專利名稱：一種三維錯位通道多孔混凝土球成形模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種用于制造內(nèi)部具有三維錯位通道的預(yù)制球的成型模具。
背景技術(shù)：
為有效防治地表水體的水土流失，維護(hù)河湖岸坡的安全與穩(wěn)定，對各類污染水體實(shí)施有效的生態(tài)修復(fù)，改善生物多祥性， 提出了ー種使用多孔混凝土材料預(yù)制的球體及其組合模式，球體內(nèi)部設(shè)計(jì)x、y、z三維的錯位通道，通過連接件將球串接為平面、立體方陣及其各類構(gòu)型的生態(tài)魚礁(多孔混凝土球及其組合已于2007年7月11獲得發(fā)明專利授權(quán)，專利號ZL200410044905. 5)。為實(shí)現(xiàn)該類預(yù)制球的規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化、工程化的生產(chǎn)與應(yīng)用，提高其生產(chǎn)效率，同時(shí)也為其他類似材料預(yù)制球體提供成型模具和生產(chǎn)模式，為此研發(fā)了三維錯位通道多孔混凝土球的成型模具及技術(shù)方法。該成型模具與生產(chǎn)技術(shù)具有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、可移動性和操作便利性，根據(jù)工程需要實(shí)現(xiàn)預(yù)制球的現(xiàn)場化、工程化生產(chǎn)與應(yīng)用，該發(fā)明同樣適用于類似多孔混凝土性狀的其他材料預(yù)制球體制作。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明提供了ー種在保證預(yù)制球規(guī)定圓度的同吋，實(shí)現(xiàn)預(yù)制球體內(nèi)部三維錯位通道、孔洞孔壁相切的三維錯位通道多孔混凝土球成形模具。技術(shù)方案本發(fā)明的三維錯位通道多孔混凝土球成形模具，包括從下至上依次連接的托盤、模體、壓臺，以及X向串孔軸、y向串孔軸和Z向串孔軸，模體扣合在托盤上，所述壓臺從上部套入模體中，所述z向串孔軸垂直安裝在托盤上并穿過模體(5)，所述X向串孔軸和I向串孔軸均穿過模體并垂直于Z向串孔軸，X向串孔軸和I向串孔軸之間也相互垂直，X向串孔軸外表面與模體下底面的間距為O到1mm，X向串孔軸、y向串孔軸和Z向串孔軸兩兩之間的外表面間距為O到1mm。本發(fā)明中，托盤從下至上依次為底部平板、圓管和開ロ向上的半球體，半球體的底部設(shè)置有軸心穿過球心的第一軸孔，底部平板上設(shè)置有定位孔，第一軸孔與定位孔同軸；模體包括從下至上依次連接的第一圓柱體、球臺體、第二圓柱體、進(jìn)料ロ，第一圓柱體的內(nèi)徑大于半球體的外徑、小于球臺體的下底外徑，球臺體的下底內(nèi)徑與半球體的內(nèi)徑一致，球臺體的上底直徑與第二圓柱體的直徑一致；壓臺包括從下至上依次連接的球缺體、第三圓柱體和平板，球缺體與球臺體共同構(gòu)成ー個(gè)半球體，圓柱體的直徑與球臺體下底面直徑一致，球缺體的頂點(diǎn)設(shè)置有與第一軸孔和定位孔同軸的第二軸孔；z向串孔軸包括主軸和設(shè)置在所述主軸下端的定位軸，定位軸直徑小于主軸直徑，定位軸插入定位孔中，主軸依次穿過第一軸孔和第二軸孔；X向串孔軸和I向串孔軸均通過安裝孔穿過球臺體。本發(fā)明模具的使用方法為第一歩托盤定位。將托盤置于操作臺面，用z向串孔軸連接托盤與操作臺面，z向串孔軸的直徑變化處正好位于托盤的內(nèi)腔。
第二步將模體置于托盤上部，模體的下部圓柱形內(nèi)腔罩住托盤，模體與托盤形成了球體內(nèi)腔(即為模具的料倉)，x、y向串孔軸置于模體預(yù)留的孔隙中，因此，x、y、z三向串孔軸在料倉內(nèi)垂直立交。此時(shí)通過模體的進(jìn)料ロ填入混凝土等原始材料，填充量約為料倉容積的I. Γ1. 2倍(視原材料而定)，通過擠壓后，材料密實(shí)，形成預(yù)制球體。第三步將壓臺置于模體上部，z向串孔軸可恰好通過頂部球缺預(yù)留的孔洞。在壓臺上部施加規(guī)定的壓カ和振動頻率，壓臺相應(yīng)向下運(yùn)動，直至能夠制作規(guī)定圓度的預(yù)制球體。 