裝配式建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件配套模具設(shè)計(jì)組裝技術(shù)*

周 鵬，趙亞軍，李 木

(中建科技(北京)有限公司，北京 100070)

0 引言

建筑工業(yè)化部品構(gòu)件由工廠用模具生產(chǎn)，由于其形式多樣，需設(shè)計(jì)、制造大量模具。我國(guó)的建筑工業(yè)化部品構(gòu)件模具起步較晚，大部分建筑模具企業(yè)是由普通模具企業(yè)轉(zhuǎn)行的，技術(shù)水平較低。目前建筑工業(yè)化部品構(gòu)件模具主要存在以下問(wèn)題。

1)結(jié)構(gòu)不合理、質(zhì)量大 由于建筑工業(yè)化部品構(gòu)件尺寸大，導(dǎo)致模具尺寸大、自重大、變形大，嚴(yán)重影響建筑工業(yè)化部品構(gòu)件的質(zhì)量與精度。

2)易銹蝕 由于水泥與水均具有腐蝕性，預(yù)制構(gòu)件澆筑后需養(yǎng)護(hù)，模具易銹蝕。

3)標(biāo)準(zhǔn)化程度低、通用性差 由于建筑企業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不同，建筑工業(yè)化部品構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化程度低。

建筑產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵即建立建筑、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的全產(chǎn)業(yè)鏈，從建筑設(shè)計(jì)的源頭建立起標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)件設(shè)計(jì)，配套設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化的模具，進(jìn)行工業(yè)化的生產(chǎn)。

1 裝配式建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件配套模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)

標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、快速裝配是建筑工業(yè)化部品構(gòu)件模具發(fā)展的方向。

1)裝配式建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件模具的標(biāo)準(zhǔn)化首先要求設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，建筑設(shè)計(jì)人員在統(tǒng)一的構(gòu)件數(shù)據(jù)庫(kù)里使用標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)件配套標(biāo)準(zhǔn)化的模具，避免設(shè)計(jì)一棟樓采購(gòu)一套模具的生產(chǎn)模式，做到模具標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。

2)現(xiàn)代化工廠是信息化工廠，構(gòu)建生產(chǎn)線工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，建立制造信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)構(gòu)件信息、鋼筋籠信息、邊模信息、排產(chǎn)計(jì)劃及其之間的相互關(guān)系等進(jìn)行統(tǒng)一的信息化管理及控制。模具設(shè)計(jì)要考慮對(duì)接工廠的信息化系統(tǒng)，能自動(dòng)識(shí)別模具的信息，跟蹤模具的使用狀況，滿足自動(dòng)化生產(chǎn)的需要。

3)現(xiàn)代化工廠要提高生產(chǎn)效率，自動(dòng)化生產(chǎn)是主要的生產(chǎn)方式。自動(dòng)化生產(chǎn)的主要特征是各部件都要滿足自動(dòng)化流程，要求模具具有標(biāo)準(zhǔn)化安裝功能，能配合自動(dòng)化設(shè)備完成自動(dòng)組裝及拆卸。

2 模具設(shè)計(jì)

裝配式建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用流水線自動(dòng)化生產(chǎn)，大底模式模具，底模可重復(fù)使用，面板選用整塊鋼板。邊模根據(jù)構(gòu)件產(chǎn)品分為疊合板邊模、外墻邊模和內(nèi)墻邊模，其和底板分別構(gòu)成疊合樓板體系、外墻模具體系和內(nèi)墻模具體系。考慮自動(dòng)化作業(yè)和安拆方便，且國(guó)內(nèi)裝配式建筑與歐美的抗震需求不同，在構(gòu)件的自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，利用龍門(mén)機(jī)器人前端機(jī)械手自動(dòng)擺放模具，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成框狀，并設(shè)計(jì)可使用機(jī)械手自動(dòng)安裝的螺釘機(jī)械手，滿足模具快速安拆的需要。

