裝配式建筑構(gòu)件模具設(shè)計

裝配式建筑構(gòu)件模具設(shè)計編制：審核：批準(zhǔn)：20xx年xx月目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、前言3\o"CurrentDocument"二、裝配式建筑現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢3三、裝配式建筑模具發(fā)展現(xiàn)狀51、模具發(fā)展現(xiàn)狀5\o"CurrentDocument"2、模具設(shè)計準(zhǔn)則6\o"CurrentDocument"3、裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件模具問題7四、現(xiàn)階段預(yù)制構(gòu)件模具改良研究101、模具設(shè)計方式的改良10\o"CurrentDocument"2、材料選用及焊接方式的改良11\o"CurrentDocument"3、模具銹蝕問題的改良13\o"CurrentDocument"4預(yù)制構(gòu)件模具未來發(fā)展趨勢14\o"CurrentDocument"五、結(jié)束語15一、前言裝配式建筑的模具設(shè)計在整個預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)環(huán)節(jié)中是至關(guān)重要的起始環(huán)節(jié)，文章對裝配式建筑及模具設(shè)計、模具加工工藝進行研究，分析了國內(nèi)模具設(shè)計存在的重量大、通用性差、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等問題，并從設(shè)計到工藝介紹了裝配式建筑模具將向通用性、輕量化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化發(fā)展的趨勢。二、裝配式建筑現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢裝配式建筑是用預(yù)制構(gòu)件裝配而成的建筑，是基于工業(yè)化生產(chǎn)驅(qū)動下建筑項目的整個生產(chǎn)過程，是“建筑+制造”二者跨界融合的新模式，利用現(xiàn)代工業(yè)化技術(shù)，把傳統(tǒng)建筑業(yè)與傳統(tǒng)建筑相比，裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件的組裝工藝簡單、施工周期較短，預(yù)制構(gòu)件具有統(tǒng)一性，方便現(xiàn)場管理存放，因此裝配式建筑可縮短施工周期25%-30%，節(jié)水約50%，木材節(jié)約80%，減少建筑垃圾70%，大大降低粉塵及噪音污染。根據(jù)住建部統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，2016年全國新開工裝配式建筑1.14億皿，同比增長57%，占新建建筑面積的比例為4.9%，全國新開工裝配式建筑4.2億皿，同比增長45%，占新建建筑面積的比例為13.4%，2016-2019年，新開工建筑中，裝配式建筑年均增長率為55%。從重點區(qū)域看，2019年重點推進地區(qū)新開裝配式建筑占全國比例為47%，裝配式建筑在東部發(fā)達地區(qū)繼續(xù)引領(lǐng)全國發(fā)展，同時其他一些地區(qū)逐漸呈規(guī)?；l(fā)展局面。在2020年兩會上，“裝配式建筑”依然為行業(yè)熱詞之一，在國家鼓勵的大環(huán)境大背景下，各地將繼續(xù)加緊推進裝

盡管這幾年我國裝配式建筑發(fā)展迅猛，2019年占比達到13.4%,但是從全球范圍來看，歐美國家裝配式建筑的普及率在80%以上，我國裝配式建筑仍然遠遠落后于發(fā)達國家水平，仍需進一步提高預(yù)制率。LU呂國雖配瓦避疏占比