第四步脫模方法。撤出壓臺，然后依次抽出x、y、z向串孔軸(沿著其直線方向抽出)，再向上抬升并移離模體，最后預(yù)制球體與托盤一起搬離操作臺面，待新預(yù)制球體在托盤上形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)(多孔混凝土材料硬化時(shí)間一般為24h)后，將托盤與球體分離，再經(jīng)過球體養(yǎng)護(hù)期，最終制備穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的預(yù)制構(gòu)型。此后更換新的托盤置于操作臺面，重復(fù)上述步驟。有益效果本發(fā)明是根據(jù)內(nèi)部具有三維錯位通道的多孔混凝土球體結(jié)構(gòu)而提出的制作模具，和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)使用該模具制備的產(chǎn)品可應(yīng)用于河湖堤岸防護(hù)、水土保持、水質(zhì)凈化及維護(hù)生物多祥性等領(lǐng)域。預(yù)制球體作為河湖生態(tài)修復(fù)、水質(zhì)改善、水土保持、維護(hù)生物多祥性的構(gòu)件之一，通過內(nèi)部的三維錯位通道(x、y、z三向)結(jié)構(gòu)，可串接成為平面、立體方陣等不同類型的組合形式，從而構(gòu)造堅(jiān)固、穩(wěn)定的河湖堤岸及生態(tài)魚礁，由于球體組合空隙較大，在保證其一定力學(xué)強(qiáng)度的同時(shí)，填充土壤及其他孔隙載體，可創(chuàng)造植物的生長條件，特別是采用多孔混凝土材料預(yù)制的球體及組合，其比表面積大，適合不同類型的生物棲息繁衍，具有水質(zhì)浄化、生態(tài)修復(fù)及維護(hù)生物多祥性等功能。本發(fā)明提出的一種預(yù)制內(nèi)部具有錯位通道多孔混凝土球的成型模具，具有工作原理清晰、部件分エ明確，操作簡單，制作材料易得、生產(chǎn)高效等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可根據(jù)河湖生態(tài)修復(fù)的工程場地及其規(guī)模，模具能夠隨時(shí)移動，從而進(jìn)行大規(guī)模、高效化的現(xiàn)場預(yù)制生產(chǎn)，降低工程投資。隨著河湖生態(tài)修復(fù)及水質(zhì)凈化工程普遍受到重視，本發(fā)明將具有較為廣闊的應(yīng)用前景。使用該模具制作的預(yù)制球體內(nèi)部具有X、y、z三維錯位通道，連接件穿過通道可將球體組合成單層(平面)、多層(立體方陣)及生態(tài)魚礁等多種構(gòu)型，應(yīng)用于河湖堤岸防護(hù)、水土保持、水質(zhì)凈化及維護(hù)水生生物多祥性等領(lǐng)域。


圖I為預(yù)制球體的模具組合圖；圖2為托盤剖視結(jié)構(gòu)圖；圖3為z向串孔軸正視圖；圖4為X向、y向串孔軸正視圖；圖5為模體的剖視結(jié)構(gòu)圖；圖6為壓臺剖視結(jié)構(gòu)圖；圖7為操作臺剖視結(jié)構(gòu)圖。圖中有托盤I ;底部平板11 ;定位孔111 ;圓管12 ;半球體13 ;第ー軸孔131 ；z向串孔軸2 ;主軸21 ;定位軸22 ；x向串孔軸3 ；y向串孔軸4 ;模體5 ;第一圓柱體51 ;球臺體52 ;第二圓柱體53 ;進(jìn)料ロ 54 ;壓臺6 ;球缺體61 ;第二軸孔611 ;第三圓柱體62 ;平板63 ；料倉7 ;操作臺8 ;模具定位孔811。
