高效加热的稻壳复合圆板压制成型工装及圆板成型的方法

摘要

本发明公开了一种能够高效加热的稻壳复合圆板压制成型工装及圆板成型的方法，其工装结构特点是：上圆底板与支撑环通过圆柱销定位，支撑环通过圆柱销与圆压板定位，通过螺钉将上圆底板、支撑环和圆压板固定连接，在圆压板和上圆底板之间安装有陶瓷加热盘，其陶瓷加热盘通过螺钉固定在圆压板内，下底圆板上固定连接有左成型半环和右成型半环，左成型半环和右成型半环的内部形成圆形原料腔。本发明的优点是：该工装可节省实验原材料，有利于实验室小量多次研究所需复合缓冲圆板的成型，该圆板成型的方法工艺简单，实用性强。

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域,特别是涉及一种高效加热的稻壳复合圆板压制成型工装及圆板成型的方法。

背景技术

为对稻壳复合圆板进行缓冲性能测试,需要研究在加热温度、保压时间以及不同配比等工艺参数下复合圆板的性能，通常在实验室环境下进行小量多次研究所需稻壳复合圆板的成形，是在小型压延机上利用压延机内部的电阻丝进行加热，预热很长一段时间后，再把热量传递到复合圆板成型工装上。由于对材料进行性能测试，要对各工艺条件下的材料进行成型，需做大量的实验，压延机需要反复开启，反复预热，即耽误实验时间又消耗大量能源。同时实验原材料为稻壳，稻壳的体积压缩比大，所需成型的模具厚度高，热量传递过程时间长。而采用螺杆挤出机和多辊压延机成形稻壳复合板，该套设备投资更大，价格昂贵，消耗能源更多，不适合于实验室小量多次研究所需缓冲圆板的成形。

在其他圆板的加工或性能试验中存在同样的问题。

发明内容

本发明针对现有技术中的上述问题，提供一种能够高效加热的稻壳复合圆板压制成型工装及圆板成型的方法，该工装可节省实验原材料，有利于实验室小量多次研究所需复合缓冲圆板的成型，该圆板成型的方法工艺简单，实用性强。

本发明的技术方案为：一种高效加热的稻壳复合圆板压制成型工装，主要包括上圆底板、支撑环、陶瓷加热盘、圆压板、左成型半环、右成型半环和下圆底板，其特征在于；上圆底板与支撑环通过圆柱销定位，支撑环通过圆柱销与圆压板定位，通过螺钉将上圆底板、支撑环和圆压板固定连接，在圆压板和上圆底板之间安装有陶瓷加热盘，其陶瓷加热盘通过螺钉固定在圆压板内，下底圆板上固定连接有左成型半环和右成型半环，左成型半环和右成型半环的内部形成圆形原料腔。

进一步的，所述圆压板压入圆形原料腔内，压入后，所述圆压板与左成型半环、右成型半环之间形成用于空气和多余的圆板原料排出的缝隙，所述左成型半环和右成型半环顶面与所述上圆底板面接触。

进一步的，所述左成型半环上设置有2个定位孔,下圆底板设置有2个定位孔，左成型半环上的定位孔内安装有定位销；组装时，先将左成型半环通过定位销定位，再进行组装；左成型半环的两端有凹槽，右成型半环两端有凸榫；当左成型半环固定于下圆底板后，将右成型半环两端凸榫对准左成型半环的两端凹槽，再拧紧螺钉，即形成圆形原料腔。

进一步的，所述上圆底板上设置有设备安装孔，下圆底板上设置有设备安装孔。

本发明的圆板成型的方法，其特征在于包括下述步骤：

（1）通过螺钉将陶瓷加热盘固定在圆压板内，再通过销钉将支撑环与圆压板定位，通过螺钉将上圆底板与支撑环、圆压板连接；通过插入设备安装孔内的安装螺钉将所述上圆底板与压延机的上压力面固定，将所述下圆底板与所述压延机的下压力面固定，并在所述圆板原料腔内放入圆板成型原料，该圆板成型原料为稻壳和脲醛树脂的混合物；

（2）根据压制成型的圆板的厚度，选择对应高度的左成型半环和右成型半环，利用所述压延机下压力面对下圆底板和成型原料进行加热。利用陶瓷加热盘对圆压板加热；

（3）到达预定温度和时间后，所述压延机带动所述下圆底板向上缓慢运动对成型原料施压，成型原料内部的空气和多余的成型原料通过所述圆压板与所述内腔之间形成的缝隙排出；

（4）保压，之后于空气中自然冷却，得到成型的复合圆板；

（5）压延机带动圆压板与成型的圆板脱离，松开右成型半环上的螺钉，取下右成型半环，取出所述复合圆板，完成加工。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的工装通过上圆底板、支撑环、陶瓷加热盘、圆压板、成型环、下圆底板的配合完成稻壳复合圆板的成型，采用该装置节省了实验原材料，有利于实验室小量多次研究所需复合缓冲圆板的成型。

