶块穿过支撑固定板上的槽孔，上、下端分别与承料板和推板相连，推板通过顶出杆和尾轴与液压机连接。所述的一种多孔陶瓷燃烧板的干压成型模具，其特征在于所述的上模板上对称安装有四个可调式的限位装置，防止凸模下行时使成型针弯曲或折断；在顶板、料圈和推板的同一侧各安装一个位置传感器，用于模具行程位置的精确控制。所述的一种多孔陶瓷燃烧板的干压成型模具，其特征在于所述料框的厚度为陶瓷板产品厚度的2 4倍。所述的多孔陶瓷燃烧板的干压成型模具，其特征在于所述的承料板是双层阶梯状，上台阶尺寸小，下台阶尺寸大；上台阶尺寸与料框上的料腔呈间隙配合，配合间隙为
O.05、. 1mm，承料板上加工有若干与成型针呈间隙配合的通孔，配合间隙由粉体粒径大小决定，为平均粒径的1/Γ1/2，承料板的上表面根据产品需要加工出各种凸凹的纹理。所述的多孔陶瓷燃烧板成型模具，其特征在于所述的成型针为双层阶梯状，用于固定的一端尺寸较大，成型针的横截面为圆形、正方形和六边形等，针头加工有倒圆角，以减小成型阻力，成型针伸出其固定部件的长度等于承料板厚度与产品孔深之和。所述的多孔陶瓷燃烧板成型模具，其特征在于所述成型针固定部件由成型针垫板和成型针固定板组成，成型针下端固定在成型针固定板的孔内；成型针固定板位于成型针垫板之上。所述的多孔陶瓷燃烧板成型模具的成型方法，其特征在于包括以下步骤
(I)调节模具初始状态，液压机带动上模上升到上限点，调节承料板使承料板的下表面与成型针固定板的上表面贴合，成型针穿过承料板上的针孔伸出承料板以上，调节驱动液压缸带动料圈沿垂直方向移动，使承料板进入料圈上的料框；(2)加料，将提前处理好的粉料刮入料框的加料室内；(3)压实成型，上模下行进入料框，对粉料进行压实，下行到下限点后，保压5 30s ;(4)取件，将上模和料圈抬起，然后由脱模机构通过导柱将承料板上推， 使成型针退出承料板，此时承料板的上表面与料圈的下表面之间的预留距离应方便取件， 取出工件；(5)复位，使模具恢复到步骤(I)所述的初始状态，完成一个加工周期。所述的多孔陶瓷燃烧板成型模具的成型方法，其特征在于调节模具初始状态时， 承料板进入的料框的高度为3 5mm ;每次加料的高度应与料框的上边缘平齐；取件时，是先将成型针从承料板中退出，再将工件从承料板上水平移出。所述的多孔陶瓷燃烧板成型模具的成型方法，其特征在于所述工艺加工出的产品厚度大于成型针伸入料圈的长度，从模具中取出的是盲孔的工件，对其进行磨削，加工出最终的通孔产品。本发明有以下技术优势
I.由于本发明制备多孔陶瓷燃烧板采用的是干压成型，生产设备和工艺过程简单，生产效率高，产品的成型压力大，收缩率小。2.由于模具采用液压缸驱动，模具动作平稳，在模具的顶板、料圈和推板上安装有位置传感器，使模具的行程控制精确，且易于实现自动化生产。3.本发明所述的模具设计合理，结构简单，检查维修方便，在上模板上安装有限位装置，使模具操作安全，使用寿命长。4.如果产品的外形尺寸改变，只要将原来模具的凸模、料框和承料板进行适当的调整，增减成型针的数量，就能满足要求，其他部件可以继续使用，使模具的再制造更经济。5.承料板的上表面可以加工出不同样式的纹理，成型针的横截面形状和长短也可改变，从而能够生产出不同样式的产品。6.四根大导柱从上而下贯通上模部分和下模部分，导向性好；又因为成型针与承料板上孔的配合也起到导向作用，使产品的精度更高。7.本发明所述模具生产出的产品为盲孔，就不需要在凸模上加工出成型针孔，不仅减小了对中的难度，同时还降低了模具的制造成本。当然直接生产通孔产品也是能够实现的。
图I是本发明所述模具的主半剖面结构示意图2是本发明所述模具的下模部分俯视图3是图I所示模具的承料板零件的结构示意图4是图I所示模具的成型针零件的结构示意图5是图I所述模具在干压成型过程中取件时的位置示意图6是图I所示模具的A部位的放大结构示意图7是是使用图I所示零件加工出的多孔陶瓷燃烧板的结构示意图8是实际需要的最终广品的结构不意I底板；2液压缸；3支撑；4尾轴；5顶出杆；6推板；7支撑固定板；8成型针垫板；9成型针固定板；10料圈；11上模板；12顶板；13位置传感器；14凸模；15料框；16限位装置； 17长导柱；18工件；19成型针；20承料板；21导柱；22顶块。
