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转换件校形模具设计研究

摘要:转换件是主要以钢管焊接而成的空间结构件,类型和规格较多,工况和变形特征不同,在使用期间内需维护和校正。针对其中量大且变形复杂的垫块系列、加高件系列和三角铁件系列,以转换件变形面和变形角度的校正为基础,合理选取校形受力点,设计与之适应的模具结构,并兼顾被校形结构件的系列需要,在模具设计时尽量提高模具及其零件的通用性。

关键词:转换件系列;校形;模具设计

目前,我国已有很多高层建筑在施工过程中使用附着式升降脚手架。该升降架是一种搭设在一定高度并附着于工程结构上,依靠自身的升降设备和装置,可随工程结构逐层爬升或下降,具有防倾覆、防坠落装置的外脚手架。附着支承结构是附着升降脚手架的基本组成部分,包括附墙支座、转换装置和紧固螺栓组件。附墙支座通过锚固螺栓与工程结构相连接,如图1所示,导轨主框架的导轨穿插在导轮座内,利用导向滚轮与导轨的滑动配合,约束导轨主框架进行上下运动,承受并传递升降架的荷载,同时通过其内部设置的防坠落装置,实现意外坠落状况下的卡阻保护功能。转换件是附着式升降脚手架为适应结构的变化,在附墙支座不能直接安装在墙或梁上时,而采用的多种形式的转接件,以确保附墙支座的正常安装。图2展示了几种常用的转换件。当结构外围有200~300mm宽水平装饰檐时,通过多种型号的垫块将架体与结构的距离适当加宽,如图3所示;当结构外围有宽度300~600mm的空调板或飘窗板时,通过多种型号的加高件将架体与结构的距离适当加宽,如图4所示;当主体结构外部为阳台或其他悬挑板,可考虑通过三角铁件进行转换,如图5所示。这样可以确保结构施工和架体升降顺利进行。(a)加高件(b)三角铁件(c)300型垫块转换件承受并传递附墙支座的荷载,不同的工况形成不同的变形特征,因此需采用不同结构的校形模具。

1垫块校形模具设计

垫块系列尺寸值表现在高度方向,50垫块为一平面结构,200~400垫块为六面空间结构,由φ48×3.5钢管焊接而成,利用一根通长螺杆将附墙支座固接在建筑结构上,垫块主要承受倾覆力矩,导致两连接面弯曲变形。当超过允许变形量时,主框架导轨不能正常通过附墙支座内的导轮。图6为200mm垫块校形模,为校正受力面的弯曲变形,人们利用上、下模各一件四V形块件3对受力面上的四根横杆合模施压,并在两竖杆上各设一个辅助校正位,仅在上模相应位置装有两个单V形块件4。1.螺钉;2.上模座;3.四V形块;4.单V形块;5.支承板;6.挡块;7.限位销;8.支撑块;9.顶件板;10.顶件定距板;11.螺钉;12.顶杆图6垫块校形模开模状态下,先将工件置于顶件板件9上,再将装有四V形块的支承板件5穿过工件定置于支撑块件8上。合模校正。开模时,在顶件板作用下工件上升,取下支承板后卸工件。在校正50垫块时,不需要顶件装置,也无需装拆支承板,直接校平即可。其他规格垫块需更换相应的顶件定距板件10。在液压机规格满足要求的情况下,可利用多个50垫块的校正模组合,进行ABC片的校平。

2加高件校形模具设计

加高件系列在长度上从400mm到1100mm,高度上从500mm到800mm,宽度不变,主要由φ48×3.5钢管焊接而成。由于长度尺寸较大,采用两根螺杆呈平行位一高一低分别固接建筑结构和附墙支座,导致弯剪联合变形,并以与附墙支座连接的悬伸面和底面的角变形为主。当超过允许变形量时,主框架导轨不能正常通过附墙支座内的导轮。图7为加高件校形模,在设计上采用可调间距的上模座A和上模座B以适应长度系列变化,上模座A用于500、600、700、800和900加高件的校正,上模座B用于450、650、750和850加高件的校正;同时,下模板件13可在下模座件15上移动来协调并用T形螺栓与下模座连接;以大规格工件来确定设计高度,可满足高度系列要求。1.上模座A或上模座B;2.上V形块;3.螺钉;4.110下V形块;5.100上V形块;6.支撑块;7.螺钉;8.斜压块;9.滑块;10.弹簧;11.限位块;12.限位螺钉;13.下模块;14.T形槽螺栓;15.下模座;16.墙板图7加高件校形模工件利用长竖边在墙板件18侧面定位长度方向,利用支撑块件6上的V形块限制工件的横杆,定位工件的Y、Z方向。上模下行过程中,模具上下V形块件2、件4和件5对工件施压,同时斜压块件8驱动滑块件9对410竖面(加高件与附墙支座的连接面)加压,墙板件18限制工件的另一竖面,以多向受力来完成平面和角度的校正。支撑块对斜压块提供导向和平衡侧向力,可在支撑块和墙板之间增加相应规格的垫块来增大强度和刚度以抵抗水平方向的校正力。400mm加高件由于无横杆,模具结构稍有不同。1100mm加高件采用槽钢构件,模具中的V形压块换做平面件,也可不用模校方式。

3三角铁件校形模具设计

三角铁件外形尺寸相同,其系列参数依据三角铁件与建筑结构固接处距410竖面的距离,常用300和350两个尺寸,该固接处采用槽钢,与其他φ48×3.5钢管焊接成三角铁件。两固接螺杆轴线成90度,导致弯扭联合变形。三角铁件以互相垂直两个面及其夹角的变形为主,当超过允许变形量时,主框架导轨不能正常通过附墙支座内的导轮。图8为350mm三角铁件校形模,工件利用L形定位块件19和档块件24定位,置于下模中。上模下行过程中,由于弹簧件9的作用,凸模件11先接触工件,接着斜铲块件4和件12驱动相应的上V形块沿凸模的滑槽运动,直到模具闭合,完成校形,斜铲块由凸模平衡侧向力。开模时,斜铲块上行,滑块回退,凸模回程。为提高导向零件的使用寿命,以上模具可在导向部位设置耐磨块。校形前可局部加热,恢复变形能力,降低变形抗力。如有必要,也可在模校前人工预校。

4结语

对于以钢管、槽钢等焊接而成的空间结构件来说,其转换件的类型和规格较多。通过对工况和变形特征的分析,人们可以合理选取校形受力点,设计与之适应的模具结构。这样可以在模具设计时尽量提高模具及其零件的通用性,达到较为经济、高效地校正系列转换件变形面和变形角度的目的。

参考文献

[1]住房和城乡建设部建筑施工安全标准化技术委员会,中国建设教育协会建设机械职业教育专业委员会.附着式升降脚手架安全操作与使用维护[M].中国建筑工业出版社,2016:56-58.

作者:张晓翠 唐宇 王林龙 单位:内江职业技术学院

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