一种预制产品成型装置及使用方法与流程

1.本发明涉及一种预制产品成型工艺研究的装置及使用方法，尤其涉及一种预制产品成型装置及使用方法。


背景技术：

2.我国每年产生大量的工业废弃物，例如矿渣、粉煤灰、尾矿、煤矸石、建筑垃圾等。目前将这些工业废弃物转型成预制产品是一种常见的应用方向。在高强度预制品的成型过程中成型压力、振动与否、用水量和5-10碎石与炉渣质量的配比等是重要的影响因素。为了确定这些影响因素的最佳范围，需要对这些影响因素进行研究，但是目前缺少一种用于预制产品工艺研究的室内的预制产品成型装置。现有的小型预制产品成型装置一般不能显示成型过程中的重要因素的取值，难以让试验者准确把握各个影响因素的最佳范围，从而无法在较短的时间内制作出符合质量标准的预制品，同时，在不断试验后，才能制作出符合质量标准，平均强度大于20mpa的高强度预制品，不仅费时费力，还浪费物料。


技术实现要素：

3.为解决现有技术中的小型预制产品成型装置在制造符合质量标准的不同强度的预制品时费时费力还浪费物料的技术问题，本发明提出了一种新的预制产品成型装置，其具体技术方案如下：
4.一种预制产品成型装置，包括底座、导向立柱、油缸电机、液压油缸、上模框、下模框和固定杆，所述导向立柱竖直设置且一端固定连接在所述底座上，所述导向立柱的另一端可拆卸连接所述上模框，所述油缸电机和液压油缸设置在底座之上，所述油缸电机能够控制所述液压油缸竖直运动，所述液压油缸可运动的一端与所述下模框接触并能够带动所述下模框沿竖直方向上下运动；
5.所述下模框包括底板、连接柱和顶板，所述底板与所述液压油缸接触，所述连接柱的一端固定在所述底板上，另一端固定连接所述顶板，所述顶板位于所述上模框内且与所述上模框紧密贴合；
6.所述上模框内部分为多个隔间，每个隔间与一个顶板紧密贴合，所述上模框上还设有可打开和闭合所述上模框的盖板，所述盖板上还设有卡块；
7.所述底座上还设有固定杆，所述固定杆转动连接在所述底座上，所述固定杆上设有卡槽，在所述盖板盖于所述上模框上时，转动所述固定杆，能够使所述卡块进入所述卡槽内；
8.所述导向立柱共有四根，且所述四根导向立柱分别位于同一长方形的四个顶角上，在长方形远离所述卡块的相对的两条边上，分别设有一个振动电机，在远离所述盖板的一侧，所述振动电机上方还设有控制台，所述控制台与所述导向立柱固定连接；
9.所述控制台上设有显示面板和控制按钮，控制台上还活动设有压强传感器，所述压强传感器能够放置在上模框的一个隔间内，所述控制按钮能够控制振动电机的振动时间
与所述液压油缸的压强大小，所述显示面板能够显示所述振动电机的振动时间和施加在预制产品上的压强大小。
10.优选的，所述上模框上未连接所述盖板的相对的两侧还对称设有高出所述上模框上表面的侧板，所述侧板远离所述上模框的一侧设有第一通孔。
11.优选的，所述顶板为长方形。
12.优选的，所述顶板为菱形。
13.优选的，所述下模框的底板和所述液压油缸之间还设有支撑板，所述支撑板水平设置并固定连接在所述导向立柱上，所述支撑板的中间设有供所述液压油缸通过的第二通孔。
14.一种上述预制产品成型装置的使用方法，在用水量占总质量的12％，黄河砂的质量占总质量的38％，泥沙固结剂的质量占总质量的20％，5-10碎石的质量占总质量的20％，炉渣的质量占总质量的10％，施加在预制产品上的压强为0.2mpa，当振动电机的振动时间t符合0≤t≤30s时，制成的预制品的平均强度为-0.006t2 0.27t 23.2mpa。
15.一种上述预制产品成型装置的使用方法，在用水量占总质量的12％，黄河砂的质量占总质量的38％，泥沙固结剂的质量占总质量的20％，5-10碎石的质量占总质量的20％，炉渣的质量占总质量的10％，振动电机的振动时间为15s，当施加在预制产品上的压强大小p符合0.1mpa≤p≤0.5mpa时，制成的预制品的平均强度为-51.25p2 44p 18.0125mpa。
