機(jī)車管路設(shè)計結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)的分析

李振民

摘 要：本文詳細(xì)介紹了管路設(shè)計在現(xiàn)場生產(chǎn)時所遇到的幾個常見問題，通過分析說明設(shè)計人員怎么更好地結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)行管路設(shè)計。設(shè)計人員在設(shè)計管路時應(yīng)考慮現(xiàn)場的工裝、工具以及設(shè)備等能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)以及組裝，避免設(shè)計的管路無法彎制和組裝。因此設(shè)計人員除了運(yùn)用三維軟件以及仿真軟件分析外，更要熟悉生產(chǎn)現(xiàn)場的作業(yè)流程和所用的工裝、工具以及設(shè)備等，充分結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)行管路設(shè)計。

關(guān)鍵詞：機(jī)車 鋼管 數(shù)控彎管機(jī)

中圖分類號：U269 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）07（c）-0076-04

機(jī)車管路是機(jī)車制動系統(tǒng)很重要的一部分，目前機(jī)車所用的管路基本都是無縫不銹鋼管，它通過管接頭、管夾等緊固件布置在機(jī)車的車頂、司機(jī)室、機(jī)械間、底架以及轉(zhuǎn)向架上。它將制動部件以及需要控制的部件連接起來，給它們提供必需的風(fēng)源。首先設(shè)計人員根據(jù)管路原理圖，運(yùn)用三維軟件或者二維軟件設(shè)計管路，然后車間利用仿真軟件進(jìn)行模擬并計算下料長度，最后通過數(shù)控彎管機(jī)進(jìn)行彎制。

因此，管路質(zhì)量最重要的是從設(shè)計源開始的。設(shè)計的產(chǎn)品能否適應(yīng)現(xiàn)場的工裝、工具以及設(shè)備生產(chǎn)和能否運(yùn)用現(xiàn)場的工具進(jìn)行組裝，是設(shè)計人員設(shè)計管路產(chǎn)品時必須考慮的重點(diǎn)。否則，不僅會浪費(fèi)材料，更會延緩生產(chǎn)周期，造成時間和成本的雙重?fù)p失，也會影響機(jī)車的使用性能，甚者可能會造成機(jī)車的安全事故。

1 鋼管產(chǎn)品在現(xiàn)場生產(chǎn)中遇到的問題分析

1.1 鋼管的中間直線段小于主夾長度，無法彎制

彎制一根12×1.5的鋼管，首先在三維軟件中繪制鋼管模型，從三維中測量得到鋼管的中間一段的直線段僅為15mm，然后轉(zhuǎn)化成二維圖紙，用數(shù)控彎管機(jī)仿真軟件進(jìn)行試彎，結(jié)果如圖1所示。

從仿真軟件進(jìn)行模擬試彎后，發(fā)現(xiàn)此鋼管的中間一段的直線段長度僅為15mm，小于現(xiàn)場彎管機(jī)的主夾模具長度25mm，所以在彎制第二個彎時，無法進(jìn)行彎制。

1.2 鋼管連續(xù)兩個互相垂直彎兩端的長度大于彎管機(jī)料夾中心到地面的高度時，彎制時會與地面干涉

彎制一根12×1.5的鋼管，首先在三維軟件中繪制鋼管模型，OX方向的鋼管長度為1200mm，OY方向的鋼管長度為500mm，OZ方向的鋼管長度為1200mm，現(xiàn)場生產(chǎn)用的數(shù)控彎管機(jī)KM-CNC38C2R4A料夾中心到底面的高度為1080mm，將三維轉(zhuǎn)化成二維圖紙，然后在仿真軟件中輸入坐標(biāo)進(jìn)行試彎，結(jié)果如圖2所示。

從仿真軟件進(jìn)行模擬試彎后，可以看出設(shè)計的該鋼管有兩個彎，無論正反向彎制，鋼管都會與地面發(fā)生干涉，導(dǎo)致管路無法彎制。

1.3 鋼管連續(xù)兩個相互垂直彎之間的距離小于副夾前端部到機(jī)頭外圓的距離，彎制時鋼管與機(jī)頭或者主夾驅(qū)動機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉

