自锁式一体化管夹的开发

自锁式一体化管夹的开发

陈章勇蔡莹吴武生李勇

（珠海格力电器股份有限公司广东珠海519070）

摘要：本文通过对压力开关的固定方式进行研究，开发自锁式一体化管夹对压力开关进行固定，解决目前由橡胶管固定块+线扎的生产方式所造成的生产劳动强度大、生产效率低的问题。

关键词：管夹；管固定块；压力开关

引言

目前我司空调器室外机压力开关、管路采用橡胶管固定块+线扎的方式固定（如图），生产过程效率低、成本高。其次，线扎靠员工扎紧，松紧程度及一致性不受控。通过调研，开发自锁式一体化管夹(材料：PA6)对室外机管路进行自锁固定，取代目前的管固定块+线扎的固定方式，以提高生产效率及产品一致性。

1.实施方案

1.1结构方案

利用管夹锁扣进行固定，同时在管夹与铜管之间采用凸筋以及椭圆结构进行过盈配合，如下图3，此结构创新点：采用锁扣式结构设计、对小管端采用椭圆结构、便于管间距的调节、对大管端采用限位筋结构使其过盈配合。

1.2材料方案

1.2.1材料性能比较

根据压力开关的使用环境以及自锁式一体化管夹的固定要求，拟定了材料的技术要求：1）耐温要求：-40℃~120℃；2）耐候性要好，必须满足紫外光1000小时以上的测试要求；3）耐蠕变性能良好；4）为利于操作，硬度应相对较低。

通过对公司内部常用的塑料性能参数（如下表1）进行对比，初步选择了ABS和PA6进行进一步验证。

1.2.2材料验证

分别采用ABS和PA6材料制作快速成型样件进行实验验证，验证情况如下：

1）冷热冲击试验

分别对ABS和PA6样件进行低温-40℃×12h后转高温120℃×12h的冷热冲击，共完成5个循环，实验后发现PA6样件结构完整，与管路的固定完好，未出现松脱等异常，而ABS样件出现了变形、中间外凸且存在轻微松脱情况，如下对比图3。

2）紫外光试验

分别将ABS和PA6样件按国标GB/T14522-2008进行1000小时的实验测试，实验后PA6样件完好，未出现松脱等异常，而ABS出现了松脱，老化。

小结：从上述实验对比情况来看，PA6相比ABS表现优异，满足管路件的固定要求。

1.3理论分析

由于塑料PA6的弹性模型要远大于丁腈橡胶（如下表2），会使得对约束的管路产生刚度的不同，进而影响到管路的应力分布。

管夹主要是为了固定压力开关，且管夹质量小（约5.5g），相比整个管路系统可以忽略，对整机系统影响较弱，但为防止其振动过大，导致铜管应力超标甚至对铜管造成破坏，因此采用ansys分别通过静态和模态分析对管夹局部约束结构模型进行应力及固有频率分析。

1.3.1静态应力对比分析

结论：

1）从静态应力分布情况可以看出，无论是在5N垂直应力还是5N径向应力的作用下，管固定块所夹持的压力开关应力主要集中在L管的折弯以及焊点位置，而管夹所夹持的压力开关的应力主要分布在与管夹配合的L管夹持位置，以此说明，管夹相对管固定块来说，其对压力开关L管折弯处以及焊点位置的保护更有利。

2）采用管夹对压力开关管路进行固定，其管路受力（max：7Mpa）相比管固定块（max：27.2Mpa）来说要低很多，以此可以说明采用管夹固定压力开关增强了管路抵抗外力的能力，同时减少了应力集中现象。

3）从分析结果条纹图可以看出，在受5N外力的情况下，管路以及管夹均发生一定程度的变形，但管夹并未出现脱扣等异常现象。

1.3.2模态分析

结论：从以上分析得出的管夹的固有频率要高于（管固定块）橡胶件，这样采用管夹固定后提高了管路的固有频率，降低对低频能量的响应。以此可以认为，采用管夹对压力开关进行固定，相比管固定而言，降低了低频段的共振几率。

2方案验证

2.1零件性能及可靠性实验验证

根据该自锁式一体化管夹在空调系统中的应用环境拟定了对应的实验方案，并对其老化能力进行测试，测试结果如下表4。

小结：从以上测试结果可以看出，自锁式一体化管夹满足空调管路系统的应用环境，对管路间的固定具有可行性。

2.2整机性能及可靠性实验验证

该自锁式一体化管夹主要用于固定压力开关（如下图11所示），在整机运行过程中管路系统存在振动，而管夹夹持在管路上可能存在共振、噪音等异常，为此拟定了相应的实验进行验证，验证情况如下表5。

小结：通过整机性能及可靠性验证，自锁式一体化管夹能有效固定压力开关，印证了理论分析设想，满足我司空调性能要求。

3生产效率

分别对2条线体10个时间段的管固定快+线扎和自锁式管夹的装配工时进行统计，从下表7可以看出使用管固定的方式平均装配工时为15S，使用自锁式管夹的平均装配工时为6S。

小结：采用自锁式一体化管夹固定压力开关后，生产工时由原来的15s减到了6s，生产效率提升60%，达到项目预期。

4总结

通过对压力开关的固定方式进行研究开发了自锁式一体化管夹，取消了取线扎、扎线扎、剪线扎工序。通过实验验证了理论分析设想，杜绝了人为扎线扎松紧程度不受控因素，质量更可靠、稳定，同时提高生产效率且降低了物料成本。

参考文献

[1]唐少林,基于ANSYSWORKBENCH的管夹结构优化设计，机械工程与自动化，2011．

[2]朱斌强，工程机械中压力开关的可靠性实验研究，浙江大学，2011.

[3]李波，聚酰胺6合金和复合材料的结构与性能研究，上海交通大学，2009.