一種新型電梯控制柜體的設計分析

摘要：在當今物價日益上漲的社會當中，一家企業能否在競爭激烈的市場當中穩定的發展，最基本的就是能否做到有效控制產品的加工成本。而加工成本的控制包含多個方面的因素，如材料的選用、產品的加工工藝、生產周期等，這就需要機械設計人員不斷改進產品設計。文章從產品的材料選用和加工工藝兩個方面對一種新型電梯控制柜體進行了分析。

關鍵詞：新型電梯控制柜體；柜體材料；加工工藝；生產效率；加工成本；產品設計 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP202 文章編號：1009-2374（2016）14-0021-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.14.011

電梯控制柜是電梯不可或缺少的一個重要部件。市場上常見的電梯控制柜體均是采用鋼板焊接而成。柜體各零部件以及用于安裝電氣元件的主安裝板是經過剪、沖、折、焊接成型、打磨修整，最后表面噴涂處理來完成柜體的加工，然后將各類電氣元件安裝板和電氣元件安裝于柜體內，完成各電氣元件的安裝及連線工作。整個加工工序繁瑣、周期長、生產工藝復雜、生產效率較低，尤其是需要采用表面噴涂處理，從而導致生產環境差，造成環境污染。表面噴涂帶來的不利狀況還有：控制柜在裝配電氣元件、檢測及運輸的過程中，經常會造成噴涂表面損傷，需要重新進行返工，加長產品的加工周期。焊接成型的柜體，其加工效率也較低，尺寸難于控制，同時影響作業環境，其焊接變形也是焊接的缺點。一體式的焊接柜體，也不利于元器件的裝配及接線。基于這些不利因素，這樣的產品已失去市場的競爭力，阻礙企業的發展，需要設計出更新換代的產品。

1 新型控制柜體的結構

新型電梯控制柜體從結構上主要分為三個部分：柜體部件、電阻箱部件和底座組件。其主要部分為柜體部件，是電梯變頻器及各類主要電氣元器件的安裝載體，由柜門、前后、左右、上下封板及安裝于里面用于安裝電氣元器件的主安裝板組成；電阻箱部件由前后封板、側板、底板及安裝電阻的安裝板組成；底座部件由底座梁和各底座連接板組成。新型控制柜體結構見圖1：

2 新型控制柜體材料的選用

一個產品選用的材料在整個產品的成本中也相當重要，新型控制柜體材料要結合強度要求、外觀要求、加工難易程度等多方面因素來選取。對于控制柜材料的選取可著重于強度和加工難易程度上考慮，美觀方面沒有特別嚴格的要求，只需要有較好的耐腐蝕性。以往的控制柜體是采用碳鋼板焊接而成，在強度方面、加工難易程度方面均可滿足要求，但在耐腐蝕性方面，需要另噴涂油漆。噴涂油漆如需外協工廠噴涂，這就延長了制作周期，另外是現在一些小企業的噴涂技術在漆層附著力、耐腐蝕性等方面處理得還不是很好，在搬運和運輸的過程中的碰撞容易造成掉漆、刮傷等方面的外觀缺陷，因此，普通碳鋼板焊接成型的控制柜體已不適應市場。

電解板又稱電鍍鋅板，即利用電解，在制件表面形成均勻、致密、結合良好的金屬或合金沉淀積層的過程。與其他金屬相比，鋅是相對便宜而又易鍍膜的一種金屬，屬低值防蝕電鍍層，被廣泛用于保護鋼鐵件，它不僅能防止大氣的腐蝕，也可用于外觀的裝飾。控制柜體放置于電梯機房內，機房為控制柜以及曳引機等主要電氣元件的專用房間，機房內是對溫度和濕度、通風條件等多方面都有所要求，也不允許有任何化學物質的腐蝕，因此在耐腐蝕方面沒有太高的要求，電解板作為制作控制柜體的材料即可滿足要求。電解板外觀不需要另外噴涂裝飾油漆，其本身已電鍍了一層鋅膜，對于沒有太高外觀要求的控制柜來說，即可滿足，這樣便更能縮短其制作生產周期，同時也可省去噴涂的制作成本。對于一些噴涂需委外加工的企業來說，這點更能得到體現，就是可不受委外加工廠家生產周期的影響以及外界各方面因素的限制，同時也可避免在運輸過程中造成的碰撞變形，從而增加返工維修成本。在機械性能方面，電解板是經冷連軋組軋制再經過CAPL機組退火出來的，CAPL對板材進行退火過程即板材經回復、再結晶、到晶粒長大的過程，從而提高了板材的性能，機械性能遠優越于普通碳鋼板，在板材厚度方面，只需板厚為1.2mm的板材經過折彎加固，即可滿足控制柜體的強度要求。當然，對于其他類型的板材，其機械性能可能也遠超越于電解板，但出于材料成本方面的考慮，也將高出電解板的成本。因此，結合多方面綜合考慮，電解板最為適合作為控制柜體的加工板材。

