4.1.2 预制构件的模具
预制构件模具是一种组合型结构模具，满足预制构件浇筑和再利用的需求，依照构件图纸生产要求进行设计制作，使混凝土构件按照规定的位置、几何尺寸成形，保持建筑模具正确位置，并承受建筑模具的自重及作用在其上的构件侧部压力载荷。
1.预制构件模具设计的总体要求
预制构件模具以钢模为主，面板主材选用HPB300级钢板，支撑结构可选用型钢或者钢板，规格可根据模具形式选择，应满足以下要求。
（1）模具应具有足够的承载力、刚度和稳定性，保证在构件生产时能可靠承受浇筑混凝土的重量、侧压力及工作荷载。
（2）模具应支、拆方便，且应便于钢筋安装和混凝土浇筑、养护。
（3）模具的部件与部件之间应连接牢固；预制构件上的预埋件均应有可靠的固定措施。
2.预制构件模具的设计
1）模具设计应考虑的因素
（1）成本。在满足使用要求和周期的情况下应尽量降低重量。
（2）使用寿命。给模具赋予一个合理的刚度，增大模具周转次数。
（3）质量。构件品质和尺寸精度不仅取决于材料性能，成型效果还依赖于模具的质量。
（4）通用性。提高模具重复利用率，一套模具在成本适当的情况下应尽可能地满足“一模多制作”。
（5）效率。在生产过程中，对生产效率影响最大的工序是组模、预埋件安装以及拆模，其中就有两道工序涉及构件模具，模具设计合理与否对生产效率尤为关键。
（6）方便生产。模具最终是为构件厂生产服务，不单要满足模具的刚度及尺寸要求，而且应符合构件生产工艺要求。
（7）方便运输。在不影响使用周期的情况下进行轻量化设计，既可以降低成本又可以提高作业效率。
（8）三维软件设计。采用三维软件设计，使整套模具设计体系更加直观化、精准化。
2）模具的设计要点
预制构件模具图一般包括模具总装图、模具部件图和材料清单三个部分。
现有模具的体系可分为独立式模具和大模台式模具（即模台可公用，只加工侧模）。
独立式模具用钢量较大，适用于构件类型较单一且重复次数多的项目。大模台式模具只需制作侧边模具，底模还可以在其他工程上重复使用。
主要模具类型有梁模、柱模、叠合楼板模具、阳台板模具、楼梯模具、内墙板模具和外墙板模具等。如图4-15～图4-22所示为常见的几种模具类型。
图4-15 楼梯的平打模具
图4-16 楼梯的立打模具
图4-17 叠合板的角钢边模
图4-18 叠合板的长边采用通长边模
图4-19 剪力墙模具的顶模和底模
图4-20 剪力墙模具的侧模
图4-21 梁模
图4-22 柱模
（1）叠合楼板模具设计要点。
根据叠合楼板高度，可选用相应的角铁作为边模，当楼板四边有倒角时，可在角铁上后焊一块折弯后的钢板。
由于角铁组成的边模上开了许多豁口，导致长向的刚度不足，故沿长向可分若干段，以每段1.5～2.5m为宜。侧模上还需设加强肋板，间距为400～500mm。
（2）阳台板模具设计要点。
为了体现建筑立面效果，一般住宅建筑的阳台板设计为异形构件。构件的四周都设计了反边，导致不能利用大模台生产。可设计为独立式模具，根据构件数量选择模具材料。首先，考虑构件脱模的问题，在不影响构件功能的前提下，可适当留出脱模斜度（1/10左右）。当构件高度较大时，应重点考虑侧模的定位和刚度问题。
（3）楼梯模具设计要点。
楼梯模具可分为卧式和立式两种模式。卧式模具占用场地大，需要压光的面积也大，构件需多次翻转，故推荐设计为立式楼梯模具。重点为楼梯踏步的处理，由于踏步成波浪形，钢板需折弯后拼接，拼缝的位置宜放在既不影响构件效果又便于操作的位置，拼缝的处理可采用焊接或冷拼接工艺。需要特别注意拼缝处的密封性，严禁出现漏浆现象。
（4）内墙板模具设计要点。
由于内墙板就是混凝土实心墙体，一般没有造型。通常，预制内墙板的厚度为200mm，为便于加工，可选用20号槽钢作为边模。
内墙板三面均有外露筋且数量较多，需要在槽钢上开许多豁口，导致边模刚度不足，周转中容易变形，所以应在边模上增设肋板。
（5）外墙板模具设计要点。
