塑料门窗设计说明书.doc

课程设计说明书

题 目： 塑料门窗课程设计
院 （部）： 机电工程学院
专 业： 机械制造及自动化
班 级： 机专 071
姓 名： 杜敬伟
学 号： 2007072252
指导教师： 刘建华
完成日期： 2010-03-18

目录

一、窗型所用型材的下料尺寸及1樘所需型材重量 2
1.窗框： 2
2.窗扇： 3
3.玻璃压条计算 3
4.型材重量计算： 4
二、玻璃计算 5
1.窗扇玻璃 5
2.下亮固定玻璃 5
3.上亮固定中间玻璃 5
4．上亮固定左右玻璃 5
三、加工工艺流程图，关键工序的质量控制程序 7
1、关键工序 7
2、质量控制程序 8
四、下料、焊接工序的工序卡片（见图纸） 11
五、五金件的选择 11
六、生产作业单 11

一、 所选择的型材的强度校核
1、校核基本信息介绍
1）窗型概况
A 工程地点：山东济南山东建筑大学
B 建筑高度：高度80米
C 建筑外窗：大连实德 60系列 内开+固定窗。 PSC60—2616
大连实德60系列 上亮推拉窗 TSC60—1416
钢化镀膜中空玻璃（6钢化镀膜+9a+6）mm
2）计算依据
A GB500009-2001《建筑结构荷载规范》
B GB/T7106-2002《建筑外窗抗风压性能分级及检测方法》
C JGJ113-2003《建筑玻璃应用规范》
D JG/T140-2005附录D《建筑外窗抗风压强度、挠度计算方法》
3)建筑外窗抗风压计算图样
1． 建筑外窗立面图
1）A窗型立面图
W=2600，W1=700，
H=1600，H1=1200 (左右的开启扇一样大小)

图1-1 窗型A立面图
2）B窗型立面图
W=1400
H=1600，H1=1200

图1-2 窗型B立面图
2． 建筑外窗荷载分布图

图1-3 窗型A横中梃的受力分析图

图1-3 窗型A竖中梃的受力分析图

图1-4 窗型B横框的受力分析图 图1-1 窗型B竖框的受力分析图
3、主要受力构件中梃AB型材图

型钢的惯性矩
Ix=2.32 cm4
Iy=1.68 cm4

4、风压计算
1）、风荷载计算（50年一遇）
风荷载标准值WK=ß gzµsµzW0
式中：WK—---风荷载标准值（N/m2）
ß gz----高度Z处阵风系数1.64（建筑高度80m地面粗糙度C）
µs-----风荷载体型系数：取±1.0
µz-----风压高度变化系数：1.54（建筑高度80m地面粗糙度C）
Wo-----基本风压（N/m2）450（济南市50年一遇风压值）
Wk=1.64×1.0×1.54×450N/m2=1136.52N/m2
(1pa=1N/m2)
2）、建筑外窗强度计算
受力构件AB承受总荷载Q=A×W
式中：Q----受力构件AB所承受总荷载
A-----受力构件所承受的受荷总面积
W------施加在受荷面积上的单位荷载W=1136.52N/m2

窗型A 其中横梃 A1= A5=0.2 A2= A6=0.245 A3=0.4 A4=0.36
竖梃 A7=A8=0.08 A9=0.2975 A10=0.36
经比较横梃受力大
窗型B 其中横梃 A1= 0.24 A2=A3=0.1225
竖梃 A4=A5=0.2975
经比较竖梃受力大
3）、建筑外窗强度计算
钢衬 E=2.1×105（N/mm2）=2.1×107N/cm2
A 窗型A
窗型A中受力构件为横梃，受均布荷载Q1，Q2， Q3， Q4. Q5 Q6,，产生的挠度分别为fmax1，fmax2，fmax3，fmax4，fmax5，fmax6
Q1·L3
62.8E·I
对于fmax1= (其中 k=0.2857)
Q1= Q5=A1.W=0.2×1136.52=227.3(N)
0.059
I
227.3N×(70cm3)
62.8×2.1×107N/cm2·I
fmax1= =
Q2·L3
60·E·I
对于fmax2= (其中 k.=0.5)
Q2= Q6=A2.W=0.254×1136.52=288.67 (N)
0.078
I
288.67N×(70cm)3
60×2.1×107N/cm2·I
∴fmax2= =
对于fmax3= (其中 k=0.1667)
Q3=A3.W=0.4×1136.52=454.608 (N)
0.557
I
454.6N×(120cm3)
67.13×2.1×107N/cm2·I
fmax3= =
Q4·L3
60·E·I
对于fmax4= (其中 k.=0.5)
Q4=A4.W=0.36×1136.52=409.14 (N)

