电热管设计方法与步骤

谢振华

电热管在设计过程中的方法与普通机械零件或电气部件的设计步骤的方法有着本质上的区别，它着重于环境与使用的功能密切配合的实用性，而电热管设计工作内容是：产品的技术设计和产品的制作工艺设计两大部分。在这两大部分设计内容中，产品的技术设计主要针对产品的一切国有特性指标所展开的工作，作为设计者的思维方式和实际工作能力水平可以通过具体的产品设计得到充分的发挥和展示，而工艺设计的主要内容：针对生产制作过程中为使终端产品满足设计指标而确定的工艺作业方式和工艺保证措施。在工艺设计过程中注重的内容：满足产品技术性能的前提下所采用的作业方式和提高作业效率而进行的工艺工程辅助设计，例如：产品流程工艺设计过程中对作业工序的分解定位，作业人员的配备，工装、模具、夹具、量具的设计等内容，总之，工艺设计的直接服务对象为生产一线。在其它行业中，技术设计与工艺设计在本质上有严格的界限，而在电热管行业中，二者虽有主次分工，但并不存在着明显的界限，相反，二种设计过程也是互为补充完善。技术设计的硬性指标选择必须在工艺可靠为前提条件才能正式确定，而工艺的设计过程中肯定串联着以技术设计指标为参考依据的工程设计，因此在电热管制造行业中，可以说技术和工艺设计是合二为一的特殊部门，也就是电热管的设计方法总称概念。

一、产品设计可行性分析

在电热管的设计过程中，首先有一个设计程序问题，具体内容包括如下：电热管设计工作开展之前，无论是新开发的产品，还是模拟仿制工作，必须首先进行产品的可行性分析，而产品的可行性分析工作涉及的内容步骤是：

1、主要技术指标的复核校验与估算：在此所指的主要技术指标包括，元件工作的环境体系参数概况，元件的主要设计参数指标值计算，例如：有效发热区面积计算，有效发热区的面积负荷等，管表工作状态的温度估计，对以上内容可根据常规经验判断产品是否具有设计的可行性。

2、主要工艺及材料的可行性分析：对预定参考设计产品制作过程中涉及工艺特性及材料特征的互为协调性是否满足条件，比如：管形要求设计的R对材料的性质是否会满足？又如工艺涉及表面处理时管材能否满足处理过程各种物化反应的作用？这些因素的确定是具体展开设计步骤工作的前期准备工作。

3、产品外形设计的初步审定工作，对于准备计算产品的外形结构要有一定的综合审查过程，

① 审核是否满足各种装配条件的要求；

② 应该考虑其是否具有安规要求相矛盾之内容；

③ 要全面审核其外形结构是否满足客户之要求，

④ 要考虑其产品是否还有需要改善的内容。

当以上内容的可行性分析全面通过之后，再展开其具体的设计工作，首先进行的是技术设计工作，现就如何展开技术设计工作内容做如下几部分介绍：

二、技术设计工作

1、电热管产品总图设计

产品的总图设计内容包括如下工作:(a)产品各部外形尺寸；(b)内部结构剖视；(c)部件组合方式标志；（d）产品主要技术指标确定及标志；（e）产品零件图标指示及具体设计；(f) 其它附加说明。现将这些内容分别说明其详细内容：

（一）产品各部位外形尺寸：产品的外形尺寸对不同类型的管来说有着不同的要求，例如：不锈钢水煲管的外形轮廊线只注重于对外形的体积尺寸做限制的控制，而将重点控制的部位尺寸放在对安装片的质量控制上。综合目前电热管元件在产品部位外形尺寸上的总体要求，将严格控制温控器的安装部位尺寸，重视产品整体论廊尺寸，而对其它管在成形过程中的精度要求一般较低，但是：空烧管与压铸式的电热管侧重于成形的尺寸，因为该类产品基本上是在固定的模型腔体或规定的位置上进行整体组合使用的。

（二）内部结构剖视：总图中内部结构剖视是关注引出棒使用在电热管中的内藏长度、管口封口方式、管和部件的组合方式等等，它相当于机械零件的局部剖视或装配图。在电热管元件内部结构剖视过程中，尽可能对重点部位进行放大、分析清楚，例如：钎焊位置的详细尺寸要求等。