（1）彎制一根12×1.5的鋼管，首先在三維軟件中繪制鋼管模型，OX方向的鋼管長度為150mm，OY方向的鋼管長度為100mm，OZ方向的鋼管長度為150mm，將三維轉(zhuǎn)化成二維圖紙，然后在模擬數(shù)控彎管機(jī)中輸入坐標(biāo)進(jìn)行試彎，結(jié)果如圖3所示。

用仿真軟件進(jìn)行模擬試彎后，可以看出該鋼管無論正反向彎制，鋼管都會與彎管機(jī)的機(jī)頭發(fā)生干涉，導(dǎo)致鋼管無法彎制。

（2）彎制一根12×1.5的鋼管，首先在三維軟件中繪制鋼管模型如圖4所示。

將三維轉(zhuǎn)化成二維圖紙，然后在仿真軟件中輸入坐標(biāo)進(jìn)行試彎，結(jié)果如圖5所示。

用仿真軟件進(jìn)行模擬試彎后，可以看出該鋼管無論正反向彎制，鋼管都會與彎管機(jī)的主夾驅(qū)動機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉，導(dǎo)致鋼管無法彎制。

1.4 鋼管的設(shè)計總長度大于鋼管的訂貨長度

鋼管的設(shè)計總長度大于鋼管的訂貨長度，導(dǎo)致現(xiàn)場生產(chǎn)無法下料進(jìn)行生產(chǎn)。

1.5 鋼管端部太短，導(dǎo)致無法與焊接接頭進(jìn)行焊接或預(yù)裝管接頭

（1）彎制一根12×1.5的鋼管，首先在三維軟件中繪制鋼管模型如圖6所示。

將鋼管需要焊接的一端焊接到焊接接頭，結(jié)果如圖7所示。

焊接方塊的深度5mm，鋼管的直線段為5mm，那么在焊接的時候焊槍操作困難，而且焊縫周圍不均勻影響焊接質(zhì)量。

（2）彎制一根12×1.5的鋼管，首先在三維軟件中繪制鋼管模型，將匹配鋼管的卡套式管接頭與鋼管在三維軟件中進(jìn)行試裝，結(jié)果如圖8所示。

從三維軟件的試裝結(jié)果可以看出鋼管端部直線段小于要預(yù)裝的卡套式管接頭的外套螺母的長度，這樣導(dǎo)致鋼管直線段不夠，造成卡套式管接頭無法預(yù)裝。

2 機(jī)車鋼管設(shè)計與現(xiàn)場適應(yīng)性分析

通過對鋼管設(shè)計與現(xiàn)場的工裝、工具、設(shè)備以及匹配組件之間的適應(yīng)性進(jìn)行分析和總結(jié)，探究合理的設(shè)計方法以及解決措施。

2.1 針對鋼管的中間直線段小于主夾長度，無法彎制問題

在鋼管設(shè)計時要考慮鋼管除首尾兩端的直線段要大于現(xiàn)場彎管機(jī)主夾模具長度，否則就無法彎制?，F(xiàn)以數(shù)控彎管機(jī)KM-CNC38C2R4A為例，機(jī)車所用的鋼管直徑一般為D=（8、10、12、15、18、22、28、35、42）mm，由于每種管徑的鋼管所用的主夾模具的長度不相同，管徑D=（8、10、12、15、18、22、28、35、42）mm對應(yīng)的主夾模具長度分別為：L=（25、30、25、30、50、50、60、60、105）mm。

設(shè)計人員在進(jìn)行機(jī)車管路設(shè)計時，要充分考慮現(xiàn)場所用的彎管機(jī)，并了解彎管機(jī)的主夾模具的長度，使得設(shè)計的鋼管直線段大于主夾長度，避免因沒有考慮現(xiàn)場使用彎管機(jī)的現(xiàn)狀而導(dǎo)致鋼管無法生產(chǎn)，造成材料浪費(fèi)和設(shè)備損壞。

2.2 針對鋼管連續(xù)兩個互相垂直彎兩端的長度大于彎管機(jī)料夾中心到底面的高度時，彎制時會與地面干涉問題

由于彎管機(jī)設(shè)備自身的條件限制，在彎管機(jī)安裝以后，彎管機(jī)料夾中心到底面的高度是一定的，就以現(xiàn)場的數(shù)控彎管機(jī)KM-CNC38C2R4A為例，料夾中心到底面的高度為1080mm，因此設(shè)計人員在設(shè)計管路時，要考慮鋼管連續(xù)兩個互相垂直彎兩端的長度不能大于彎管機(jī)料夾中心到底面的高度，否則會導(dǎo)致鋼管無法生產(chǎn)。endprint

2.3 針對鋼管連續(xù)兩個相互垂直彎之間的距離小于副夾前端部到機(jī)頭外圓的距離

在鋼管設(shè)計時要考慮鋼管連續(xù)兩個相互垂直彎之間的距離大于副夾前端部到機(jī)頭外圓的距離，否則就無法彎制?，F(xiàn)以數(shù)控彎管機(jī)KM-CNC38C2R4A為例，副夾前端部到機(jī)頭外圓的距離為130mm，見圖9。

2.4 針對鋼管的設(shè)計總長度要小于鋼管的訂貨長度

此問題也是設(shè)計人員應(yīng)該在設(shè)計管路產(chǎn)品時十分重視的一點(diǎn)，在設(shè)計管路的過程中應(yīng)該計算設(shè)計管路的總長度，確保設(shè)計的管路總長度務(wù)必小于現(xiàn)場訂貨的鋼管的長度。例如鋼管的訂貨長度為6000mm，那么設(shè)計的單根鋼管的長度就不能超過6000mm，鋼管的總長度盡量小于訂貨長度的5500mm，因?yàn)殇摴苡袑?shí)際誤差和下料的實(shí)際可用長度等影響。

2.5 針對鋼管端部太短，導(dǎo)致鋼管無法與焊接件進(jìn)行焊接或無法預(yù)裝管接頭問題

設(shè)計人員在設(shè)計管路產(chǎn)品的過程中，由于空間的限制等因素導(dǎo)致沒有考慮到現(xiàn)場工具以及組裝件實(shí)際的組裝尺寸要求，使得設(shè)計的鋼管產(chǎn)品無法利用現(xiàn)場的焊槍進(jìn)行焊接或者造成嚴(yán)重的焊接質(zhì)量問題，同樣如果沒有考慮管接頭預(yù)裝所需要的距離，就會造成管接頭預(yù)裝不到位或無法預(yù)裝，最后導(dǎo)致管接頭無法安裝到位或者造成管接頭處泄漏。

（1）針對鋼管端部太短，導(dǎo)致鋼管無法與焊接件進(jìn)行焊接的問題，設(shè)計人員應(yīng)該在設(shè)計的過程中，充分了解現(xiàn)場焊槍操作所需要的空間。另外，盡量確保鋼管焊接端的直線段長度要大于鋼管伸入焊接件的長度，這樣就能確保焊接周圍的焊縫均勻，確保焊接質(zhì)量。

（2）針對鋼管端部太短，導(dǎo)致鋼管無法與卡套式管接頭進(jìn)行預(yù)裝問題，設(shè)計人員要充分考慮到各種卡套式管接頭在預(yù)裝過程中需要的距離。例如Parker的卡套式管接頭，采用預(yù)裝機(jī)進(jìn)行預(yù)裝，機(jī)車鋼管各規(guī)格對應(yīng)的卡套式管接頭預(yù)裝所需要的鋼管直線段距離如表1所示。

3 結(jié)語

設(shè)計人員在設(shè)計管路產(chǎn)品的過程中，要充分考慮上述問題，緊密結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)所運(yùn)用的工裝、工具、設(shè)備以及與之匹配的安裝組件尺寸要求，這樣就會避免因設(shè)計失誤而造成現(xiàn)場無法作業(yè)或者造成質(zhì)量問題。目前，產(chǎn)品設(shè)計運(yùn)用的是比較先進(jìn)的三維軟件，設(shè)計人員要充分利用三維軟件和動態(tài)仿真軟件以及結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際現(xiàn)狀進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計。這樣既能提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量，又能避免浪費(fèi)和提高生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)

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[2] 王月明，王松文.動車組制動技術(shù)[M].中國鐵道出版社，2012.endprint