E32015-2025年全國矣配式建筑面fJLE32015-2025年全國矣配式建筑面fJL占新屋建筑:比劇三、裝配式建筑模具發(fā)展現(xiàn)狀1、模具發(fā)展現(xiàn)狀模具設(shè)計作為生產(chǎn)環(huán)節(jié)的起始環(huán)節(jié)，在裝配式建筑整個建設(shè)過程中發(fā)揮著巨大的作用，既需要對接上游的深化設(shè)計，更對整個構(gòu)件生產(chǎn)環(huán)節(jié)起到主導(dǎo)作用，如果設(shè)計不合理有設(shè)計缺陷，那么就會導(dǎo)致PC構(gòu)件出現(xiàn)問題，混凝土構(gòu)件無法裝配使用，造成直接的經(jīng)濟損失，所以模具的優(yōu)劣直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量，設(shè)計符合要求的模具可大批制造構(gòu)件，保證構(gòu)件的精度及一致性，也能大大縮短制造時間、提高生產(chǎn)效率。然而，由于裝配式建筑剛剛興起，各個環(huán)節(jié)都處于研究探索階段，裝配式建筑模具設(shè)計并沒有得到足夠關(guān)注及重視，導(dǎo)致模具設(shè)計在行業(yè)內(nèi)并沒有統(tǒng)一的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，無論是模具設(shè)計、材料選用、制造工藝、脫模方式都沒有統(tǒng)一的模板模式，設(shè)計生產(chǎn)方式較為粗獷，存在較多不足。如何對傳統(tǒng)進行創(chuàng)新，走向現(xiàn)代化生產(chǎn)模式，在目前行業(yè)發(fā)展的大前提下建立符合行情的裝配式建筑模具發(fā)展思路及路線，是目前模具發(fā)展的首要問題。2、模具設(shè)計準(zhǔn)則結(jié)合目前裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)車間生產(chǎn)情況及國內(nèi)其他成熟的模具設(shè)計行業(yè)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，在裝配式建筑構(gòu)件的模具設(shè)計應(yīng)遵循以下原則，才能保證設(shè)計出的模具的實用性。1）便于構(gòu)件脫模。PC構(gòu)件為混凝土構(gòu)件，質(zhì)量大，體積大，不便于運輸，所以是否脫模方便是模具設(shè)計過程中首要考慮的問題，若是設(shè)計不當(dāng)無法脫模，則將造成直接經(jīng)濟損失，設(shè)計的模具不便于脫模，也將給現(xiàn)場脫模增加工作難度，也會導(dǎo)致構(gòu)件在脫模過程中損壞，極大降低生產(chǎn)效率，造成人工、材料成本大量浪費，在設(shè)計過程中不易于脫模的地方需要增加拔模斜度。2）模具尺寸精度。尺寸精度包含兩個方面，構(gòu)件的尺寸精度及模具的尺寸精度，其中模具的尺寸精度直接決定所生產(chǎn)的構(gòu)件精度，設(shè)計人員必須保證模具的尺寸精度，及模具生產(chǎn)的構(gòu)件的尺寸精度，由于模具中澆筑的混凝土凝固后會發(fā)生膨脹，因而模具設(shè)計之初就要將其考慮在內(nèi)，在設(shè)計過程應(yīng)留有余量，這樣才能保證模具所做出的構(gòu)件尺寸不會過大，在允許的公差范圍內(nèi)。模具在加工焊接過程中，采用的材料及焊接工藝也都會影響到尺寸精度。3）模具強度。模具中混凝土凝固后，尺寸會膨脹，對模具的邊模產(chǎn)生擠壓，模具強度不夠的情況下，模具將會發(fā)生變形，且每套模具用于多個構(gòu)件生產(chǎn)，弱變形量較大，構(gòu)件的尺寸誤差將逐漸累積超過允許公差范圍。保證模具強度的辦法有很多，比如在邊模增加加強筋數(shù)量，增加桿件，型材做為支撐等等。4）模具出筋方式的處理。