毕业设计（论文）-关于窗户五金配件的一些研究.doc

青岛农业大学海都学院本科生毕业论文（设计）题 目： 关于窗户五金配件的一些研究 年 月 日目录摘要IAbstractII第一章 绪 论1第二章 平开上悬窗配件分析22.1 转向角设计32.2弹簧片设计52.3直角件、C形件、定位块的配合62.4顶杆、斜拉杆、转向角之间的配合82.5轴承的设计10第三章 传动器设计的注意事项12第四章 总结13参考文献14致 谢15关于窗户五金配件的研究摘要 随着人对窗户功能认识和对窗使用方便性思考的不断加深，窗型及开窗方式正在不断革新发展，窗户五金配件也日趋多样化和标准化。平开上悬窗从形式上看，既能上悬内开，又可以内平开，它是各种窗控制功能的综合。本文对塑钢平开上悬窗的组成配件作设计分析，研究其加工工艺，并提出设计过程中需要注意的事项，以此推动窗户五金配件的技术发展。关键词：窗户五金配件；平开上悬窗；窗配件设计Studies on Metallic Fittings of WindowsAbstractAlong with the peoples understanding on window function and thinking of window convenience deepening, window types and window opening-modes are evolving and improving continually, and window metallic fittings diversification and standardization trends become obvious day by day. The side-hung top-suspension window can both top-suspension open inside and flat-open inside from view of the form, so it has comprehensive control function of all sorts of windows. The paper analizes designs of composing fittings of plastic-steel side-hung top-suspension windows, studies their processing technology, and brings forward matters of attention during design process, so to promote the technique development of window metallic fittings.Key Words: window metallic fittings; side-hung top-suspension window; design of window fittings 青岛农业大学海都学院本科毕业设计（论文）第一章 绪 论 门窗是建筑外围护结构的开口部位，是抵御风雨尘虫，实现建筑热、声、光环境等物理性能的极其重要的功能性部件，并且具有建筑外立面和室内环境两重装饰的效果，直接关系到建筑的使用安全、舒适节能和人民生活水平的提高。它必须具有采光、通风、防风雨、保温、隔热、隔声、防尘、防虫、防火、防盗等多种使用功能，才能为人们提供安全舒适的室内居住环境。 然而，门窗五金配件在门窗中究竟起什么作用呢？人们往往被“配件”的“配”所误导，在心里成为门窗中的一个配角，实质上是一个误解。 五金配件是负责将门窗的框与扇紧密连接的部件，没有它的存在，门窗只会变成死扇，也就失去了门窗的意义。第二章 平开上悬窗配件分析 看似简单的五金配件其实蕴含了丰富的机械设计知识，下面我将为大家简单介绍分析介绍一种较为常用的平开上悬窗（门）的结构组成和工艺性能。所谓无图无真相，上图先图2-1 塑钢平开上悬窗 如图2-1，是一套塑钢平开上悬窗的整套配件位置示意图。我们可以清楚地看到，一套完整的平开上悬窗配件大致包括执手、传动器、转向角、顶杆、斜拉杆（上铰链）、下铰链、上轴承、下轴承、防误操作器、锁座、压片。平开上悬系列一般配备三种转向角即图中的03-05，对于一些尺寸较小的窗户，可以配置06小转向角（1），而07小转向角（2）则是新研发的一种和一体式顶杆配合使用的新型转向角（小窗型）。2.1 转向角设计以普通转向角为例，分析一下其结构组成和工艺。图2-2 普通转向角 普通转向角由直角件、C形件、推拉杆、定位块、塑料销、弹簧片（三种）、锁点、铆钉、齿槽组成。 其中01直角件、02C形件、03推拉杆三样配件材料均为08F ，08F中F表示是沸腾钢，08表示为含碳量为万分之八。