供稿|凌勇坚,何明凤,杨赢利 / LING Yong-jian, HE Ming-feng, YANG Ying-li
经济的发展、金属加工业的进步、百姓生活水平的提高、文化的繁荣造就了帐篷业朝着多元化的方向迈进。如今,帐篷的使用范围已经非常广泛,款式千姿百态,既有用于室内的普通型蚊帐,又有用于室外或野外的钓鱼帐篷、露营帐篷、凉蓬、阳蓬、军用帐篷、救灾和备灾帐篷等,可以说应有尽有,令人眼花缭乱。
帐篷的框架结构是帐篷的关键部件,它的结构造型决定了帐篷的款式、外形和实用价值。因而帐篷的设计实际上是框架结构的设计,包括款式造型、结构强度、零部件形状和尺寸、组装方式、材料选择等。目前,帐篷框架所用的材料主要有铝合金、碳素钢、塑料等3种。设计方法:一般先采用计算机三维仿真造型,然后再进行具体的框架结构设计,包括框架构件的主尺度、各主要断面的形状、位置和尺寸、各构件间的连接方式等,必要时还需进行构件强度和受力分析计算,最后绘出完整的加工零件图。
由于在帐篷框架中引入了金属材料,帐篷造型变得更加容易和丰富,强度得到有效提高,从而使得传统的帐篷脱胎换骨,迎来了一个五彩缤纷的新时代。近期笔者有机会调研了环太湖区域某帐篷框架生产企业,获得了一组帐篷金属框架的照片,现任选3张展示给读者朋友,以便更清晰地加以阐述,如图1~3所示。
图1 封闭式帐篷框架
图2 接地式帐篷框架
图3 折叠式帐篷框架
图1~3中展示的各款帐篷框架结构各有特点,可按实际需要进行选择。由于这3款框架的主尺寸都不是很大,对受力要求不是很高,所以均采用了铝合金杆件,即铝合金框架结构。从中不难看出,图1中的框架结构整体性好、牢固,便于短距离整体移位。图2中的框架底脚与基础相联,稳定性好,上方空间大,固定后一般不再移动。图3中的框架为便携式,可伸缩折叠,用起来方便、省时、省力,便于移动换位。
此外,百姓家庭中夏天使用的长方形蚊帐,由于受力不大,只要能撑起蚊帐就行,故以塑料件(塑料空心杆、塑料空心角接头)为主、铝合金件(铝合金套管)为辅进行组合,空心杆中间有弹力绳起连接作用。使用时用户不易错装,拆卸方便,见图4。
图4 室内用蚊帐框架
图4中的家用蚊帐框架结构特点是质量轻、手感好、套装容易、常态下不易被腐蚀,且价廉,因而性价比高,得到了大众的喜爱。其中框架中的银白色构件为铝合金套管,起到把塑料杆件接长的作用,虽然壁薄质轻却足以满足强度的要求。
综观当下,除了方形和长方形(平顶、斜顶)的帐篷以外,还有圆柱形、圆锥形、椭圆柱形、半球形、曲面形和组合形等多种款式,可以说是五花八门。所用框架材料大同小异,同样有铝合金、碳素钢、塑料等。
通常,小家庭、驴友们旅行宿营用或钓鱼用的小帐篷框架,主尺度小,对强度要求低,要求携带方便,故所用杆件材料一般为铝合金、接头材料为塑料。而救灾备灾用、工程队和部队野外宿营用帐篷的框架,由于主尺度大,安装后使用时间相对比较长或使用频度较高,且作为临时性起居用房,故需要充分考虑到强度的要求,因而杆件、接头等零部件都得采用钢质材料,应凸现坚固、实用、可靠。
综观各类帐篷框架所用的金属和非金属零件,凡是紧固件,如螺丝、螺母、铆钉、销钉、垫片等,均采用标准件;而其余的零件,如撑杆、横杆等主要零件,小帐篷框架为非标准件,大帐篷钢质框架为标准件,如采用工字钢、角钢、槽钢等。组织生产的方式因厂家的设备和生产批量大小情况而异,既有自加工的,也有外协的。少数规模较大的企业,由于设备相对比较齐全,生产批量大,故对杆件、接头等零件采用的是自加工方式。而多数小厂家,采用的是外协加工方式,即委托金属材料或塑料制品加工企业加工,然后按图样尺寸要求进行下料、钻孔、修整等。
