汽车空调总成料架的设计

汽车空调总成料架的设计赵学栋（豫新汽车空调股份有限公司河南新乡453049）【摘要】本文通过对我公司现生产的一款汽车空调系统暖风机总成的分析，介绍了汽车空调总成料架的设计过程及要点。【关键词】汽车空调包装料架TheDesignOfAutomotiveAir-ConditioningASSYRackZhaoXuedong(YuXinAutomotiveAirConditionerCo.,LTD.Xinxiang,Henan453049)Abstract：Thisarticleintroducesadesignprocessandessentialofautomotiveair-conditioningASSYrackthroughanalyzinganautomotiveair-conditioningsystemheaterASSYwhichisbeingmanufacturedinmycompany.Keywords：Automotiveairconditioner,Packaging,Rack1.前言现代供应链环境下，物流运输包装面临着挑战，低物流成本、低包装成本、低破损率、低环境冲击，以及集成化和标准化。物流环境对产品和包装的破坏较大，主要因素有运输振动、道路颠簸、汽车刹车以及客户的违规操作等。2.料架在汽车空调总成包装运输的应用2008年之前，我公司的汽车空调总成的包装主要以瓦楞纸箱为主，缓冲材料以泡沫为主。随着主车厂对物流包装要求的提高，我公司开始开发料架，目前，我公司70%以上的空调总成已采用专用料架。专用料架有以下优点：①产品下线包装效率提高50%以上；②可回收，多次重复使用；③产生的包装垃圾较瓦楞纸箱包装减少95%以上；④理论单套包装成本降低40%左右；⑤可堆垛至4m；⑥装有脚轮的料架周转方便。同时，料架也有缺点：①未包装产品的料架占地面积较大；②防尘防雨能力较差。3.料架的设计料架的设计需要满足以下要求：①产品的摆放方式要合理，便于产品的取放；②选用产品强度较高的部位作为支撑点，并选择合适的支撑结构；③产品放置后要平稳，固定要牢固；④压紧结构优先选择机械式压紧；⑤与产品接触部位要采用合适的缓冲材料；⑥在满足不浪费运输空间的前提下，优先选择相同尺寸底盘，便于不同产品料架堆垛。下面，将以我公司现生产的一款汽车空调统暖风机总成（图1）料架为例，介绍料架的设计过程。3.1产品的摆放方式要合理，便于产品的取放根据该产品的外形特点以及装车状态，选择图2的方式放置产品，若产品在操作者的左侧，可使用右手持总成风口，左手托总成底部（若产品在操作者的右侧，左手与右手互换即可），将产品装到车体上进行安装。3.2产品支撑点的选择和支撑结构的选择合理的支撑点可以很好的保证产品的完好。支撑点一般选择产品的周边部位，根据该产品的结构，产品底部的两个安装支架及鼓风机蜗壳的强度完全能够支撑产品。图1暖风机总成及摆放位置支撑结构的设计主要采用仿形结构。两个安装支架的安装面为相互平行的两个平面，且形状较为规则，定义支撑结构如图2所示。产品的鼓风机蜗壳，形状为阿基米德螺线，可选择支撑段近似的圆弧作为支撑。根据产品的放置方式，选择产品底部的两个安装支架和鼓风机蜗壳作为支撑，如图3所示，鼓风机蜗壳部位的支撑与产品安装支架的两个支撑可限制产品的X方向、Y方向、X轴旋转、Y轴旋转、Z轴旋转5个自由度。支撑结构昀终被定义为图4所示。图2以安装支架作为支撑图3以鼓风机蜗壳作为支撑图4支撑示意图3.3压紧结构的选择和设计3.3.1压紧机构的选择压紧机构一般使用弹性压紧和机械压紧。弹性压紧即为使用橡皮筋，利用橡皮筋的弹性将产品压紧；机械压紧即为使用机械结构，如上层底部增加压紧结构将产品压紧。