《建筑模具設(shè)計(jì)與加工》課件-預(yù)制構(gòu)件模具設(shè)計(jì)原則

任務(wù)2預(yù)制構(gòu)件模具設(shè)計(jì)原則及要點(diǎn)

（1）預(yù)制構(gòu)件模具設(shè)計(jì)理念及準(zhǔn)則

在預(yù)制構(gòu)件的成本組成中，建筑模具的攤銷費(fèi)用約占5%~10%（模具設(shè)計(jì)優(yōu)良的前提下），模具的費(fèi)用對于整個工業(yè)化建筑成本而言是非常重要的。（2）預(yù)制構(gòu)件模具的設(shè)計(jì)

旨在介紹模具設(shè)計(jì)要求及需要設(shè)計(jì)的內(nèi)容。2預(yù)制構(gòu)件模具設(shè)計(jì)原則及要點(diǎn)子任務(wù)1預(yù)制構(gòu)件模具設(shè)計(jì)理念及準(zhǔn)則

2.1、預(yù)制構(gòu)件模具設(shè)計(jì)理念及準(zhǔn)則

模具設(shè)計(jì)作為生產(chǎn)環(huán)節(jié)的起點(diǎn)，在裝配式建筑的整個施工過程中發(fā)揮著巨大的作用。它不僅需要與上游的深化設(shè)計(jì)對接，而且在整個構(gòu)件的生產(chǎn)過程中起著主導(dǎo)作用。如果設(shè)計(jì)不合理，存在設(shè)計(jì)缺陷，會導(dǎo)致PC構(gòu)件出現(xiàn)問題，混凝土構(gòu)件無法組裝使用，造成直接的經(jīng)濟(jì)損失。因此，模具的質(zhì)量直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量。設(shè)計(jì)符合要求的模具可以大量制造構(gòu)件，保證構(gòu)件的精度和一致性。2.1、預(yù)制構(gòu)件模具設(shè)計(jì)理念及準(zhǔn)則2.1.1預(yù)制構(gòu)件模具設(shè)計(jì)理念

1）使用壽命

模具的使用壽命將直接影響構(gòu)件的制造成本，所以在模具設(shè)計(jì)時就要考慮到給模具賦予一個合理的剛度，PC構(gòu)件廠家增大模具周轉(zhuǎn)次數(shù)。這樣就可以保證在某個項(xiàng)目中不會因?yàn)槟＞邉偠炔粔驅(qū)е露巫芳幽＞呋蛟龃竽＞呔S修費(fèi)用。

一般鋼材模具厚度最常用在6~10mm，具體應(yīng)是預(yù)制構(gòu)件大小進(jìn)行計(jì)算。2.1、預(yù)制構(gòu)件模具設(shè)計(jì)理念及準(zhǔn)則2）通用性

模具設(shè)計(jì)人員考慮如何實(shí)現(xiàn)模具的通用性，也就是增大模具重復(fù)利用率。由于住宅工業(yè)化推廣時間較短，各設(shè)計(jì)院之間并沒有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致一個項(xiàng)目結(jié)束相關(guān)模具基本上就是報廢，所以在預(yù)制構(gòu)件費(fèi)用攤銷上模具占據(jù)5%~10%的費(fèi)用，一旦作為廢鐵變賣無論對pc構(gòu)件廠還是甲方都是一個極大的浪費(fèi)，所以設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)之初就應(yīng)該考慮如何實(shí)現(xiàn)模具通用性。2.1、預(yù)制構(gòu)件模具設(shè)計(jì)理念及準(zhǔn)則3）方便生產(chǎn)

