《節能型輕質電纜橋架的生產工藝》是馬紀財於2004年6月11日申請的專利，該專利的申請號為2004100412347，公布號為CN1584382，申請公布日為2005年2月23日，發明人是馬紀財。
《節能型輕質電纜橋架的生產工藝》一種能在在確保產品使用功能和質量性能的基礎上，減少產品自重，提高產品性能，大幅降低成本，提高社會經濟效益的生產工藝。該工藝分為電纜橋架槽體生產工藝和高效散熱護罩的生產工藝，其槽體的生產工藝流程為：縱剪、軋制、沖斷、沖孔、拼裝、自動焊接、數控電阻焊、電容放電焊經表面處理後結束；高效散熱橋架護罩的生產工藝流程為：軋制、切斷、咬口、空心插入連線條鋼帶的沖孔、護罩空心插入連線條的軋制、護罩空心插入連線條的切斷、組合、角方、電阻焊接、經表面處理後結束。
2007年，《節能型輕質電纜橋架的生產工藝》獲得第五屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
（概述圖為《節能型輕質電纜橋架的生產工藝》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：節能型輕質電纜橋架的生產工藝
- 公布號：CN1584382
- 公布日：2005年2月23日
- 申請號：2004100412347
- 申請日：2004年6月11日
- 申請人：馬紀財
- 地址：江蘇省揚中市三茅鎮和氣村119號
- 發明人：馬紀財
- 分類號：F16L3/00
- 代理機構：南京經緯專利商標代理有限公司
- 類別：發明專利
- 代理人：沈廉
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
電纜橋架是用於支托電線、電纜、管纜匯線敷設的產品，由於橋架產品技術含量不高，一些生產廠家雖然對生產工序和生產效率進行了一些改進，但未能從根本上改變橋架產品的生產工藝及結構。我們從材料力學原理和輕鋼結構角度進行深層次探索和研究，改變結構是增加鋼板剛性強度的有效方法。鋼板通過變形，就能提高強度，從而在產品製造過程中就能減薄鋼板厚度，隨之即減輕產品自身重量，使投料成本降低。經過對各種不同厚度的鋼板，冷彎成型後的慣性矩和抗扭矩的數據進行比較，採用厚度0.8毫米的鋼板，經冷彎成型凹凸瓦楞板的剛性強度比厚度3毫米平鋼板的剛性強度好。用厚度1.5毫米鋼板成型U形凹槽邦邊後，其強度超過厚度2.5毫米以上的平鋼板直角折邊的強度，其慣性距超過原橋架的邦邊。通過反覆認真的計算和試驗，最終用1.5毫米厚鋼板冷彎成型U形凹槽邦邊，用0.8毫米厚薄鋼板冷彎成型凹凸瓦楞式橋架底板，進行拼裝焊接，使產品形成輕質高強結構。
由於該產品的創造性設計使敷設於橋架內的電纜線路在通電運行中具有充分的散熱功能，始終保持電力線路趨於經濟運行的狀態，因為，電流與電阻產生熱能作用，其規律是：溫度越高，電阻越大，其線路損耗就越大；溫度越低，電阻越小，線路損耗就越小。良好的散熱效果，使電纜的運行溫升得到有效控制。橋架凹凸瓦楞底板結構設計不僅使橋架增加了剛性強度，更重要的是使橋架的散熱效果得到很大的提高：散熱面增大的同時，凹凸瓦楞底板加上高效散熱護罩的配置，使電力線路自然形成了左右上下冷熱空氣交換的構造，具有良好散熱效果，從而使電力線路運行降低了能耗，起到了節能作用。