3 新型控制柜體的加工工藝

在控制柜中，柜體部件的結構較為復雜，是各類電梯電氣元件的載體，涉及到柜體的加工和電氣元件的安裝及接線工作，主要影響整個控制柜的加工進度，下面主要對柜體部件的加工工藝進行分析。用于制作控制柜體的材料均為鈑金件，常見碳鋼板制作的控制柜體的制作過程一般為開料→沖孔→折彎→焊接成型→打磨修整。焊接成型工藝方面，其主要缺點為尺寸難易保證，生產效率低，焊接成型的柜體還需打磨修整、去除焊渣處理，最后還需噴涂油漆，整個工序較為復雜，同時焊接工藝還會影響車間作業環境。電解板制作的控制柜體區別在于前者控制柜體是通過焊接成型，后者則是通過抽芯鉚釘將各零件裝配完成。這樣既可避免焊接變形造成的尺寸誤差，無需打磨修整，保證了尺寸方面的要求，提高了產品的質量，又省去了噴涂油漆工序，避免表面噴涂的二次表面損傷，生產周期就隨之縮短，降低了勞動強度，優化了生產環境。如圖2所示為新型柜體組件：

1.左封板；2.上封板；3.后封板；4.右封板；5.抽芯鉚釘；6.主安裝板；7.下封板；8.柜門

圖2 新型柜體組件 圖3 主安裝板

電梯控制柜體大部分電氣元件安裝于柜體組件內，可以說是控制柜體的主要部件，其后面電氣元件的安裝和連線工序也尤其重要，可影響到整個生產周期的長短。焊接成型的柜體組件是先將柜體焊接成型，電氣元件主安裝板用螺栓固定于柜體內部，最后才進行電氣元件的安裝和連線工作。這樣受到柜體空間的限制，在電氣元件安裝和連線方面的工作難度加大，同時還可能會對操作人員造成傷害，生產效率低，也不宜做大批量庫存的生產。新型的柜體組件是在裝配成型工序前，可先進行電氣元件的安裝和連線工作。如圖3所示為用于安裝電氣元件的主安裝板，其制作工藝較為簡單，經過開料→沖孔→折彎三道工序即可完成。三道工序均由自動化加工機器設備加工完成，尺寸得到保證，生產效率較高，適合做批量生產。均可在本企業內加工完成，不受外界因素的影響，減少制作周期，還可單獨放置于工作臺上進行電氣元件的安裝和接線工作，不受任何空間的限制，操作方便快捷，這樣生產時間也將隨之而縮短，生產效率得到了提高。同時用于各電氣連接的電線也可定長度尺寸標準化，可做批量生產或批量委外加工采購，無需在接線工作時進行剪切，這樣整個接線安裝工序趨于簡單化，生產效率更能大大地得到提高。由于各電氣元件的安裝和連線工作可單獨在主安裝板上安裝完成，主安裝板加工工序簡單，加上主安裝板占用空間小，易于庫存擺放，這樣可先批量生產用于安裝電氣元件的主安裝板，其他零件可待后續根據訂單和生產需要時再生產，最后裝配成柜體即可。這樣單一的零件做庫存總比整體控制柜體占用的空間小，生產場地的利用率就得到了提高。其他零件也均為折彎成型的鈑金件，其占用的空間也較小，只需擺放于一般貨架上即可，在倉庫空間允許的條件下可做大批量庫存的生產，高效率的自動化設備和簡單的加工工序，這樣生產效率更能得以快速提高。新型控制柜體無論是零部件的生產，還是整體的裝配工作以及電氣元件的連線的工序都是在本公司內進行完成，不受其他委外加工因素的影響，也避免了在搬運過程中造成的碰撞變形、劃傷等外觀方面的缺陷，省去返工維修的工序，這不僅減少了加工成本，也大大縮短了生產周期。這樣還可以根據企業的需求，做大批量庫存生產。這樣的加工工藝必將取代原來的焊接成型工藝。

4 結語

近幾年，我國工業技術發展突飛猛進，逐漸形成全自動化生產。各企業為了在競爭激烈的市場中得到更好的發展，不斷引進先進的生產設備，以便能提高其生產效率、縮短產品的加工周期、降低產品的加工成本等。然而先進生產機器設備也是提高生產效率的一個重要因素，產品需要不斷更新，生產機器設備也不例外。隨著科學技術的發展，生產機器設備不斷更新換代，不同時期必將有不同的生產機器設備，其功能越來越自動化，其加工的產品也必將適應機器設備，因此，一個產品的改進也要視生產設備而定。企業引進新的機器設備，生產產品就要不斷改進，以便能找到更高效率的加工方法，去適應新的機器設備，產品的加工工序越簡化就越能適合大批量的生產，生產效率才能得到提高。新產品也只是一個時期的“新”，隨著科學技術的發展，只有不斷改進加工產品的設計，簡化加工工序，才能適應現有的生產條件。同時也要不斷尋找出更加廉價、環保、輕便的加工材料，只有設計出更高效率、低成本、低碳環保的產品，才有利于適應市場的發展，企業才能得到更加穩定而持續的發展。

作者簡介：李堯（1985-），男，海南瓊海人，廣州永日電梯有限公司助理工程師，研究方向：電梯機械研發設計。

（責任編輯：黃銀芳）