关于塑料土工格栅冲孔模具的相关研究

＊张峰 郭倩倩 杨丛丛 刘玉成

（1.肥城联谊工程塑料有限公司 山东 271600 2.肥城市智能制造发展服务中心 山东 271600）

在社会经济不断发展和城市现代化进程加快背景下，公路、建筑、铁路等工程项目也日渐增多，并在实际施工过程中十分注重对塑料土工格栅进行运用，以起到降低局部破坏应力和提高工程使用寿命的作用，而冲孔模具作为塑料土工格栅生产装备的重要环节，若出现模具质量不过关的情况，也会对产品生产效率及效果带来不利的影响，因此要根据产品使用环境和使用性能，对冲孔模具参数进行确定，促使塑料土工格栅生产活动更加高效高质的完成[1]。鉴于此，本文对塑料土工格栅冲孔模具的相关问题进行研究与分析。

1.塑料土工格栅的基本概述

（1）概念。塑料土工格栅是经过拉伸形成的具有方形或矩形的聚合物网材，所使用材料多为高密度聚乙烯，通过在这些材料上面进行冲孔作业，最终在加热条件下对其进行定向的拉伸。

（2）分类。对塑料土工格栅进行分类，主要包括单向拉伸和双向拉伸两种，针对单向塑料土工格栅，实际生产使用原材料为高密度聚乙烯，在将其挤压成薄板以后，冲压为规则的孔网和进行纵向拉伸，使之具备较高抗拉强度、变形倾向较小、降低局部破坏应力等的特性。针对双向拉伸塑料土工格栅，其原材料主要为聚丙烯和聚乙烯，实际操作会先对材料进行塑化，并在完成冲孔、加热、纵向拉伸等操作以后形成，这种塑料土工格栅具有较大拉伸强度的特性，在大面积永久性承载地基补强中应用较多，并且实践应用以后可以起到延长地基使用寿命、防止地面裂纹塌陷等的作用[2]。

（3）应用。塑料土工格栅应用主要体现在以下领域：①软地基加固，凡是承载力、沉降量都无法满足建筑物施工要求的杂填土、充填土等地基，实际作业都可以采用塑料土工格栅进行加固处理，并且在使用塑料土工格栅以后，地基垫层的承载力可以达到400kPa，完全可以满足一般建筑物对地基承载力的要求[3]。②路面施工处理，在路面基层施工中，对塑料土工格栅发挥的侧限作用进行利用，就能够将荷载有效分布到更宽的底基层上面，这样基层的厚度也能减少50%左右，最终使用寿命也能得到有效的延长，实际操作中一般会将塑料土工格栅铺设在公路路面的面层或基层下部，并通过增强基层承受往复荷载的能力，降低往复荷载对基层、底层等产生的泵吸作用。③加筋支档工程，相较于其他加筋构件，塑料土工格栅在土中的摩擦作用会更强，并且塑料土工格栅的表现形状比较多，实际使用可以与土体进行充分的接触，并在此基础上产生较大隔离和加筋效应，正因如此塑料土工格栅成为了加筋挡土墙的理想构件，在修建加筋挡土墙时，注重对塑料土工格栅进行使用，就能够使墙面承受的侧向压力减小，涉及到的墙面侧向变形发生机率也会明显降低，同时有效保证挡土墙的稳定性和美观性[4]。④基础间过渡处理，对于路段之间存在的不同沉降量情况，对其进行处理难度比较大，特别是在桥台相邻路面路基施工上面，注意对塑料土工格栅进行使用，可以大幅度的提高路基刚度，路基发生变形的机率也会减少，最终顺利的实现不同沉降量基础间平缓过渡的施工目标。⑤用于环境治理，塑料土工格栅在环境工程中应用，更多体现在水土流失治理当中，实际操作会将塑料土工格栅直接覆盖在新开挖暴露的土坡或风化较为严重的软质岩坡面上，并发挥固定松动土块、减少地表水冲刷等的作用。与此同时，还可以在回填土坡防护中运用塑料土工格栅，并且要发挥保护环境的作用，还可以在格栅防护边坡上种植一些花草树木，使防护作用和美化环境得到进一步增强[5]。

