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曲面鋁板幕墻成形技術淺析

來源:2013年會論文集  作者:胡忠明 吳明君  日期:2013-4-10
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  【摘要】隨著生產力水平的不斷提高及制造業的飛速發展,市場對異形曲面金屬板產品的需求也在快速增長。在世界各大城市,紛紛涌現出各種造型復雜、視覺沖擊力極強的多維曲面金屬板幕墻,這些幕墻都需要使用大量的金屬材質的三維曲面板件。因此,對曲面金屬板的需求會越來越大。復雜金屬曲面板的成形工藝也就顯得尤為重要,本文主要結合典型案例,對目前市場上常見的各種曲面鋁板成形工藝進行簡要分析。重點論述了曲面鋁板的各種成形工藝的原理、特點及主要適用范圍。對復雜曲面金屬板材的加工方式起到拋磚引玉的作用。
  【關鍵詞】 異形曲面、三軸輥、多曲面鋁板、樣條曲線、多點拉形、多點對壓成形、胎膜、現場成形

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  2、鋁板制作方面:采用Catia及Rhino建模軟件,從模型中直接提取每塊鋁板數據,將鋁板面板攤平展開,根據展開圖下料,根據鋁板布筋圖,進行背筋植釘,安裝固定好背筋型材,然后上噴涂線。最后打結構膠,完成整道工序,加工制作十分簡單,不存在鋁板彎弧的環節。鋁板加工完畢后,仍為平板,直接打包發往工地。

  3、現場掛接:單曲鋁板加強背筋沿垂直于彎弧方向布置,背筋型材不需彎弧,根據力學計算結果,背筋按照間距不大于500MM布置。每塊鋁板采用上下兩排各7個掛點進行掛接(掛接點直接與背筋連接),F場安裝鋁板前,先由3D模型中輸出的坐標數據,對每塊鋁板掛接點進行現場定位。所有鋼龍骨均不用彎弧,采用折線分布。曲面鋁板上下端各分布一條通長的弧形輔助定位鋁管,此型材可起到“靠尺”作用,其弧度同預先從模型中測出的鋁板輪廓模型一致,F場安裝時,只需調整、固定好此定位型材即可。安裝側掛板時,直接把側掛板靠到定位弧形型材的膠條上,通過調整多維鋁轉接系統(此系統可同時實現上下、前后、左右、360度轉動等多維調節),直到鋁板上下兩條邊與“靠尺”定位型材完全吻合,單曲鋁板實際成形面即實現。緊固所有連接系統。至此單曲鋁板現場掛裝完成。(參見圖19、圖20、圖21、圖22、圖23、)


  小結:經過對以上各種曲面鋁板成形方式的初步分析,歸納一下,各有特點。1、三軸輥轉板成形的特點是:主要適用于曲率固定,批量大的產品。其成形精度容易控制。不足是,對于曲率變化的,數量大、批量小的金屬板,無法滿足實際生產要求。2、三軸輥轉板結合傳統手工鈑金成形的特點是:適用于曲率不規則,多曲率,小批量異形復雜板。不足之處是對靠模制作精度要求高,對手工鈑金修復的工藝要求高,制作周期長,成本也比較高。3、以直代曲簡化成形的特點是:主要適合于同曲率、小批量、小件產品的制作,如小球形、圓環形件。缺點是,如果數量大而品種多,拼接制作過程將十分繁雜,效果將打折扣。對表面打磨處理要求也很高。4、胎膜拉伸成形的特點:適用于大批量,同曲率鋁板的成形。成形速度快,精度高。缺點是,胎膜制作費用高,不適用于小批量多品種曲率的金屬件。5、機械沖壓成形的特點:適用于大批量的金屬板材成形。一次性制作好模具,可以實現大批量生產。缺點也是因模具制作周期和費用的限制,不適合于小批量異形件成形。6、液壓機數控多點成形的特點:可適用于各種簡單及復雜造型曲面,成形速度快,對產品的批量及數量沒有很大要求,將曲面模型參數輸入計算機,即可很快實現全自動化生產,產品精度高。缺點是,多點成形設備費用昂貴。7、柔性輥壓三維成形的特點:與多點成形類似,可適用于多種復雜曲面造型的鋁板成形。但設備價格昂貴,設備維護、調教成本也高。8、曲面鋁板現場成形的基本特點:可廣泛應用于大曲率、多曲率的單曲鋁板。其鋁板制作費用非常低。鋁板成形過程完全在工程現場完成,可節約大量的制作成本。 缺點是現場施工安裝需要加強質量監控,現場曲面鋁板定位控制需嚴格按照設計理論尺寸執行才能保證理想的整體效果。

  采用以上各種曲面鋁板成形方式時,還必須注意一個共同的問題:金屬鋁板曲面成形后,均存在一定的應力回彈現象。關于減小或者消除內應力的方法,屬于其他課題范疇,此處不做闡述。但是,需要注意的是,實際的鋁板幕墻工程中,對于各種復雜的曲面鋁板,其加強背筋的固定,需要嚴格注意,一般曲面鋁板的背筋都與鋁板面材之間存在一定的拉力,因此為安全起見,背筋最好采取螺樁焊與結構膠粘接的雙重固定方式。

  參考文獻
  [1]《雙曲面鋁板造型設計及加工的簡化方法與運用》,作者,趙國友,劉朝生。

  [2]《板料多點數字化成形技術現狀》, 吉林大學無模成形技術中心、長春瑞光科技有限公司,李明哲 

  [3]《新編建筑幕墻技術手冊》   張 芹  山東科學技術出版社     2004年2月
  [4] 《現行建筑材料規范大全》      中國建筑工業出版社

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