塑料门窗组装设备现状发展趋势全解析

2011-06-03 10:52:46　来源：中国塑料门窗网　作者：　阅读：　字体 : 大中小

一、引言

　　随着作为我国第一大经济支柱产业—住宅业的日益发展及化学建材产业的到来，在国家政策的大力推广下及塑料门窗自身优越性能的影响下，塑料门窗产业已经步入蓬勃发展阶段；从经济发展较好的上海、江浙、广州、深圳到气候较寒冷的三北地区等，都已形成了塑料门窗产业的大好发展势头。同时，塑料门窗的使用情况与1999年11月全国化学建材工作会议制定的《国家化学建材产业“十五”计划和2015年发展规划纲要》明确指出的塑料门窗市场占有率目标存在很大距离，塑料门窗产业尚有广阔的发展前景。?

　　为使发展着的和具有广阔发展前景的塑料门窗产业更加规范、健康和少走弯路，这里针对塑料门窗组装设备的开发、研制及生产总结过去的经验、发现和挖掘存在问题、明确改进方案及发展目标，并对塑料门窗组装设备未来发展趋势进行探讨。?

　　二、塑料门窗组装设备现状

　　1、设备种类、品种、功能?

　　目前，我国塑料门窗组装设备有锯切类、铣削类、焊接类、清角类、加工中心自动线类、其他类及车台类共七大类，约一百多个品种的不同性能、不同规格和满足不同生产工艺需要的设备。?

　　锯切类设备主要包括双角锯、V型锯、玻璃压条锯及整体门板组合锯等，该类设备的主要功能是完成塑料型材的框、扇、梃等主型材及玻璃压条的端头定尺定角度切割，及框、扇、梃主型材的V型锯切加工等。?

　　铣削类设备主要包括仿形铣、水槽铣、端面铣、封盖铣、锁孔槽加工机及门板锁孔组合钻等，该类设备用于进行塑料门窗构件各种槽孔（排水槽、螺接装配用梃料端面）铣削加工及门板锁孔加工等。?

　　焊接类设备主要包括直线布置的两位焊机、三位焊机、四位焊机、平面布置的四角焊机，及单点焊机等。焊接类设备的功能是完成塑料门窗组装中的塑料型材的焊接成框、成扇的过程。不同机型适用于不同规模或不同工艺要求的设备配置。?

　　清角类设备包括数控角缝清理机、成型刀类角缝清理机、V型角缝清理机、单面手提清角机、内外角铣、北美型材角缝清理机等，用于框、扇焊后焊接角缝处焊瘤的清理，以保证焊接部位不致于影响塑窗使用性能及获得令人满意的外现质量。?

　　加工中心、自动线类设备指具有高度自动化加工特点的一系列塑料门窗组装设备。?

　　其它类设备包括圆弧窗机、螺钉紧固机、组合螺钉紧固机、门板加工中心、型材冲压机系列、及门窗五金件实验机等。?

　　辅助车台类设备包括型材料架、型材周转车、密封条推车、五金配件推车、五金配件安装台、胶条安装台、塑窗组装工作台、成窗周转车等用于塑料门窗组装过程中的辅助设备和工具。?

　　2、机械技术、电气控制技术水平?

　　机械结构上，双角锯、焊机等长直线导轨，由专门机械加工，直线轴承、同步齿形带等较精密机械零件参照国外机型选购和使用，基本可以满足机械系统稳定性、塑窗组装中的定位精度及加工成窗的尺寸精度。?

　　塑料门窗组装设备广泛采用气压传动，可以满足聚氯乙烯塑料型材对焊接保压压力、型材切割力、压紧力等要求。?

　　控制部分除采用传统的继电器控制外，一般国产焊机均采用数显温度控制系统和使用可编程序控制器（PLC）控制整机动作程度，使设备操作简单，加工效率高。?

　　3、总体状态?

　　经过十余年的引进、消化、吸收及发展，塑料门窗组装设备现已成为体系完善、规模较大、技术水平及自动化程度接近国外同行业先进水平的专业设备体系。能基本满足尤其是能较好地满足以欧式型材为主体的塑料门窗组装工艺的要求。?

　　4、与国外塑窗组装设备的差距及结合我国具体国情需要注意和改进的几点?

与国外塑窗组装设备相比，我们有些塑窗组装设备厂家在某种程度上存在着重硬件、轻软件，重设计、轻工艺的倾向，即单纯追求设备的设计和生产销售，而忽略设备本身的制造工艺、不注重设备使用过程中满足塑料门窗加工工艺要求的性能及不能很好的结合我国的具体国情而提供与之完美适应的设备。这些，一方面原因是与我们国家整体的工业水平有关，另一方面可能就是有些设备厂家对我们塑料门窗的行业特点、工艺特点不很明确或不很重视。?