常用的加工手段有冲压、挤压(塑料件)、轧制、切割、切削、焊接(金属件)、弯曲成型等,属于常规加工。为了提高加工效率,钻孔一般用金属专用模具,以确保孔的位置以及孔与孔之间距离的准确性;杆件下料采用模杆法或定位法,以确保杆件长度的一致性。如果是客户有特殊需要的单件或少量加工时,则常常采用划线的方法进行加工。
例如,环太湖区域某户外旅游帐篷框架生产企业正在组织加工生产的一批外贸订单业务中的塑料接头、铝合金杆件和橡胶连线见图5~8所示。
图5 框架用塑料角接头
图6 框架杆件接长用塑料直接头
图7 铝合金空心杆件
图8 橡胶连线组合
据厂方介绍,该企业每当承接一批新款式帐篷框架订单时,都要先进行新产品试制,一般先试加工3~5套帐篷框架,待检验合格或修正无误后,再投入到批量生产之中。在批量生产时,为了掌控产品的质量,避免出现次品而导致不必要的损失,需要随机抽检试装2%~3%的帐篷。倘若发现有1套不合格,就要再加倍进行抽检试装。如果再发现有不合格产品时,就需要逐套试装。当然,由于杆件和接头采用模具加工(冲压、挤压、扎制)成型或采用标准件,钻孔采用专用模具,杆件下料采用模杆或定位,且这类框架结构本身对尺寸精度的要求也不高,故只要试装合格,工装夹具不损坏,则一般不会出现大的质量问题,即成品率比较高。
目前,多数帐篷框架生产企业扮演的是中间加工商的角色,一方面要根据帐篷生产企业的订单组织生产,另一方面又将诸如杆件、接头等非标件进行外协加工。这种专业化大协作的模式既有利于降低企业的风险又有利于快速批量生产,有望实现小库存和零库存,是现代企业管理中的一种先进生产经营模式。
帐篷框架结构属于一种简单、低强度、可拆卸的框架结构,特点是技术含量低、零件数少、所需加工设备简单、装配容易,目前所用的材料主要为普通的铝合金、碳素钢、塑料等,因而投产或转换新产品都非常容易。例如,每当有厂家把一款适销对路的新产品投放市场时,初期的利润空间往往还可以,但随着时间的推移,生产厂家的增多,竞争变得激烈,很快该产品会成为薄利产品,甚至是无利产品。毋庸置疑,帐篷框架行业属于劳动密集型和薄利行业,特点是从业人员多、学历层次普遍较低、人员流动性大。目前在环太湖区域的帐篷生产厂家,工场作坊性质的小企业众多,技术力量普遍比较薄弱,资金也不雄厚,厂房简陋,设备简单,产品单一,因而企业的变数比较大。经常会出现一些企业倒闭了,另一些新企业诞生了,呈现出一派不成熟的市场大洗牌的格局。
作为一家帐篷及框架生产企业,只有加强队伍建设,强化研发,不断地推陈出新,做到人无我有,人有我优,并适时地优化加工设备,提高劳动生产率才是根本。同时,要树立起品牌意识和知识产权保护意识,努力创名牌、保名牌,走申报国家专利之路,才能把产品做好,把产业做大。同时,如果把这些众多小企业有序地组织起来,进行必要的分工合作,让小微新企业承担配件加工,有规模的企业做产品终端,形成合力,减少不必要的恶性低价竞争,那帐篷及框架生产产业将会更好地面向未来,走向世界。
[1] 凌勇坚,费建明,朱鹏英. 民用铝合金框架件前景看好. 中国金属通报,2015(4):12
[2] 李刚,陈娟. 构造设计在建筑工程设计中的重要作用. 建筑技术开发,2014,41(12):5
[3] 凌勇坚,卢敏,汤利东,等. 金属框架为宫灯造型插上翅膀. 中国金属通报,2017(5):39