外墻板一般采用三明治結(jié)構(gòu)，即200mm內(nèi)葉墻+50mm保溫層+60mm外葉墻。將模具分為2層，第1層為內(nèi)葉墻模具，設(shè)計(jì)有出筋孔，外側(cè)配有框體，用于防漏漿，第2層為外葉墻模具，第1層模具作為第2層的基礎(chǔ)。標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)墻模具可加工內(nèi)墻、外墻和疊合板，滿足生產(chǎn)的需要。

模具分為4個(gè)單元，分別對(duì)應(yīng)墻體的4個(gè)面，其中，3個(gè)單元用于墻體的出筋面模具，1個(gè)單元用于墻體的不出筋面模具。標(biāo)準(zhǔn)化模具單元如圖1所示，配置RFID標(biāo)簽，滿足信息化的要求。

圖1 模具單元

模具單元由面板、封板、筋板、墊板構(gòu)成(見(jiàn)圖2)。面板根據(jù)出筋需要設(shè)計(jì)為孔洞狀和槽洞狀。封板用于模具的上下面，和面板構(gòu)成一個(gè)盒式結(jié)構(gòu)，為了減輕質(zhì)量，設(shè)計(jì)為鏤空，并有連接孔。筋板用于加強(qiáng)模具結(jié)構(gòu)。材料為Q235鋼，筋板厚度5mm，其余厚度均為4mm。內(nèi)葉墻尺寸為2 600mm×2 800mm， 外葉墻尺寸為3 200mm×2 860mm，封板寬度宜取460mm。

圖2 模具單元構(gòu)成部件

面板和封板需用筋板加固，采用焊接連接，如圖3所示。

圖3 面板、封板和筋板的連接

封板上方焊接加固墊板，厚4mm，相距600mm，墊板分為實(shí)體墊板和帶孔墊板，布局如圖4所示，采用焊接完成模具單元的組裝。

圖4 出筋模具單元上墊板

1個(gè)構(gòu)件模具需3個(gè)出筋模具單元、1個(gè)不出筋模具單元。不出筋模具面板表面不需要槽洞和孔洞，其余部件安裝方法與出筋模具一樣。

4個(gè)單體模具單元組合成完整的墻體邊模，如圖5所示，此模具組合可用于外墻的內(nèi)葉墻、內(nèi)墻和疊合板的生產(chǎn)。生產(chǎn)外墻需此模具和外葉墻模具組合使用，如圖6所示。

圖5 內(nèi)墻模具

圖6 外墻模具

3 模具連接

4個(gè)邊模采用螺栓連接，形成一個(gè)組合體。為配合自動(dòng)化安裝，對(duì)邊模進(jìn)行適當(dāng)改造，將固定螺釘安裝在邊模上，如圖7所示，邊模需要緊固時(shí)，采用專(zhuān)用設(shè)備或僅通過(guò)氣動(dòng)六方扳手?jǐn)Q緊即可。邊模和生產(chǎn)線平底模臺(tái)采用磁盒固定，并配置專(zhuān)用的磁盒壓裝機(jī)器人，完成磁盒的物流運(yùn)輸和自動(dòng)壓裝。

圖7 安裝有固定螺釘?shù)倪吥卧?/p>

4 模具信息化技術(shù)

將RFID 標(biāo)簽固定安裝于模具上，用于存儲(chǔ)和自動(dòng)識(shí)別邊模信息。在模具組裝設(shè)備上安裝射頻天線，用于自動(dòng)識(shí)別各邊模信息。RFID信息的讀寫(xiě)包括在移動(dòng)工位采用手持式RFID讀寫(xiě)器和在固定信息采集工位采用固定式RFID天線兩種方式。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，在政府的大力推動(dòng)下，裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)在國(guó)內(nèi)快速發(fā)展。裝配式建筑具有施工周期短、安裝精度高等特點(diǎn)。此模具設(shè)計(jì)完全滿足高精度構(gòu)件的生產(chǎn)要求，并能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和信息化生產(chǎn)。