薄板结构的设计与优化

薄板结构如驾驶室、客车车体、各种机器外罩、控制箱、电气开关箱等，在机器制造业、汽车制造、农业机械等中应用广泛。这类结构多属于受力较小或不受载荷作用的壳体。除此之外，某些承载机械也采用了薄板结构形式。

图6-54 薄壁梁的结构形式

1.薄板结构的设计

薄板结构设计时主要考虑稳定性和焊接变形的问题。

采用箱形结构可以有效地提高薄板结构的整体稳定性。而要保证结构的局部稳定性。就必须采取必要的措施来增强结构的局部刚度。提高薄板结构局部稳定性。通常采用的方法是设置加强肋。加强肋的数量要适当，过多的加强肋不仅耗费工时，还容易引起焊接变形。

薄板结构的材料多采用厚度小于6mm的低碳钢板。在制造工艺上若无特殊要求，常采用接触点焊的方法，既能提高生产率，又能有效地控制焊接变形。图6-54是几种薄壁梁的设计方案，图6-54a是薄壁梁腹板上带有压制成形的凸肋，上顶板与钢轨相接起支撑作用；图6-54b薄壁梁结构形式增强了抗扭刚度；图6-54c是一种单腹板薄壁梁，特点是在梁的上部构成一个箱形的封闭断面，在垂直方向和水平方向上梁的强度与刚度都得到提高。

2.典型薄板结构

集装箱是薄板结构的一种典型产品，它是一个六面方形的箱体结构，主要由两个侧壁、一个端壁、一个箱顶、一个箱底和一对箱门组成，如图6-55所示。集装箱选用的板材很薄，一般板厚为1.2～2mm。集装箱生产中，为了满足工作条件的需求，保证必要的强度、水密性和限制焊接变形量等而采取了一系列措施。(www.xing528.com)

1）采用数控剪切机进行板材冲压成形和下料剪切，控制变形，提高装配质量。

2）各工位配置专用工装夹具和专用设备进行专业化流水线生产。

3）对部件进行抛丸清理除锈和涂装，防止锈蚀和延长使用寿命。

4）大量采用细丝CO₂气体保护焊，以减小变形和提高焊接生产率等。

图6-55 集装箱箱体的组成

1—端壁 2—箱顶 3—侧壁 4—左箱门 5—右箱门 6—箱底