鋁合金公交站亭開發(fā)設(shè)計(jì)

李柏林，孫 巍，王東輝，楊 睿，唐鴻洋

(遼寧忠旺集團(tuán)有限公司，遼寧 遼陽 111003)

現(xiàn)階段，國內(nèi)投入使用的公交站亭大多為鋼制，只有少部分公交站亭采用鋁合金材質(zhì)制造，而鋼制公交站亭雖然進(jìn)行了表面處理，由于焊接破壞了材料表面，因此容易發(fā)生腐蝕。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年，我國在城市建設(shè)中用鋁量為0.5%，相比于發(fā)達(dá)國家的20%左右相差甚遠(yuǎn)，因此，鋁合金公交站亭的開發(fā)設(shè)計(jì)對于城市建設(shè)是一個亟待開發(fā)的項(xiàng)目[1]。本工作針對半封閉式公交站亭，進(jìn)行了3D建模、二維圖紙繪制、工藝流程規(guī)劃、仿真模擬等主要工作，并最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造。

1 3D數(shù)模

本次開發(fā)設(shè)計(jì)通過使用三維設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)鋁合金公交站亭，其主要由立柱、信息箱、橫梁、頂棚、座椅等五大構(gòu)件組成，如圖1所示。

各構(gòu)件間通過螺栓、鉚釘以及插接連接固定，裝配形成鋁合金公交站亭，而每個構(gòu)件是由相對應(yīng)的零件通過焊接組成，焊接方法為131/141，焊縫質(zhì)量等級CPC2，焊接后未注公差尺寸的極限偏差執(zhí)行GB/T19804-2005-B，焊縫缺陷按ISO10042-C進(jìn)行檢驗(yàn)。

2 二維圖紙

由于本次開發(fā)設(shè)計(jì)的鋁合金公交站亭輸出的二維圖紙較多，此處只展示鋁合金公交站亭總裝配外形尺寸圖紙，如圖2所示。

3 工藝流程

本次開發(fā)設(shè)計(jì)的鋁合金公交站亭，所用零件較多，而每個零件的工藝流程也會有所不同，本節(jié)以上述五大構(gòu)件為單元，介紹其工藝流程，如表1所示。

表1 鋁合金公交站亭各構(gòu)件工藝流程

4 仿真模擬

此次開發(fā)設(shè)計(jì)的鋁合金公交站亭所使用鋁合金型材材料為6061-T6，所使用的鋁合金軋制板材為5052-H24。本節(jié)針對此次開發(fā)設(shè)計(jì)的鋁合金公交站亭運(yùn)用有限元模擬軟件進(jìn)行強(qiáng)度和位移分析，模擬分別對鋁合金公交站亭的正面和側(cè)面施加風(fēng)載，風(fēng)力等級為10級(500N/m2)[2]，受風(fēng)載模擬分析結(jié)果見表2。通過模擬分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鋁合金公交站亭正面和側(cè)面受10級風(fēng)載作用下，最大應(yīng)力為153.1 MPa，最大位移為7.7 mm，滿足設(shè)計(jì)要求[3]，仿真模擬結(jié)果證明此次開發(fā)設(shè)計(jì)鋁合金公交站亭可行。

表2 鋁合金公交站亭受風(fēng)載模擬分析表

此次開發(fā)設(shè)計(jì)的鋁合金公交站亭，經(jīng)過斷面設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、仿真模擬等主要設(shè)計(jì)工作，并針對不同構(gòu)件制定了相應(yīng)的生產(chǎn)工藝流程，最終成功試制出該產(chǎn)品，如圖3所示。

5 總結(jié)

通過使用期間的反饋，該產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)均滿足使用需求，使用鋁合金氧化和噴涂兩種表面處理方式，不僅能夠體現(xiàn)鋁合金本色，而且可以突出城市的文化背景與建設(shè)發(fā)展。通過此次開發(fā)設(shè)計(jì)，集團(tuán)在此項(xiàng)目生產(chǎn)過程中積攢更多的生產(chǎn)加工經(jīng)驗(yàn)，并形成技術(shù)儲備，同時(shí)，也為其他企業(yè)進(jìn)行相關(guān)的生產(chǎn)提供更多的思路和借鑒，促進(jìn)鋁合金在城市建設(shè)中的快速發(fā)展。