模具最終是為構(gòu)件廠生產(chǎn)服務(wù)，所以模具設(shè)計(jì)人員一定要懂得構(gòu)件生產(chǎn)工藝，如不懂得生產(chǎn)工藝，技術(shù)實(shí)力再強(qiáng)的機(jī)械加工廠家也不能很好的完成模具設(shè)計(jì)，只能說可以很好實(shí)現(xiàn)模具剛度、尺寸，但不一定能符合構(gòu)件生產(chǎn)工藝。裝配式PC構(gòu)件模具影響生產(chǎn)效率主要體現(xiàn)在組模和拆模兩道工序，所以在模具設(shè)計(jì)時必須要考慮到如何在保證模具精度和強(qiáng)度的前提下減少模具組裝時間，還有一點(diǎn)是在保證拆模過程中不損壞構(gòu)件的前提下方便工人操作拆卸模板。所以說模具的發(fā)展方向必定是輕量化，多功能化。2.1、預(yù)制構(gòu)件模具設(shè)計(jì)理念及準(zhǔn)則4）方便運(yùn)輸

這里所說的運(yùn)輸是指在車間內(nèi)部完成，在自動化生產(chǎn)線上模具是要跟著工序動的，所以就涉及到模具運(yùn)輸問題。設(shè)計(jì)模具時充分考慮這點(diǎn)，就是在保證模具剛度和周轉(zhuǎn)次數(shù)的基礎(chǔ)上，通過受力計(jì)算盡可能的降低模板重量，達(dá)到不靠吊車，只需2名工人就可以實(shí)現(xiàn)模具運(yùn)輸工作。2.1、預(yù)制構(gòu)件模具設(shè)計(jì)理念及準(zhǔn)則2.1.2預(yù)制構(gòu)件模具設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

1）易于構(gòu)件脫模PC構(gòu)件為混凝土構(gòu)件，質(zhì)量大，體積大，運(yùn)輸不方便，是否方便脫模是模具設(shè)計(jì)過程中的首要考慮，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)不能脫模，會造成直接經(jīng)濟(jì)損失，設(shè)計(jì)模具不方便脫模，也會增加現(xiàn)場脫模工作難度，也會導(dǎo)致構(gòu)件在脫模過程中損壞，大大降低生產(chǎn)效率，造成勞動力、材料成本浪費(fèi)，在設(shè)計(jì)過程中不易脫模需要增加脫模斜度。2.1、預(yù)制構(gòu)件模具設(shè)計(jì)理念及準(zhǔn)則2）模具尺寸精度

尺寸精度包括兩個方面：構(gòu)件的尺寸精度和模具尺寸精度。模具尺寸精度直接決定了生產(chǎn)構(gòu)件的精度。設(shè)計(jì)人員必須保證模具的尺寸精度和模具生產(chǎn)構(gòu)件的尺寸精度。由于模具中澆筑的混凝土凝固后會膨脹，因此在模具設(shè)計(jì)之初就要考慮到，在設(shè)計(jì)過程中要留有余量，這樣才能保證模具生產(chǎn)的構(gòu)件尺寸不會太大，在允許的公差范圍內(nèi)。在模具加工焊接過程中，材料和焊接工藝也會影響尺寸精度。2.1、預(yù)制構(gòu)件模具設(shè)計(jì)理念及準(zhǔn)則3）模具強(qiáng)度

模具中的混凝土凝固后，尺寸會膨脹，擠壓模具的邊緣模具。當(dāng)模具強(qiáng)度不夠時，模具會變形，每套模具用于多個部件的生產(chǎn)，剛度弱方向變形較大，部件的尺寸誤差會逐漸累積超過允許的公差范圍。保證模具強(qiáng)度的方法有很多，如在邊緣模具中增加加勁肋作為支撐等。2.1、預(yù)制構(gòu)件模具設(shè)計(jì)理念及準(zhǔn)則4）模具鋼筋孔的處理

模具鋼筋孔的設(shè)計(jì)主要是鋼筋開放尺寸和開放形式。如果設(shè)計(jì)中開放尺寸較大，模具的密封性會出現(xiàn)問題和漏漿現(xiàn)象。模具漏漿會嚴(yán)重影響PC構(gòu)件的外觀，表面粗糙，需要大量人力進(jìn)行修復(fù)；如果開放尺寸太小，會影響脫模，導(dǎo)致構(gòu)件卡住。2.1、預(yù)制構(gòu)件模具設(shè)計(jì)理念及準(zhǔn)則5）安全性和實(shí)用性