模具出筋的設(shè)計主要為鋼筋開豁尺寸及開豁形式，若設(shè)計中開豁尺寸較大，則模具的密封性會出現(xiàn)問題，出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，模具漏漿會嚴(yán)重影響PC構(gòu)件的外觀，出現(xiàn)表面粗糙現(xiàn)象，需要耗費大量人力進行修整；若開豁尺寸過小，則會影響脫模，導(dǎo)致構(gòu)件卡死情況的發(fā)生。5）安全性及實用性。由于樓梯、陽臺等構(gòu)件多為大型模具，模具尺寸較大，重量重，所以在設(shè)計過程中應(yīng)充分考慮實用性及可操作性，便于工人操作，留有足夠的操作空間及操作平臺，便于模具的組裝、拆卸及生產(chǎn)過程中的操作。3、裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件模具問題目前行業(yè)內(nèi)的預(yù)制構(gòu)件模具處于模仿、探索階段，并沒有統(tǒng)一的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)制建筑產(chǎn)品包括預(yù)制內(nèi)外墻、疊合板、預(yù)制樓梯、PCF板、預(yù)祝梁、柱、預(yù)制陽臺、預(yù)制空調(diào)板等，目前行業(yè)內(nèi)的模具主要問題包括如下幾個方面的不足。1）標(biāo)準(zhǔn)化程度低，通用性差。由于目前各個建筑單位的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)沒有統(tǒng)一，導(dǎo)致預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)程度不高，且各個模具廠設(shè)計也無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致預(yù)制構(gòu)件模具標(biāo)準(zhǔn)化程度低，通用性差，資源浪費情況嚴(yán)重。以種類最多的疊合板模具及重量較大的陽臺模具為例，如下圖4圖5所示，疊合板作為預(yù)制構(gòu)件中使用最多且種類最多的構(gòu)件，其模具也相應(yīng)種類最多，由于每塊疊合板板的尺寸出筋不同，導(dǎo)致疊合板生產(chǎn)完畢后模具無法回收再利用，且由于種類過多，現(xiàn)場存放及查找模具耗費大量的人力物力，浪費嚴(yán)重，而像樓梯、陽臺等尺寸較大，重量較大的預(yù)制構(gòu)件模具，生產(chǎn)完畢后也模具也只能做報廢處理。另外，行業(yè)內(nèi)的軟件設(shè)計也缺乏統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，致使各相關(guān)專業(yè)的銜接和數(shù)據(jù)傳遞十分困難，用一種軟件繪制的圖形文件，用另一種軟件打開時，常常早造成圖形變形或數(shù)據(jù)丟失的情況，因此給設(shè)計人員帶來了許多不必要的麻煩，影響了設(shè)計人員的技術(shù)交流，對設(shè)計信息從上游工序到下游工序產(chǎn)生障礙。圖4生產(chǎn)車間疊合板模具圖圖5生產(chǎn)車間樓梯模具圖2）模具尺寸精度問題。由于像梁、柱、陽臺板、樓梯等預(yù)制構(gòu)件尺寸較大，這就需要模具與構(gòu)件尺寸要相匹配，模具如果尺寸過大，如何控制模具尺寸，保證各個尺寸精度就會成為模具廠模具生產(chǎn)過程中的難題，下料過程中的誤差，焊接過程中的焊接變形、組模過程中的誤差，由此產(chǎn)生的累計誤差都會隨模具尺寸的增大而增大，因此對于大型的模具的模具結(jié)構(gòu)及焊接工藝都要進行調(diào)整和完善，以保證模具尺寸在公差允許范圍之內(nèi)。3）預(yù)制構(gòu)件模具使用過程中的銹蝕問題。預(yù)制構(gòu)件模具多采用鋼材料，模具在使用過程中與混凝土接觸，混凝土中水分帶來的銹蝕問題是必須要考慮的，所以一般要對模具表面進行防銹處理，防止模具因銹蝕造成的報廢現(xiàn)象。