铝合金公交站亭开发设计

李柏林，孙 巍，王东辉，杨 睿，唐鸿洋

(辽宁忠旺集团有限公司，辽宁 辽阳 111003)

现阶段，国内投入使用的公交站亭大多为钢制，只有少部分公交站亭采用铝合金材质制造，而钢制公交站亭虽然进行了表面处理，由于焊接破坏了材料表面，因此容易发生腐蚀。据统计，2017年，我国在城市建设中用铝量为0.5%，相比于发达国家的20%左右相差甚远，因此，铝合金公交站亭的开发设计对于城市建设是一个亟待开发的项目[1]。本工作针对半封闭式公交站亭，进行了3D建模、二维图纸绘制、工艺流程规划、仿真模拟等主要工作，并最终实现产品制造。

1 3D数模

本次开发设计通过使用三维设计软件设计铝合金公交站亭，其主要由立柱、信息箱、横梁、顶棚、座椅等五大构件组成，如图1所示。

各构件间通过螺栓、铆钉以及插接连接固定，装配形成铝合金公交站亭，而每个构件是由相对应的零件通过焊接组成，焊接方法为131/141，焊缝质量等级CPC2，焊接后未注公差尺寸的极限偏差执行GB/T19804-2005-B，焊缝缺陷按ISO10042-C进行检验。

2 二维图纸

由于本次开发设计的铝合金公交站亭输出的二维图纸较多，此处只展示铝合金公交站亭总装配外形尺寸图纸，如图2所示。

3 工艺流程

本次开发设计的铝合金公交站亭，所用零件较多，而每个零件的工艺流程也会有所不同，本节以上述五大构件为单元，介绍其工艺流程，如表1所示。

表1 铝合金公交站亭各构件工艺流程

4 仿真模拟

此次开发设计的铝合金公交站亭所使用铝合金型材材料为6061-T6，所使用的铝合金轧制板材为5052-H24。本节针对此次开发设计的铝合金公交站亭运用有限元模拟软件进行强度和位移分析，模拟分别对铝合金公交站亭的正面和侧面施加风载，风力等级为10级(500N/m2)[2]，受风载模拟分析结果见表2。通过模拟分析发现，当铝合金公交站亭正面和侧面受10级风载作用下，最大应力为153.1 MPa，最大位移为7.7 mm，满足设计要求[3]，仿真模拟结果证明此次开发设计铝合金公交站亭可行。

表2 铝合金公交站亭受风载模拟分析表

此次开发设计的铝合金公交站亭，经过断面设计、结构设计、仿真模拟等主要设计工作，并针对不同构件制定了相应的生产工艺流程，最终成功试制出该产品，如图3所示。

5 总结

通过使用期间的反馈，该产品各项指标均满足使用需求，使用铝合金氧化和喷涂两种表面处理方式，不仅能够体现铝合金本色，而且可以突出城市的文化背景与建设发展。通过此次开发设计，集团在此项目生产过程中积攒更多的生产加工经验，并形成技术储备，同时，也为其他企业进行相关的生产提供更多的思路和借鉴，促进铝合金在城市建设中的快速发展。