0.56
I
409.14N×(120cm)3
60×2.1×107N/cm2·I
∴fmax2= =
故共同对横梃产生的挠度为

fmax=fmax1 +fmax2+fmax3+fmax4+fmax5+fmax6
=+++++ =

对于（6钢化镀膜+9a+6）mm中空玻璃为柔性镶嵌双层玻璃。
其受力构件的允许挠度为[f]= =
∵ 塑料窗的受力构件在外力的作用下产生的最大挠度不大于受力构件的允许挠度，即：
Fmax≤[f] 即 ≤
I≥0.963cm4
这就是说受力构件的增强型钢与风压方向相一致的受力方向的惯性矩必须大于（或等于）0.963cm4。
经验算窗型A横梁的强度满足要求

B 窗型B
窗型B中受力构件为横梃，受均布荷载Q1，Q2， Q3， Q4. Q5 Q6,，产生的挠度分别为fmax1，fmax2，fmax3，fmax4，fmax5，fmax6
A=A1+A2=
=0.422M2+0.422M2=0.844M2
Q=（A1+A2）×W=0.844M2×1136.52N/m2=959.2N
受力构件AB受均布荷载挠度的计算
在梯形荷载作用下挠度计算（查表）
QL3
64EI
959.2N×L
64×E×I×C
求K==0.25：取fmax=
Fmax=
式中：E---主要受力构件材料的弹性模量
（扇增强型钢E钢=2.1×105N/mm2）
L------受力构件长度（L=150cm）
I-------主要受力构件增强型钢的截面惯性矩（I扇=2.03cm4）
C------推拉窗结构有2根AB重叠组成（C=2）
959.2N×（150cm）3
64×2.1×105N/mm2×2.03cm4×2

代入fmax= =5.93mm

这就是说受力构件的增强型钢与风压方向相一致的受力方向的惯性矩必须大于（或等于）0.963cm4。
经验算窗型A横梁的强度满足要求

一、该窗型所用型材的下料尺寸及1樘所需型材重量
W=2600，W1=800，H=1500，H1=1000，单边搭接量为9mm
如图所示的窗型60型材（两个开启扇尺寸相同）下料尺寸计算如下：

1、窗框：
上下边框2件，下料长=2600+6=2606mm
左右边框2件，下料长=1500+6=1506mm
中横框(左右)2件，下料长=800-30+6=876mm
中横框（中间）1件，下料长=1000+6=1006mm
上亮中竖框2件，下料长=500-60+30*2+6=506mm
下亮中竖框2件，下料长=1000-60-76+30*2+6=930mm

2、窗扇：
上下梃4件，下料长=800-40-18+9*2+6=766mm
左右边梃4件，下料长=1000-76/2-18-40+9*2+6=928mm
3、玻璃压条计算
（1）窗扇玻璃压条
窗扇横向玻璃压条4件，下料长=766-56-56=654mm
窗扇竖向玻璃压条4件，下料长=928-56-56=816mm

（2）下亮固定玻璃压条
横向玻璃压条2件，下料长=1000-36=964mm
下亮固定竖向玻璃压条2件，下料长=1000-76/2-18-40=904mm
（3）上亮固定中间玻璃压条
上亮固定中间横向玻璃压条2件，下料长=964mm
上亮固定竖向玻璃压条6件，下料长=500+76/2-18-40=480mm
（4）上亮固定左右玻璃压条
上亮固定左右横向玻璃压条4件，下料长=800-36/2-40=742mm
4、型材重量计算
（1）、窗框：
上下边框2件，下料长2606mm
左右边框2件，下料长1506mm
中横框(左右)2件，下料长876mm
中横框（中间）1件，下料长1006mm
上亮中竖框2件，下料长506mm
下亮中竖框2件，下料长930mm
窗框的总长为82244mm 梃的总长为 5630
窗框的重量为1.06*8.224+1.13*5630=15.08kg
（2）、窗扇：
上下梃4件，下料长766mm
左右边梃4件，下料长928mm
窗扇的总长为6776
扇的重量为1.14*6.776=7.724kg
（3）、玻璃压条计算
1）窗扇玻璃压条
窗扇横向玻璃压条4件，下料长654mm
窗扇竖向玻璃压条4件，下料长816mm
2）下亮固定玻璃压条
下亮固定横向玻璃压条2件，下料长964mm
下亮固定竖向玻璃压条2件，下料长904mm
3）上亮固定中间玻璃压条
上亮固定中间横向玻璃压条2件，下料长964mm
上亮固定竖向玻璃压条6件，下料长480mm
4）上亮固定左右玻璃压条
上亮固定左右横向玻璃压条4件，下料长742mm
玻璃压条总长为17292mm
玻璃压条的中重量为0.28*17.292=4.87kg
5）纱扇的下料总长度为6776mm
纱扇的下料总重量为0.51*6.776=3.46kg
以樘窗的总重量为15.08+7.724+4.87+3.46=31.13kg