四、現(xiàn)階段預(yù)制構(gòu)件模具改良研究針對現(xiàn)階段預(yù)制構(gòu)件模具現(xiàn)狀中所存在的標(biāo)準(zhǔn)化程度低，浪費嚴(yán)重，模具銹蝕等問題，文章從模具設(shè)計方面、原材料選用方面、焊接工藝方面提出改進措施，以供參考。1、模具設(shè)計方式的改良1）規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)內(nèi)的設(shè)計軟件，以方便數(shù)據(jù)的傳遞，盡量選用一種軟件繪制圖形，方便上游及下游之間的技術(shù)交流。2）對預(yù)制構(gòu)件進行統(tǒng)型從而設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化模具建立標(biāo)準(zhǔn)件庫，改變現(xiàn)有的模具設(shè)計方式。以疊合板預(yù)制構(gòu)件與樓梯預(yù)制構(gòu)件為例，對預(yù)制疊合板構(gòu)件鋼筋間距規(guī)格進行統(tǒng)計，目前國內(nèi)所設(shè)計的疊合板構(gòu)件鋼筋間距多為100mm、150mm、200mm，基于此標(biāo)準(zhǔn)，可分別設(shè)計長1400mm的疊合板間距為100mm、150mm、200mm的邊模標(biāo)準(zhǔn)件庫，改變以前整邊焊接后螺栓連接的模式。將整邊拆分成若干標(biāo)準(zhǔn)件，以200mm間距為例如圖6所示，若干標(biāo)準(zhǔn)件模塊螺栓連接后組成模具邊模，從而構(gòu)件生產(chǎn)完畢后，可將標(biāo)準(zhǔn)件模塊回收，用于組裝下一個構(gòu)件鋼筋間距相同的疊合板模具。這樣疊合板模具就可以進行大量的回收利用，避免模具大量浪費。1400rL20QL~UJUUU圖6邊模標(biāo)準(zhǔn)件模塊圖對樓梯模具的臺階數(shù)及臺階長度進行統(tǒng)型，對于臺階數(shù)及臺階長度相同，寬度不同的預(yù)制樓梯構(gòu)件可設(shè)計可拼接式的PC樓梯模具，如圖7所示。圖7拼接式樓梯模具圖3）對于異型，種類較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無法進行的統(tǒng)型的預(yù)制構(gòu)件，可將連接件，連接桿，底座，加固槽鋼，銷鍵等制作為標(biāo)準(zhǔn)件，改變連接方式，從焊接方式改變?yōu)槁菟ㄟB接，待構(gòu)件生產(chǎn)完畢后，將標(biāo)準(zhǔn)件取下，供下個預(yù)制構(gòu)件模具使用，減少浪費。2、材料選用及焊接方式的改良1）材料優(yōu)化。影響模具焊接變形的因素有很多，但是最主要的是材料因素和工藝因素，預(yù)制構(gòu)件模具材質(zhì)多采用Q235和Q345鋼板，具有焊接性能好、成本低的優(yōu)點，鋼板厚度選用3-10mm。焊絲選用的是鐵錨WH50-6,鍍銅低合金鋼絲，具有優(yōu)良的焊接工藝性能，焊縫成形美觀、飛濺小、對氣孔敏感性小，具有良好的焊縫力學(xué)性能，化學(xué)成分見表1。表1鐵錨WH50-6化學(xué)成分C0.06^0.15%MO^0.15%Mn140^185%V^030%Si0.80-1,15%Cu^0.50%Ni<0.15%S^0.025%Cr<015%P<0025%2）焊接優(yōu)化。焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計對焊接變形的影響也是較為關(guān)鍵的因素，設(shè)計焊接的結(jié)構(gòu)時模具端模應(yīng)盡量設(shè)置加強筋板，端模間距約300-400mm處設(shè)置筋板以此增加模具邊模約束度，使得焊接殘余應(yīng)力增加，減小焊接變形量。焊縫設(shè)計，焊縫設(shè)計盡量選用對稱結(jié)構(gòu)，尺寸不能較大，一般采用1mm-3mm的焊縫，盡量采用斷焊的焊接方式。焊接方法采用熔化極氣體保護焊。