在商用车底盘、乘用车机舱的管线布设场景里,这类弯折成型的支架是很常见的紧固构件,主要作用是给硬质油管、线束护套、气路软管提供径向的抱紧约束,避免车辆行驶过程中管线出现窜动、磕碰、与周边金属构件反复摩擦导致的破损漏液问题。很多刚入行的结构设计人员做这类支架的时候,容易只关注抱紧段的圆弧尺寸,忽略安装面的贴合公差,实际装车后很容易出现支架翘边、螺栓预紧力不足的问题,这个支架的设计就规避了这类常见问题,两个安装耳做了等厚的平板延展,每个耳片上设置了两个沉头安装孔,沉孔深度刚好适配常用的内六角圆柱头螺栓,安装后螺栓头不会突出安装面,不会和周边运动部件产生干涉。
从结构形态来看,支架整体采用等厚板材弯折成型,中间的抱紧段做了半圆弧形的弯折,圆弧内径匹配常用的12-18mm外径管线,弯折处做了等半径的圆角过渡,没有尖锐的折边,一方面避免弯折处应力集中导致的支架断裂,另一方面也不会割伤被固定的管线外保护层。两个安装耳从圆弧段的两端水平向外延展,耳片的长度足够让四个安装孔形成稳定的矩形固定点位,相比单孔安装的管卡,这种双孔双耳的结构抗扭转能力强很多,就算车辆在颠簸路面产生大振幅振动,支架也不会绕单个螺栓转动,能始终保持对管线的抱紧姿态。
做这类支架的三维建模时,首先要确认安装面的平面度要求,两个安装耳的底面必须共面,平面度公差要控制在0.1mm以内,不然螺栓拧紧的时候支架会产生内应力,长期使用容易在弯折处出现疲劳裂纹。圆弧段的内径要比被固定管线的外径大0.3-0.5mm,预留出橡胶减震垫的安装空间,很多实车装配时会在支架和管线之间加一层橡胶垫,既能缓冲振动,也能弥补管径的微小公差,避免支架把硬管夹变形。安装孔的位置尺寸要严格匹配车身上的预装凸台孔位,孔间距的公差控制在±0.2mm,不然现场装配的时候会出现孔位对不齐的问题,强行拧螺栓会导致支架变形。
从安装边界来说,这类支架的安装面需要是平整的金属钣金面或者铸件凸台面,安装面下方要有足够的螺栓旋合空间,不能有凸起的焊缝或者加强筋干涉螺栓安装。支架安装后,圆弧段的最高点距离安装面的高度是固定的,布设周边管线的时候要预留出至少5mm的安全间隙,避免车辆运行中管线抖动和周边部件碰撞。另外支架的板材厚度要根据被固定管线的重量来选,固定燃油管、刹车管这类有一定重量的硬质管路时,板材厚度一般选2-3mm,固定普通线束的时候可以选1.5mm的板材,兼顾强度和轻量化要求。
实际应用中,这类支架除了汽车领域,在自动化设备的气路布设、机床的油路固定、工程机械的管线排布场景里也能通用,只要调整圆弧段的内径和安装孔的孔距,就能适配不同的安装需求。设计的时候还要注意弯折处的工艺性,板材弯折的内圆角半径不能小于板材厚度,不然弯折的时候容易出现板材开裂的问题,这个支架的弯折内圆角刚好和板材厚度匹配,适合用冲压工艺批量生产,生产效率高,成本也容易控制。很多维修场景里,这类支架也是易损配件,车辆长期运行后支架可能出现锈蚀、螺栓松动断裂的问题,标准化的尺寸设计也方便售后维修时快速替换,不用额外做定制加工。
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