2、本发明的工装通过更换不同高度的成型环来精确调节圆板的厚度，能够适应不同厚度圆板的成型加工需要，由于最终成型时，上圆底板和成型环为面接触，多次实验后圆板厚度不变，其成型的圆板厚度稳定可靠。

3、本发明的工装在圆压板和上圆底板之间安装有陶瓷加热盘，其热量传递路线短，加热过程快，工装预热时间短，节省大量能源，减少实验时间。

4、本发明的工装的成型环两部分通过凹槽和凸榫配合，连接紧密，当圆板成型后，取出螺钉即可松开右成型环，方便将成型圆板取出来。

5、利用本发明的工装与通用的压延机配合即可制作复合圆板，操作简便，节省了设备投资。

6、本发明的复合圆板成型方法工艺简单，实用性强。

附图说明

图1所示为本发明工装立体图。

图2所示为工装下底圆板装配图。

图3所示为工装下底圆板拆开示意图。

图4所示为工装上底圆板装配图。

图5所示为工装上底圆板拆开示意图。

图中：1.上圆底板，2.支撑环，3.陶瓷加热盘，4.圆压板,5.左成型半环,6. 右成型半环，7. 下圆底板,8.原料腔，9.定位孔,10.定位孔，11.螺钉，12.圆柱销，13. 圆柱销，14. 螺钉,15.设备安装孔,16. 设备安装孔，17. 圆柱销,18.凹槽，19.凸榫，20.螺钉，21. 内腔，22. 螺栓。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1-图5所示，一种高效加热的稻壳复合圆板压制成型工装，主要包括上圆底板1、支撑环2、陶瓷加热盘3、圆压板4、左成型半环5、右成型半环6，和下圆底板7，所述下底圆板7上固定连接有所述左成型半环5、右成型半环6，本实施例中，为了便于安装，可以采用螺钉连接。左成型半环5和右成型半环6的内部形成圆形原料腔8。为了便于复合圆板厚度调节，所述左成型半环5上设置有2个定位孔9,下圆底板7设置有2个定位孔10，通过更换不同高度的左成型半环和对应高度的右成型半环来控制成型圆板的厚度。所述上圆底板1与支撑环2通过圆柱销12定位，所述支撑环2通过圆柱销13与圆压板4定位，通过螺钉11将上圆底板1、支撑环2和圆压板4固定连接，所述圆压板4压入所述圆形原料腔8内，压入后，所述圆压板4与左成型半环5、右成型半环6之间形成用于空气和多余的圆板原料排出的缝隙，所述左成型半环5和右成型半环6顶面与所述上圆底板1面接触。所述上圆底板1上设置有设备安装孔15，下圆底板7上设置有设备安装孔16。

为了便于组装，所述左成型半环5设置有2个定位孔9，下圆底板7设置有2个定位孔10，所述定位孔9内安装有定位销17。组装时，先将左成型半环5通过定位销17定位，再进行组装。左成型半环5的两端有凹槽18，右成型半环6两端有凸榫19。当左成型半环5固定于下圆底板后，将右成型半环6两端凸榫19对准左成型半环5的两端凹槽18，再拧紧螺钉20，即形成圆形原料腔8。

为加热高效，本发明的工装在圆压板4和上圆底板1之间安装有陶瓷加热盘3，其陶瓷加热盘3通过螺钉14固定在圆压板4内，因加热盘与成型的圆压板直接接触，热量传递过程快，工装预热时间短，节省大量能源，减少了实验准备时间。

当本发明的工装用于材料测试时，制作的复合板材为圆形。利用该工装制成圆板后,再用切割机把圆板切成所需宽度和长度的实验材料（一般为窄长条）,在专用的材料性能试验机上测试。当制作的材料用于缓冲跌落冲击实验时，其圆板不需要切割，可直接用于圆形产品的缓冲包装跌落冲击实验。在下圆底板7上有2个定位孔10，每个定位孔中安装一个定位销17，利用该定位销，在下圆底板7上安装有左成型半环5，左成型半环5的高度为84mm, 左成型半环5通过3个螺钉与下圆底板7连接。右成型半环6的高度也为84mm，右成型半环6通过4个螺钉与下圆底板7连接，左成型半环5的两端有凹槽18，凹槽18的深度为10mm,右成型半环6两端有凸榫19, 凸榫19突出的高度为9.8mm,留有0.2mm的间隙，该间隙量为线切割左右成型半环所产生。当左成型半环5固定于下圆底板7后，将右成型半环6两端凸榫19对准左成型半环5的两端的凹槽18，再拧紧螺钉20，即形成圆形原料腔8。