2004年6月前，中國國內傳統橋架的生產工藝有兩種，一是採用剪、折、沖、焊使產品成型；二是幫板採用冷彎成型後與平底板焊接成型，其主要工藝流程如下：
剪下：根據各種產品的規格大小以2000×1000的平鋼板，採用剪下機將板材剪下成產品所需的尺寸要求；
沖孔：托盤式橋架底板和幫板的連線部分由於有連線片連線和散熱要求，以沖床沖成固定的散熱和連線孔；
折彎：按照橋架槽體的規格，以折彎設備折彎成型；
焊接：梯式橋架的幫板與底板和扣鎖以手工焊接成型；
護罩的工藝流程為：按產品規格剪下，以折彎設備折彎卷邊後成型。
截至2004年6月，還沒有檢索到相關的專利文獻或資料。
發明內容
專利目的
《節能型輕質電纜橋架的生產工藝》的目的是提供一種節能型輕質電纜橋架的生產工藝，使用該工藝能在在確保產品使用功能和質量性能的基礎上，減少產品自重，提高產品性能，大幅降低成本，提高社會經濟效益。
技術方案
由於電纜橋架工藝簡單，且用途廣泛，市場需求量大，幾十年來在工藝上未有創新和突破，因而產品的性能得不到提高，製造成本居高不下，產品的經濟效益也因此在競爭中所剩無幾，因此開發新一代具有高性能、低成本的電纜橋架產品，對電纜橋架進行一場根本性技術革命，在確保產品使用功能和質量性能的基礎上，減少產品自重，提高產品性能，大幅降低成本，提高社會經濟效益，使產品改朝換代，煥發出新的生機。
為了達此目的，按照產品的設計思路，解決了產品的關鍵工藝和工序：
a、新結構與新工藝：
我們根據鋼板變形後的力學原理，設計了以瓦楞式結構型代替傳統的直通式橋架產品。由於採用了全新的結構，生產工藝也隨之徹底改變。原有生產設備已不能適應製造新產品的需求，我們經反覆摸索和試驗，按照節能型輕質橋架工藝結構的製造需要，更換了設備，改變了工藝流程，更新了材料，採用冷軋卷板縱剪後，經軋機多道模具軋製成凸楞凹槽式底板長條和U型凹槽式幫邊，底板經沖床加工後沖截成不同規格的底板塊，底板經多塊底板塊拼接而成，並與軋制的邦板焊接使產品成型，護罩採用同樣的工藝與之配套，其新結構和新工藝使老產品煥然一新。
b、輕質與質量：
由於研製節能型輕質橋架的主要目的是降低物耗，在降低成本的同時，提高產品的檔次和品位，因而採用的是通過全新的工藝、全新的結構，以較薄的板材替代傳統橋架產品使用較厚的板材，而產品的功能和強度必須達到或超過新的產品標準，質量合乎要求。為了達到這一目的，我們摒棄了傳統橋架產品的生產工藝和製造方法，以卷板替代平板，降低了材料使用厚度，從而降低產品的自重。以軋機替代剪、折，以先進的自動保護焊和電阻焊，取代普通手工焊，以適應節能型輕質橋架焊接質量的要求。以瓦楞式結構型取代普通的直通平板結構，以提高產品強度和技術性能指標。既保證了產品的輕質，又確保了產品質量，達到了大幅降低物耗，從而降低成本，提高企業的競爭能力的目的。
c、薄板與焊接：
節能型輕質橋架的生產過程是通過卷板軋製成底板與邦板，經焊接成型。採用0.8毫米厚的瓦楞式底板與1.5毫米厚的U形凹槽邦邊成90°角焊接成輕質電纜橋架，在工藝上還是個難題。以普通的手工焊接方法因材料壁厚薄易擊穿孔，且變形量大，焊點多，無法焊接成型，不能生產出合格的產品，且生產效率低下。我們採用了具有國際焊接先進技術的自動保護焊和數控電阻焊接生產線解決了這一問題，保證了節能型輕質橋架的焊接質量達到了設計要求，既使橋架產品的整體結構達到了完整性強度要求，又使勞動生產率提高。