16.一种上述预制产品成型装置的使用方法，在黄河砂的质量、泥沙固结剂的质量、5-10碎石的质量和炉渣的质量比为19:10:10:5，振动电机的振动时间为15s，施加在预制产品上的压强大小为0.2mpa，当用水量占总质量的比值k符合0.11≤k≤0.13时，制成的预制品的平均强度为-30500k2 7285k-409.1mpa。
17.一种上述预制产品成型装置的使用方法，在用水量占总质量的12％，黄河砂的质量占总质量的38％，泥沙固结剂的质量占总质量的20％，施加在预制产品上的压强为0.2mpa，振动电机的振动时间为15s，5-10碎石的质量占总质量的30％-m，炉渣的质量占总质量的比值m符合0≤m≤0.2时，制成的预制品的平均强度为-500m2 91m 21.8mpa。
18.一种上述预制产品成型装置的使用方法，在黄河砂的质量、泥沙固结剂的质量、5-10碎石的质量和炉渣的质量比为19:10:10:5，施加在预制产品上的压强大小p符合0.1mpa≤p≤0.5mpa，振动电机的振动时间t符合 0≤t≤30s，用水量占总质量的比值k符合0.11≤k≤0.13，炉渣的质量占总质量的比值m符合0≤m≤0.2时，制成的预制品的平均强度为制成的预制品的平均强度为
19.本发明能够达到如下技术效果：在制备预制品时，本发明实现了对成型过程中的影响因素的数字化展现，能够通过控制台设定和观察振动电机的振动时间以及施加在预制产品上的压强，观察记录各参数对制成的预制品的平均强度的影响，使试验人员能够精准把握各个影响因素的最佳范围，有助于对制预制品工艺的精准把握。同时，在制预制品前的物料混合过程中，能够根据实际情况调整用水量占总质量的比值k以及炉渣的质量占总质量的比值 m，在制预制品时，能够根据实际情况调整振动电机的振动时间t和施加在预制产
品上的压强大小p，从而更快地制出规定强度的符合标准的预制品，省时省力，节省物料。
附图说明
20.图1是本发明一种预制产品成型装置的示意图；
21.图2是本发明一种预制产品成型装置的主视图；
22.图3是本发明一种预制产品成型装置的俯视图；
23.图4是仅改变振动电机振动时间时制成的预制品的平均强度曲线图；
24.图5是仅改变液压油缸压强大小时制成的预制品的平均强度曲线图；
25.图6是仅改变用水量占总质量的比值k时制成的预制品的平均强度曲线图；
26.图7是仅改变炉渣的质量占总质量的比值m时制成的预制品的平均强度曲线图。
27.图中：1-底座；2-导向立柱；3-控制台；4-振动电机；5-油缸电机；6-液压油缸；7-上模框；71-盖板；711-卡块；72-侧板；8-下模框；81-底板；82
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连接柱；83-顶板；9-固定杆；91-卡槽。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.一种预制产品成型装置，包括底座1、导向立柱2、油缸电机5、液压油缸6、上模框7、下模框8和固定杆9，导向立柱2竖直设置且一端固定连接在底座1上，导向立柱2的另一端可拆卸连接上模框8，油缸电机5和液压油缸6设置在底座1之上，油缸电机5能够控制液压油缸6竖直运动，液压油缸6可运动的一端与下模框8接触并能够带动下模框8沿竖直方向上下运动；
30.下模框8包括底板81、连接柱82和顶板83，底板81与液压油缸6接触，连接柱82的一端固定在底板81上，另一端固定连接顶板83，顶板83位于上模框7内且与上模框7紧密贴合；
31.上模框7内部分为多个隔间，每个隔间与一个顶板83紧密贴合，上模框 7上还设有可打开和闭合上模框7的盖板71，盖板71上还设有卡块711；
32.底座1上还设有固定杆9，固定杆9转动连接在底座1上，固定杆9上设有卡槽91，在盖板71盖于上模框7上时，转动固定杆9，能够使卡块711进入卡槽91内；
33.导向立柱2共有四根，且四根导向立柱2分别位于同一长方形的四个顶角上，在长方形远离卡块711的相对的两条边上，分别设有一个振动电机4，在远离盖板71的一侧，振动电机4上方还设有控制台3，控制台3与导向立柱2固定连接；