由于樓梯、陽臺等部件大多為大型模具，模具尺寸大，重量重，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮實(shí)用性和可操作性，方便工人操作，有足夠的操作空間和操作平臺，方便模具組裝、拆卸和生產(chǎn)過程中的操作。子任務(wù)2預(yù)制構(gòu)件模具的設(shè)計(jì)過程

2.2、預(yù)制構(gòu)件模具的設(shè)計(jì)過程2.2.1模具設(shè)計(jì)要求與內(nèi)容◆模具設(shè)計(jì)要求《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ1-2014）第11.2.2節(jié)、《裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T51531-2016）第9.3.2節(jié)規(guī)定：模具設(shè)計(jì)要考慮確保構(gòu)件質(zhì)量、作業(yè)的便利性、經(jīng)濟(jì)性，合理選用模具材料，以標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、組合式拼裝、通用化使用為目標(biāo)，盡可能減輕模具重量，方便人工組裝、清掃。1）模具應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)固性。2）模具應(yīng)裝拆方便，并應(yīng)滿足預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量、生產(chǎn)工藝和周轉(zhuǎn)次數(shù)等要求。3）預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的模具應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)置反拱。2.2、預(yù)制構(gòu)件模具的設(shè)計(jì)過程4）結(jié)構(gòu)造型復(fù)雜、外觀有特殊要求的模具應(yīng)制作樣板，經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可批量制作。

5）模具各部位之間應(yīng)連接牢固，接縫應(yīng)緊密，附帶的埋件或工裝應(yīng)定位準(zhǔn)確，安裝牢固。6）用作底模的臺座、胎模、地坪及鋪設(shè)的底板應(yīng)平整光潔，不得有下沉、裂縫、起砂和起鼓。7）模具應(yīng)便于清理和涂刷脫模劑與表面緩凝劑。8）有可靠的預(yù)埋件和預(yù)留孔洞定位措施。9）模具與平模臺間的螺栓、定位銷、磁盒等固定方式應(yīng)可靠，防止混凝土振搗時造成模具偏移或漏漿。

2.2、預(yù)制構(gòu)件模具的設(shè)計(jì)過程10）形狀與尺寸準(zhǔn)確，模具尺寸允許誤差符合規(guī)范要求。2.2、預(yù)制構(gòu)件模具的設(shè)計(jì)過程11）考慮到模具在混凝土澆筑振搗過程中會有一定程度的漲模現(xiàn)象，因此模具尺寸一般比構(gòu)件尺寸小1~2mm。12）設(shè)計(jì)出模具各片的連接方式，邊模與固定平臺的連接方式等。連接可靠，整體性好，不漏漿。13）構(gòu)造簡單，裝拆方便，脫模時不損壞構(gòu)件，模具內(nèi)轉(zhuǎn)角處應(yīng)平滑。14）立模和較高的模具有可靠的穩(wěn)定性。15）便于安置鋼筋、預(yù)埋件，便于混凝土入模。16）出筋定位準(zhǔn)確，不漏漿。17）便于運(yùn)輸和吊運(yùn)。2.2、預(yù)制構(gòu)件模具的設(shè)計(jì)過程

◆模具設(shè)計(jì)內(nèi)容1）根據(jù)構(gòu)件類型和設(shè)計(jì)要求，確定模具類型與材質(zhì)。2）確定模具分縫位置和連接方式。3）進(jìn)行脫模便利性設(shè)計(jì)。4）計(jì)算模具強(qiáng)度和剛度，確定模具厚度和加勁肋的設(shè)置。5）對立式模具驗(yàn)算模具穩(wěn)定性。6）預(yù)埋件、套筒、金屬波紋管、孔洞內(nèi)模等定位構(gòu)造設(shè)計(jì)，保證振搗混凝土?xí)r不移位。7）大埋件（如承重埋件）的專項(xiàng)固定設(shè)計(jì)。2.2、預(yù)制構(gòu)件模具的設(shè)計(jì)過程8）對出筋模具的出筋方式和避免漏漿進(jìn)行設(shè)計(jì)。