外墙板一般采用三明治结构，通常采用结构层（200mm）+保温层（50mm）+保护层（50mm）的形式。此类墙板可采用正打或反打工艺。建筑对外墙板的平整度要求很高，如果采用正打工艺，无论是人工抹面还是机器抹面，都不足以达到要求的平整度，对后期制作较为不利。采用正打工艺则有利于预埋件的定位，操作工序也相对简单。可根据工程的需求，选择不同的工艺。
所谓“正打”通常指混凝土墙板浇筑后，在表面压轧出各种线条和花饰的工艺。
所谓“反打”就是在平台座或平钢模的底模上预铺各种花纹的衬模，使墙板的外皮在下面，内皮在上面，与“正打”正好相反。这种工艺可以在浇筑外墙混凝土墙体的同时一次将外饰面的各种线型及质感呈现出来。
该工艺将所选用的瓷砖或天然石材预贴于模板表面，采用反打成型工艺，与三明治保温外墙板的外叶墙混凝土形成一体化装饰效果。为保证瓷砖和石材与混凝土黏结牢固，应使用背面带燕尾槽的瓷砖或带燕尾槽的仿石材效果陶瓷薄板。如果采用天然石材装饰材料，背面还要设专用爪丁，并涂刷防水剂。
根据浇筑顺序，将模具分为两层：第一层为保护层+保温层；第二层为结构层。第一层模具作为第二层的基础，在第一层的连接处需要加固；第二层的结构层模具同内墙板模具形式。结构层模具的定位螺栓较少，故需要增加拉杆定位，防止胀模。
（6）外墙板和内墙板模具防漏浆设计要点。
构件三面都有外露钢筋，侧模处需开对应的豁口，数量较多，造成拆模困难。为了便于拆模，豁口开得大一些，用橡胶等材料将混凝土与边模分离开，从而大大降低了拆卸难度。
（7）边模定位方式设计要点。
边模与大模台通过螺栓连接，为了快速拆卸，宜选用M16的粗牙螺栓。
在每个边模上设置3～4个定位销，以便精确定位。连接螺栓的间距控制在500～600mm为宜，定位销间距不宜超过1500mm。
（8）预埋件定位设计要点。
预制构件预埋件较多，且精度要求很高，需在模具上精确定位，有些预埋件的定位在大模台上完成，有些预埋件不与底模接触需要通过靠边模支撑的吊模完成定位。吊模要求拆卸方便、定位唯一，以防止错用。
（9）模具加固设计要点。
对模具使用次数必须有一定的要求，故有些部位必须要加强，一般通过肋板来解决，当肋板不足以解决时可把多个肋板连接起来，以增强整体刚度。
（10）模具的验收要点。
除外形尺寸和平整度外，还应重点检查模具的连接和定位系统。
（11）模具的经济性分析要点。
根据项目中每种预制构件的数量和工期要求，配备出合理的模具数量，再摊销到每种构件中，得出一个经济指标，一般为每平方米混凝土中含多少钢材，据此可作为报价的一部分。
3.模具的制作
模具制作加工工序可概括为开料、制成零件、拼装成模。
首先，依照零件图开料，将零件所需的各部分材料按图纸尺寸裁制。部分精度要求较高的零件、裁制好的板材还需要进行精加工来保证其尺寸精度符合要求。
其次，将裁制好的材料依照零件图进行折弯、焊接、打磨等制成零件。部分零件因其外形尺寸对产品质量影响较大，为保证产品质量，焊接好的零件还需对其局部尺寸进行精加工。
最后，将制成的各零件依照组装图拼模。拼模时，应保证各相关尺寸达到精度要求。待所有尺寸均符合要求后，安装定位销及连接螺栓，随后安装定位机构和调节机构。再次复核各相关尺寸，若无问题，模具即可交付使用。
4.模具的使用要求
1）编号要点
由于每套模具被分解得较零碎，需按顺序统一编号，防止错用。
2）组装要点
边模上的连接螺栓和定位销一个都不能少，必须紧固到位。为了构件脱模时边模顺利拆卸，防漏浆的部件必须安装到位。
3）吊模等工装的拆除要点
在预制构件进行蒸汽养护之前，应把吊模和防漏浆的部件拆除。选择此时拆除的原因为吊模好拆卸，在流水线上不占用上部空间，可降低蒸养窑的层高；混凝土几乎还没有强度，防漏浆的部件很容易拆除，若等到脱模时，混凝土的强度已达到20MPa左右，防漏浆部件、混凝土和边模会紧紧地粘在一起，极难拆除。因此，防漏浆部件必须在蒸汽养护之前拆掉。
4）模具的拆除要点
当构件脱模时，首先将边模上的螺栓和定位销全部拆卸掉，为了保证模具的使用寿命，禁止使用大锤。拆卸的工具宜为皮锤、羊角锤、小撬棍等工具。
5）模具的养护要点
在模具暂时不使用时，需在模具上涂刷一层机油，防止腐蚀。