二、玻璃计算
（1）窗扇玻璃
窗扇横向玻璃尺寸，下料长=762-76*2+12*2=634mm
窗扇竖向玻璃尺寸，下料长=928-76*2+12*2=800mm
窗扇玻璃为634*800 两片
（2）下亮固定玻璃
下亮固定横向玻璃尺寸，下料长=1000-76*2+12*2=948mm
下亮固定竖向玻璃尺寸，下料长=1000-76-60+12*2=888mm
下亮固定玻璃为964*888 一片
（3）上亮固定中间玻璃
上亮固定中间横向玻璃尺寸，下料长=948mm
上亮固定中间竖向玻璃尺寸，下料长=500-60+12*2=464mm
上亮固定中间玻璃为948*464 一片
（4）上亮固定左右玻璃
上亮固定左右横向玻璃尺寸，下料长=800-60-76+12*2=726mm
上亮固定左右竖向玻璃尺寸，下料长=464mm
上亮固定左右玻璃为726*464 两片

三、加工工艺流程图，关键工序的质量控制程序；
设计计算
↓
审 核
↓
库房发料
↓
型 材
关键工序
工艺质量控制点→下 料
↓
铣槽口、钻孔
↓
穿装增强型钢
↓
穿装毛条
↓
关键工序
工艺质量控制点→焊 接
↓
清 角
↓
穿装胶条
↓
装五金件
↓
装 玻 璃
↓
装 压 条
↓
关键工序
工艺质量控制点→组装成品门窗
↓
检 验←
↓
包 装
↓
入 库
1、质量控制点为：
1）下料工序
2） 焊接工序
3）组装工序
2、详细工序
1）塑料窗下料关键工序工艺质量控制点
控制指标
控制方法
控制手段
检验方法
1. 长度(mm)
a)L＞3000时，△L＝±1.0
b)L≤3000时，△L＝±0.5
2. 断面角两端面垂直度偏差：±15’
3. V型口长度公差±0.5mm，V口、中挺两直角边长度公差±0.5mm
4. 切割断面应干净、平整无切痕、无毛刺，不应有缺口、崩料及伸向型材外壁的裂纹。
5. 切割断面粗糙度：Ra50
6. 型材外观不允许有划伤、碰伤等缺陷。

1. 准备
检查设备运转有无异常现象，夹具是否灵活。
2. 定尺
根据型材下料尺寸调整锯头定尺，以保证加工尺寸在允许误差范围之内。
a)L＞3000时，将定位块置于L±1.0位置。
b)L≤3000时，将定位块置于L±0.5位置。
3. 调整锯片角度并且能够有效地制动，使其保证在有效的角度工作。
4. 采用装有硬质合金刀片的圆锯片，锯片转速和锯片直径达到切割铝型材所需要的转速。
5. 工作时要使冷却液装置和气动排屑装置处于工作状态。台面使用吹风和刷子清扫干净。
6. 装上型材，用装置防止其倾斜和翻转。

1. 要调整锯床的长度，控制过长的型材可用单头锯用HM锯片调整切割长度不够的型材，可再用于较短尺寸要求的型材，即在切割型材时总是先从长的尺寸开始。
2. 工作前检查角度辅助装置是否正常，若切割角度不准确，则应检查锯片装置或工件固定是否正确。
3. 切割时让切削液注射到锯片工作位置，切割进刀速度要适宜。
4. 当锯片磨损过大时要调整或更换锯片。
5. 保持工作台、轨道上无杂物。
6. 同一规格尺寸的型材首件要检验检验，合格后方可继续下料。
1. 用钢卷尺测量其长度偏差。
2. 用角度尺或直角尺测量端面垂直度。
3. 目测切割端面质量。
4. 目测外观质量。
编制：杜敬伟 批准：

2）塑料窗焊接关键工序工艺质量控制点
控制指标
控制方法
控制手段
检验方法
1. 平开塑料窗窗框焊接角最小破坏力的计算值不应小于2000N，窗扇焊接角最小破坏力的计算值不应小于2500N，且实测值均应大于计算值。推拉塑料窗窗框焊接角最小破坏力的计算值不应小于2500N，窗扇焊接角最小破坏力的计算值不应小于1400N，且实测值均应大于计算值。
2. 焊角90偏差不大于10
3. 窗框、窗扇外形尺寸允许偏差
窗框及窗扇 允许偏差
高度及宽度范围
300-900 ±1.5
901-1500 ±2.0
1501-2000 ±2.5
＞2000 ±3.0
4. 窗框、窗扇的对角线尺寸之差应不大于2.5mm；
5. 相邻两构件焊接处的同一平面度应不大于0.4mm。

