装配式|工业化预制构件模具设计概念

一、模具的重要性

1、成本

住宅工业化改变原有建筑模式，由传统现浇工法改为预制构件由专业构件厂加工，并到现场组装的装配工法。有数据显示采用装配工法的工业化建筑成本中，预制构件生产和安装的比例约为7：3，而在预制构件的成本组成中，模具的摊销费用约占5%~10%（模具设计优良的前提下），由此可见，模具的费用对于整个工业化建筑成本而言是非常重要的。

2、效率

生产效率对于构件厂而言是直接影响预制构件制造成本的关键因素，生产效率高预制构件成本就低，反之亦成立。影响生产效率的因素很多，模具设计合理与否是其中很关键的一个因素。以工业化预制构件中生产工艺最为复杂的外墙板为例，对生产效率影响最大的工序是拆模、组模以及预埋件安装，其中就有两道工序涉及到构件模具，而且目前国内的外墙板自动化生产线设计节拍一般为15~20分钟，如果不能在规定的节拍时间内完成拆模、组模工序，就会导致整条生产线处于停滞状态。

3、质量

采用装配工法的工业化建筑较采用传统现浇工法的建筑一个显著特点就是精度得到极大的提升。混凝土是塑性材料，成型完全要依靠模具来实现，所以工业化预制构件的尺寸完全取决于模具的尺寸。无论是即将发布实施的国家行业标准《装配式混凝土结构技术规程》还是各地地方标准，对预制构件的尺寸精度要求都非常高，所以模具设计的好与坏将直接影响预制构件的尺寸精度，特别是随着模具周转次数的增大，这种影响将体现的更为明显。

所以无论是从成本角度、生产效率还是构件质量方面考虑，模具设计是关系到工业化建筑成败的关键性因素。

二、模具设计概念

之前提到了模具设计的重要性，那么如何解决这些问题就需要模具设计人员来思考，总结以往模具设计经验，提供以下理念供参考：

1、使用寿命

模具的使用寿命将直接影响构件的制造成本，所以在模具设计时就要考虑到给模具赋予一个合理的刚度，增大模具周转次数。这样就可以保证在某个项目中不会因为模具刚度不够导致二次追加模具或增大模具维修费用。

2、通用性

模具设计人员还要考虑如何实现模具的通用性，也就是增大模具重复利用率。从构件厂给甲方的报价中可以看到，模具费用甲方并不是完全支付，而是要从模具总的制作费用中扣除一部分残值，一般会在25%~30%之间，这部分是考虑工程结束后将模具变卖废铁的价格。大家知道采购模具和废铁的单价相差数倍，一旦作为废铁变卖无论对构件厂还是甲方都是一个极大的浪费。所以设计人员在设计之初就应该考虑如何实现模具通用性。

3、方便生产

模具最终是为构件厂生产服务，所以模具设计人员一定要懂得构件生产工艺，如不懂得生产工艺技术实力再强的机械加工厂家也不能很好的完成模具设计，只能说可以很好实现模具刚度、尺寸，但不一定能符合构件生产工艺。模具影响生产效率主要体现在组模和拆模两道工序，所以在模具设计时必须要考虑到如何在保证模具精度的前提下减少模具组装时间，还有一点是在保证拆模过程中不损坏构件的前提下方便工人操作拆卸模板。比如说在不影响预制构件结构受力的前提下适当设计模具脱模角度。这些都是在充分掌握构件生产工艺的前提下才能完成模具设计。

4、方便运输

这里所说的运输是指在车间内部完成，在自动化生产线上模具是要跟着工序动的，所以就涉及到模具运输问题。设计模具时充分考虑这点，就是在保装配式建筑证模具刚度和周转次数的基础上，通过受力计算尽可能的降低模板重量，达到不靠吊车，只需2名工人就可以实现模具运输工作。

5、三维设计软件

PC构件模具的制作由于构件造型复杂，特别是三明治外墙板构件存在企口造型、灌浆套筒开口及大量的外露筋，采用三维软件进行设计，使整套模具设计体系更加直观化、精准化，将大量的脑力工作通过三维软件的手段进行简化，可直接对应构件建模进行检查纠错。

通过以上总结的设计理念可以看出，完成模具设计是要综合考虑成本、生产效率和质量等因素，而且是缺一不可，否则就不能算是一个优良的模具设计。

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