34.控制台3上设有显示面板和控制按钮，控制台3上还活动设有压强传感器，所述压强传感器能够放置在上模框7的一个隔间内，控制按钮能够控制振动电机4的振动时间与液压油缸6的压强大小，显示面板能够显示振动电机4的振动时间以及施加在预制产品上的压强。优选的，可以将定时器与振荡电机串联，从而通过控制按钮控制定时器，进而控制振荡电机的振动时间。当液压油缸6的压强增大时，所述压强传感器所显示的压强也将增大，因此可以通过控制所述液压油缸的压强大小控制所述压强传感器所显示的压强大小。
35.在制预制品时，能够通过控制台3设定和观察振动电机4的振动时间以及液压油缸6的压强大小，观察记录各参数对制成的预制品的平均强度的影响。在使用时，仅需将已经混合好的物料倒入上模框7的隔间内，之后盖上盖板71，并转动固定杆9使卡块711进入卡槽91内并卡死，设定液压油缸6 的压强大小和振动电机4的振动时间，之后，油缸电机5将控制液压油缸6 可伸缩的一端向上运动，从而使得下模框8向上运动，同时，振动电机4进行震动，从而使得物料在顶板83、上模框7和盖板71的挤压下形成预制品，之后打开盖板71将预制品取出即可。
36.为了制作不同形状的预制品，优选的，上模框7上未连接盖板71的相对的两侧还对称设有高出上模框7上表面的侧板72，侧板72远离上模框7的一侧设有第一通孔。
37.在使用时，仅需将上模框7和导向立柱2的可拆卸连接处打开，优选的，上模框7和导向立柱2通过螺栓连接在一起。之后用钢筋同时穿过两个第一通孔，将上模框7取下，再将下模框8取下，更换另一组相互配合的上模框7 和下模框8。例如，顶板83为长方形，此时，制成的预制品为长方形；顶板 83为菱形，此时，制成的预制品为菱形。
38.为了避免下模框8一直与液压油缸6接触，给液压油缸6压力，优选的，下模框8的底板81和液压油缸6之间还设有支撑板，支撑板水平设置并固定连接在导向立柱2上，支撑板的中间设有供液压油缸6通过的第二通孔。
39.在使用时，下模框8位于支撑板上，当本发明的预制产品成型装置不工作时，下模框8与液压油缸6不接触，从而避免液压油缸6一直被下模框8 压着，也不需要为了避免上述情况从而在每次使用完本预制产品成型装置后都将上模框7和下模框8取下。
40.在采用上述预制产品成型装置制备预制品时，成型用各材料用量见表1。
41.表1成型各材料用量
[0042][0043]
成型用各材料用量见表1，不同振动时间下成型试验结果见表2。试验结果表明，施加在预制产品上的压强不变时，随着振动电机的振动时间增大，成型预制品的平均强度不断增大，但振动时间达到15s后，成型预制品的平均强度增大较慢。
[0044]
表2不同振动时间下成型试验结果
[0045][0046][0047]
根据图4中的实际值曲线可以看出，振动时间对预制品的平均强度的影响可能是log函数或二次函数在对称轴左边的部分。
[0048]
采用t＝5s、t＝10s和t＝15s建模，首先采用log函数进行建模，选取的函数模型为loga(at 1) b，其中，a、a和b均为常数，解得a＝0.75，a＝-23/615， b＝23.68，此时当时间t＝30s时会出现log函数里面是负数的情况，同时，采用该模型计算发现，随着t的增大，预制品的平均强度增大速率逐渐增大，这与根据表2中的实际数据分析出的随着t的增大，预制品的平均强度增大速率逐渐减小不符，因此，排除此模型，采用二次函数进行建模。
[0049]
设函数模型为ct2 dt e，c、d和e均为常数，将表2中序号3、5和 7的数据代入上式解得：f(t)＝-0.006t2 0.27t 23.2mpa。函数模型的曲线如图4中的理论值所示，因此，理论值和实际值的曲线重合性好，该模型的效果较好。
[0050]
仅改变振动时间时的试验误差如表3所示，误差的计数方式为(平均强度的理论值-平均强度的实际值)/平均强度的实际值。
[0051]
表3仅改变振动时间时的试验误差
[0052][0053][0054]
