济南大学毕业论文1 前言1.1铝塑门窗型材的优点铝塑门窗型材的优点主要有以下几个方面：1.隔热保温性能优越。多数多层建筑，7050的热量是通过门窗来传导的，也就是说，保温效果的好坏很大程度上取决于选用的门窗材料。其中，主要包括玻璃和型材。在框材上说，可以通过对型材传热量看出各自的保温效果（K值越小，保温效果越好）。 型材的平均传热系数（K值）比较如表1-1所示，单位W/m2K。表1.1型材平均传热系数成窗后，如其他因素不计，传热系数见表1-2。表1.2成窗后型材平均传热系数可从表中看出，铝塑复合型材的导热系数约是铝型材的1872，接近于塑料异型材的导热系数；同时铝塑复合型材整体采用三腔结构，能够有效地隔断外层铝型材的热传导，使铝塑复合门窗达到最佳的保温效果。以温度提升（或降低）至室内适宜人类居住温度（25）过程为例：在北方冬季，设室外温度为-7，如供暖系统释放的热量为600W，用双玻铝塑复合窗，房间温度比铝合金窗提升约910；反之，在南方炎热的夏季，在同等外界温度条件下，比使用铝合金及隔热冷桥窗可降低室内温度12，使用空调可节电28左右。2.组装灵活、方便、投资成本低。塑料门窗在制作中采用焊接方式，门窗组装企业需购买焊接机、清角机等设备，而且还需提供很大场地来安置设备，对焊接工人的技术要求也较高，须能在不同外界因素影响下，熟练地掌握焊接时间、温度控制等，企业投资投入大。铝塑复合门窗在制作中采用插件式连接，制作工具主要为组角机、双头锯、端面铣，避免了焊接等繁琐工艺，还能减少对场地、设备和人员的投资，节约成本，节省时间，提高工作效率。以设备投入为例：如需达到铝塑复合门窗中级制作水平，设备投资在56万元；达到同等技术水平，制作塑料门窗设备投资额要在20万元以上，加上其它方面的投资，相比之下，制作铝塑复合门窗可有较高的附加价格。3.装饰效果好。现代生活中，人们的消费讲求多彩和个性。铝塑复合型材可通过粉沫喷涂、电泳涂漆等方式将外层铝型材妆扮成各种颜色，不仅增强型材防腐、耐污、耐候性能，而且更具装饰性。内层的塑料异型材，也可加工成为仿木纹和彩色型材，满足不同的需求。4.水密性、气密性、隔声性高。综合考虑了影响空气渗透性和水渗漏性的各种主要因素后（如：排水孔、上下挡风块、毛条、组角部位的密封性、型材受风压影响的变形、胶条接口等），经过严格细致的分析和设计，已开发上市复合型材专用组角胶，设计出符合要求的排水孔，保证了门窗的水密性和气密性。专用铝塑复合型材组角胶具有良好的膨胀性，少量就可以将组角密封，而且该胶粘度适中，易于处理，无门窗表面的污损之虞。加之塑料异型材本身具有良好的密封效果，可使复合门窗气密性达到最佳效果。在门窗制作中，采用异位排水法，并根据门窗的规格、尺寸，设计排水孔的数量、位置及尺寸大小。严格而合理的排水设计，不仅可防止雨水浸入，同时雨水一旦浸入也能迅即排出。 铝塑复合门窗因室内采用塑料型材，大幅度地降低了声音分贝（噪声）。实验证明，双玻铝塑复合窗能够达到隔音37分贝以上。距离繁华闹市街道米左右安装铝塑复合门窗的住宅可等同于距离街道10米安装铝合金门窗住宅的效果。5.性价比高。铝塑复合门窗不仅在制作中可节约投资成本，在销售中也能占据优势。以市场上具有同等保温功效的铝合金隔热冷桥窗与铝塑复合窗比较，假如：铝合金隔热冷桥门窗销售价为100元m，铝塑复合门窗销售价为95元m，表面看来前者价格高。在同样窗型（1500mm1500mm），选用同一档次的五金配件，在成本上铝合金隔热冷桥窗比铝塑复合窗可能高出1520元m，去除销售差价，一扇铝合金隔热冷桥窗比一扇铝塑复合窗要多花费2040元。