08F钢强度、硬度很低，而塑性、韧性极高，具有良好的冷变形性和焊接性，正火后切削加工性尚可，退火后导磁率较高，剩磁较少，但淬透性、淬硬性极低。故冷加工时，应采用消除应力热处理，或水韧处理，防止冷加工断裂。08F钢的塑性很好，主要用来制造冷冲压件。锰的在钢中起到增加弹性强度的作用，因此在符合要求的情况下，含量可以有偏差。08F在门窗五金件中有着甚为广泛的应用。 04定位块和11齿槽的材料为压铸锌合金ZZnAl4-1GB/T 13818-2009 压铸锌合金。锌合金的特点1、比重大。 2、铸造性能好，可以压铸形状复杂、薄壁的精密件，铸件表面光滑。 3、可进行表面处理：电镀、喷涂、喷漆。 4、熔化与压铸时不吸铁，不腐蚀压型，不粘模。 5、有很好的常温机械性能和耐磨性。 6、熔点低，在385熔化，容易压铸成型。锌合金使用过程中须注意的问题： 1）抗蚀性差。当合金成分中杂质元素铅、镉、锡超过标准时，导致铸件老化而发生变形，表现为体积胀大，机械性能特别是塑性显著下降，时间长了甚至破裂。 铅、锡、镉在锌合金中溶解度很小，因而集中于晶粒边界而成为阴极，富铝的固溶体成为阳极，在水蒸气（电解质）存在的条件下，促成晶间电化学腐蚀。压铸件因晶间腐蚀而老化。 2）时效作用 锌合金的组织主要由含Al和Cu的富锌固溶体和含Zn的富Al固溶体所组成，它们的溶解度随温度的下降而降低。但由于压铸件的凝固速度极快，因此到室温时，固溶体的溶解度是大大地饱和了。经过一定时间之后，这种过饱和现象会逐渐解除，而使铸件地形状和尺寸略起变化。 3）锌合金压铸件不宜在高温和低温（0以下）的工作环境下使用。锌合金在常温下有较好的机械性能。但在高温下抗拉强度和低温下冲击性能都显著下降。 05塑料销的材料为ABS塑料，ABS树脂是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。普及一下知识，聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）和ABS树脂为五大通用树脂，是应用最为广泛的合成树脂材料。这里，塑料销只作为定位定位块的一个固定体而存在，不过在门窗五金各类配件里它的地位也举足轻重。2.2弹簧片设计06、07、08是三种弹簧片，外形上看大体一致，只在细微处有着尺寸的差异，如图图2-3 弹簧片1、2、3 可见，左侧弹簧片1上两孔中心距d1=103.3，中间弹簧片2上两孔中心距d2=103.6，右侧弹簧片3上两孔中心距d3=103.9.这是因为三个弹簧片在转向角中为叠加使用，若孔中心距相等，在折弯叠加之后，由于三个弹簧片折弯半径不相等，故会出现弹簧片上孔中心出现偏差，锁点或铆钉就不能顺利插入孔里进行铆接工作，所以上图中三个弹簧片孔中心距设计成d1=d2-0.3=d3-0.6,这样一来，弹簧片上的孔在折弯之后仍然能保证中心线重合，便于接下来的铆接工作。 此处弹簧片的材料为OCr17Ni7Al，属于半奥氏体沉淀硬化型不锈钢，是一类高合金的超高强度钢。这类钢经固溶化处理，冷却到室温为奥氏体组织，再经过冷加工、冷处理或者加热到750进行调整处理后，奥氏体转变为马氏体。最后在400-550时效，便得到在回火马氏体基体上弥散分布着第二相强化组织的超高强度钢。这类钢在315以上长时间使用时，会因为金属间化合物沉淀而使材料变脆，所以使用温度要限制在315以下。这类钢主要用于制造航空器件构件、高压容器和高应力腐蚀化工设备零件等。 09锁点和10铆钉的材料为35号钢。35号钢优质碳素结构钢有良好的塑性和适当的强度，工艺性能较好，焊接性能尚可，大多在正火状态和调质状态下使用。广泛用于制造各种锻件和热压件、冷拉和顶锻钢材，无缝钢管、机械制造中的零件，如曲轴、转轴、轴销、杠杆、连杆、横梁、套筒、轮圈、垫圈以及螺钉、螺母、摩托车架等。 A3、35号钢、45号钢这三种碳素钢均在门窗五金配件中有着广泛应用，这里简单说一下它们的区别。A3号钢是普通的碳素钢，它的抗拉力强度是38、47公斤力/毫米2；45号钢是优质碳素结构钢，它的强度是61，HRC是48-55，机械上用的比较多；35号也是优质碳素结构钢，不过它的强度却只有54，HRC是38-45。它们的区别可以从火花上鉴别的 ，含碳量低的火花，尾部下垂，色稍暗，时有枪尖尾花，花量不多，芒线较粗。45号则尾部挺直尖端流线有分叉现象，射力较大，花量较多。35号钢中的35指的是钢中的碳含量为0.35%.2.3直角件、C形件、定位块的配合这里我将逐一分析一下塑钢平开上悬窗中比较重要的环节首先，直角件、C形件、以及定位块能够实现顺利装配对各个部件的尺寸要求。图2-4 直角件、C形件、定位块重要尺寸示意图 如图2-4，相同颜色的尺寸必须要匹配，因为是配合尺寸所以务必要标注公差，如直角件上突起的两个小圆柱中心距离直角件内壁的尺寸为d1=26.3，所以与之配合的C形件孔中心距离C形件外壁的尺寸也应该为d2=26.3（C形件外壁与直角件内壁紧配合）并标注公差。