薄板件在挖掘机中的应用分析

摘要：挖掘机的薄板件的应用主要包含以下几方面的功能：功能性保障、自身的刚性和强度以及外观造型设计和零部件的工艺性。

关键词：薄板件；挖掘机；外观造型

前言

薄板有易变形、重量轻、易于裁剪、焊接、可制造大而复杂的构件等优点，所以挖掘机使用了大量的薄板件，但同时由于薄板件的板厚和其长宽相比小得多，它的横向抗弯能力差，不宜用于受横向弯曲载荷作用，所以薄板件的设计尤为重要。在挖掘机中，薄板件除了实现外观造型之外，还对一些重要部件比如发动机的正常使用起到关键的作用，如发动机的进出风道就对发动机的热平衡起到至关重要的作用，同时还能影响挖掘机噪声的控制等性能，甚至简单的上下踏板、扶手的设计起到都不能忽视。

1功能保障设计

所谓功能是指设计对象能够满足某种需求，在挖掘机中的薄板件件的功能设计主要为结构性设计，总结起来挖掘机的功能性薄板件主要包括以下几种：

1.1护罩及隔板

护罩及隔板在挖掘机中主要是对发动机系统进行必要的保护及功能性的支持，隔板的主要作用是隔离发动机的进、出风道，使其尽量通畅，确保必要的散热，以保证发动机正常的工作环境。而同时通过在护罩及隔板上粘贴吸音隔热海绵，使发动机产生的噪音向外的传递大幅度衰减，以保证驾驶室内部的操作舒适性。在护罩的设计中还应注意维修的便利性，一般护罩都设计成大开口方式，这就决定了挖掘机的护罩设计主要以框架式为主。

1.2驾驶室

挖掘机的驾驶室是驾驶员进行各类操作的作业台，首先应保证作业者的视野开阔，可以实时了解机器的工况及设备的外部状况，而且部件的整体设计应符合人机工程学，避免操作员的可以方便快捷的进行各类操作，降低长时间驾驶的疲劳感。在保证驾驶员的操作舒适外，还应保证安全、隔热降噪及驾驶室内部操作环境的适宜性。所以驾驶一般安装冷暖空调及空气过滤装置。

1.3上下车踏板

踏板是供维护维修人员上下设备，对发动机进行必要的维护维修的功能性平台。在保证部件的刚性的同时，还必须保证防滑，所以踏板的设计一般采用花纹钢板、锯齿形肋板及冲压防滑孔的方式来实现。挖掘机的踏板大部分是借用工具箱及油箱，主要采用在零部件的踩踏部位粘贴防滑垫的方式。

1.4油箱及工具箱

挖掘机的油箱指燃油箱和液压油箱。燃油箱在保证容纳足够多的油料及发动机的进、回油的同时，还需要安装油位指示、放水装置及清除杂质的设备等。液压油箱的设计要求要高于燃油箱，既要有液压油的油位指示、过滤装置、呼吸阀等，还要保证足够的强度。工具箱顾名思义是存放维修工具的装置，为便于存放，它一般设计成开口式。它们除具有自有功能外，还应兼有外观造型的功能。

2零部件自身的强度及刚性

因薄板件的抗弯能力较差，而且大面积的薄板件刚性较差，容易引起共振，造成意外故障，故薄板件的刚性及强度设计尤为重要，在挖掘机中一般采用成型法、增加加强筋及冲压等方式。

2.1成型是挖掘机的薄板件设计中的常用结构，比如口型或U型或L型结构可以大幅度的提高刚性和强度。比如立柱一般采用U型，横梁采用L型或口型。

2.2加强筋也是挖掘机薄板件常用的方式之一，加强筋的方式有很多种，一般情况下可以使薄板件的刚性及强度增加至少两倍以上。加强筋主要采用型钢。为保证焊接质量，有时需要在薄板与加强筋的连接处，在薄板上钻孔，然后在孔处焊接。在增加加强筋时，要考虑表面处理的效果。

2.3冲压就是通过模具来改变薄板件的局部形状来实现增加强度和刚性的方式。冲压就是变相的增加加强筋，冲压件需要考虑成本问题，一般批量时可采用这种方式，而且冲压的形状要考虑与整体外观的协调。

3外观造型设计

在挖掘机设计中，除保证基本功能外，挖掘机的的外观设计业同样重要。强烈的视觉冲击效果也是一种变相的品牌宣传。挖掘机的外观一般变现的比较粗狂、稳重。在挖掘机的外观设计中应注意以下几点：

（1）整机的外观与功能相匹配，挖掘机作为一种工程机械，注重的是强壮稳重不是追求速度与流线型的美感。在整机的功能部件设计确定基本轮廓完成后，进行外观的逐步细化。在外观设计中，尽量避免使用大曲率的曲面或曲线设计，考虑使用斜线与直线配合使用时采用小圆角过渡。

（2）充分考虑人机工程学，在外观造型时充分维修维护开口尺寸的设计，使用户可以方便的进行日常的保养维护及各类工具的使用。在功能性开口的设计时，可能会影响整体的造型，应尽量保证外观造型与功能。二者很难统一时，应优先考虑功能的保证。在扶手的设计在考虑刚性的同时，要考虑高度及安装的位置。驾驶室的内部设计，要充分考虑人与设备间的高度协调即符合人机工程学，如座椅与各操作手柄间的距离及视野。

4工艺性

良好的工艺性可以降低材料消耗、减少工序数目、利于批量化生产、保证产品质量稳定。所以薄板件的工艺性直接影响制造成本、产品质量及生产效率，因此在设计中应重点考虑以下几个要素：

（1）继承性在设计中的应用，包含尽量利用已有的成型模具，既降低成本又保持外观风格的统一。

（2）化整为零。在复杂的薄板件设计过程中，应充分考虑可以将复杂的零部件拆解成简单的或成熟的部件拼焊，降低制造难度及制造成本。

（3）充分考虑振动等外部因素。在挖掘机的设计中，因直接振动引起的疲劳性故障或间接引起的联接松动而导致的零件故障也占有很大的比例，所以设计时在保证薄板件的刚性的同时应考虑加工精度的影响，尽量避免使用长槽孔及大垫圈等。

5结语

综上所述，薄板件虽然相对比较简单，但是它们的应用程度也直接影响到挖掘机整机性能，因此在挖掘机薄板件的设计中应充分考虑其功能、结构、工艺性等因素，以确保挖掘机的正常工作。

参考文献：

[1]李晨元.薄板件结构设计中应注意的问题及解决办法[J].农业机械化与电气化，2006（01）

[2]张毅翔.汽车覆盖件设计中的工艺性校核[J].天津汽车，2008（01）