关于空调钣金结构设计的优化路径研究

关于空调钣金结构设计的优化路径研究

崔渊博

广东美的暖通设备有限公司 佛山 528000

摘要：随着国民经济的快速发展，空调在社会生活中得到了越来越多的应用。不同的应用环境有不同的设计需求。在中央空调机组终端装置中，钣金件是一个非常关键的部件，文章结合自己的工作实践，着重讨论了在设计中应注意的问题。

关键词：空调钣金；结构；设计

随着经济的发展，人民生活水平的不断提升，以及全球范围内的空气调节系统的需求量不断增加，其市场份额也在不断增加。与其他产业比较，钣金件在空调工业中的用途较多，应用场景也较广，钣金部件是空调装备的关键部件，对产品的外观、性能和成本都有很大的影响。面对日益加剧的市场竞争，研究钣金件的设计对于提高企业的生产品质，提高企业的市场竞争力具有重大的现实意义。

1末端空调设备结构组成

一套俱全的终端式空调系统，主要由箱体、各功能部件和附件组成。其中，表冷盘管、加热盘管、加湿器、电加热部件、风机部件、过滤装置等是终端装置的关键部件，具有冷源的单元还包括压缩机、蒸发器、冷凝器、储液器等[1]。针对各装置单元，可依据各自的功用要求，恰当选用对应的组件进行搭配。一个由底座、面板和框架组成的整体盒，用于存放各个功能零件，并通过一定的安装和紧固件将其相连，就变成了一个可以进行多种空气处理的空调装置[2]。

2　空调钣金结构设计流程

终端设备的组成可分为两种，一种是外购部件，一种是自制部件。而设备的钣金结构，则以自制零件为主。

(1)设备总体结构设计；在设计过程中，首先根据合同订单对产品的型号和规格要求，确定产品的轮廓尺寸；然后按照各企业的设计要求，对箱体进行结构设计.箱体设计主要包括箱体的设计，面板的设计，框架的设计[3]。

(2) 功能零件的钣金件设计。对于外购件，主要是根据零件的外形和安装尺寸，对安装件进行钣金设计。对于风扇马达等移动部件，或者是重量较大的功能部件，除设计安装固定板外，还需添加相对应的加强件。对于非移动部件，如过滤器，只需在其上加装安装板，加固板等板金零件即可。

对于自制表冷盘管和自制热水盘管等功能部件，首先要做的是功能部件的设计。确定了各功能零件的外部尺寸和安装尺寸等，然后对安装件，固定件，加强件进行相应的设计。

另外，针对不同部位的密封要求，对密封板零件进行了相应的设计。

(3) 组装图纸的设计。在完成箱体、各功能部件和相关零部件设计完成后，再进行总装配图的设计，并检查各部件的设计精度。此外，在完成了全部功能部件的设计之后，还需要对相应的基础部件和面板部件进行微调设计，主要有开孔定位，安装定位，加强件定位等设计调整。

3　空调钣金结构设计优化的具体分析

3.1钣金结构设计中的关键问题。

对于合同订单中的常规产品，总体设计上没有太多的问题。但是，由于不同的使用场合和使用环境的不同，需要对常规产品进行非标设计，以适应不同的工作条件。这样，在设计和生产过程中，就会产生很多错误和缺陷。下面将介绍几种常见设计问题及设计体会。

1)在钣金件的成型设计中，尽可能采用多层次折弯一次成形，以避免产生过多的零件，从而影响组装效率与装配精度。

2)在零部件安装连接时，尽可能采用按扣式连接方式，以避免安装过多的紧固件，并在现场进行配钻作业，提高零部件的可靠性。

3)因为空调器是从机内向外传递冷热的，所以钣金件之间的连接和保温要做好，防止发生凝结。

4)工业空调主要采用离心风机，而框架较小的机组则要考虑离心风机对整机风系统的影响，目前通常把离心风机置于表冷盘管（或热水盘管）之后，这样就必须充分考虑到距离问题，过短会影响风穿过盘管的均匀性，过长会影响整机的尺寸，所以对整机布局要进行细致的考量。如何选择最优的组件位置，直接关系到整个机组的性能。