根據(jù)預(yù)制構(gòu)件出筋直徑、定位、尺寸、形狀等特征，合理設(shè)計(jì)側(cè)模出筋孔節(jié)點(diǎn)，可提高連接鋼筋定位精度，保證構(gòu)件輪廓尺寸，從而提高構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量。出筋孔留設(shè)方式主要有梳子形孔、U形孔、長圓孔和圓孔，如下圖。

2.2、預(yù)制構(gòu)件模具的設(shè)計(jì)過程

梳子形出筋孔，優(yōu)點(diǎn)是脫模較方便，脫模時只需向上提側(cè)邊模即可，可節(jié)省脫模時間；缺點(diǎn)是側(cè)模剛度較小，模具周轉(zhuǎn)次數(shù)少，澆筑混凝土?xí)r易漏漿，因孔朝下鋼筋保護(hù)層控制難度較大。設(shè)計(jì)過程中可結(jié)合工程實(shí)際情況選擇合適的出筋形式，但有些構(gòu)件出筋形式有彎折，用長圓孔、圓孔和U形孔脫模難度較大，宜選用梳子形出筋孔，如下圖所示。該預(yù)制外墻頂模2.2、預(yù)制構(gòu)件模具的設(shè)計(jì)過程U形出筋孔一般疊合板構(gòu)件邊模出筋孔常采用U形出筋孔；脫模時將連接螺栓松開，向上提起構(gòu)件即可脫模。某疊合板邊模2.2、預(yù)制構(gòu)件模具的設(shè)計(jì)過程

長圓形出筋孔，是較常用的一種出筋孔形式，適用于箍筋出筋。一般對于焊接封閉箍，長圓孔寬度取鋼筋直徑加8mm；對于開口箍，長圓孔寬度取鋼筋直徑加10mm。某預(yù)制外墻側(cè)模

若墻板同一個側(cè)邊出筋形式不同，也可將側(cè)模分段，選擇不同出筋孔組合的形式。2.2、預(yù)制構(gòu)件模具的設(shè)計(jì)過程2.2.2固定模臺工藝模具設(shè)計(jì)◆固定模臺工藝的組成

工藝的模具包括固定模臺、各種構(gòu)件的邊模和內(nèi)模。固定模臺作為構(gòu)件的底模，邊模為構(gòu)件側(cè)邊和端部模具，內(nèi)模為構(gòu)件內(nèi)的肋或飄窗的模具?！艄潭Ｅ_工藝模具的設(shè)計(jì)1）固定模臺固定模臺由工字鋼與鋼板焊接而成，邊模通過螺栓與固定模臺連接，內(nèi)模通過模具架與固定平臺連接。固定模臺平整度為2m±2mm的誤差。2）固定模臺邊模固定模臺的邊模有柱、梁構(gòu)件邊模和板式構(gòu)件邊模。柱子、梁模具一般用鋼板制作，如果沒出筋的邊模也可用混凝土或高性能混凝土制作。板式構(gòu)建邊模可由鋼板、型鋼等制作。

2.2、預(yù)制構(gòu)件模具的設(shè)計(jì)過程3）邊模與固定模臺的連接?在固定模臺的鋼板上鉆孔（公稱直徑Φ10.3），采用M12的絲錐進(jìn)行攻絲。邊模固定用M12螺栓與模臺固定。

?校準(zhǔn)和調(diào)整邊模至圖樣位置，再在緊固螺栓附近鉆銷釘孔，并敲入定位銷釘。

?通過螺栓緊固、銷釘定位的方式將邊模準(zhǔn)確的組裝到固定模臺。

邊模固定示意2.2、預(yù)制構(gòu)件模具的設(shè)計(jì)過程4）構(gòu)件內(nèi)模構(gòu)件內(nèi)模

是指形成構(gòu)件內(nèi)部構(gòu)造（如肋、整體飄窗板）的模具。構(gòu)件內(nèi)模不與模臺連接，而是通過懸掛架固定。

內(nèi)模固定在懸掛架內(nèi)模某疊合板固定模臺固定模臺骨架工字鋼邊模（與固定模臺通過螺栓連接）固定模臺內(nèi)模2.2、預(yù)制構(gòu)件模具的設(shè)計(jì)過程2.2.3流動模臺工藝模具設(shè)計(jì)◆流動模臺工藝模具的組成