具体实施例方式下面结合附图以生产表面光滑的多孔陶瓷燃烧板为实例，对本发明做进一步的说明。一种如图I和图2所示的多孔陶瓷燃烧板的干压成型模具，包括上模和下模两部分，其中上模由由顶板12、上模板11和凸模14组成，上模板和凸模从上至下依次固定连接成一体并通过顶板固定在液压机的动梁上；下模包括料圈10、料框15、承料板20、成型针19 及其固定部件、脱模机构、液压缸2和支撑固定板7组成；下模通过底板I和支撑3固定在工作台上；上模和下模通过四根长导柱17相连，以保证上模与下模的对中。料圈10上安装一个高度为陶瓷板产品厚度3倍的可更换的料框15，料框上开有产品长宽尺寸大小的通透料腔，料圈两侧各连接一个规格相同的驱动液压缸2 ;承料板置于料圈下面，与料框配合形成加料室，成型针19穿过承料板的孔隙作为模具的型芯并由安装在承料板下方的成型针固定部件固定；承料板和成型针及其固定部件位于支撑固定板上方；脱模机构由顶块22、 推板6、顶出杆5和尾轴4组成，顶块穿过支撑固定板上的槽孔，上、下端分别与承料板和推板相连，推板由四根导柱21导向，推板通过顶出杆和尾轴与液压机连接。如图I所示，所述的上模板上对称安装有四个可调式的限位装置16，防止凸模下行时使成型针弯曲或折断，在顶板12、料圈10和推板6的同一侧各安装一个位置传感器，用于模具行程位置的精确控制。如图3所示，所述的承料板20是双层阶梯状，上台阶尺寸较小，与料圈的料腔呈间隙配合，配合间隙一般为O. 05、. 1mm，承料板上加工有若干与成型针呈间隙配合的通孔，配合间隙由粉体粒径大小决定，为平均粒径的1/Γ1/2，承料板的上表面根据产品需要为光滑表面。如图4所示，所述的成型针19为双层阶梯状，固定端尺寸较大，横截面可以为圆形、正方形和六边形等，针头加工有倒圆角，以减小成型阻力，成型针伸出其固定部件的长度等于承料板厚度与产品孔深之和。一种使用上述的干压成型模具生产多孔陶瓷燃烧板的成型方法，其特征在于包括以下步骤
(O调节模具初始高度，液压机带动上模上升到上限点，调节承料板高度使承料板的下表面与成型针固定板的上表面贴合，成型针穿过承料板上的针孔伸出承料板以上并小于产品厚度的位置，调节驱动液压缸带动料圈沿垂直方向移动，使承料板进入料圈上的料框；(2)加料，将提前处理好的粉料刮入料框的加料室内，粉料加入量与料框的上边缘平齐；(3)压实成型，上模下行进入料框，对粉料进行压实，下行到下限点后，安装在上模部分的位置传感器接受位置信号，使上模停止向下运动，然后保压IOs ; (4)取件，将上模和料圈抬起，然后由脱模机构将承料板上推，使成型针退出承料板，此时承料板的上表面与料圈的下表面之间的预留距离应方便取件，然后平移取出工件，这一过程的模具工作位置参照图5 所示；(5)复位，使模具恢复到步骤(I)所述的初始位置，完成一个加工周期。所述的多孔陶瓷燃烧板成型模具的成型方法，其特征在于调节模具初始高度时， 承料板进入的料框的高度为h为4mm，如图6所示；每次加料的高度应与料框的上边缘平齐；取件时，是先将成型针从承料板中退出，再将工件从承料板上水平移出。所述的多孔陶瓷燃烧板成型模具的成型方法，其特征在于使用所述工艺加工出的产品厚度大于成型针伸入料圈的长度，从模具中取出的是如图7所示的盲孔工件，对其进行磨削，加工出如图8最终的通孔产品。以上内容是结合具体的优选实施方式，对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明；在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干推演和替换，都应视为属于本发明所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
权利要求
