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多点不共面异形铝蜂窝板制造方法浅析
时间:2020-07-16 15:56来源:广州金霸 作者:姚远 权战锋 点击:
在金属建材装饰行业,铝蜂窝板相对铝单板拥有众多优异性能,铝蜂窝板的应用越来越受到设计师们的青睐。随着机场、博物馆、体育馆、会议中心等大型公共建筑独特艺术造型的差异化、个性化越来越普遍,铝蜂窝板在内、外装饰上因能适应其异形、曲面的造型也越来越受到设计师的重视。这些异形的建筑对铝蜂窝板的设计、工艺水平提出较高的要求,其中多点不共面异形铝蜂窝板的设计、制造、安装是建筑装饰行业的一大技术难关,特别是多点不共面铝蜂窝生产制造、拼装组合、安装后空间弧面的平滑过渡,拼装间隙尺寸精度等要素,成为评估一家企业实力的硬性指标。

                                                                  昆明长水机场
  1. 背景描述
      昆明长水机场其外檐口装饰选用铝蜂窝板,是因为铝蜂窝板具有强度高、刚性好、质量轻、结构稳定性好,而且隔热、隔声,装饰性强,100%可回收、绿色环保,外观表面采用氟碳预滚涂,具有优异的防老化、抗紫外线的性能,耐候寿命长达10年以上等特点。
      铝蜂窝板是由表面铝板、中间蜂窝芯、背面铝板经过专用铝蜂窝结构胶进行粘结而成的复合板材,本项目蜂窝板整体厚度为20mm,面板为1.0mm的预滚涂铝板,背板为0.8mm铝板,整个建筑外檐口为空间多曲面扭曲造型。
    整个外檐口造型呈放射状,分割成约3000mmx1000mm的板块,总面积达2万多平方米,每块板宽度方向和长度方向均是样条曲线,由于板面不是按照规则的线条分割,加之复杂的空间造型结构,所以分割后的板面全部为多点不共面形式,形成空间扭曲的双曲效果。
  1. 技术难点
     多点不共面的异形铝蜂窝板的生产工艺复杂,生产成本比较高,周期长。我们经过前期评估分析,认为此项目檐口蜂窝板制造主要有三大技术难点:
  1. 弧度不一。每块铝蜂窝板四边弧形的弧度都不一样,而且弧度跨度很大,半径在3000mm到1670000mm之间。为了保证质量,满足安装效果,必须制作对应的复合模胎,制作时需要将蜂窝板放在模具上进行复合成型,保证每块板的弧度要求,这样的话,需要制作非常多的模具来生产铝蜂窝板,成本高,而且生产周期太长,不符合实际生产合理性。
  2. 多点不共面。铝蜂窝板全部是多点不共面双曲结构,这对于铝蜂窝板的钣金加工尺寸精度要求非常高,同时在成型时,铝蜂窝板在对应模胎上要精确定位,使成型面完全贴合成型模胎。
  3. 铝蜂窝板空间扭曲程度大。铝蜂窝板表面的面板通常都是薄铝板,复合工序要严格按照规范来加工,选用优质的专用双组分聚氨酯胶,并且经过充分粘结固化。在成型加工时扭曲不到位,则达不到图纸要求的尺寸,无法进行现场安装,扭曲过度,则很容易引起板面变形或蜂窝复合结构开裂,造成整个蜂窝板结构分离而报废。
  1. 实现方法
    对于多点不共面的异形铝蜂窝板,我们先建立了3D原始模型,按照原始数据对曲面的板块分割数据统一进行分析,逐一归类。根据“以直代曲,化繁为简”的思路,把蜂窝板双曲面拟合优化成近似的单曲弧形面,按照制作单曲弧形蜂窝板的方法,制作成铝蜂窝板后,再通过现场的龙骨骨架,对蜂窝板的“塑性”进行微调,变形成原模型曲面。
        制作多点不共面异形铝蜂窝板说明如下:
      (1)测定蜂窝板“塑性”变形量
建立3D模型,并提取模型中数据制作单曲面弧形蜂窝板,并模拟现场钢架进行安装,通过表面加压使其中间弦高发生塑性变形ΔH,测定蜂窝板的“塑性”变形量。
      (2)优化蜂窝板曲面模型
提取3D模型中的多点不共面铝蜂窝板外曲面在CAD软件中进行空间模拟,优化成为一个近似的单弧曲面,使单弧曲面与原始曲面各顶点空间的位置差在塑性变形ΔH范围内,从而在生产时用单弧曲面取代原始模型中复杂的多点不共面。
      (3)通过曲面弧度数据进行优化分类
对3D模型中的多点不共面蜂窝板的外观面数据,按照ΔH不同的变化量进行优化分类,最终将几千个铝蜂窝板优化成几十个种类。同时根据弓背原理,公司自主研发了半径可调式铝蜂窝板成型模胎来辅助生产。现场安装时,通过铝蜂窝板上面的角码定位,在钢架龙骨上进行调整,将整块蜂窝板板面塑性变形到原始设计的弧度再进行螺钉固定,以保证整体装饰面的效果,这样就解决了弧度不一的问题
       (4)多点不共面蜂窝板模胎成型定位
分析和拟合原3D模型曲面在空间位置上的分割线条数据,确定多点不共面异形铝蜂窝板放置在模胎上压蜂窝芯时蜂窝板与模胎的相互定位关系,生产时只要将铝蜂窝板放在模胎上的对应位置,成型即可。这样就解决了多点不共面的问题。           
      (5)多点不共面铝蜂窝板扭曲成型
在建筑造型的转角区域,有一部分蜂窝板的曲面造型空间扭曲程度非常大,对此我们提取此区域的蜂窝板面数据进行空间相对位置和旋转角度来进行优化成近似的双曲曲面,生产时制作对应双曲模胎,把铝蜂窝板放置在对应模胎上,按照模拟的角度及蜂窝板面各顶点在模胎上的相对位置进行复合成型,这样就解决了蜂窝板空间扭曲程度大的问题。

4.应用效果
目前,此项目已经顺利完成工程任务,由于现场安装龙骨是经过弯弧加工的,蜂窝面板与侧板面设计有美缝进行密封结构,铝蜂窝板安装后整体板面效果非常圆润顺畅,过渡平滑,完美地达到原始模型设计的异形曲面效果。
 
 
5.综述
对于多点不共面异形铝蜂窝板如何进行低成本优质量的批量生产制造,目前还是建筑装饰行业难题。本工程项目多点不共面异形铝蜂窝板的制造方法与安装具有很好的典型性,因此希望本文的工程经验可以给以后类似的工程项目提供参考、借鉴。
 
                                        
                                                          
 


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