2.4顶杆、斜拉杆、转向角之间的配合图2-5 顶杆625装配图图2-6 斜拉杆220（右）装配图 由于窗户尺寸大小不一，故与之配套使用的顶杆、斜拉杆、传动器等均有多种规格可供搭配，这里仅举一例作为参考。如上图2-6顶杆625和斜拉杆220（右开窗）搭配使用，局部效果图如下图2-7 顶杆与斜拉杆装配示意图 如图2-7所示，斜拉杆上a、b两件，a为端铆钉，b为插销，ab之间的距离与顶杆上折弯处槽和摇杆上孔中心的距离相等，以保证顶杆与斜拉杆平行配合时能够顺利连接在一起，以及在摇杆绕着顶杆上铆钉旋转时能够实现要求的旋转角度，这决定了窗扇的上悬角度，因此这里需要特别注意并在尺寸上标注公差，一般是0.1mm。 除此之外，斜拉杆、顶杆、转向角三者之间也存在着配合。 图2-8 窗锁三维布局图 如上图2-8，c为斜拉杆上锁点挡块，其作用是限制锁点d（此处锁点为导向锁点，起到为窗子导向的作用）的行动，在窗户平开状态和锁闭状态下，锁点均只能处于锁点挡块里，保证窗子整体的平开运动的稳定性，当窗子处于上悬状态时，由于摇杆转动一个角度，锁点此时必须从挡块中划出来以实现窗子的上悬运动，所以，对于转向角和斜拉杆的相对位置一个重要的原则是当窗子达到上悬状态时，锁点必须能从挡块里滑出来。 图2-9 导向锁点、挡块 如图2-9,锁点顶部插入挡块的部分宽度为4mm，挡块留给锁点滑动的槽宽为4.2mm，所以锁点能够轻松的滑动不会有太多阻力，并且锁点顶端做成半圆状更易于从挡块中划入或划出。挡块尾端设计成120度角而不是90度直角，这些都为窗子能够顺利的实现上悬功能奠定了基础。 一般窗户都需要上下两个铰链，然而对于平开上悬窗，若存在上铰链，则窗子只能实现平开的功能，斜拉杆代替了上铰链，斜拉杆与导向转向角的配合使用使窗子既可以平开（导向锁点卡挡块里），又可以上悬（导向锁点划出挡块，摇杆转动）。2.5轴承的设计 用来承载整个窗子重量的配件是轴承，平开上悬窗使用两种轴承上轴承和下轴承。有些高档的窗子还使用可以在X、Y、Z三个方向进行窗子的密封性调节的“三维铰链”。这种三维铰链组成较复杂，但实用性高，可以使窗子显得更加智能，更易调节化，但不适用于本文的平开上悬窗，故只作一提。 轴承，是在机械传动过程中起固定和减小载荷摩擦系数的部件。也可以说，当其它机件在轴上彼此产生相对运动时，用来降低动力传递过程中的摩擦系数和保持轴中心位置固定的机件。轴承是当代机械设备中一种举足轻重的零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体，用以降低设备在传动过程中的机械载荷摩擦系数。 这里的上（下）轴承与上（下）铰链通过旋转轴连接，在窗子的平开运动中保持窗扇绕轴旋转，实现窗子的平行开合；当窗子上悬运动时，下轴承转轴绕下轴承座旋转，实现窗子整体的上悬功能。具体如下图图2-10 下轴承、上轴承图2-10中， 1为下轴承座，2为下轴承转轴，下轴承转轴可以绕着如图下轴承座底部螺钉旋转。图号4为上轴承座，3为上轴承转轴，上铰链或斜拉杆铰链与上轴承座之间靠件3连接，绕该轴旋转可以实现窗子的平行开合。将如此多的配件一一联系起来，通过齿与槽的啮合实现一带一传动，传动器是传动中不可或缺的一部分。第三章 传动器设计的注意事项 传动器一般包括定杆、动杆、齿轮座、齿轮、锁点以及与之配合使用的防误操作器。顾名思义，防误操作器的作用是防止误操作，误操作一般指在窗子从平开到上悬转变的过程中，导向锁点划出斜拉杆上的锁挡块以致窗子失衡造成危险。实现窗子上悬正确的步骤应该是先把窗子打到闭合状态，再将执手旋转180。 传动器种类繁多，规格各异，根据窗子的尺寸大小（这里的窗子尺寸指的是型材槽到槽的尺寸）不同有着显著的变化。平开上悬窗的传动器两端可以随意截取以适应不同的窗扇尺寸，例如一款1000mm传动器可适用的窗扇尺寸为6001000mm，原因是截取后的传动器与上下两个转向角连接之后尺寸仍能保证适用于1000mm的窗子。传动器质量的好坏在于定杆与动杆之间的槽与孔的配合，准确的来说就是动杆上的锁点孔（铆接锁点）在执手转动180的过程中始终与定杆上的锁点槽无干涉，定杆上的螺丝孔在执手转动180的过程中始终与动杆上的螺丝槽无干涉。在生产中经常会发生的一种状况是，由于设计过程中要考虑孔与槽无干涉的原则，有可能会导致冲压模排列不开（干涉）的问题，如果此种状况出现，一般是微调定杆和动杆孔槽位置，或者多加一道工序，将有干涉孔或槽单独冲压（这种方法在实际生产中会费时费力，实属无奈之举）。因此，设计过程中不光要考虑孔槽无干涉，还要参考工厂现有模具能否合理排列。除此之外，窗框上还需搭配使用一些锁座、倾转锁座等。第四章 总结上述各配件为一套塑钢平开上悬窗的基本组成部分，并简单分析了一下各自的工艺性能，各配件协同运作实现了一扇窗户的平开、锁闭、上悬功能。参考文献1 贾天民. 高品质节能门窗与高品质五金