1.一种多孔陶瓷燃烧板的干压成型模具，包括上模和下模两部分，其特征在于所述上模由顶板、上模板和凸模组成，顶板、上模板和凸模从上至下依次固定连接成一体并通过顶板固定在液压机的动梁上；下模包括料圈、料框、承料板、成型针及其固定部件、脱模机构、驱动液压缸和支撑固定板；下模通过支撑和底板固定在工作台上，上模和下模通过四根长导柱相连，以保证上、下模的对中；料圈上安装一个能够更换的料框，料框上开有与产品长宽尺寸大小相同的通透料腔，料圈两侧各连接一个规格相同的驱动液压缸；承料板置于料圈下面，与料框配合形成加料室，成型针穿过承料板的孔隙作为模具的型芯并由安装在承料板下方的成型针固定部件固定；承料板和成型针及其固定部件位于支撑固定板上方； 脱模机构由顶块、推板、顶出杆和尾轴组成，推板通过四根安装在成型针固定部件上的导柱导向，顶块穿过支撑固定板上的槽孔，上、下端分别与承料板和推板相连，推板通过顶出杆和尾轴与液压机连接。
2.如权利要求I所述的一种多孔陶瓷燃烧板的干压成型模具，其特征在于所述的上模板上对称安装有四个可调式的限位装置，防止凸模下行时使成型针弯曲或折断；在顶板、 料圈和推板的同一侧各安装一个位置传感器，用于模具行程位置的精确控制。
3.如权利要求I所述的一种多孔陶瓷燃烧板的干压成型模具，其特征在于所述料框的厚度为陶瓷板产品厚度的2 4倍。
4.如权利要求I所述的一种多孔陶瓷燃烧板的干压成型模具，其特征在于所述的承料板是双层阶梯状，上台阶尺寸小，下台阶尺寸大；上台阶尺寸与料框上的料腔呈间隙配合，配合间隙为O. 05、. 1mm，承料板上加工有若干与成型针呈间隙配合的通孔，配合间隙由粉体粒径大小决定，为平均粒径的1/Γ1/2，承料板的上表面根据产品需要加工出各种凸凹的纹理。
5.如权利要求I所述的一种多孔陶瓷燃烧板成型模具，其特征在于所述的成型针为双层阶梯状，用于固定的一端尺寸较大，成型针的横截面为圆形、正方形和六边形等，针头加工有倒圆角，以减小成型阻力，成型针伸出其固定部件的长度等于承料板厚度与产品孔深之和。
6.如权利要求I所述的一种多孔陶瓷燃烧板成型模具，其特征在于所述成型针固定部件由成型针垫板和成型针固定板组成，成型针下端固定在成型针固定板的孔内；成型针固定板位于成型针垫板之上。
7.—种多孔陶瓷燃烧板的成型方法，其特征在于包括以下步骤(I)调节模具初始状态，液压机带动上模上升到上限点，调节承料板使承料板的下表面与成型针固定板的上表面贴合，成型针穿过承料板上的针孔伸出承料板以上，调节驱动液压缸带动料圈沿垂直方向移动，使承料板进入料圈上的料框；(2)加料，将提前处理好的粉料刮入料框的加料室内；(3)压实成型，上模下行进入料框，对粉料进行压实，下行到下限点后，保压5 30s ; (4)取件，将上模和料圈抬起，然后由脱模机构通过导柱将承料板上推， 使成型针退出承料板，此时承料板的上表面与料圈的下表面之间的预留距离应方便取件， 取出工件；(5)复位，使模具恢复到步骤(I)所述的初始状态，完成一个加工周期。
8.如权利要求7所述的一种多孔陶瓷燃烧板的成型方法，其特征在于调节模具初始状态时，承料板进入的料框的高度为3 5mm ;每次加料的高度应与料框的上边缘平齐；取件时，是先将成型针从承料板中退出，再将工件从承料板上水平移出。
9.如权利要求7所述的一种多孔陶瓷燃烧板的成型方法，其特征在于所述工艺加工出的产品厚度大于成型针伸入料圈的长度，从模具中取出的是盲孔的工件，对其进行磨削， 加工出最终的通孔产品。
全文摘要
本发明涉及陶瓷模压成型技术领域，特指一种多孔陶瓷燃烧板的干压成型模具及其成型方法。所述的成型模具，包括上模和下模，上模由顶板、上模板和凸模组成，下模包括料圈、料框、承料板、成型针及其固定部件、脱模机构、驱动液压缸和支撑固定板。使用本发明所述的模具进行多孔陶瓷燃烧板的成型可以使多孔陶瓷燃烧板的生产易于控制，工艺简单，模具具有可替换性，能够制造出高精度的优质产品。
文档编号B28B7/08GK102601852SQ20121009540
公开日2012年7月25日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者刘炯, 张亚民, 张清君, 戴亚春, 王匀 申请人:宜兴市亚盛特种陶瓷有限公司, 江苏大学