d、彎頭的生產與製作：
彎頭能根據各種不同的安裝地點及走向，使橋架有機連線在一起。而生產直通橋架的生產流水線設備不能滿足其工藝要求。採用傳統的生產方法製作的彎頭，與節能型輕質橋架產品不配套。為了解決這一問題，我們專門為此設計生產了一種專用液壓銑切設備和刀具，可以根據各種規格彎頭不同角度進行銑切，使產品達到最佳精度尺寸要求，使節能型輕質橋架產品部件互相配套，滿足用戶的需求。
該發明的節能型輕質電纜橋架的生產工藝流程分為橋架的生產工藝分為電纜橋架槽體生產工藝和高效散熱護罩的生產工藝，其槽體的生產工藝流程為：
a、縱剪：採用冷軋卷板經縱剪分條機將卷板裁剪成產品所需要的規格鋼帶；
b、軋制：將裁剪後的鋼帶採用拉伸軋制設備經多道模具軋製成凹凸型瓦楞式底板和U型凹槽式幫邊型材，並切割成所需要的尺寸；
c、沖斷、沖孔：根據產品的寬度和產品幫邊長度經沖床沖截成不同規格的底板條塊和幫邊，橋架底板和幫板的兩頭連線部位沖成固定的連線和散熱孔；
d、拼裝：將沖截後的底板塊按橋架的長度排列在自動焊接生產線的焊床設備上，並將成型後的幫板擺放於排列後的底板兩側，操縱氣動卡緊裝置將底板和幫板固定成橋架槽體狀；
e、自動焊接：根據橋架不同規格大小要求，將焊槍置於槽體底部兩側成45°角，通過自動焊接設備的光電一體化過程控制系統，使焊床自動推進，焊槍根據信號自動將兩邊凸楞底板和幫板焊接成一體；
f、數控電阻焊：為確保產品的強度，對成型槽體的幫板折邊部位和底板的每個凹槽部位平面接觸處以數控電阻焊焊接，將底板和幫板熔焊於一體，強度進一步增大，該工藝確保了產品的整體性；
g、電容放電焊：為便於產品的安裝和美觀採用電容放電焊機將扣鎖螺絲焊接在幫板的適當位置；
h、經表面處理後結束。
高效散熱橋架護罩的生產工藝流程為：
a、軋制：將冷軋鋼帶經多輥冷軋成型機軋製成凹凸瓦楞式長條型材；
b、切斷：根據產品的寬度規格尺寸，經壓力機或沖床切割成條塊；
c、咬口：將切斷後的瓦楞式型材與型材之間經咬口機咬口連線直至護罩所需的長度；
d、空心插入連線條鋼帶的沖孔：以沖床將空心插入連線條鋼帶沖成規格的漏水孔；
e、護罩空心插入連線條的軋制：用成型機軋製成空心插入連線條型材；
f、護罩空心插入連線條的切斷：按照護罩的不同規格尺寸，用低速銑切機銑切，或沖床切斷；
g、組合：將咬合成型後的護罩主體的兩側插入到切斷後的空心插入連線條的插入口內，使護罩拼裝成型；
h、角方：對照產品的幾何尺寸，通過氣動夾緊設備調整好整體護罩的方正，然後點焊固定；
i、電阻焊接：為了使護罩與空心插入連線條連線緊密並達到一定強度，以數控電阻焊將固定好的護罩置於電阻焊的生產線上，採用專用點焊極點將空心插入連線條的折邊平面與護罩凸楞平面牢固地焊接成一體。
j、經表面處理後結束。
有益效果
由於《節能型輕質電纜橋架的生產工藝》產品完全改變了原有的設計思路，徹底改變了工藝流程，成型後的節能型電纜橋架具有普通電纜橋架不可比擬的優勢：
a、自重輕：
瓦楞式底板塊通過先進的焊接流水線與瓦楞式邦板成形後具有很高的強度。由於剛性的提高，減少了產品使用材料的厚度，以減輕橋架的整體重量。產品自重平均降低30％左右，但產品剛度、強度提高、性能超過國家行業標準規定要求。