我公司昀初使用为弹性压紧，弹性压紧有设计成本低、加工成本低等优点，但有易损坏、易老化、维护成本较高的缺点。我公司现新设计料架的压紧结构全部使用机械结构，机械结构虽然设计成本及制造成本较高的缺点，但其不易损坏、几乎不需维护、产品装架效率提升等优点，使其逐步替代了弹性压紧。压紧部位选择的原则一般为，选择没有奇异结构的平面或曲面，优先选用产品重心上方的单独面接触压紧，第二选用两侧或两端的两个面接触压紧，第三选用两侧或两端的一面一线接触压紧，昀后选用两侧或两端的两条线接触压紧，避免选用三个压紧。3.3.2压紧机构的设计暖风机总成料架的压紧结构为机械压紧，选用两端一面一线接触压紧。该产品的两个吹脚风道壁厚较薄，且较脆，不能做压紧面。该产品背面靠底部位置为平面，因此适合做压紧面；背面靠近出风口位置为风道形成的型面，为弧形，适合做线接触压紧，如图5、图6、图7所示。还要选择合适的位置将压紧部件固定。图5后压紧结构图6前压紧结构图7前后压紧示意图3.4缓冲材料的选择包装的主要作用是保护产品，其中包括产品的内部和外观。因此，料架与产品接触的部位全部使用缓冲材料。我公司料架现使用昀多的缓冲材料为硫化橡胶件，EPE。其中，硫化橡胶件主要使用在支撑部位，EPE主要使用在压紧部位。若支撑件使用钣金件，则支撑部位的缓冲材料使用EPE。EPE一般选用单面喷胶的形式，便于固定在压紧件上。橡胶的硫化需要模具，因此，缓冲材料选用硫化橡胶件的生产周期比选用EPE的长；但是，硫化橡胶件一般使用螺钉固定到料架上，因此，其耐久度比EPE好。3.5料架的底盘设计一般道路限高为4.5M，货运汽车车厢宽度一般在2.35M~2.4M之间，长度为5M、8M、10M等，为降低运输成本，料架的长、宽、高设计需遵循以下原则：，，（车宽为，料架长为L，料架宽为W，高为H，a、b、c为整数）。底盘在牵引端装配有2个万向轮和2个定向轮，料架的高宽比需小于等于1.5，若高宽比大于1.5，会造成料架重心过高，转运中容易侧翻。同一系统产品料架应尽可能统一底盘尺寸，便于不同料架的堆垛，以节省空间。3.6料架间隙的设计料架的间隙，包括支撑件与产品的间隙、压紧件与产品的间隙、料架翻转层与料架框架的间隙。3.6.1支撑件与产品的间隙设计在保证产品顺利放入的同时支撑件与产品的间隙不能过大，间隙过大产品的稳固性差，会在运输过程中由于刹车等因素引起产品冲击过大造成产品损坏。支撑件为橡胶件时，支撑件与产品的间隙应小于2mm；支撑件为EPE时，支撑件与产品的间隙应小于1mm。3.6.2压紧件与产品的间隙设计压紧件的作用是将产品压紧固定在料架支撑件上，防止产品在料架上的上下窜动，导致产品损坏。压紧件缓冲材料为EPE，密度一般选用30倍~40倍，变形能力较好，与产品的间隙一般在-1mm~-3mm之间，可在压紧产品的同时避免造成产品损坏。3.6.3料架翻转层与料架框架的间隙设计由于料架为焊接件，加工公差较大，且使用环境恶劣，适当的间隙能保证料架在小量变形后能正常使用。料架翻转层与料架框架的间隙一般选用单侧间隙10mm~15mm，底层框架与底盘的间隙一般选用不小于60mm。4.结束语目前，随着国内汽车工业对物流包装要求的提高，料架的应用将会更加广泛。本文仅针对现有料架的设计进行了介绍，关于其存在的不足之处，还需要在以后的工作中进一步探索。作者简介赵学栋（1985-），男，汉族，籍贯：河南新乡，职称：助理工程师，工学学士学位，主要研究方向：产品工艺设计和物流包装工作，工作单位：豫新汽车空调股份有限公司研发中心，通讯地址：河南省新乡市建设中路168号，联系电话：[phone]邮箱：[e-mail]