關于可調(diào)底座優(yōu)化設計的探討

摘要：在鈑金結構產(chǎn)品設計時，經(jīng)常遇到焊接組件的設計，如何設計出加工性能最優(yōu)的焊接組件，需要設計工程師在對鈑金件加工工藝和焊接工藝有一定了解的基礎上才能做到。本文以可調(diào)底座焊接組件為例，提出了三種設計方案，并從零件的拆分、組件焊接時的拼接便利性、焊縫數(shù)量以及材料利用率等方面對三種方案進行了分析，從中選出了最優(yōu)方案。本文對鈑金焊接結構件的設計具有一定的參考意義。

關鍵詞：可調(diào)底座;結構設計;焊接優(yōu)化

一、問題的提出

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機柜可調(diào)底座結構介紹

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

工程使用時，根據(jù)機房設計圖，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，并對準上下底座豎梁上的孔，然后通過螺釘和螺母將上下底座固定成一體，最后將機柜安裝在底座上。

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、下底座結構形式類似，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、零件種類和數(shù)量、材料利用率等方面綜合對該產(chǎn)品進行分析。

（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，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，設計了工裝定位。本方案的優(yōu)點是材料利用率高，缺點是零件品種和數(shù)量較多，拼接相對不方便，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，焊接成一個組件（圖5）。

此方案的優(yōu)點是，減少了四道焊縫，減少了零件的數(shù)量和種類，減少了焊接拼接的難度，缺點是，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支架做成一個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個減少至6個），焊接拼接更方便，減少了4道焊縫，材料浪費較少，利用率較高。

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

四、結論

通過對以上三種方案進行比較可知，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，材料浪費較少，利用率較高。

在焊接組件進行設計時，可從零件種類和數(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行綜合考慮，從中選擇其中最佳的一種方案。

基金項目：

本文系武漢鐵路職業(yè)技術學院鐵道機車車輛學院何洲紅與校外企業(yè)進行產(chǎn)學研合作的研究成果。