　　（1）随着塑料门窗市场的拓展，尤其是经济发展较好的一些地区，一些大型规模塑料门窗生产厂应运而生。而有些厂家设备体系不能很好的满足这种大批量、规模化生产的配套需要，因此，要求设备供应商能够提供满足大批量生产规模需求的专业性更强的塑窗组装设备。?

　　（2）随着我国经济的更加发展，我国工业水平也必将向着高度自动化的现代化企业方向发展，与发达国家同行业相比，我国现有塑窗组装设备总体的自动化程度尚不能很好适应高度自动化及现代化企业生产的需要。?

　　（3）有些厂家的设备不能很好地满足较为特殊型材体系，如美式型材体系、出材率较高的壁薄型材、圆角及其它特殊形状、特别尺寸型材的工艺要求；?

　　（4）与发达国家同行业设备相比，我们国产塑料门窗组装设备自身制造精度相对略低，即设备机械零件制造相对粗糙、部件装配精度不高，及生产、装配、检验等过程中工艺控制的技术手段不很完备，致使设备调试以及设备使用过程中人工调整量相对较大。尤其是有些过于追求低价位的设备制造商提供的设备，不能很好的满足加工中高档门窗的工艺要求。

　　（5）现有设备对地理气候及工业环境的适应性较差，可以说，在塑窗设备的引进、吸收过程中，没有充分注意到我国地理气候条件及工业生产环境与其他国家气候条件，及与发达国家工业生产环境之间的差异。我国地域广阔，地域之间气候差异较大，现有设备不能很好满足气温在10℃以下且没有取暖设施的生产条件的需要，尤其是焊接角强度较低；同时，我们国家尚处于发展中国家水平，现有的工厂生产环境条件与国外有一定差距，而现有有些塑窗组装设备很难在这些具体生产条件下组装出较高质量的塑料门窗。?

　　（6）较之与发达国家同行业设备相比，我们现有设备系统可靠性相对较差，出故障率相对较多。

　　三、发展趋势

　　应该说，使整个塑料门窗组装设备体系更加完善，更好的满足塑料门窗组装工艺需要，将是今后塑料门窗组装设备的整体发展趋势。?

　　1、研制、开发出能够满足高度自动化生产需要的系列设备?

　　该类设备的特点是设备自动化程度高、加工效率高、加工精度高。通过该类设备的不同组合配置，可实现年产塑料门窗10－20万平方米以上，能够充分满足大型规模、高度自动化要求的现代企业生产需要。?

　　该类设备主要包括：?

　　（1）塑料型材锯切加工中心?

　　该加工中心根据输入计算机的参数自动完成型材的45°切割加工的全过程，适用于大批量、自动化程度要求较高的生产需要，并带有一维线性优化设计软件，具有优化下料功能而实现余料最短，可大大提高材料利用率。?

　　（2）塑料型材锯切铣削加工中心?

　　该加工中心综合具有锯切类设备及铣削类设备的大部分功能，而且是自动完成型材的这一系列钻削、铣削、切割等型材焊接前的机械加工过程，即自动〖HJ?3/4〗完成成窗不同构件（上框、边框、下框、中横框、中竖框、上梃、下梃、边梃等）、不同部位排水槽、气压平衡槽、安装孔、各种五金件槽孔的钻、铣加工，及型材端头定尺切割、型材V型切割等。

　　根据程序机械手抓送型材、系统自动完成定位和夹紧后，相应的钻、铣机构的一个或几个所用的钻头或铣刀相对型材进行进给切削，完成各孔槽的钻铣加工；之后，机械手根据程序立即将型材送至切割位置，接下来系统自动完成型材的定位夹紧和定尺切割；锯片退回后，压进机构释放型材，出料机构将加工好的型材送至料台；同时，机械手拖动型材执行下一构件的钻削、锯切加工过程。

输送装置将钻铣、切割后的型材送至贴标识及增强型钢（衬钢）的工位，进行人工贴标识和装入增强型钢；输送装置继续将内窗增强型钢型材送至下一个工位，机器自动进行紧固增强型钢、加工安装孔及五金件槽孔。?

　　塑料型材锯切铣削加工中心通常与塑料门窗焊接清角自动线匹配使用。?

　　（3）塑料门窗焊接清角自动线?

　　塑料门窗焊接清角自动线由塑料门窗数控四角焊接机、中间输送装置及塑料门窗数控清角机等组成。?

　　当贴有标识的型材转到焊接工序时，焊接机的控制部分根据标识的含义，命令机器执行标识所代表的成窗尺寸并自动完成焊接过程。焊接后的框或扇被输送装置送至清角工位，数控清角机根据框扇规格等信息自动调动出相应的清角程序，自动完成塑料门窗框、扇的焊后角缝清理、依次自动换角及四角全部清理后自动拖出。?

　　2、为满足不同地域气候条件的生产工艺要求，尤其是满足焊接角强度的需要，生产带预热装置的焊机及对原有焊机加热元件进行改进?