流動模臺工藝生產(chǎn)板式構(gòu)件，其模具主要是流動模臺和板的邊模?！袅鲃幽Ｅ_的設(shè)計(jì)與制作

流動模臺由U形鋼、H形鋼或其他型鋼和鋼板焊接組成，表面平整度3m±1.5mm。模臺需涂油脂類涂料防止生銹。◆流動模臺工藝邊模及其固定方式

流動模臺工藝除了模臺外，主要模具為邊模，自動化程度高的流動模臺邊模采用磁力邊?；虼帕泄潭ǖ倪吥?；自動化程度低的流動模臺采用螺栓固定邊模。

磁力盒磁力邊模2.2、預(yù)制構(gòu)件模具的設(shè)計(jì)過程2.2.4自動化生產(chǎn)線模具設(shè)計(jì)

自動化生產(chǎn)線使用的模具包含基于數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的流動模臺和條形磁性邊模。磁性邊模非常適合全自動化作業(yè)，由自動控制的機(jī)械手組模，但對于邊側(cè)出筋較多的且沒有規(guī)則的樓板與剪力墻板，磁力邊模應(yīng)用目前較有難度。

2.2、預(yù)制構(gòu)件模具的設(shè)計(jì)過程2.2.5獨(dú)立模具設(shè)計(jì)

獨(dú)立模具既不用固定模臺也不用流水線上進(jìn)行構(gòu)件制作，其特點(diǎn)是模具自身包括了5個面，一般由底邊模、片式邊模和封邊模組成，具有安全可靠、易操作、易脫模特點(diǎn)。◆適用范圍1）具有特殊要求的構(gòu)件，如要求立面具有一樣光潔度的墻或者柱。2）造型復(fù)雜，不易在固定模臺上組裝的模具。

2.2、預(yù)制構(gòu)件模具的設(shè)計(jì)過程◆常見的獨(dú)立模具及其固定方式

1）立式柱模。具有四面墻立模和底面模組成，因柱模具較高，要求模具組模便利安全，具有可靠的穩(wěn)定性和施工操作空間。

預(yù)制柱鋼模具預(yù)制樓梯鋼模具2）樓梯模具。應(yīng)用立模較多，自帶底板模。一般為鋼結(jié)構(gòu)。

2.2、預(yù)制構(gòu)件模具的設(shè)計(jì)過程◆常見的獨(dú)立模具及其固定方式

3）梁的U型模具。帶有斜度的梁可以將側(cè)板與底板做成一體，形成U形。4）造型復(fù)雜構(gòu)件的模具。如半圓形、V型墻板等。

帶斜度梁鋼模具2.2、預(yù)制構(gòu)件模具的設(shè)計(jì)過程2.2.6其他模具類型設(shè)計(jì)

其他模具設(shè)計(jì)類型還有集約式立模工藝、預(yù)應(yīng)力工藝模具。◆集約式立模工藝：在生產(chǎn)定型的規(guī)格化墻板時，模具是工藝系統(tǒng)的一個部分，不需要另外設(shè)計(jì)。◆預(yù)應(yīng)力工藝模具：預(yù)應(yīng)力樓板為例。

2.2、預(yù)制構(gòu)件模具的設(shè)計(jì)過程2.2.7模具構(gòu)造設(shè)計(jì)

常見的模具有七種類型：預(yù)埋件、鋁窗、套筒、波紋管、孔眼等定位構(gòu)造、出筋模具構(gòu)造、構(gòu)件外輪廓的倒角和圓角構(gòu)造、伸出鋼筋的架立定位構(gòu)造、脫模便利性構(gòu)造、脫模的吊環(huán)與吊孔構(gòu)造、模具拼縫處理。

◆預(yù)埋件、鋁窗、套筒、孔眼等定位構(gòu)造