一、合理调整焊接工艺条件
1. 焊接熔融温度：240～250℃
2. 熔融时间25～30s
3. 夹紧压力0.5MPa
4. 焊接压力0.2～0.3MPa
5. 对接时间40～50s
二、焊接系数
焊接系数是焊缝焊接质量的表征，焊接系数应大于0.7。
三、焊接余量
将两根约300mm长的型材，一端锯切成45角，按正常生产工艺条件彼此焊牢，然后精确测量焊接后与焊前尺寸数值，其差值即为焊接余量。
四、应随时清除焊板上前一次焊后的残留物及更换焊布，防止对焊角处产生不良影响。
五、正确调整定位靠铁角度和位置模板垫块位置。
1. 对于焊接工序操作工人，要经培训上岗，持证上岗。
2. 要定期对自动焊接机进行维护保养，保持设备状态良好。
3. 要严格按照工艺要求进行焊接，焊接温度应根据环境温度不同时间调整。

1. 用角强度测试仪试验焊角强度。
2. 用万能角度尺测量焊角偏差。
3. 用钢卷尺测量其高度及宽度尺寸和对角线尺寸
4. 用直尺、塞尺测量其同一平面度。
编制：杜敬伟 批准：

3）塑料窗组装关键工序工艺质量控制点
控制指标
控制方法
控制手段
检验方法
1. 能满足门窗的荷载要求
2. 具有良好的操作性能
3. 良好的防盗性
4. 保证门窗的密封、保温和隔声性能
5. 使用寿命长
6. 制作精美

1. 五金配件应遵循PVC塑料门窗行业技术标准JG/T3017-94、 JG/T3018-94中对PVC塑料门窗五金件的材料在附录A中的一般性规定。但更要根据不同五金件品种的功能、受力情况，结合材料性能进行分析、选用。
2. 对于钢、铝合金或锌合金制作的五金配件，都必须进行表面处理。
3.采用国家标准GB1800-79~GB1804-79《公差与配合》中的部分规定作为PVC塑料门窗五金配件的零件及其装配尺寸精度的准则。

1对于组装工序操作工人，要经培训上岗，持证上岗。
2．严格控制匹配相关尺寸
3. 严格按照相关技术标准，技术规范操作

1. 用钢卷尺测量其长度偏差
2. 用角度尺或直角尺测量端面垂直度。
3. 用直尺、塞尺测量其同一平面度
4. 目测外观质量。
进行受力试验检验使用寿命
编制：杜敬伟 批准：

四、下料、焊接工序的工序卡片
（见图纸）
五、五金件的选择
1.选择原则
遵循PVC塑料门窗行业技术标准JG/T3017-94、 JG/T3018-94中对PVC塑料门窗五金件的材料在附录A中的一般性规定。根据不同五金件品种的功能、受力情况，结合材料性能进行分析、选用。
采用国家标准GB1800-79~GB1804-79《公差与配合》中的部分规定作为PVC塑料门窗五金配件的零件及其装配尺寸精度的准则。
2.选择类型
选择联杆式铰链，单执手，伸缩式窗撑
3.选择五金件品牌
德国诺托
六、生产作业单
名 称
规 格
单位
数量
合同编号
建筑图号
订货单位
平开塑料窗
60PC269150
镗
1

玻 璃
名 称
厚度
下料尺寸
数量
窗扇玻璃
5mm
634*800
2
下亮固定玻璃
5mm
964*888
1
上亮固定中间玻璃
5mm
948*464
1
上亮固定左右玻璃
5mm
726*464
2

型 材
名 称
代 号
数量

上下边
PC60K
2
2606mm

左右边框
PC60K
2
1506mm

中横框(左右)
PC60ST
2

876mm

中横框（中间）
PC60ST
1

1006mm

上亮中竖框
PC60ST
2

506mm

下亮中竖框
PC60ST
2

930mm

窗扇上下梃
PC60ZC
4
766mm

窗扇左右边梃
PC60ZC
4
928mm

玻璃压条
PC60DY
4

654mm

玻璃压条
PC60DY
2

816mm

玻璃压条
PC60DY
4

964mm

玻璃压条
PC60DY
2

904mm

玻璃压条
PC60DY
6

480mm

玻璃压条
PC60DY
4

742mm

五 金 件
其他辅助材料
名称
规格
数量
名称
规格
数量

执手两件

2
玻璃胶条

40m

连接件

2
密封胶条

60m

挡撑

2
玻璃垫块

合页

2
螺钉

18