b、結構新穎：
節能型輕質橋架完全取代了傳統的以平板直接折彎、剪、沖成型的結構，由凹凸型瓦楞式底板與幫板拼接而成，底板的兩側分別固定在兩個邦邊下底邊內側，護罩的內頂設有內向彎曲的扣邊，護罩蓋上時，扣邊卡在扣槽上，邦板上部為扣槽，下部為直邊，中部為U形槽，兩端設有連線孔，凹槽上設有散熱孔，每一個側面都採用了凹凸狀的結構造型，使其產品構造合理，由於結構新穎，採用的是全新的生產工藝，故該產品填補了橋架產品的中國國內空白。
c、散熱性好，節能：
因整個產品均以凸楞和凹槽組成，加之護罩兩邊空心插入條形成漏水散熱孔，此結構形成了一個空氣上下冷熱交換對流的構造，使輕質電纜橋架最大限度地使電纜通過散熱起到節電的作用。在電纜同樣負荷下置於新橋架的電纜導線的溫度低於老式橋架的電纜條件溫度，新橋架上的線路損耗低於老橋架線路的損耗，提高了電能利用率，節省了電能，經上海電纜研究所檢測結果表明，節能型輕質電纜橋架節約電能在3％左右(附試驗報告)。
d、成本低、效果好：
由於節能型輕質橋架採用了冷軋薄卷板取代了厚平鋼板，使產品成本降低，節能型輕質橋架最小跨距每噸可節約板材300公斤，最大跨距可節約板材450公斤，企業每年可新創利稅數百萬元，按中國每年市場約需500億元以上的橋架產品，如一半採用節能型輕質橋架可為國家和用戶節約投資數十億元以上，節省鋼材約數百萬噸。同時，由於它節能效果好，年可為國家和用戶節電數十億度，節約數十億元，其巨大的社會經濟效益是不言而喻的。
e、外型美觀：
輕質電纜橋架以全新的生產工藝，其結構十分合理，瓦楞式構造使整個產品立體感強，觀看新的橋架，給人以觀賞一件藝術品的感受。
f、安裝方便：
由於輕質電纜橋架比傳統的橋架產品平均自重輕30％左右，給用戶在使用、安裝、裝卸、運輸時，帶來很大方便，特別是在高空作業中更為突出。
節能型輕質電纜橋架生產新工藝有如下優點：
a、橋架原材料通過縱剪、軋制、沖斷、沖孔、咬口工藝過程成型的型材，使產品的強度得到大幅度的提高，在滿足產品技術性能的前提下，用0.8毫米、1.5毫米薄鋼板代替了2.5毫米、3.0毫米的厚鋼板，極大地減少了產品耗料，從而降低了成本。
b、產品在通過組合拼裝、自動保護焊、數控電阻焊、電容放電焊接的工藝流程後，其工作效率是原手工生產的效率的幾十倍，焊接質量大幅度提高，解決了普通焊接工藝無法操作的難題，滿足整個產品的設計要求。
附圖說明
圖1是《節能型輕質電纜橋架的生產工藝》流程示意圖。
圖2是該發明節能型輕質電纜橋架護罩的工藝流程示意圖。
權利要求
1、《節能型輕質電纜橋架的生產工藝》其特徵在於橋架的生產工藝分為電纜橋架槽體生產工藝和高效散熱護罩的生產工藝，其槽體的生產工藝流程為：
a、縱剪：採用冷軋卷板經縱剪分條機將卷板裁剪成產品所需要的規格鋼帶；
b、軋制：將裁剪後的鋼帶採用拉伸軋制設備經多道模具軋製成凹凸型瓦楞式底板和U型凹槽式幫邊型材，並切割成所需要的尺寸；
c、沖斷、沖孔：根據產品的寬度和產品幫邊長度經沖床沖截成不同規格的底板條塊和幫邊，橋架底板和幫板的兩頭連線部位沖成固定的連線和散熱孔；
d、拼裝：將沖截後的底板塊按橋架的長度排列在自動焊接生產線的焊床設備上，並將成型後的幫板擺放於排列後的底板兩側，操縱氣動卡緊裝置將底板和幫板固定成橋架槽體狀；