具體實(shí)施例方式本實(shí)施例是針對預(yù)制球體內(nèi)部三維錯位通道的結(jié)構(gòu)特征而設(shè)計(jì)的成型模具及其技術(shù)方法，以制備直徑250_的預(yù)制球體為例，闡述模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作及其生產(chǎn)技木。以此為模板，可設(shè)計(jì)、生產(chǎn)系列規(guī)格(工程使用的直徑范圍100mnT500mm)的預(yù)制圓球體的成型模具。 模具托盤I :為模具下半球的支撐結(jié)構(gòu)，可由金屬材料(如Q235)焊接而成，上部的半球體13 (直徑為250mm，開ロ向上)和下部的底部平板11 (可為圓形或多邊形)通過圓管12連接，半球體13與底板平板11設(shè)有同心孔，即定位孔111和第一軸孔131，孔徑均為16mm，并使之與球心同位于一條直線上，從而保證了 z向串孔抽2的有效連接。一般情況下，使用混凝土材料預(yù)制的球體，其產(chǎn)生力學(xué)強(qiáng)度并形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的時(shí)間約為24h，實(shí)際應(yīng)用時(shí)可根據(jù)工程規(guī)模，制作相應(yīng)數(shù)量的托盤，進(jìn)行流水線作業(yè)。模體5 :可由鑄鐵或不銹鋼金屬材料焊接而成。模體5置于托盤I之上，由第一圓柱體51罩住托盤I,并定位。球臺體52的下底面直徑為250mm，上底面直徑為125mm，球臺高度為108mm。第一圓柱體51的內(nèi)徑略大于托盤I外徑尺寸，其內(nèi)腔與球臺體52的內(nèi)腔在連接處成臺階，并罩住托盤1，從而保證了模體5能準(zhǔn)確與托盤I準(zhǔn)確連接。模體5的球臺體52部位設(shè)有X向串孔軸3、y向串孔軸4的預(yù)留孔，兩軸在空間上與z向串孔軸2錯位且互相垂直。模體5的上部設(shè)有圓臺形的進(jìn)料ロ 54，進(jìn)料ロ 54直徑不小于250mm。模體的中部為內(nèi)徑125_的圓柱內(nèi)腔，即第二圓柱體53，作為壓臺6的上下工作空間，并連接進(jìn)料ロ54和球臺體52。模體5外側(cè)對稱設(shè)有2處提升操作把手。壓臺6:由金屬材料焊接而成。壓臺6位于模具的上部，壓臺6的底部為球缺體61，直徑為250mm，底面直徑為125mm，球缺體61的頂部設(shè)有直徑為20mm的第二軸孔611，該孔與托盤的定位孔111、第一軸孔131均同心，以保證z向串孔軸2串通。壓臺6的上部為平板63，并與加壓或振動設(shè)備相連接。平板63與球缺體61之間通過外徑為125mm、長度為190mm的第三圓柱體62通過焊接為ー個(gè)整體。串孔軸分別為x、y、Z三向，共3根，采用不銹鋼材料制作，表面光潔度要求較高，全部不大于I. 6,棱線全部倒圓角(r=5mm)。x向串孔軸3和y向串孔軸4的長度均為400mm,直徑為18mm。z向串孔軸2的總長度為400m,其中一端直徑為16mm,長度為80mm,為定位軸22,通入托盤I的孔隙中，另一端直徑為18mm,長度為350mm,為主軸21,適用時(shí)可通入壓臺6的第二軸孔611。操作臺8 :為模具工作時(shí)的附屬部件，工作臺的上面中心預(yù)留直徑為16mm的圓孔811，將托盤I置于操作臺面，用z向串孔軸2將托盤I定位于操作臺8的臺面上，進(jìn)而連接模體5與壓臺6，從而保證了整個(gè)模具的工作位置，通過兩點(diǎn)定位，同時(shí)z向串孔軸2也能夠自然通過壓臺的第二軸孔611。壓臺6能夠連接施加靜壓和振動加壓的設(shè)備，以對具有三位錯位通道的多孔混凝土球體實(shí)施靜壓或振搗加壓成型方法。
本發(fā)明提出的預(yù)制球成型模具主要由金屬材料焊接而成，其中三維方向串孔軸(z向串孔軸2、X向串孔軸3、y向串孔軸4)為不銹鋼材料加工而成，軸的棱線需要到倒圓角(r=5mm)。，并保證足夠的光潔度。操作臺8可采用角鋼或扁鋼焊接，其中操作臺面為厚度不小于5mm的鋼板，臺面上設(shè)有模具定位孔811。模具的其他部件可采用Q235等金屬料加工。托盤I、模體5及壓臺6的制作采用Q235等金屬材料加工、焊接而成，其中模具內(nèi)部的球體料倉的三個(gè)組成部分(即下部的托盤13、中間球臺52及其上部球缺61)的曲面加工需要鑄造球體原模，并經(jīng)沖床加工各部分曲面，再將曲面與其他部位進(jìn)行焊接。壓臺上部預(yù)留與施壓或振動設(shè)備連接的部位。模具工作將托盤I置于操作臺8的臺面上，用ζ向串孔軸2的定位軸22通過定位孔111將托盤I固定于操作臺8上，將模體5罩住托盤1，置入X向串孔軸3、y向串孔軸4，通過模體5上部的進(jìn)料ロ 54置入混凝土混合料及其類似材料，填充量約為模具料倉7容積的I. Γ1. 