支撑环2的高度为40mm,圆压板4的高度为40mm,两者的固定凸出高度为80mm,而圆形原料腔体的高度为84mm,成型后的圆板厚度为准确的4mm。当需要成型6mm厚度的复合圆板时，松开左右成型半环上的螺钉20，取出圆柱销17，更换厚度为86mm的左右成型半环，再安装定位销和拧紧螺钉。该成型半环上的螺钉孔位置、定位孔位置和原来84mm的左右成型半环一样。调整方便，更换时间短，定位精度高，厚度一致性好。

圆压板4和支撑环2与圆形原料腔8的单边留有0.2mm余量，用于空气和多余的原料排出的缝隙。

加热陶瓷盘3通过6个螺钉14与圆压板连接，陶瓷盘内有盘状凹槽，内装有电阻丝，采用陶瓷盘是为了绝缘。因热压成型时过程缓慢，不会有急速冲击，陶瓷盘不会损坏。陶瓷盘的厚度为20mm,直径为460mm. 圆压板4的内腔21的深度为15mm.

支撑环2通过2个圆柱销13与圆压板7定位，支撑环2和圆压板7的直径为520mm,高度都为40mm。支撑环2内有6个通孔。

上圆底板1通过2个圆柱销12与支撑环2定位，上圆底板1通过6个螺钉11与圆压板连接，螺钉穿过支撑环2的6个通孔。上圆底板1上有槽20，用于电阻丝连接线引出来。

上圆底板1与支撑环2通过圆柱销12定位，支撑环2通过圆柱销13与圆压板4定位，通过螺钉11将上圆底板1、

通过螺钉把工装的上圆底板1、下底圆板7与配套的压延机的上、下两个压力面固定。压延机启动后，将电阻丝通电，圆压板预热，同时利用压延机本身热源对下圆底板预热，达到预定温度后，压延机的下压力面带动工装的下圆底板7和成型腔8慢慢深入到圆压板4内，原料内部的空气和多余的原料通过圆压板4和成型腔8的缝隙排出。保压一段时间后，再通过空气自然冷却成型稻壳复合圆板。

支撑环2和圆压板7的厚度加起来达到80mm,如果上部还是采用压延机本身热源来加热圆压板7，其热量传递的过程包括压延机的上压力面、上圆底板、支撑环、中间还有空气间隙，其加热时间长。而成型腔8的加热还是采用压延机本身热源，因为热量传递只需经过压延机的下压力面和下圆底板7。

本发明的圆板成型的方法包括下述步骤：

（1）通过螺钉将陶瓷加热盘固定在圆压板内，再通过销钉将支撑环与圆压板定位，通过螺钉将上圆底板与支撑环、圆压板连接。通过插入设备安装孔15内的安装螺钉将所述上圆底板1与压延机的上压力面固定，将所述下圆底板7与所述压延机的下压力面固定，并在所述圆板原料腔8内放入圆板成型原料。该圆板成型原料为稻壳和脲醛树脂的混合物。

（2）根据压制成型的圆板的厚度，选择对应高度的成型半环5和6，利用所述压延机下压力面对下圆底板和成型原料进行加热。利用陶瓷加热盘对圆压板加热。

（3）到达预定温度和时间后，所述压延机带动所述下圆底板7向上缓慢运动对成型原料施压，成型原料内部的空气和多余的成型原料通过所述圆压板4与所述内腔8之间形成的缝隙排出。

（4）保压，之后于空气中自然冷却，得到成型的复合圆板。

（5）压延机带动圆压板与成型的圆板脱离，松开右成型半环上的螺钉20，取下右成型半环，取出所述复合圆板，完成加工。

当需要制作不同厚度的成型复合圆板时，松开左右成型半环上的螺钉20，取出圆柱销17，更换对应厚度为的左右成型半环，该成型半环上的螺钉孔位置、定位孔位置和原来的左右成型半环一样。调整方便，更换时间短，定位精度高。同时成型时，上圆底板与成型半环为整体面接触，接触强度好，反复多次实验后，圆板厚度一致性好。

本发明的工装及圆板成型方法适用于复合材料的成型加工，基材为刨花板、稻壳等，附加材料需要有粘性，比如脲醛树脂等。利用本发明的工装与通用的压延机配合即可制作复合圆板，操作简便，节省了设备投资。能够适应不同厚度圆板的成型加工需要，圆板厚度尺寸精确，成型方法工艺简单，实用性强。