摘要：在鈑金結(jié)構(gòu)產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常遇到焊接組件的設(shè)計(jì)，如何設(shè)計(jì)出加工性能最優(yōu)的焊接組件，需要設(shè)計(jì)工程師在對(duì)鈑金件加工工藝和焊接工藝有一定了解的基礎(chǔ)上才能做到。本文以可調(diào)底座焊接組件為例，提出了三種設(shè)計(jì)方案，并從零件的拆分、組件焊接時(shí)的拼接便利性、焊縫數(shù)量以及材料利用率等方面對(duì)三種方案進(jìn)行了分析，從中選出了最優(yōu)方案。本文對(duì)鈑金焊接結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：可調(diào)底座;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);焊接優(yōu)化

一、問(wèn)題的提出

可調(diào)底座一次性加工了300套，焊接人員反饋可調(diào)底座的焊接量較多，能否優(yōu)化一下。

二、GP011100000A機(jī)柜可調(diào)底座結(jié)構(gòu)介紹

可調(diào)底座（圖1）由下底座（圖2）和上底座（圖3）組成，主要用于在機(jī)房將機(jī)柜墊高，便于地上走線。

工程使用時(shí)，根據(jù)機(jī)房設(shè)計(jì)圖，劃線將下底座固定，再將上底座插入下底座，調(diào)節(jié)至所需的高度，并對(duì)準(zhǔn)上下底座豎梁上的孔，然后通過(guò)螺釘和螺母將上下底座固定成一體，最后將機(jī)柜安裝在底座上。

其中，下底座由五種零件組成，每種零件各兩件，如圖2所示。上底座由另外五種零件組成，每種零件各兩件，如圖3所示。

三、零件優(yōu)化方案探討

由于上、下底座結(jié)構(gòu)形式類(lèi)似，只是尺寸不一樣，這樣，只分析其中一種底座即可，下面以上底座為例進(jìn)行分析。

下面列出幾種方案，將分別從焊接焊縫數(shù)量、零件種類(lèi)和數(shù)量、材料利用率等方面綜合對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行分析。

（1）方案一（已有方案）

已有方案的上底座由五種零件焊接生成，底座的四個(gè)角一共有5條焊縫，中間的兩根豎梁分別有3條焊縫，這樣總共有26（4*5+2*3）條焊縫。焊接時(shí)，零件上有拼裝定位凸耳或凹陷缺口，這樣方便拼裝，為了方便焊接和保證組件尺寸，設(shè)計(jì)了工裝定位。本方案的優(yōu)點(diǎn)是材料利用率高，缺點(diǎn)是零件品種和數(shù)量較多，拼接相對(duì)不方便，焊縫較多，焊接工作量較大，容易變形。

（2） 方案二

將底座底部的橫梁組合做成一個(gè)底板零件（圖4），其由鋼板沖出孔位和外形，然后再折彎成型，其余三種支架零件與方案一相同，焊接成一個(gè)組件（圖5）。

此方案的優(yōu)點(diǎn)是，減少了四道焊縫，減少了零件的數(shù)量和種類(lèi)，減少了焊接拼接的難度，缺點(diǎn)是，材料利用率降低了（盡管底板的中空部分可以套排零件）。

（3）方案三

將上底座的前橫梁和前部的兩個(gè)支架做成一個(gè)U形零件，如圖6所示。這樣上底座就由三種零件（每種零件各兩件）組成（前后黃色U形零件為一種零件），如圖7所示。

此方案的優(yōu)點(diǎn)是零件品種數(shù)和總數(shù)量均減少（零件品種數(shù)由5種減少至3種，總數(shù)量由10個(gè)減少至6個(gè)），焊接拼接更方便，減少了4道焊縫，材料浪費(fèi)較少，利用率較高。

當(dāng)然，還可以將上底座的左橫梁和左部的兩個(gè)支架做成一個(gè)U形零件，方案類(lèi)同上方案，零件數(shù)量由5種減少至3種，數(shù)量由10個(gè)減少至6個(gè)，拼接、焊縫和材料利用率同上。

四、結(jié)論

通過(guò)對(duì)以上三種方案進(jìn)行比較可知，方案三是較優(yōu)的方案，主要是該方案的零件品種數(shù)和總數(shù)量均有減少，焊接拼接更方便，減少了4道焊縫，材料浪費(fèi)較少，利用率較高。

在焊接組件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可從零件種類(lèi)和數(shù)量（拆分和拼接方式）、焊接焊縫數(shù)量、材料利用率等方面進(jìn)行綜合考慮，從中選擇其中最佳的一種方案。

基金項(xiàng)目：

本文系武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院鐵道機(jī)車(chē)車(chē)輛學(xué)院何洲紅與校外企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研合作的研究成果。