浅谈尺寸设计对铝合金穿条隔热平开窗高低差的影响

黄振杭 朱世安 陆厚波 广东豪美新材股份有限公司

1 前言

随着生活水平的日益提高，消费者对品质有了更高的追求，即使对门窗也同样如此。门窗作为“慢消品”，也是必需品，现在越来越多的门窗企业将产品定位于高端品质，侧面引导消费者对于门窗的需求也逐渐向高端化发展。铝合金门窗是现代门窗的主要产品，市场占有率在70%左右，在其产品设计过程中，技术人员往往强调产品的性能，而忽视了型材装配尺寸的设计深度对产品整体效果的影响。根据多年生产经验，本文主要从尺寸、公差设计方面，分析铝合金穿条隔热典型平开窗组合高低差的影响因素，及其关键的控制方法。

2 标准的规定

2.1 铝合金门窗标准

依据GB/T 8478—2020《铝合金门窗》标准要求,铝合金门窗框、扇杆件接缝高低差见表1。

表1 框、扇杆件接缝高低差

2.2 铝合金建筑型材标准

建筑铝合金挤压型材产品，目前大多数执行GB/T 5237—2017《铝合金建筑型材》系列标准。常见的隔热铝合金门窗框、扇宽度一般在80mm 以内，按GB/T 5237—2017《铝合金建筑型材》系列标准，要求50mm 的线性尺寸，允许偏差范围为±0.3mm；而根据GB/T 8478—2020《铝合金门窗》标准要求，相同截面型材接缝高低差≤0.3mm，且50mm 宽度的框、扇型材，尺寸允许偏差范围，理论上只能控制在±0.15mm以内。

表面上看，门窗标准与型材标准的要求产生了冲突，行业内也经常出现这种情况。型材厂家坚持型材产品尺寸“合格”但门窗加工厂及消费者投诉产品组合加工后，接缝高低差超标，从而出现相互“扯皮”的情况。

GB/T 8478—2020《铝合金门窗》标准与GB/T 5237—2017《铝合金建筑型材》系列标准都是国家推荐性标准，而前者是门窗加工行业以及客户验收的主要执行标准之一，对于型材生产厂家，从产品交付的角度理解，是以满足GB/T 8478—2020《铝合金门窗》标准的成品装配要求为前提，而可以巧妙通过合理设计框、扇等型材尺寸公差配置，调整型材产品的制成控制要求，满足终端客户的产品加工和使用要求。

3 关键尺寸及控制要求

3.1 典型产品关键尺寸

选取典型A+B型材复合门窗产品，如图1所示。铝合金穿条隔热平开窗框、扇型材分别由室内面A 型材与室外面B 型材，通过隔热胶条，经过开齿-穿条-辊压加工复合而成。

图1 典型A+B型材复合截面

如图1可知，产品接缝产生高低差的主要原因是由于型材宽度尺寸的不稳定导致，室内面A型材与室外面B型材的宽度尺寸偏差，隔热胶条宽度偏差的影响，均会引起复合后的框、扇型材宽度尺寸的变化（忽略表面处理涂层厚度的影响）。

3.2 典型产品控制要求

隔热胶条的宽度尺寸偏差执行GB/T 23615.1—2017《铝合金建筑型材用隔热材料第1部分：聚酰胺型材》标准要求。

铝合金穿条平开窗产品胶条宽度一般小于40mm，常用的在20mm 以内，根据标准要求，20mm 以内的隔热胶条，宽度尺寸偏差为±0.05mm，是目前可控且比较稳定的公差范围。

针对铝合金型材的尺寸偏差，按照前文标准规定要求的解释，对于室内面A型材与室外面B型材的宽度尺寸偏差显然不能完全以GB/T 5237—2017《铝合金建筑型材》系列标准的尺寸精度范围执行，根据笔者长期的生产经验，穿条隔热平开窗框、扇型材宽度尺寸的最优控制要求见表2。

表2 平开窗框、扇型材基材宽度尺寸的控制要求

根据表2 的控制要求，可以测算出，接缝高低差理论最大值为0.5mm，超出了GB/T 8478—2020《铝合金门窗》标准规定的相同截面的接缝高低差≤0.3mm 的允许范围，而且此控制要求还未考虑表面处理涂层的影响，这样的组合公差配置是否可以满足最终的装配要求呢？下文做了后续的设计及验证。

4 解决办法及测试验证

4.1 解决办法

铝合金热挤压行业中，挤压型材成型的尺寸可控精度是有限的，不可能无限接近于“0”。为了满足最终装配需求，在型材生产控制时，挤压模具设计的合理性、过程控制的稳定性就显得尤为重要。模具设计A、B 面型材方案时，尺寸公差走向宜往同一方向（同时往下偏差设计），避免尺寸公差一个走正差，一个走负差，导致产品尺寸处于两极、复合装配后尺寸偏差产生叠加效应，引发成品尺寸不稳定而出现接缝高低差超标问题。同时，生产过程中设置合理的抽检频次，确保型材出料尺寸的稳定并根据实际出料情况及时作出调整。

根据不同客户的表面处理需求，铝合金穿条隔热门窗产品有阳极氧化、电泳、粉末喷涂、氟碳喷涂等方式，考虑漆膜对穿条复合后成品的尺寸影响，产品设计图对复合后成品的宽度尺寸应区分控制，具体见表3。

表3 复合后成品宽度尺寸控制要求

4.2 测试验证

按照以上控制要求，笔者做了随机抽样试验，取了20个分型号，各5支，共检测了200组数据；另外取了20个复合后的产品，各3支，共检测了120组的数据。如表4、表5所示。

表4 穿条隔热型材分型号基材宽度尺寸抽检记录

（续）表4 穿条隔热型材分型号基材宽度尺寸抽检记录

（续）表4 穿条隔热型材分型号基材宽度尺寸抽检记录

表5 穿条隔热型材复合宽度尺寸抽检记录

（续）表5 穿条隔热型材复合宽度尺寸抽检记录

测试结果表明，穿条隔热型材分型号宽度尺寸合格率99%；穿条隔热型材复合宽度尺寸合格率92.5%。按照以上控制办法与要求，平开窗框、扇型材复合成品宽度尺寸是可以完美控制在一个稳定范围的。

5 其它因素的影响

造成平开窗框、扇组合接缝高低差超标的原因，除了型材尺寸的影响外，门窗加工图纸设计、下料精度、加工方式、安装工艺等因素也需要重点关注，特别是加工安装工艺的控制。尤其是很多小型门窗加工厂，由于设备本身的落后，工人加工操作不规范，品控意识不足，也是导致成品装配不良、台阶超标，引发客户投诉的重要原因。

6 结论

影响平开门窗装配后尺寸的因素是多方面的，问题的形成也比较复杂。但笔者认为：型材的尺寸设计合理，质量稳定是首要的。只有保证了材料的合格，后续的加工与组合装配才有基本的保障。整体来说，一是要注意尺寸公差走向宜往同一方向（同时往下偏差设计），二是生产过程设置合理的抽检频次，确保型材出料尺寸的稳定并根据实际出料情况及时作出调整。

随着技术的发展，工艺水平的提高，铝合金挤压型材的产品尺寸精度也将越来越高，我们只有不断的摸索与实践，才能生产出更高质量的产品，适应市场对更高端门窗产品的需求。共同推动铝合金加工业的发展。