当振动时间t大于30s时，误差较大，但此时再延长振动时间对制成的预制品的平均强度的影响可以忽略不计，因此，本发明还公开了一种上述预制产品成型装置的使用方法，在用水量占总质量的12％，黄河砂的质量占总质量的38％，泥沙固结剂的质量占总质量的20％，5-10碎石的质量占总质量的20％，炉渣的质量占总质量的10％，压强为0.2mpa，当振动电机的振动时间t符合0≤t≤30s时，制成的预制品的平均强度为-0.006t2 0.27t 23.2mpa。
[0055]
成型用各材料用量见表1，液压油缸的压强不同时成型试验结果如表4所示。
[0056]
表4不同压强下成型试验结果
[0057]
[0058][0059]
其中，当施加在预制产品上的压强为0.05mpa时，制成的预制品平均强度小于20mpa，不符合质量标准，当压强增大到0.4mpa时，制成的预制品的平均强度增加的速率较小。
[0060]
根据图5中的实际值曲线可以看出，施加在预制产品上的压强大小对预制品的平均强度的影响可能是log函数或二次函数在对称轴左边的部分。但根据上述内容可知，log函数排除，因此，采用二次函数的形式进行建模。
[0061]
设函数模型为fp2 gp h，其中f、g和h均为常数，将表4序号2、 6和10的数据代入函数模型中解得：f(p)＝-51.25p2 44p 18.0125mpa。函数模型的曲线如图5中的理论值所示，因此，理论值和实际值的曲线重合性好，该模型的效果较好。
[0062]
仅改变施加在预制产品上的压强大小的试验误差如表5所示，误差的计数方式为(平均强度的理论值-平均强度的实际值)/平均强度的实际值。
[0063]
表5仅改变压强大小的试验误差
[0064][0065]
[0066]
根据表5和图5可知，本发明还公开了一种上述预制产品成型装置的使用方法，在用水量占总质量的12％，黄河砂的质量占总质量的38％，泥沙固结剂的质量占总质量的20％，5-10碎石的质量占总质量的20％，炉渣的质量占总质量的10％，振动电机的振动时间为15s，当施加在预制产品上的压强大小p符合0.1mpa≤p≤0.5mpa时，制成的预制品的平均强度为
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51.25p2 44p 18.0125mpa。
[0067]
当施加在预制产品上的压强为0.2mpa，振动电机的振动时间为15s时，改变成型用水量，而不改变其他材料的用量，探究用水量占总质量的比值k 与制成的预制品的平均强度的关系。
[0068]
其他材料的用量如表6所示。
[0069]
表6其他材料的用量
[0070]
黄河砂(kg)泥沙固结剂(kg)5-10碎石(kg)炉渣(kg)798420420210
[0071]
成型用各材料用量见表6，不同用水量下的成型试验结果见表7。
[0072]
表7不同用水量下成型试验结果
[0073][0074][0075]
其中，用水量占总质量的比值k＝0.1时不符合质量要求，因此该数据应当舍弃。
[0076]
根据图6中的实际值曲线和表7中的数据可知，用水量占总质量的比值k 对预制品的平均强度的影响应当为二次函数。
[0077]
设函数模型为f(k)＝ik2 jk k，其中，i、j和k均为常数，将表7中序号3、5和7的数据代入上式解得：f(k)＝-30500k2 7285k-409.1mpa。函数模型的曲线如图6中的理论值所示，因此，理论值和实际值的曲线重合性好，该模型的效果较好。
[0078]
仅改变用水量占总质量的比值k的试验误差如表8所示，误差的计数方式为(平均强度的理论值-平均强度的实际值)/平均强度的实际值。
[0079]
表8仅改变用水量的试验误差
[0080][0081][0082]