2.塑料土工格栅生产工艺、冲孔装置和模具参数

（1）生产工艺。塑料土工格栅是由土工格栅生产设备经过板材挤出、冲孔、拉伸等形成的具有一定形状的聚合物网材，实际操作会根据产品、使用环境和使用性能的不同，对不同的冲孔模具参数进行科学合理的设计，由于冲孔模具会对挤出机挤出的聚合物板材进行冲孔加工，若这一环节控制不够严格，也会对板材的拉伸和最终产品的性能带来不利的影响，因此要对塑料土工格栅生产工艺中的冲孔模具使用环节引起极大关注，并控制好一定温度条件下板材单向或双向拉伸操作，确保最终生产的产品能够满足实际工作需要[6]。另外，整个生产工艺所使用的塑料土工格栅生产设备，主要是由板材挤出装置、板材冲孔装置、板材拉伸装置和智能操作系统所构成，通过三辊压光机开展作业可以实现衣架式平板挤出模具，而高精密冲孔装置和单向双向拉伸装置发挥作用，促进生产活动更加高效高质的完成，详见图1。

图1 塑料土工格栅生产工艺

（2）冲孔装置。塑料土工格栅的冲孔装置，包含了压力机、冲孔模具、送料机构等内容，而冲孔工艺就是利用压力机和模具，实现对挤出塑料板材的冲孔与加工。

（3）模具参数。塑料土工格栅生产作业中，冲孔模具是实现冲孔工艺的重要设备，并且设计的冲孔模具参数也会直接影响到最终产品的型号规格与性能，因此实际作业中还要对冲孔模具的参数设计引起极大关注，确保冲孔模具参数设计科学合理，不仅可以节约生产成本，还能有效提高产品的实际生产效率，实际操作中可以从孔的形状、孔的布置方式、孔的尺寸参数等方面入手，冲孔模具的基础参数进行有效设计，然后再根据产品的性能及使用要求，对塑料土工格栅的孔形进行单向或双向拉伸，执行时也要对板材拉伸基础孔引起高度重视，并通过做好尺寸形状和排布方式选择和确定工作，避免对产品生产成本控制带来不利的影响，最终格栅成品的拉伸比、拉伸力、单位面积质量等也能得到有力的保障[7]。

3.塑料土工格栅冲孔模具使用工作失效问题分析

（1）冲压毛刺大。因为冲压毛刺大引发的模具使用工作失效情况，具体表现为：①刃口磨损或崩刀，实际作业当局部需要的研磨量较多时，通常会采用垫片进行局部垫高操作以后再磨刃口，这时候一旦出现崩刃超过1mm的情况，就要立即采用有效措施进行处理，通常情况下会采用氩弧焊进行补焊操作，对局部线进行切割以后再进行镶补。②模具冲裁间隙较大，在对刃口进行重新研磨以后，实际作业依然体现出效果不佳的情况，这时就要注意对冲切断面进行认真仔细的检查，并在明确模具存在间隙大小以后对其进行科学的调整，必要情况下还可以对定位销孔进行重新配作，对于出现的毛刺情况，则可以对导柱导套进行重新更换。③切边材料过小，当切边材料过小情况出现以后，实际作业时就容易使材料拉入到模具间隙当中，这时候对该项问题进行解决，可以采用加大冲裁搭边措施得以实现[8]。

（2）凸模折断弯曲。对凸模失效的原因进行总结与分析，大多与废料阻塞、模内有异物、间隙不均匀等相关，要对这一问题进行有效解决，就要做好以下工作：①对细小凸模实施保护，操作中要将注意力放在固定部分上面，并通过对固定部分进行加大、加保护套等操作，可以防止应力过于集中的情况出现。②控制大小凸模距离，一旦大小凸模距离出现较近的情况，实际作业就很容易受到材料牵引的影响，进而出现小凸模断裂的情况，这时就要结合实际对大小凸模的尺寸进行加大处理，针对单边冲裁的凸模也要进行靠块保护，以防止因为受力不均原因而出现弯曲退让的情况。