我国一些企业已经在沈阳、济南、郑州、承德等地建有铝塑复合门窗样板工程，实际已经证明，铝塑复合型材能够最大限度的结合和发挥铝型材和塑料异型材的优点，在抗紫外线、抗老化、保温性、装饰性、水密性、气密性等方面都占据优势地位、可以满足人们日益增长的物质文化需求，给现有的门窗加工业带来新的生机与活力。而且，同纯铝合材质门窗相比，还可减少铝的使用量，从而节省资源、减少用电量、减轻空气污染和减少废水排放。有利于国计民生。预计，其市场前景十分乐观。6.门窗的使用寿命长。塑料异型材在紫外线照射下和硫污染环境中，日久年深会老化、变色，缩短使用寿命。而铝塑复合型材外侧采用铝合金，内侧采用塑料异型材，结构独特。塑料异型材面向室内，不会受到硫化物污染，因有铝材和玻璃的阻挡，日光照射幅度也小，不易发生光催化反应，型材的使用寿命必然会延长。1.2 国内外研究现状1.2.1 铝塑型材设备类型与特点铝塑型材加工设备一般分为水槽铣、仿形铣、端面铣、封盖铣、缩孔槽加工机等，以圆柱棒铣刀或组合圆盘铣刀作为切削刀具，主要以刀具圆周上的切削刃进行铣削，同时垂直于刀杆方向进给，实现铝塑型材各类槽孔、端面的铣削加工。铝塑型材加工设备一般用来加工铝塑型材门窗的各类型孔、槽、流水口等。现如今的加工设备有机构紧凑、体积小、型材夹紧采用气压传动，而且靠模制造更换简单、效率高、可以实现垂直和水平方向连续加工，操作简单安全。1.2.2 铝塑型材设备的现状与发展塑钢门窗最早出现于西德，六十年代在西欧有较大发展，目前德国、地利的塑窗普及率在50%以上，英法在30%左右。我国自80年代引进塑钢门窗以来，经过消化吸收，生产技术己经成熟，为其发展提供了物质条件，国家建设部将塑钢门窗指定为绿色节能产品。自1992年起，我国塑钢门窗的发展逐渐兴旺起来，己进入一个兴盛时期。目前，我国塑钢门窗型材生产线己达1000条，组装生产线2000条，生产厂家1400多家，而且生产塑钢门窗的各类设备和模具，我国己能全部制造。铝塑型材加工工艺中主要的几个加工工序是型材下料、各种孔型钻铣、组装等，针对这些工序国内外型材加工设备制造公司主要生产的设备有数控切割锯、多轴数控钻铣床、多轴加工中心等，加工具体内容主要是锯切、铣、镗、攻螺丝、组角等工序目前，我国型材生产能力突破100万吨，铝塑门窗组装能力在9000万平方以上。国产铝塑型材设备、模具的技术水平在迅速提高，生产设备性能、生产效率和自动化程度有了很大提高，可以适应多种生产需求。1.3 选题的目的及意义铝塑门窗型材设计充分利用铝合金型材的高强度、外观装饰性、耐低温性、耐老化性和PVC塑料型材热阻高的优点，改善了断桥铝合金型材保温性能差的不足。铝塑型材产品具有较高的尺寸、几何形状及相互位置精度、较高的表面质量以及其他特殊性能。铝塑门窗为了安装各种五金件需要许多孔、槽，导致其形状多样化。但目前我国对铝塑型材的加工组装设备多为单机、手动或半自动机械，铝塑型材的加工组装设备精度和加工性能受到限制，其生产效率和质量稳定性也不高，在一定程度上制约了铝塑型材的发展。因此，开发研制铝塑型材加工装备是提高铝塑型材制造和应用水平的技术要求。所以此次设计的目的是根据给定的技术参数对铝塑门窗型材仿形钻孔机体与仿形铣的结构进行设计，得出最优的设计方案，使之达到高自动化、高柔性、高精度、高效率的性能并且研发的装备能满足各种尺寸、几何形状、位置精度、高的表面质量要求，与传统铝塑型材加工设备相比具有更好的性能和加工柔性。1.4 设计的主要内容铝塑门窗型材以其所独有的节能优势和良好性能，应用广泛。