此时，当用水量占总质量的比值k＝0.105时，误差较大且理论值19.6mpa 不符合质量标准，因此，舍弃该数据。综上所述，本技术还公开了一种上述预制产品成型装置的使用方法，在黄河砂的质量、泥沙固结剂的质量、5-10 碎石的质量和炉渣的质量比为19:10:10:5，振动电机的振动时间为15s，施加在预制产品上的压强大小为0.2mpa，当用水量占总质量的比值k符合 0.11≤k≤0.13时，制成的预制品的平均强度为-30500k2 7285k-409.1 mpa。
[0083]
当施加在预制产品上的压强为0.2mpa，振动电机的振动时间为15s时，改变炉渣和5-10碎石的用量，但不改变炉渣和5-10碎石的总质量，同时不改变其他材料的用量，探究炉渣的质量占总质量的比值m与制成的预制品的平均强度的关系。
[0084]
成型用各材料用量比值见表9。
[0085]
表9成型用各材料用量比值
[0086]
用水量黄河砂泥沙固结剂5-10碎石炉渣12％38％20％30％-mm
[0087]
不同炉渣用量的成型试验结果见表10。
[0088]
表10不同炉渣用量的成型实验结果
[0089]
[0090][0091]
根据图7中的实际值曲线和表10中的数据可知，炉渣的质量占总质量的比值m对预制品的平均强度的影响应当为二次函数。
[0092]
设函数模型为f(m)＝lm2 mm n，其中，l、m和n均为常数，将表10中序号3、5和7的数据代入上式解得：f(m)＝-500m2 91m 21.8 mpa。函数模型的曲线如图7中的理论值所示，因此，理论值和实际值的曲线重合性好，该模型的效果较好。
[0093]
仅改变炉渣的质量占总质量的比值m和5-10碎石的用量，但不改变炉渣和5-10碎石的总质量的试验误差如表11所示，误差的计数方式为(平均强度的理论值-平均强度的实际值)/平均强度的实际值。
[0094]
表11仅改变炉渣质量的试验误差
[0095][0096][0097]
故本发明还公开了一种上述预制产品成型装置的使用方法，在用水量占总质量的12％，黄河砂的质量占总质量的38％，泥沙固结剂的质量占总质量的20％，施加在预制产品上的压强为0.2mpa，振动电机的振动时间为15s， 5-10碎石的质量占总质量的30％-m，炉渣的质量占总质量的比值m符合 0≤m≤0.2时，制成的预制品的平均强度为-500m2 91m 21.8mpa。
[0098]
在上述试验的基础上，本发明可以合理推测，存在一种上述预制产品成型装置的
使用方法，在黄河砂的质量、泥沙固结剂的质量、5-10碎石的质量和炉渣的质量比为19:10:10:5，施加在预制产品上的压强大小p符合 0.1mpa≤p≤0.5mpa，振动电机的振动时间t符合0≤t≤30s，用水量占总质量的比值k符合0.11≤k≤0.13，炉渣的质量占总质量的比值m符合 0≤m≤0.2时，制成的预制品的平均强度为制成的预制品的平均强度为
[0099]
为验证上述猜想是否正确，本发明又做了三次验证试验，试验结果如表 12所示，其中误差的计数方式为(平均强度的理论值-平均强度的实际值)/ 平均强度的实际值。
[0100]
表12验证试验
[0101][0102][0103]
因此，本发明实际上还公开了一种上述预制产品成型装置的使用方法，在黄河砂的质量、泥沙固结剂的质量、5-10碎石的质量和炉渣的质量比为 19:10:10:5，施加在预制产品上的压强大小p符合0.1mpa≤p≤0.5mpa，振动电机的振动时间t符合0≤t≤30s，用水量占总质量的比值k符合 0.11≤k≤0.13，炉渣的质量占总质量的比值m符合0≤m≤0.2时，制成的预制品的平均强度为制成的预制品的平均强度为
[0104]
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
[0105]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0106]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换
和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。