汽車空調暖風軟管熱裝機的設計及應用

王彥龍，周行昌，化得前，譚梅，郭鋒濤

(比亞迪汽車有限公司，陜西 西安 710119)

0 引言

如圖1所示為某車型空調系統的空調鋁管和橡膠軟管零件，圖2為暖風軟管裝配后的示意圖，如果裝配不當，不但影響后續總裝要求，而且對汽車空調系統的性能影響很大，前期采用手工裝配，不方便、裝配尺寸無法保證，橡膠軟管容易損壞，效率低，工人勞動強度大。

1 工藝方案分析及暖風軟管熱裝機的工作原理

根據此產品的特性要求和橡膠軟管的性能，設計了汽車空調暖風軟管熱裝機如圖3所示。熱裝機的工作原理:將熱裝機水槽的水溫加熱并控制在65～75℃之間，首先將汽車空調軟管依次插入到熱裝夾具的固定座內，大約20 s左右，軟管在熱水中變軟，再依次將汽車空調鋁管插入到熱裝夾具的定位芯軸上，使鋁管下端面與定位芯軸臺階面接觸，然后再取出裝好的暖風管路放到右邊的暫放槽內待后續裝配［1］。

2 汽車空調暖風軟管熱裝機的基本結構

汽車空調暖風軟管熱裝機的總結構圖如圖3所示。主要由機架、加熱水槽、熱裝夾具、日光燈和電控系統組成。

2.1 機架的設計及制作要求

機架如圖4所示，臺架采用鋁型材搭接而成，保證臺架上平面水平，托板采用1Cr18Ni9板材:厚度1.5 mm折彎而成，水槽定位板采用角鋁，規格:L4040，并用螺釘固定在臺架上，放料架用厚度10 mm防靜電實木板，并用螺釘與臺架連接［2］。

2.2 加熱水槽的設計及制作要求

加熱水槽如圖5所示，是汽車空調暖風軟管熱裝機的重要部件。主要由水槽蓋、工裝連接板、直接頭、彎頭、三通接頭、球閥、直管、加熱管、支架、水槽和隔板組成［2］。水槽蓋和水槽內外層材料為1Cr18Ni9，厚度為1.5 mm，內層填充巖棉氈，厚度50 mm，耐溫500℃［3］;工裝連接板采用鋁型材，規格:40×20，球閥采用銅球閥，型號:DN20;直接頭、彎頭、三通接頭和直管采用鍍鋅管，規格:DN20;支架和隔板材料為1Cr18Ni9，支架采用規格為:20 mm×2 mm的不銹鋼方通，隔板規格:厚度為1.5 mm板材;加熱管型號:功率6 kW，220 V，數量2根。設計時要保證工裝連接板裝配上平面與水槽蓋下平面平行，設計要求平行度為0.02 mm，加工時要保證工裝安裝孔與水槽蓋下平面的垂直度要求，設計要求垂直度為0.012 mm，加熱水槽及水槽蓋制作方法采用氬弧焊，保證各焊接處不漏水，加熱管和各管件安裝時保證連接處不漏水。

2.3 熱裝夾具的設計

熱裝夾具如圖6所示，是汽車空調暖風軟管熱裝機的主要部分，由定位芯軸和底座兩部分組成。為了保證空調鋁管裝入橡膠軟管內的尺寸H值，設計時必須保證定位芯軸尺寸L值，公差要求:±0.05 mm，為便于工人裝配，定位芯軸端部設計成圓錐頭，底座內孔上端設計成倒圓錐形內孔，定位芯軸和底座材料選用45#鋼，熱處理后的硬度為35～40HRC，設計及加工時要保證定位芯軸外圓面和底座內圓面的同軸度，設計要求為 φ0.012 mm。

2.4 電氣控制部分的設計

電氣控制部分主要由溫控儀、熱電阻、交流固態繼電器、中間繼電器、指示燈、按鈕、指示燈和急停按鈕組成。溫控儀型號為XMTG3-412，采用二相控制，熱電阻型號為 WZCM-201，測量范圍:0～100℃，固態繼電器型號為 SSRH220D40P-AC220V，要求為散熱連體式，指示燈型號為AC220V-φ22，按鈕型號為LAY37，平頭形式，急停按鈕型號為LAY37-P-C11-1，常開1常閉規格。水溫通過溫控儀、熱電阻、交流固態繼電器和中間繼電器控制，水溫加熱超過75℃時斷開電源，加熱管停止加熱，當水溫降到65℃以下時自動接通電源，加熱管繼續加熱，使水槽里水溫始終控制在65～75℃之間。

3 加熱管選型

水槽容積60 L，加熱管總功率12 kW，生產準備時間25 min，車間冬季水溫5℃，汽車空調暖風軟管熱裝機水加熱到70 ℃ 的時間為 T［4］。

根據熱量計算公式:

水溫加熱到70℃時間:

式中:C為水比熱容，J/(kg·℃);

m為水的質量，kg;

Δt為水溫差，℃;

η為熱水的熱效率95%;

p為功率，W;

T為加熱時間，s。

加熱時間小于生產準備時間25 min，所選加熱管型號:功率6 kW，220 V，數量2根，滿足設計要求。

4 注意事項

整機裝配時要保證各部件之間的位置關系，注意保證整個臺架的水平度，加熱水槽內外壁各焊縫必須保證焊接嚴密不漏水，加熱管和管件連接保證不漏水，溫控儀探頭安裝固定在加熱水槽內壁水平面10 mm以下，急停按鈕接線采用常閉狀態。

5 結語

該設備經安裝調試后，適用、方便、可靠、操作簡便，有效地保證了橡膠軟裝配尺寸的可靠性、產品的完好性，提高了工作效率及降低工人的勞動強度，建議在汽車行業推廣應用。

【1】劉寅，崔四齊，周光輝．氣液雙熱源耦合換熱器性能研究［J］．低溫與超導，2011(6):39－47．

【2】成大先．機械設計手冊［M］．4版．北京:化學工業出版社，2005．

【3】胡宗武，徐履冰，石來德．非標準機械設備設計手冊［M］．北京:機械工業出版社，2002:899－900．

【4】周慶輝，紀威，王奪．汽車空調暖風機熱交換器的優化設計［J］．工程設計學報，2010(2):19 －21．