铝塑门窗为了安装各种五金件需要许多孔、槽，其形状多样，既有规则形状同时也有不规则形状。铝塑型材仿形钻孔机是自动化程度较高、控制准确方便，可以加工铝塑型材的各类孔、槽，并可适用于流水口、榫槽等的加工，具有良好的柔性加工性能。铝塑门窗型材仿形钻孔机主要由电动机、传动部分、夹头部分、钻孔装置组成，仿形铣削部分通过仿形板设计、仿形加工可以实现多种规则及异性孔槽的加工，同时一次装夹还可完成锁孔加工。设计内容为铝塑门窗型材仿形钻孔机总体与仿形铣设计，设备要求结构紧凑、体积小、并遵守国家相关行业标准，国家标准绘制装配图及相关零件图。其中设计参数要求：（1）设备三孔钻装置调整范围为33085100；（2）可以加工直径1020mm不同孔径的锁孔；（3）仿形铣床能实现2525120120截面型材的仿形铣削；（4）仿形铣削装置移动范围为29090mm。铝塑门窗型材仿形钻孔机机床需有一个合理紧凑的总体结构，而加工出合格的产品，则需要有一个具有良好的运动学及动力学参数的仿形铣装置，装置能满足高精度、高刚度、振动小、热变形小及低噪声的性能要求。仿形运动是指一物体模仿着另一物体的形状与结构运动，最常见的例子就是“配钥匙”。仿形运动与铣削的结合就是仿形铣。2 总体设计方案确定2.1 铝塑型材仿形钻孔机基本性能要求铝塑门窗为了安装各式各样的五金件需要许多的孔、槽，其形状多样。铝塑型材仿形钻孔机是自动化程度较高、控制准确方便并且在铝塑型材加工中应用较多的加工设备，可以加工铝塑型材的各类、槽，并且可以适应于流水口的加工，具有良好的柔性加工性能。本设备具有结构紧凑、体积小、型材加紧采用气压传动、靠模调整更换简单、适应范围广、效率高、可实现连续加工、操作简单安全的优点。铝塑型材仿形钻孔机的仿形铣削部分通过仿形加工可以实现不规则及异型孔槽的加工，同时一次装夹钻孔装置部分能够完成孔的加工。机床需要有一个合理紧凑的总体结构，而加工出合格的产品，则需要有具有良好的运动学及动力学参数的钻孔装置和仿形铣削装置，装置能满足高精度、高刚度、振动小、热变形小及低噪声的性能要求。2.2铝塑型材仿形钻孔机功能参数本设备属于铝塑型材门窗加工专用设备，适用于各类铝塑型材门窗上的各种类型安装孔、长圆孔、槽的加工。本设备主要由仿形、三孔钻和基座三部分组成，并且可以实现水平方向上三个孔的钻削及垂直方向长圆孔、不规则形状槽的仿形铣削，一次装夹可挖成两道工序，保证了槽与孔的相对位置精度。本机结构间凑、效率高、操作简单安全。本设备的主要性能参数如下：工作气压 0.50.8Mpa耗气量 30L/min输入电源 380V 50Hz(三相四线制)输入功率 2KW三孔钻钻头直径 1012mm三孔钻调整范围 33085100mm(长宽高)仿形铣铣刀直径 5mm 8mm仿形触头直径 5mm 8mm 仿形铣仿形范围 垂直方向 90290mm 水平方向 100290mm机床外形尺寸 100011301400mm(长宽高)净重 250kg2.3铝塑型材仿形钻孔机总体结构本设备主要结构由机身、气动系统、定位机构、仿形铣部分、压紧装置、三孔钻部分等几部分组成。铝塑型材仿形钻孔机总体结构简图2.1如下：1-机身 2-气动系统 3-定位机构4-仿形铣部分 5-压紧装置 6-三孔钻部分图2.1 铝塑型材仿形钻孔机总体结构简图2.3.1 主要结构及工作原理(1) 仿形铣削部分：铣削刀具为垂直方向的铣刀，通过一手操作仿形操纵杆沿仿形板轮廓运动，另一手操作垂直进给操纵杆垂直方向进给，在仿形触头沿仿形模板的轮廓运动的同时，滑块带动铣刀实现对型材关于仿形模板轮