開關(guān)柜的成本優(yōu)化設(shè)計(jì)

天水師范學(xué)院工學(xué)院 鄭 麗

中國鋁業(yè)有限公司連城分公司 馬永福

開關(guān)柜的成本優(yōu)化設(shè)計(jì)

天水師范學(xué)院工學(xué)院 鄭 麗

中國鋁業(yè)有限公司連城分公司 馬永福

經(jīng)濟(jì)效益是企業(yè)賴以生存的根本。隨著社會(huì)供需的發(fā)展變化，企業(yè)每年都把節(jié)能降耗作為重點(diǎn)工作來抓。節(jié)能降耗的多少直接關(guān)系到產(chǎn)品價(jià)值與利潤的高低，對(duì)于企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益具有不可忽視的作用。本文，筆者從開關(guān)柜的設(shè)計(jì)角度出發(fā)，對(duì)如何降低產(chǎn)品成本進(jìn)行了探討。

一、如何設(shè)計(jì)才能更省材料

原材料成本在產(chǎn)品成本中占有很大份額，因此在滿足產(chǎn)品使用性能的前提下，優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，減低材料用量意義重大。在開關(guān)柜中銅的用量很大，由于銅材價(jià)格的不斷上漲，銅母線使用的多少就成為制約開關(guān)柜成本的關(guān)鍵因素。因此在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)合理布置母線絕緣支撐的位置，優(yōu)化開關(guān)柜柜體結(jié)構(gòu)，盡量減少銅母線的用量。如設(shè)計(jì)饋線柜時(shí)，可將電纜搭接處選在電流互感器和接地開關(guān)之間，這樣與原結(jié)構(gòu)相比，單項(xiàng)可減少銅母線用量100mm左右，以單根TMY-10X80銅母線計(jì)算，可降低成本162元，并且在兩只電流互感器的情況下還可節(jié)省一只絕緣子。其結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)前后比較見圖1。

圖 1 優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)前后比較

在每一個(gè)零部件的設(shè)計(jì)過程中，不僅要考慮使零部件滿足其使用要求，同時(shí)還要考慮如何節(jié)省材料，在不影響產(chǎn)品性能的情況下盡可能選用較小規(guī)格的材料，譬如使用1.85mm敷鋁鋅板就是最好的例證。對(duì)于鈑金件如果想要增加產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在結(jié)構(gòu)允許的情況下，首先應(yīng)考慮增加彎曲邊采用壓筋，再考慮加大材料的厚度來增加強(qiáng)度，以免出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象。另外，對(duì)于觸頭盒安裝板、穿墻套管安裝板等有色金屬零件，要盡可能將外形尺寸設(shè)計(jì)得最小，以減少成本較高的有色金屬的用量。

二、用價(jià)格較低的材料代替高價(jià)材料

產(chǎn)品既要滿足一定的使用要求，同時(shí)又要力求經(jīng)濟(jì)，因此，在材料性能相近又同時(shí)滿足產(chǎn)品要求的前提下，零部件選材上使用低價(jià)格的材料替代高價(jià)格的材料。

開關(guān)柜生產(chǎn)中由于鋁合金板的相對(duì)價(jià)格是不銹鋼板的1/ 2.15（2.7×46/7.85×34），可以大量用鋁合金板代替不銹鋼板；在630-25kA斷路器的動(dòng)觸臂材料用鋁合金代替銅材等等，都大大降低了開關(guān)柜成本。

開關(guān)柜觸頭盒安裝板材料可以選用鋁合金板和鋼板，鋁合金板和鋼板是以系統(tǒng)電流800A為分界點(diǎn)的，由于i-AX開關(guān)柜為鋁型材框架，可減小渦流，防止大電流柜體發(fā)熱。同時(shí)給i-AX開關(guān)柜和KYN28開關(guān)柜通電流進(jìn)行溫升試驗(yàn)，i-AX開關(guān)柜各點(diǎn)的溫升值比KYN28開關(guān)柜要低。通過驗(yàn)證可知，如果將電流分界點(diǎn)提高到1 250A的話，僅觸頭盒安裝板單臺(tái)可降低成本200元，兩種材料的相對(duì)價(jià)格比為1/2.83（7.85×5.6/2.7×46），并且對(duì)于小電流系統(tǒng)可取消穿墻套管安裝板。這樣可以充分體現(xiàn)鋁型材框架的優(yōu)勢(shì)。

此外，對(duì)于鋁合金板，由于所含成分不同，其性能、價(jià)格也不一樣，3.0/LS2Y鋁合金板的價(jià)格為46元/kg，3.0/LY12鋁合金板的價(jià)格為26元/kg，但3.0/LY12鋁合金板是無法彎曲的。因此，設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況在滿足要求的前提下選用價(jià)格較低的材料。

三、提高零件的通用性

在設(shè)計(jì)過程中盡可能考慮零件的通用性，對(duì)于墊圈、支撐角板等零件在設(shè)計(jì)過程中盡量選用現(xiàn)有的零件，或者借用現(xiàn)有的模具。這樣零件加工能形成批量，便于組織生產(chǎn)，減低加工費(fèi)用并減少廢次品的產(chǎn)生，同時(shí)減少模具的投入，可以大大降低成本。

開關(guān)柜體零件主要以鈑金件為主，在設(shè)計(jì)過程中要盡量選用常見開孔即常用模具的使用。如果孔較大而沒有模具，加工時(shí)要用小沖頭一點(diǎn)點(diǎn)沖出來，沖出來的孔既影響使用又易損壞模具（圖2）；如果有較小孔而沒有模具的話，只能沖更小的孔，再增加鉗工工序。所以，對(duì)于通用性零件，企業(yè)應(yīng)建立通用件庫并及時(shí)更新，以便設(shè)計(jì)過程中參考和選用。

四、零件應(yīng)具有良好的加工工藝性

加工工藝性程度直接影響零件的制造成本，因此在零部件設(shè)計(jì)過程中要根據(jù)工廠的實(shí)際加工水平，盡可能使零部件加工工序少、易加工。零部件越容易加工，產(chǎn)品的制造成本就越低。

總之，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低生產(chǎn)成本的方法還有很多。例如，可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行成本核算，在核算過程中找到降低成本的途徑，從而以最小的成本制造出合格的產(chǎn)品，創(chuàng)造出最大的效益。

圖 2 較大孔的設(shè)計(jì)加工方法