（3）废料发生阻塞。漏料孔不够光滑、漏料孔底部有阻挡物、漏料孔过大过小等，都会引发废料阻塞问题，并对格栅产品生产及使用性能带来不利的影响，实际操作要防止这类问题发生，就要做好以下工作：①针对凸模出现的折断或弯曲情况，需要对凸模进行更换处理，对于中间发生的开裂状况，就可以通过线切割加工作业，将凹模出现的裂缝进行收紧，甚至还可以压入固定板进行预紧固定。②针对出现的塑料孔不够光滑的情况，可以遵循从上至下原则对漏料孔进行钻大、修磨等处理，操作中也要把注意力落在细小突出部位上面。③由于刃口发生磨损会出现废料相互钩挂的情况，这时候就要对刃口进行及时研磨，并在完成该项操作以后进行及时退磁处理，对于材料的带油量及油的种类也要加强控制[9]。

（4）废料上浮压伤工件。当使用模具出现冲裁间隙过大、冲压操作速度较高、冲头进入凹模深度偏小等的情况，也容易导致废料发生上浮的状况，进而将工件压伤，这时对这些情况进行有效控制与处理，可以采用的举措包括：①对于小孔废料上浮，可以在凸模顶面的中间设置一个V型小缺口，使之呈现出真空的状态，并在对凹模进行真空抽取实现废料上浮的有效控制。②保持凸模刃口时刻处于较为锋利的状态，并根据实际适当增加进入凹凸模的长度，执行时也要减少对润滑油的使用，也取得凸模充分消磁的效果。③针对凹模刃口的直壁，可以使用合金锉出0.01mm的深纹，使废料在凹模中的摩擦力增大，进而保证产品生产活动正常高效的展开[10]。

4.塑料土工格栅冲孔模具制作和使用的有效策略

在对塑料土工格栅冲孔模具进行制作和使用时，要对以下内容引起注意：（1）优化模具参数，由于模具参数的设计与产品的预冲孔参数密切相关，并且设计时会根据产品的使用环境及性能需求进行确定，这时候开展作业就要尽可能的避免仅靠以往工作经验，而是依托预冲孔参数获得一定数据支持，执行时还可以对有限元软件进行有效利用，并通过对冲孔板材进行工艺仿真模拟，对所需要的数据进行提取和使用。（2）合理模具结构，采用合理的模具结构，可以起到减少加工制作成本和利于维修更换的作用，实际操作可以根据现实情况对二板模、三板模、热流道等进行选择和使用，其中二板模结构的使用，成本较低、节省原料、成型周期短等应用优势较为明显，不过实际使用也有尺寸精度较低的缺点；三板模结构的使用，具有成品尺寸精度较高、可实现自动化生产等应用优势，不过使用结构复杂、成本较高、成型周期长等缺点也比较明显；热流道结构的运用，可以确保成型出高品质的成品，不过使用也有无法调整进胶点位置、模具温度较高需加强冷却的缺点[11]。（3）选用合适材料，在对冲孔模具进行制作时，可以优先考虑钢材的使用，这样就能够提高模具配件的强度，模具实际使用周期也能得到延长，对塑胶模具钢进行选择和使用，这类钢材料具有较高抵抗变形能力、机械切削加工性能、抵抗磨损能力、不易被氧化等特性，可以极大满足塑料土工格栅产品生产的实质要求。（4）加强模具维护，在模具使用一段时间以后，也要对其进行定期维护保养，针对出现的元件损坏情况，也要及时对其进行更换，以确保其实际使用性能和提高冲裁质量，确认其没有发生翘曲情况，同时对模具的顶出系统进行维护保养，操作时需要将顶针拆卸下来，使用干净抹布将顶针的头部擦干净，并注意检查顶针的头部有没有出现损伤情况，以防止变形、毛刺等问题 出现[12]。