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機(jī)柜標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究
辛?xí)澡?朱樂(lè)寧 張繼雄 2023/9/16 18:52:04
（常州博瑞電力自動(dòng)化設(shè)備有限公司，江蘇 常州 213022）
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摘要：隨著工業(yè)4.0的迅速發(fā)展，電控系統(tǒng)已經(jīng)成為控制機(jī)械設(shè)備[1]的重要手段。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，本文首先闡述了控制機(jī)柜標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的，然后探討如何將控制機(jī)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的更加科學(xué)合理，并且根據(jù)行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，提出模塊化的框架結(jié)構(gòu)、系列化的尺寸規(guī)格、以及柜內(nèi)外零件的標(biāo)準(zhǔn)化，以期為控制機(jī)柜的發(fā)展提供有益的建議。
關(guān)鍵詞：控制機(jī)柜；標(biāo)準(zhǔn)化；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；模塊化
0引言
過(guò)去，中國(guó)憑借其龐大的人口基數(shù)以及低廉的勞動(dòng)力成本，一舉占據(jù)了國(guó)際市場(chǎng)制造業(yè)的主導(dǎo)地位。然而，如今這種局面已經(jīng)不復(fù)存在，勞動(dòng)力短缺已經(jīng)變得普遍，導(dǎo)致生產(chǎn)的物料費(fèi)用不斷攀升。在這樣的背景下，面向成本的產(chǎn)品設(shè)計(jì)是這一難題的解決方案。
在電力設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)中，控制機(jī)柜的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)是一項(xiàng)重要而精細(xì)的工作，尤其是在工程規(guī)劃階段，由于控制機(jī)柜順序排列的原因,設(shè)計(jì)員必須對(duì)機(jī)柜柜體的完整構(gòu)造有更深刻的認(rèn)識(shí)。而柜體框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化不但可以顯著提高工程設(shè)計(jì)與制造的質(zhì)量、極大減少加工成本,而且也有利于電氣控制系統(tǒng)的后期維修與工程改造[2]。
1機(jī)柜標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的
“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)”意味著，基于產(chǎn)品相同的特性,構(gòu)建起共同的原則和技術(shù),以適應(yīng)不同的應(yīng)用要求,尤其是一些具備完善的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、合理的價(jià)格、可擴(kuò)展范圍的產(chǎn)品。由于采用標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù),能夠提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量,提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率,減少重復(fù)性的項(xiàng)目,同時(shí)能夠大大減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)間,進(jìn)而減少設(shè)計(jì)的生產(chǎn)成本。而且,這些技術(shù)還能夠使零部件的生產(chǎn)更加標(biāo)準(zhǔn)化,而且更加易于實(shí)現(xiàn)。
通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以有效地減少零部件種類(lèi)數(shù)量，消除非標(biāo)結(jié)構(gòu)，極大地提升了控制機(jī)柜的生產(chǎn)效率，有助于避免資源浪費(fèi)與設(shè)計(jì)失誤，最終實(shí)現(xiàn)了優(yōu)良的產(chǎn)品質(zhì)量與較低的生產(chǎn)成本。
通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以有效地將控制機(jī)柜的接口與工程現(xiàn)場(chǎng)的接口進(jìn)行有效的連接，從而避免由于接口不統(tǒng)一而導(dǎo)致的安裝或調(diào)試?yán)щy，進(jìn)而節(jié)省大量的經(jīng)濟(jì)成本和資源。
通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅有助于減少后期的維修費(fèi)用，而且還有助于提高整體工程的穩(wěn)定性，從而使得后期的擴(kuò)展更加容易。
經(jīng)過(guò)全面分析，可以明確地說(shuō)，控制機(jī)柜標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，并且應(yīng)該持之以恒地推進(jìn)。
2機(jī)柜標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路
不同類(lèi)型的機(jī)柜有著不同的特點(diǎn)，可以根據(jù)門(mén)板的安裝方式將其分為內(nèi)嵌門(mén)機(jī)柜和外貼門(mén)機(jī)柜。根據(jù)框架的結(jié)構(gòu)，則可將其分為裝配式、焊接式和裝配與焊接混合式。根據(jù)使用場(chǎng)所的不同，控制機(jī)柜可以分為室內(nèi)機(jī)柜（具有良好的氣候防護(hù)功能）和室外機(jī)柜（不具備氣候防護(hù)功能）[3]。
本文以生產(chǎn)結(jié)果為導(dǎo)向，主要探討焊接式機(jī)柜的標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括框架結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)、柜體尺寸系列化制定、柜內(nèi)零件結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化、柜外零部件標(biāo)準(zhǔn)化等多個(gè)方面。
2.1框架結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)
柜體焊接框架是整個(gè)柜體的主要架構(gòu)，是柜體完整設(shè)計(jì)的核心部分。柜體焊接框架的結(jié)構(gòu)形式不僅影響整個(gè)柜體的強(qiáng)度及剛度，而且也影響柜體其它組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
柜體在生產(chǎn)過(guò)程中，焊接框架屬于生產(chǎn)瓶頸工序。行業(yè)內(nèi)傳統(tǒng)機(jī)柜在焊接框架時(shí)采用片式組拼模式（圖1），即將柜體從橫向進(jìn)行分型，分為前框、后框及橫梁；為了解決拼接難度大、生產(chǎn)效率低等問(wèn)題，借鑒柜體模塊化生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)柜體框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，將機(jī)柜框架優(yōu)化為頂?shù)捉M拼模式（圖2），即從縱向進(jìn)行分型，分為頂框、底座及立柱。同步在設(shè)計(jì)時(shí)將柜體框架結(jié)構(gòu)按頂框、底座及立柱組件進(jìn)行模型樹(shù)的搭建工作，確保模塊化的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)的一致性。該種模式更容易固化特征縮短設(shè)計(jì)周期，也更適合上產(chǎn)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接。
圖1 片式組拼模式 圖2 頂?shù)捉M拼模式
2.2柜體尺寸系列化制定
柜體受制于柜內(nèi)元器件及工程現(xiàn)場(chǎng)外部環(huán)境等影響，在整體外形尺寸上無(wú)法統(tǒng)一。如150KW功能相同的戶(hù)內(nèi)柜，由于各種客觀因素，在高度方向上存在1960、2060、2160等多種相差不大的尺寸，從個(gè)體設(shè)計(jì)上看可能都滿(mǎn)足最優(yōu)成本性原則，但是對(duì)于生產(chǎn)影響較大。當(dāng)這些工程交叉生產(chǎn)時(shí)，不利于車(chē)間對(duì)物料進(jìn)行管理，不利于生產(chǎn)計(jì)劃的排布，不利于原材料最大化的利用等。為有效的增強(qiáng)柜體的實(shí)用性、專(zhuān)業(yè)性，將柜體外形的寬度、深度按100的整數(shù)倍進(jìn)（未完，下一頁(yè)）
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