平开上悬门窗五金件传动机构设计理念
- 发布时间：2013/1/23 14:05:06
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一、概述：
1、成组技术和模块化设计思想介绍：成组技术（GroupTechnology简称GT）的理论基础是相似性和集成性，是将具有相似特征或信息的多种事物，按着一定的准则分类成组，使若干事物能够采用同一处理方法，以达到节省精力、时间和费用的目的。
模块化设计可以提高设计速度、缩短设计周期；便于工人组装，可加大熟练程度、减少出错率；使部件和零件简单化、减少库存量、降低资金占用成本。
2、成组技术和模块化设计在平开上悬门窗五金件传动机构中应用的可行性。在平开上悬门窗五金件传动机构中，考虑各组成部件和使用部位等因素的相同或有相似性，归纳成组，进行设计，可使传动机构通用化、系列化、规模化，不仅可使单件小批量生产的五金件改换成具有相当批量的模块生产、采用自动化组装，同时可使企业的生产组织也由产品管理变为模块管理，达到改善机构性能，降低制造成本的功效。
二、门窗的开启形式和平开上悬五金件传动机构的使用、生产情况
1、门窗的形式和平开上悬五金件的使用情况
门窗的种类很多，就制作方式和能适应于平开上悬五金件传动机的门窗外形有矩形，半圆形、斜梯形等，而其中以矩形居多。如图1所示的矩形窗。门窗五金件安装在门窗的型材中，型材（木、铝、塑料）中有一种特定尺寸的的欧式槽，五金件安装在其中，通过执手驱动齿轮，带动有齿条的滑杆移动，从而带动多个滑杆上的锁点移动，控制锁点和锁座的位置，完成各个动作。如图2中当执手向上转动90。时，门窗可以平开；当执手向上转动180。时，门窗可以上悬开启，如图1所示的门窗的开启两个位置（实线为平开位置、虚线为上悬位置）。正是通过五金件的动作，门窗才能完成其多功能的开启位置，满足人们通风等需求。
2、平开上悬门窗五金件传动结构的特点
从图2平开上悬窗五金件配置图中可以看出，一套平开上悬窗的五金件总共有十几个不同部件，100多个零件组成，这些零件安装到门窗上以后，只能看到操作执手和外面铰链，操作开关窗户时又需要十分轻便灵活。要达到这样的目的，可以想象在设计和加工制造方面，特别是大规模生产方面，难度是很高的。
3、国内外的生产方式
目前国外几家大的五金件生产公司都已采用门窗五金件成组技术和模块化设计，这样使门窗五金件中的冲压产品能采用高速连续冲压生产线进行生产，其生产线大多由开卷机、矫平矫直机、送料机、冲压机（含级进模）、收件箱等设备组成，如1000mm长的杆件生产能力是60件／分钟。人们往往认为zui难实现零部件装配的自动化，都实现了自动装配，使组装质量稳定，生产效率高。
国内公司都采用单工序的生产方式，不仅工艺落后、生产能力差，而且质量不稳定。更因为产品设计差，造成品种多，不能大批量生产，造成成本高，产品无法推广。
因此我们有必要对现有产品采用成组技术和模块化设计，减少品种、增大批量，简化制造设备、减少固定投资，使平开上悬门窗五金件更加广泛地应用。
三、成组技术和模块化设计思想在门窗五金件设计中的应用
1、根据成组技术和模块化设计的方法，结合平开上悬门窗五金件传动机构的制造和使用方式，我们对五金件传动机构进行重新设计，采用方法如下（以图3和图4为例）。因为扇用五金件为传动机构，现就扇用五金件加以说明。
（1）根据五金件的形式和安装方式，确定要简化和抽象的对象，进行分组，找出部件功能特征，进行设计。从图1、2中可以看到，平开上悬门窗五金件在窗扇和窗框中的安装部位明确，在窗扇上的五金件可简化为矩形的四角和四边加一边，在窗框上的件可简化为点（固定点不考虑）。即如图4中所示件3、31、32所在的3个角和一固定角；件2、4、6（2）所在四个边和起上悬作用的件5所在一边。
（2）进行部件的功能比较，将零件尺寸进行标准化处理，所谓标准化处理，就是尽可能将相似尺寸和功能的件做成一致，以减少零件品种。图3中的件4、6、7、8作用和图4中的件3、31、32、6的作用是一样的，起转向传动和锁点定位的作用。将图3中的件4修改设计，变成到窗扇单边定位尺寸不变，使件5的尺寸成为定数，增加了批量，减少了件5的品种；并将件6、7变成图4中的件6，不再使用件8、9，减少了产品中的零件数达20个，同时件3、31、32因为只有一个锁点的区别，相当于一个件，加工和自动组装很是容易。
（3）根据产品初步设计方案，确定制造和装配工艺方案，简化制造设备，并对产品设计加以修正。简化制造设备有二个途径，一是将长杆件产品尽可能通过标准化设计变短，二是尽可能地减少零部件，以减少模具和使用设备。通过件6的设计变化，使件3、6批量增大，外形尺寸减小，适合于连续冲压生产线，可减少级进模具的加工尺寸和数量，同时小尺寸零件更适合于自动化组装生产线。德国如WINKHAUS公司的产品如件3、6的形式都采用自动组装，而另一家公司如图3中件6的设计只能用手动或半自动组装。
（4）根据用户安装使用的快捷性和方便性要求，确定用户化装配方案，并对产品设计进行修正。原图3中五金件在窗扇上的安装顺序是件3、8；切割件2、4安装；再插装件6、7进件4、8；然后是5。而图4中的五金件在窗扇上的安装顺序是件3、31、32、6；切割件2、4安装；然后是5。根据测算和国外用机械设备安装五金件的时间统计，安装一套图3中的五金件要用4min，而安装一套如图4中的五金件只用2min。同时因为图4中的件不用插装，因此更适合于门窗组装自动化生产线。现有国外一些公司的门窗组装线就是根据五金件的组装难易程度确定全自动和半自动的，而图4中的五金件对于机械组装更容易。
2、应用成组技术和模块化设计的平开上悬门窗五金件传动机构，在和传统设计的五金件方面有很大的优势，现比较如下：
（1）产品的形式不一样，能实现相同的功能，但减少了品种。传统产品大多数部件都不一样；新产品，很多部位都是同一部件，只是局部有变化。如图3中件5，原设计中有4种规格，现在图4中设计只有2种规格。
（2）产品的装配方式不一样：传统产品部件多采用人工组装，部分采用机械组装，但设备复杂，造价高；新产品大部分可以用机械自动化组装，设备较少，成本低。如图4中件3、31、32、6等。
（3）产品的安装使用方式不一样：传统产品在用户处的安装顺序严格，而且有插装，不能有变化，对工人要求高；新产品除大的安装顺序外，其它可变，而且安装速度快，更适合于使用设备对门窗五金件在门窗上自动化组装。
四、结论
平开上悬多功能门窗的发展，是建筑门窗的一个发展方向，其高质量、低成本的门窗五金件的应用，保证了这种多功能门窗的推广。因此应用成组技术和模块化设计的方法，对平开上悬门窗五金件产品进行设计，减少零件品种，简化加工设备、大幅度降低成本，不仅可以使这种门窗五金件在国内加以广泛应用，而且可以将这种方法在其它产品中应用，使其更加完善。