2倍，壓臺6連接施壓或振動設(shè)備后置于模體5的第二圓柱體53內(nèi)，按規(guī)定施 壓或振動一定時(shí)間后，撤去壓臺6，依次抽出X向串孔軸3、y向串孔軸4和z向串孔軸2，向上抬升并移離模體5，預(yù)制球體與托盤I 一起搬離操作臺8，待新預(yù)制球體形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)后，將托盤I與預(yù)制球體分離，制作穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的預(yù)制構(gòu)型。將新的托盤I置于操作臺8上，重復(fù)以上步驟，則可制作下ー個(gè)預(yù)制球。在保證托盤I數(shù)量足夠的前提下，混凝土預(yù)制球的生產(chǎn)可實(shí)現(xiàn)流水線作業(yè)，生產(chǎn)效率得以較大提高。
權(quán)利要求
1.一種三維錯位通道多孔混凝土球成形模具，其特征在干，該模具包括從下至上依次連接的托盤(I)、模體(5)、壓臺(6)，以及X向串孔軸(3)、y向串孔軸(4)和Z向串孔軸(2)，所述模體(5)扣合在托盤(I)上，所述壓臺(6)從上部套入模體(5)中，所述z向串孔軸(2)垂直安裝在托盤(I)上并穿過模體(5 )，所述X向串孔軸(3 )和y向串孔軸(4 )均穿過模體(5)并垂直于z向串孔軸(2)，X向串孔軸(3)和Y向串孔軸(4)之間也相互垂直,X向串孔軸(3)外表面與模體(5)下底面的間距為O到lmm，x向串孔軸(3)、y向串孔軸(4)和z向串孔軸(2)兩兩之間的外表面間距為O到1mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種三維錯位通道多孔混凝土球成形模具，其特征在于，所述托盤(I)從下至上依次為底部平板(11)、圓管(12)和開ロ向上的半球體(13)，所述半球體(13 )的底部設(shè)置有軸心穿過球心的第一軸孔(131 )，所述底部平板(11)上設(shè)置有定位孔(111)，所述第一軸孔(131)與定位孔(111)同軸； 所述模體(5)包括從下至上依次連接的第一圓柱體(51)、球臺體(52)、第二圓柱體 (53),進(jìn)料ロ(54)，所述第一圓柱體(51)的內(nèi)徑大于半球體(13)的外徑、小于球臺體(52)的下底外徑，所述球臺體(52)的下底內(nèi)徑與半球體(13)的內(nèi)徑一致，球臺體(52)的上底直徑與第二圓柱體(53)的直徑一致； 所述壓臺(6)包括從下至上依次連接的球缺體(61)、第三圓柱體(62)和平板(63)，所述球缺體(61)與球臺體(52)共同構(gòu)成一個(gè)半球體，所述圓柱體(62)的直徑與球臺體(52)下底面直徑一致，球缺體(61)的頂點(diǎn)設(shè)置有與第一軸孔(131)和定位孔(111)同軸的第二軸孔(611)； 所述z向串孔軸(2)包括主軸(41)和設(shè)置在所述主軸(41)下端的定位軸(42)，所述定位軸(42)直徑小于主軸(41)直徑，定位軸(42)插入所述定位孔(111)中，主軸(41)穿過第和ー軸孔(131)第二軸孔(611);所述X向串孔軸(3)和y向串孔軸(4)均通過安裝孔穿過球臺體(52)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三維錯位通道多孔混凝土球的成型模具，包括從下至上依次連接的托盤、模體、壓臺，以及安裝在模體上的x向串孔軸、y向串孔軸和安裝在托盤上并穿過模體的z向串孔軸，x、y、z三維串孔軸錯位不相交。本發(fā)明的成型模具，具有工作原理清晰、部件分工明確，操作簡單，制作材料易得、生產(chǎn)高效等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可根據(jù)河湖生態(tài)修復(fù)的工程場地及其規(guī)模，模具能夠隨時(shí)移動，從而進(jìn)行大規(guī)模、高效化的現(xiàn)場預(yù)制生產(chǎn)，降低工程投資。
文檔編號B28B7/00GK102744772SQ201210266519
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者呂錫武, 吳義鋒, 鄭秦生, 高建明 申請人:東南大學(xué)