5)最近几年来，工业空调对于噪音方面的要求越来越高，所以风机的选择很重要，但如果能够与钣金结构配合起来，效果会更好，风机产生的噪音主要来自出风口的风噪，如果将结构设计成缓冲区，对整机噪音会有很大的影响，比如将风机出风口与机组出风口的距离加长，或者在中间增加消音段等措施，都能有效地降低机组整机的噪音，此外，钣金结构的合理选择也会对噪音有很大的影响，一般采用双层发泡板的结构要比普通的单层钣金贴海绵隔音更好。

3.2钣金材料种类的选择

空调末端设备中结构相对较少的钣金零件，原料费用占有很大比重，所以材料类型的选取是进行成本优化的首要环节。冷轧钢板、电镀锌钢板、热镀锌钢板、不锈钢板等都是常用的结构钣金原料，通常情况下，冷轧钢板<电镀锌钢板≈热镀锌钢板<不锈钢板。设计人员在选用板材时，应从零件的受力状况、内外环境和有无在外表面上等方面进行分析。主要受力部位可采用高强度热镀锌钢板或不锈钢；在不太重要的受力部位，可以选择普通的、普通的、高强度的镀锌钢板。在干燥、平稳的工作条件下，选用冷轧板或热镀锌板；在湿度大或天气多变的情况下，应选用抗腐蚀性较强的不锈钢。主要构件可选择一般的冷轧板或镀锌板；针对板材在外表面上，选择原来的冷轧板后，再进行表面加工。以上所述只是几个简易的选择准则，但在具体的工程实践中，还需要从各方面进行分析，才能确定最佳的钣金材料。就像同样规格的不锈钢，其成本一般是冷轧板的两倍还多。在符合要求的前提下，选用价格低廉的金属板材，是最有效的方法。

3.3优化设计流程

通过改进设计，可以降低后续生产中由于设计错误造成的返工，材料报废，货期紧，以及在运行中由于设计缺陷而产生的产品质量和售后问题，从而使产品的质量得到改善，降低了成本，缩短了设计和生产的时间。以下是一些改进设计的建议：

1)提高产品设计人员的生产意识，避免因设计失误造成的钣金返工、材料报废以及生产周期长等问题，从而在设计阶段降低材料及人力成本。

2)在设计过程中，应充分考虑维修方便性及操作可靠性，以降低运营成本，降低售后服务的负担。

3)在设计过程中要考虑到零件的通用性，减少零件的种类，能够减少设计数据的数目，在生产、组装和检验过程中，减少查阅、检查数据的时间，提高生产效率。

4)尽量将相邻零件设计成自紧固形式，减少零件数目，避免昂贵的二次扣紧操作，提高组装效率，缩短生产周期。

5)及时对设计数据进行修订，并对其进行分类归档，以便于对新合同进行参考和借鉴，并对不同设计进行对比分析，以促进产品标准化及新产品研发工作的开展。

6) 做好前期资料确认及记录工作，养成良好设计习惯及高效率工作方式，以缩短后续资料查询及设计校对所需的时间。

7)加强团队协作，保证设计风格的一致性，减少不规范的设计；

4　结语

钣金结构是中央空调的关键部件，对产品的外观、性能和成本都有很大的影响。在空调系统的设计中，钣金结构的合理设计是首要考虑的问题。因此，对空调机组进行高效的结构设计，以简化其设计过程，降低错误，对于缩短生产周期，提升产品质量，降低生产成本，具有非常重大的现实意义，也是一个非常值得进行深入研究的课题。

参考文献

[1]顶端祈.空调系统消声与隔振设计[M].机械工业出版社,2005.

[2]王亮添,陈华,刘长江,原志锋,潘锋.简易组合式空调机的箱体结构[P].中国:201220104338.3,2012(12):05.

[3]张晶.无框架结构设计在空调箱中的应用[J].智能制造,2016(11):43-45.