（三）部件组合方式：部件之间的组合方式是指电热管元件中的焊接或链接方式，目前按焊接方式应用于电热管元件的方法有：高频钎焊、炉中钎焊、火焰钎焊、点焊、种植焊、氩弧焊等，在标注内容时尽可能按规范进行标注清楚完整。

（四）产品的主要技术指标要求：一方面要在总图说明栏中重点清晰地附加说明，同时有关IEC351-1标准中规定部分内容分别为：型号、规格、商标等应该在元件某部位的标注、准确位置、形状大小进行具体的说明。

（五）产品零部件图标指示内容即与一般产品设计过程中的标题附件栏完全一致，在此不再展示或说明。

（六）附加说明包括对总图的版面设计，中外文的对照互相翻译等。

2、产品工艺总图设计

产品工艺总图指产品作业流程图的设计，它是指电热元件按作业流程顺序化过程中的形状变化图说明。工艺总图设计是一项原始化而又繁琐的技术工作，通过工艺流程总图的展示，其基本要求是：一目了然的作业顺序过程，工位工序的分解情况，工模量夹具的辅助设计内容，各作业工位的技能品质要求。在工艺总图设计过程中要注意：① 工艺流程简洁明了；② 运用交替作业的结构力求使工艺主路线图处于周期最短状态 ；③ 工艺总图原则由序号指示和序号说明二部分组成。

完成产品总图设计和工艺总图设计之后应及时进行初步审定工作，这种审定的方式多种多样，一般是相关设计主要人员在该产品项目负责人召集下进行会审制，经会审修改后确认无原则问题的前提下再进入产品的技术设计和具体的工艺设计。

3、产品的技术应用设计

产品的技术应用设计是在产品总图设计的基础上展开具体工作内容，它包括：发热丝的电流强度计算、额定电阻的计算、选择发热的型号规格、计算设计发热丝绕线直径、计算安全爬弧距离、计算发热丝相对间距和间距、计算管表负荷，计算丝表面负荷、计算发热丝的发热量、校核热态参数、选择镁粉型号等等，纯属于发热管的技术应用内容，由于各类型号的产品具有较大的设计标准及参数和项目的不同，暂时不讲解。

上面我们只是对产品的技术应用设计内容作了一下简述，而这些工作的内容还需要用产品技术设计说明书来规范形式显示出来，否则所做的工作不利于复审工作的展开，也不符合技术管理的要求，对企业来说也不利于技术成果的积累，总体要求：标准、规范、清晰、完整。

（1）、产品的具体工艺设计

它总的工作原理是在总工艺设计指导下对各工位工序的具体化工作，主要内容是各种工艺参数的确定：工艺操作的方法、工装模具、夹具、测具的设计，产品制造工艺说明书编制、产品流程作业指导书编制等工作，在该步骤的工作过程中还需要对相关配置设备、操作注意事项、材料清单等涉及作业全过程一切关联的内容在此文件中完整地表达出来。

（2）、样品的制作过程

按总工艺设计为导向，在具体工艺设计指引下对设计产品进行初步制作，在初步制造过程中，一方面严格按照预设方案进行，但又要完整记录制作过程中的一切现象与数据，它包括以下内容：绕线（量丝）电阻的变化、加粉缩管电阻的变化，成形整形电阻变化、缩管率、引线柱内藏长度、加粉的密度统计、缩管密度计算复核、退火…等等，凡是具体制作过程中的一切内容均要有数字化原始记录和状况描述，包括生产难易程度的状况都要有详细的记录数据。

（3）、样品的检验

 该项工作的内容涉及到工作量最多，经过此项工作的进行，可以认定此前所有工作合格与否？是否还需要作修改补充完善？检验的内容总体上可分三步分：A. 产品的外形是否满足设计要求；B. 产品的技术性能能否通过实验或试验，是否达到设计的指标，用户验收标准，行业安规要求三者标准一并执行；C. 制作过程中的记录数据与设计的工艺参数的对比分析，并将以上问题反馈有关部门。

完成以上工作之后，该修改的要修改，不够完善的要进行完善，并经过不断的完善之后重新试样直至合格的产品出来之后，由相关人员进行总体会审汇鉴，在确认无误的前提下进行完整的产品设计内容，因此，完整的产品设计程序我们用下图所列内容表示: