連鑄框架冷卻水管設計優化

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計優化

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構優化設計，大幅度降低質量風險、制作周期以及生產成本。

關鍵詞：連鑄框架； 冷卻水管； 設計優化

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，其中上框架與驅動框架涉及的水管品種和數量與下框架一樣。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、驅動框架分別計算，各類冷卻水管的數量分別是：

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

2 原冷卻水管設計的特點分析

1)各類水管涉及數量龐大，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，彎頭數越多，越難保證產品外形尺寸和焊接質量。

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，后續仍難以避免較大數量的外形整形和局部焊縫挖補。

(1)對接焊縫數量統計

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生了較高的制造成本。

3 冷卻水管的設計優化探索

1)對照原設計的冷卻水管，考慮采用整體彎管方式制作(如圖3所示)。

圖3 冷卻水管設計優化

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

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

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計優化，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漏水點；而且，按預測制作周期比設計優化前縮短了50天，成本也降低了近40萬元；

4 結束語

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

(2)設計優化后，制作周期和制造成本有明顯降低。

該冷卻水管的優化設計及實施，對該項目來講無論是質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.機械設計手冊[M].第五版.北京：化學工業出版社，2008.

[2] 田錫唐.焊接結構[M].北京:機械工業出版社，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