f、自動焊接：根據橋架不同規格大小要求，將焊槍置於槽體底部兩側成45°角，通過自動焊接設備的光電一體化過程控制系統，使焊床自動推進，焊槍根據信號自動將兩邊凸楞底板和幫板焊接成一體；
f、數控電阻焊：為確保產品的強度，對成型槽體的幫板折邊部位和底板的每個凹槽部位平面接觸處以數控電阻焊焊接，將底板和幫板熔焊於一體，強度進一步增大，該工藝確保了產品的整體性；
g、電容放電焊：為便於產品的安裝和美觀採用電容放電焊機將扣鎖螺絲焊接在幫板的適當位置；
h、經表面處理後結束。
2、根據權利要求1所述的節能型輕質電纜橋架的生產工藝，其特徵在於高效散熱橋架護罩的生產工藝流程為：
a、軋制：將冷軋鋼帶經多輥冷軋成型機軋製成凹凸瓦楞式長條型材；
b、切斷：根據產品的寬度規格尺寸，經壓力機或沖床切割成條塊；
c、咬口：將切斷後的瓦楞式型材與型材之間經咬口機咬口連線直至護罩所需的長度；
d、空心插入連線條鋼帶的沖孔：以沖床將空心插入連線條鋼帶沖成規格的漏水孔；
e、護罩空心插入連線條的軋制：用成型機軋製成空心插入連線條型材；
f、護罩空心插入連線條的切斷：按照護罩的不同規格尺寸，用低速銑切機銑切，或沖床切斷；
g、組合：將咬合成型後的護罩主體的兩側插入到切斷後的空心插入連線條的插入口內，使護罩拼裝成型；
h、角方：對照產品的幾何尺寸，通過氣動夾緊設備調整好整體護罩的方正，然後點焊固定；
i、電阻焊接：為了使護罩與空心插入連線條連線緊密並達到一定強度，以數控電阻焊將固定好的護罩置於電阻焊的生產線上，採用專用點焊極點將空心插入連線條的折邊平面與護罩凸楞平面牢固地焊接成一體。
j、經表面處理後結束。
實施方式
根據工藝流程圖所示，節能型輕質電纜橋架的整個製造過程徹底摒棄了傳統產品製造工藝，以冷軋卷板經縱剪分條機剪裁成固定規格的鋼帶，並採用拉伸設備將鋼帶經多道軋輥軋製成凹凸瓦楞式底板和U型凹槽式幫邊，成型後的底板根據橋架產品的寬度經沖床沖截成條塊，幫板直接由成型機切割成橋架所需的長度，幫板的兩端連線部位和托盤式橋架底板經沖床沖成固定的連線和散熱孔，將底板塊按序列和橋架長度排列平放於焊機軌道上，幫板以立姿擺放於底板兩側，操縱自動氣動裝置將底板與幫板壓緊，起動自動保護焊接程式，通過焊床的動作同時將兩側底板凸楞部位和幫板折邊處焊接好，使產品初步成型，為確保產品的強度，對成型槽體底板的每個凹槽與幫板折邊連線部位以數控電阻焊點焊，使底板與幫板熔焊成一體，確保產品的整體性，在槽體生產的同時，護罩亦採用相同的軋制工藝成型凹凸瓦楞式長條，根據護罩寬度，經壓力機或沖床切割成條塊，採用咬合機將條塊之間連線處咬口連線直至產品所需長度，成型護罩主體因產品的特殊結構，護罩的兩邊由空心插入連線條鋼帶組合，空心插入連線條鋼帶由型材經沖床沖成規格的漏水孔，採用軋制設備使空心插入連線條鋼帶成型，按照護罩長度切斷後，將成型空心插入連線條鋼帶和護罩主體壓緊，調整好方正，以點焊設備將空心插入連線條與主體焊接一體，使護罩成型，為便於產品的安裝和美觀，採用電容放電焊將扣鎖螺絲焊接在幫板的適當位置，以彈簧扣鎖的上部勾住護罩的凹槽部位，下部扣在幫板螺絲上，保證了產品的完整性、統一性。
a、縱剪：採用冷軋卷板經縱剪分條機將卷板裁剪成產品所需要的規格鋼帶，普通橋架的生產絕大多數均採用熱軋板製作，節能型輕質電纜橋架採用冷軋卷板，其材質優於熱軋板製作的產品，壽命亦提高；