因模具選用的鋼板多為6-10mm,根據(jù)鋼板厚度所選焊條直徑為1.0mm或1.2mm，根據(jù)焊條直徑選擇焊接電流為100A-150A,焊接點壓根據(jù)焊接電流確定，公式為GB標(biāo)準(zhǔn)：U=10+0.04I（1）式中，U為焊接電壓（V）；I為焊接電流（A）確定焊接電壓為14-20V。焊接參數(shù)如下表2所示。表2焊接參數(shù)焊絲直徑1.0mm焊接電流I00-150A焊接電壓14-20V氣體流量13~16L/min焊接速度20^40cm/min3、模具銹蝕問題的改良預(yù)制構(gòu)件模具長時間與混凝土接觸，如果防銹工作沒處理好，模具將會發(fā)生銹蝕情況，銹蝕之后模具很難進行有效保養(yǎng)，時間過久模具尺寸將無法滿足構(gòu)件生產(chǎn)的精度要求，導(dǎo)致模具報廢現(xiàn)象發(fā)生，為避免這一現(xiàn)象，模具的防銹處理是模具生產(chǎn)必不可少的環(huán)節(jié)。行業(yè)內(nèi)預(yù)制構(gòu)件模具的防銹處理大致分為以下幾種方式。噴漆：噴漆防銹處理作為最常用的防銹處理工藝，在預(yù)制構(gòu)件模具行業(yè)中也被大量使用，優(yōu)勢是簡單方便易于處理，劣勢是由于構(gòu)件混凝土塊表面比較堅硬，加上拆模操作不當(dāng)，很容易破壞表面的防銹漆，導(dǎo)致防銹效果下降，防銹漆被破壞之后需要再次運回噴漆車間噴涂，將浪費大量的人力物力財力。電泳：電泳是使用涂料在陰陽兩極，施加于電壓作用下，帶電荷條離子移動到陰極，并與陰極表面所產(chǎn)生的堿性作用行程不溶解物，沉積于模具工作面，電泳漆膜具有涂層均勻、平整、光滑的優(yōu)點，電泳漆膜的硬度、附著力、耐腐蝕性、沖擊性能、滲透性能優(yōu)于大部分的涂裝工藝，然而，預(yù)制構(gòu)件模具往往體積過大，采用電泳工藝將極大提高模具成本。

防銹油：針對預(yù)制構(gòu)件模具體積大，拆模時預(yù)制混凝土構(gòu)件容易與模具發(fā)生碰撞的情況，噴涂防銹油是最快捷且性價比最高的除銹方式，比如WD-40萬能防銹順滑劑，具有極強的滲透性及金屬表面的親和力，能夠在模具表面形成一層薄而秘的保護膜，排除水分，防止生銹，潤滑模具表面也不易于混凝土粘合，清理方便，對模具可提供多方面的保養(yǎng)。與其他的除銹方式相比，WD-40可直接噴涂使用，操作簡單方便、降低工作難度，同時提高工作效率；WD-40潤滑不粘灰，多種功效同事作用，可提高模具使用壽命。WD-40環(huán)保安全，保證工作環(huán)境安全可靠。4預(yù)制構(gòu)件模具未來發(fā)展趨勢1）新材料模具的興起。因預(yù)制構(gòu)件種類多，難以統(tǒng)型的問題，模具重量過重難以操作的問題，導(dǎo)致模具市場模具通用性差，成本較高，浪費嚴(yán)重的現(xiàn)象時有發(fā)生，為解決這一現(xiàn)象，可以采用不同材質(zhì)的模具，如木模、塑料模具、混合材質(zhì)模具，提高模具性價比。塑料模加工成本較低，耐腐生性能更好，重量低未來將會廣泛引用于裝配式建筑行業(yè)，且塑料模具加工精度更高、質(zhì)量更好、生產(chǎn)效率更高，可大批量生產(chǎn)，與鋼模模具相比，造價更低，重量更輕，方便拆模組模，安全系數(shù)更高，耐腐生性強適用于構(gòu)件蒸養(yǎng)環(huán)境，表面平整度更高，便于生產(chǎn)中收光處理，未來將會成為模具的主要形式。木模模具與鋼模模具相比，有廣泛的材料來源，成本低廉可回收利用，木塑材料可人工合成，根據(jù)使用的要求調(diào)整模具工藝，型材利用率高，木模在加工過程中對人和環(huán)境沒有任何危害，維護費用低，報廢的木模模具可以100%的再生利用，如何解決木模在蒸養(yǎng)環(huán)境下的腐蝕問題將成為制約預(yù)制構(gòu)件木模模具發(fā)展的重要因素。2）模具車間自動化、智能化。裝配式建筑是“建筑業(yè)+制造”的跨界融合新模式，隨著未來5G技術(shù)的普及與發(fā)展，制造業(yè)必將迎來一片嶄新的新市場，裝配式建筑業(yè)也將迎來新的發(fā)展，解放人力、充分發(fā)揮出機器控制帶來的高精度是未來發(fā)展的趨勢，模具車間智能化