連鑄框架冷卻水管設(shè)計優(yōu)化

邱 焱

(常州寶菱重工機械有限公司， 江蘇 常州 213019)

連鑄框架冷卻水管設(shè)計優(yōu)化

邱 焱

(常州寶菱重工機械有限公司， 江蘇 常州 213019)

摘要：介紹了對封水槽工序涉及的冷卻水管進行的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，大幅度降低質(zhì)量風(fēng)險、制作周期以及生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：連鑄框架； 冷卻水管； 設(shè)計優(yōu)化

1 概 述

某項目連鑄框架有89個段，其中涉及封水槽工序的有77個段，每個段有上框架、下框架和驅(qū)動框架；主要涉及三種形式需要拼接的冷卻水管，其中上框架與驅(qū)動框架涉及的水管品種和數(shù)量與下框架一樣。如圖1，2所示。

圖1 封水槽工序連鑄框架

圖2 冷卻水管品種

按上框架、下框架、驅(qū)動框架分別計算，各類冷卻水管的數(shù)量分別是：

TYPE1：(36+42+6)×77=6468件；TYPE2：(12+14+0)×77=2002件；TYPE3：(12+14+0)×77=2002件。

2 原冷卻水管設(shè)計的特點分析

1)各類水管涉及數(shù)量龐大，且材料不單一，需要鋼管和彎頭(且彎頭需要改制加工)。

2)拼裝焊接難度大，彎頭數(shù)越多，越難保證產(chǎn)品外形尺寸和焊接質(zhì)量。

彎頭處對接焊縫均要求單面焊接、雙面成型，且不允許存在氣孔等缺陷(會引起漏水)，對焊工的技能要求很高，且施焊難度也很大；即便小心施工，后續(xù)仍難以避免較大數(shù)量的外形整形和局部焊縫挖補。

(1)對接焊縫數(shù)量統(tǒng)計

TYPE1：6468件×6條/件=38808條

TYPE2：2002件×4條/件=8008條

TYPE3：2002件×2條/件=4004條

合計：38808+8008+4004=50820條(要求單面焊接、雙面成型的焊縫)。

(2)關(guān)于插入式焊縫

即上述每種冷卻水管與軸承座座塊及方形主水管連接處均會涉及，不論該三種水管是不是拼接形式。

3)拼裝焊接制作周期長，制造成本高。

彎頭采購和改制需要時間，各種長度的鋼管切割需要時間，拼裝點焊和焊接施工需要很長時間；最終在長制作周期的同時產(chǎn)生了較高的制造成本。

3 冷卻水管的設(shè)計優(yōu)化探索

1)對照原設(shè)計的冷卻水管，考慮采用整體彎管方式制作(如圖3所示)。

圖3 冷卻水管設(shè)計優(yōu)化

不改變原設(shè)計鋼管的牌號和規(guī)格(Φ26.9 mm×4 m)，試驗性進行與原設(shè)計形狀的彎曲；結(jié)果完全符合要求，不但外形尺寸可以滿足，還不存在彎曲面癟凹的現(xiàn)象。

2)水管功能性質(zhì)量對照：整體式彎管本身不存在焊縫，因此不存在由于焊接質(zhì)量不好而引起的質(zhì)量風(fēng)險。

3)制作周期和制造成本對照：整體式彎管由于不存在原設(shè)計水管需要的焊縫(共計50820條)，省下了大量拼裝焊接人工和時間。

(1)縮短周期測算

TYPE1：鉚、焊 45 min/件×6468件=291060 min(計4851 h，按8 h制換算成606個人工);

TYPE2：鉚、焊 35 min/件×2002件=70070 min(計1168 h，按8 h制換算成146個人工);

TYPE3：鉚、焊 15 min/件×2002件=30030 min(計500h，按8 h制換算成63個人工);

合計：606+146+63=815個人工。

(2)成本降低測算

拼接式水管涉及的彎頭需要改制，整體式彎管也需要費用；咨詢下來評價，基本持平。人工和輔耗按照500元/人工計算，則為815×500=407500元。

4)對該三種冷卻水管進行設(shè)計優(yōu)化，并實際實施，封水槽后裝配前水壓測試，漏水點平均<1點/框架，在裝配后整體試壓未出現(xiàn)漏水點；而且，按預(yù)測制作周期比設(shè)計優(yōu)化前縮短了50天，成本也降低了近40萬元；

4 結(jié)束語

(1)設(shè)計優(yōu)化后的冷卻水管相對于原設(shè)計的拼接式水管其質(zhì)量容易保證，整個制作過程及后續(xù)裝配過程中的質(zhì)量風(fēng)險明顯低。

(2)設(shè)計優(yōu)化后，制作周期和制造成本有明顯降低。

該冷卻水管的優(yōu)化設(shè)計及實施，對該項目來講無論是質(zhì)量與交貨期保證還是制造成本的控制都有著非常重要的意義。

參考文獻：

[1] 成大先.機械設(shè)計手冊[M].第五版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[2] 田錫唐.焊接結(jié)構(gòu)[M].北京:機械工業(yè)出版社，1996.

收稿日期：2017-10-27

作者簡介：邱 焱(1979—)，男，工程師。電話：13776834705

中圖分類號：TG23； TG244+.3； TH122