b、軋制：將裁剪後的鋼帶採用拉伸軋制設備經多道模具軋製成凹凸型瓦楞式底板和U型凹槽式幫邊，並切割成六米底板和橋架規定的幫邊尺寸。由於橋架的底板承載著電纜的負荷，產品的主要性能指標為承載後的撓度值，從材料力學原理和輕鋼結構角度分析，鋼板通過變形，就能大幅提高強度，變形後強度提高的最大值和最佳狀態為凹凸瓦楞式，由於變形後的鋼板強度提高了數倍，因而產品的底板所採用厚度為0.8毫米經冷軋成型凹凸瓦楞板的剛性強度比厚度3毫米平鋼板剛性強度好，以厚度1.5毫米鋼板成型U型凹槽幫邊後，其強度超過2.5毫米以上的平鋼板直角折邊的強度，其慣性矩和抗扭矩均超過原橋架的幫邊。幫板的上部為扣槽，下部為彎曲的直邊，以便於底板的擺放和承載，中部為U型槽，兩端有連線孔；
c、沖斷、沖孔：根據產品的寬度和產品幫邊長度經沖床沖截成不同規格的底板條塊和幫邊，橋架底板和幫板的兩頭連線部位沖成固定的連線和散熱孔；
d、拼裝：將沖截後的底板塊按橋架的長度排列在自動焊接生產線的焊床設備上，並將成型後的幫板擺放於排列後的底板兩側，操縱氣動卡緊裝置將底板和幫板固定成橋架槽體狀；
e、自動焊接：根據橋架不同規格大小要求，將焊槍置於槽體底部兩側成45°角，通過自動焊接設備的光電一體化過程控制系統，使焊床自動推進，焊槍根據信號自動將兩邊凸楞底板和幫板焊接成一體。由於節能型輕質橋架的底板薄，以普通的手工電弧焊易穿孔，且易變形，焊點多，無法焊接，該工藝解決了薄板焊接的難題；
f、數控電阻焊：為確保產品的強度，對成型槽體的幫板折邊部位和底板的每個凹槽部位平面接觸處以數控電阻焊焊接，將底板和幫板熔焊於一體，強度進一步增大。該工藝確保了產品的整體性；
g、電容放電焊：為便於產品的安裝和美觀採用電容放電焊機將扣鎖螺絲焊接在幫板的適當位置。電纜橋架的扣鎖均以手工電弧焊將扣鎖焊接在幫板和護罩上，焊疤明顯，不美觀，效果不盡人意。節能型輕質橋架設計的彈簧扣鎖上部勾住護罩，下部扣在幫板的螺絲上，安裝方便，外形美觀；
h、經表面處理後結束。
高效散熱護罩的工藝流程為：
a、軋制：將冷軋鋼帶經多輥冷軋成型機軋製成凹凸瓦楞式長條型材；
b、切斷：根據產品的寬度規格尺寸，經壓力機或沖床切割成條塊；
c、咬口：將切斷後的瓦楞式型材與型材之間經咬口機咬口連線直至護罩所需的長度；
d、空心插入連線條鋼帶的沖孔：以沖床將空心插入連線條鋼帶沖成規格的漏水孔；
e、護罩空心插入連線條的軋制：用成型機軋製成空心插入連線條型材；
f、護罩空心插入連線條的切斷：按照護罩的不同規格尺寸，用低速銑切機銑切，或沖床切斷；
g、組合：將咬合成型後的護罩主體的兩側插入到切斷後的空心插入連線條的插入口內，使護罩拼裝成型；
h、角方：對照產品的幾何尺寸，通過氣動夾緊設備調整好整體護罩的方正，然後點焊固定；
i、電阻焊接：為了使護罩與空心插入連線條連線緊密並達到一定強度，以數控電阻焊將固定好的護罩置於電阻焊的生產線上，採用專用點焊極點將空心插入連線條的折邊平面與護罩凸楞平面牢固地焊接成一體。
j、經表面處理後結束。
榮譽表彰
2007年，《節能型輕質電纜橋架的生產工藝》獲得第五屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