　　焊接工序是塑料门窗组装工艺过程中的关键工序之一，而焊接角强度是焊接工序中的一项关键性指标，它关系到整窗的安全使用性能。标准规定，焊接角强度平均值应大于3000N，且其中最小值不低于平均值的70％。有我们行业经验的人都知道，在气温5℃～10℃，而车间内又没有取暖设施的条件下，即使很好的型材，焊接后的角强度值也不是很高，甚至出现不能满足标准规定值的现象。?

　　影响焊接角强度的因素很多，而在诸多影响因素中，加热系统作用到型材加热部位的温度是直接影响焊接质量角强度的主要因素。原有不带预热的焊机，我们在温控系统中设定温度（250℃左右），目的是使实现焊板（焊板表面包敷焊布）对型材的作用温度为180℃～190℃，保证焊板退回后型材的良好对接；而这种设定温度与作用到型材上的温度之间的关系是在环境温度不是很低条件下才能得到保证的。在环境温度较低时，使用原有焊机。首先，型材自身温度低，同时，焊板表现的热损失会使其作用到型材上的温度下降很多，也就是在这种条件下，进行的焊接实质上是温度不可控状态下的焊接，也就必然会影响焊接角强度。?

　　如下两项措施将很好的解决上述由于环境温度造成的焊接角度不高的问题，而成为新型焊机的发展趋势。?

　　（1）加装预热装置?

　　我国与德国（塑窗发展最早也发展最好）等国家气候特点及塑窗组装的实际工作环境不一样，我国有相当部分地区每年有几个月室温在10℃以下。为减少和消除环境温度因素的不良影响，在焊机的上、下压钳内设计加诸预热装置（国外也有此种设计带有预热装置形式的焊机）。通过加装此预热装置，可使改进后焊机很好地解决型材在与焊板接触的瞬间使焊板温度急剧下降，而满足气温在5℃～10℃、车间内又没有取暖设施的工作环境对焊接角强度的要求。?

　　（2）原有焊板的改进?

　　为减弱环境温度对焊板表面温度的影响及减少型材与焊板接触的瞬间焊板温度的下降，使焊板对型材的加热温度合理、可控、平稳，采用适当增加焊板功率等方法，以增加焊板热惯性，达到提高焊接角强度的目的。?

　　采取以上加装预热装置及对焊板进行改进之后，我们进行了对比测试，测试结果是：同样在环境温度5℃～10℃的条件下，新型焊机比原有不带预热装置的焊机焊接角强度提高了30％～50％以上。?

　　3、设备性能的更加提高?

　　设备整机性能包括设备精度、设备稳定性、设备可靠性及设备满足具体工艺要求的性能。?

　　（1）提高设备精度及设备系统稳定性?

　　即通过结构的改进，以及设备零部件制造、装配精度的控制和提高，实现设备整机系统稳定性的提高，减少和杜绝在使用过程中设备自身尺寸精度的改变，即减少设备使用中工人的调整量。如改善悬臂支架等结构的受力情况；对机座、机架进行有效的时效处理；特别是借鉴机械制造行业的先进经验，针对焊机、双角锯等关键工序所用设备制订切实可行的从零件到部装、再到总装、整机性能的一系列检验工艺文件，并相应的研制一批检验工艺工装，以上改进将使得结构更合理、整机系统更稳定，为塑料门窗的组装提供更精良的装备工艺保证。?

　　（2）提高设备的可靠性?

　　设备所采用电、气元气件的质量和可靠性是决定设备出故障率多或少的关键，即是决定设备可靠性的关键。设备供应商应根据我国塑料门窗生产组织及生产环境的具体特点，如生产可能的间歇性、间断时间内的大批量高使用频率，生产环境特点（低温、潮湿等），供电稳定程度等选用相应性能特点的元气件，并坚持对元件的具体使用性能情况进行总结、积累经验，以期不断提高设备的可靠性，减少塑窗组装厂家在生产过程中因设备维修造成的停工停产带来的经济损失。?

　　（3）更加满足具体的工艺要求?

　　塑料门窗组装设备的开发、研制无疑应以满足塑料门窗组装工艺要求为出发点和宗旨。美式型材断面各种各样，这也就相应要求其排水孔等槽孔的冲压设备应为一系列为满足组装工艺要求的特制专用设备，即美式型材系列冲压机；及美式型材塑窗组装中设备定位板、垫板等工装相应的系列化和专用化；为满足圆角型材、特殊尺寸、特殊形状型材组装工艺要求，而特制相应的导向式型材焊接垫板、玻璃压条锯型材定位靠板等设备工装及加高焊机等特制专用设备；为实现圆弧面、斜面的焊后外立面清角，数控清角机设计圆弧差补和直线差补功能等。?

　　综合上述，塑料门窗组装设备将在现有已经较为完善的基础上继续向着更好的保证和提高塑料门窗组装工艺目标的方面发展，从而更加满足具体组装工艺条件的要求及适应塑料门窗组装工艺的发展。

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