大马力平地机机架制造工艺.pdf

108建设机械技术与管理 2023.05 1 板材件工艺机架板材件以中厚板为主，板厚涵盖 6mm 至 70mm、材质多为低合金高强钢为主。其主要工艺包括板材件的切割下料、坡口加工、孔加工、折弯成型工艺等。其中薄板件主要使用激光和等离子切割进行生产下料，目前随着光纤激光器的不断成熟，市场使用 4W 千瓦的光纤激光切割机可以切割到 40mm 的板厚，切割成本大大降低，等离子切割中存在不可避免的斜口和孔椭圆问题，因此使用激光切割替代等离子切割已成为不可逆转的趋势。对于主机架侧板 70mm 厚度仍需使用火焰切割机进行切割。零件的坡口加工主要使用铣边机和切割机器人进行，更好地保证工件焊接坡口的一致性，为机架的自动化焊接做准备。中厚板的孔加工逐渐使用数控设备替代落后的摇臂钻床，不仅提高了单件的加工精度，而且实现了一人多机，更加有效地控制了生产成本，对于折弯件主要使用数控折弯机进行加工生产。2 工件的组对2.1 主机架的组对主机架主要工艺流程为：板材件下料组对焊接加工喷涂装配，其中主机架的组对工序为各工序的基础，后续的加工和装配工序的基准以组对工序的基准为基准，因此更好地保证产品的组对精度至关重要。为了更好地保证产品的组对精度和质量的稳定性，设计制作液压组对工装，该设备为平台式工装，无基础放置，具备整体吊装调整方便特点，定位、压紧形式采取液压形式，主要分为焊接结构胎体、侧板定位压紧装置、铰接支座定位压紧装置、安装板定位压紧装置、后堵板定位压紧装置、左右盖板定位压紧装置、松土器安装板定位装置组成。总体设计满足现场工艺流程顺序，侧板、后堵板采取内定位外夹紧，底部定位支撑，铰接座定位保证两孔轴心和基准面垂直、满足各机型通用性要求，具体方案自行设计。内侧定位可液压大马力平地机机架制造工艺Manufacturing Process of High Horsepower Grader Frame李贺德 王国帅 王应品 李瑜 李树勇 王庆（山推工程机械股份有限公司，山东 济宁 272000）摘要：大马力平地机是利用铲刀平整地面的土方机械。铲刀装在机械前后轮轴之间，能升降、倾斜、回转和外伸。动作灵活准确，操纵方便，平整场地有较高的精度，适用于构筑路基和路面、修筑边坡、开挖边沟，也可搅拌路面混合料、扫除积雪、推送散粒物料以及进行土路和碎石路的养护工作。其机架主要包括主机架和前机架，主机架主要安装后桥、发动机、变速箱、散热器、后配重、后松土器等；前机架主要安装前配种、前桥、中松耙、牵引架、角位器、铲刀等，主机架和前机架的生产质量对整机的性能影响较大。本文主要介绍其主机架和前机架的组焊生产工艺。关键词：平地机；主机架；前机架；生产工艺中图分类号：TG439.9 文献标识码：A 图 1 主机架主要结构图 2 主机架液压组对工装设计图和实物图2023.05 建设机械技术与管理 109自动收起、方便工件组对后的吊出，外侧压紧设计限位便于控制压紧力。胎体平台要求采取低合金高强钢加工后厚度不低于 40mm。底部采取高强度框架结构焊合而成，焊后经去应力处理后加工，平台加工基准槽，方便装配及精度测量。结构件强度符合国家标准，外观平齐、美观。工装压紧采用液压压紧，提高操作效率。定位导向灵活具有润滑，定位精度高，操作轻便。前铰接支座及后松安装板定位采用孔定位，保证整体同轴度及轴座孔位置，各压紧机构避让操作空间，保证压紧力。前机架的主要工艺流程为：部件组焊、加工合件组焊喷涂装配，其中前机架的部件组焊是保证工件公差要求的基础，总组焊是整个生产过程中的核心，对保证平地机装配精度以及后续的整机性能至关重要，因此需要设计组对工装，如图 3 所示。该工装为平台式工装，无基础放置，具备整体吊装调整方便特点，定位、压紧形式采取机械形式，主要分为焊接结构胎体、铰接支座定位和调节顶紧装置、支撑座定位及夹紧装置、转向油缸座定位和调整装置、前桥安装座定位装置、牵引架安装座定位装置、前面板定位及调整装置、主梁合件调整装置等组成。胎体平台要求采取低合金高强钢 Q355 整体加工，加工后厚度不低于 30mm。底部采取高强度框架结构焊合而成，焊后经去应力处理后加工，平台加工基准槽，方便装配及精度测量。结构件强度符合国家标准，外观平齐、美观。接。根据工件特点，选择头尾架式单回转焊接变位机，集成焊接机器人系统中的一个外部轴自由编程，可与机器人系统联合进行轨迹插补。变位机上面的夹具采用工件的铰接座和工件侧板进行定位，在铰接处和连接板处进行上部压紧，在工件的侧面进行顶紧。图 3 前机架组对工装设计图和实物图3 工件的焊接3.1 主机架的焊接基于产品的重要性，如何更好地保证产品焊接质量的稳定性，更好地摸索焊接变形规律，为产品工艺的不断优化奠定基础，主机架的焊接使用焊接机器人系统进行自动化焊图 4 主机架焊接机器人设计和现场实物焊接图为了满足环保的要求，焊接机器人设计了除尘设备,见图 4，据工件吊装方式及机器人移动方式，采用移动式顶吸罩对工位焊接烟尘进行捕捉，顶吸罩固定于焊接机器人移动底座上，与焊接机器人一同横向移动，吊装工件时焊接机器人连同顶吸罩需移动至最边缘，在整个使用过程中不干涉机器人的动作及工件的吊装。在焊接机器人移动时滑动吸风口跟随横向移动，顶吸罩通过管道与滑动吸风口相连。每个工位配备一套除尘系统，机器人焊接点需用根据现场工件的不同而进行三维移动，同时设计烟尘收集方式不能影响工件的吊装，因此设计烟尘收集采用可移动式顶吸罩机构，焊接时含尘气体在吸尘装置负压的作用下进入螺旋风管，风管变径后与滤筒除尘器相连，粉尘在滤筒除尘器内被高效净化滤件阻截净化，部分大颗粒粉尘由于重力作用落入除尘器下部的灰斗，另一部分小颗粒粉尘在风机负压作用下附着在滤件外侧，压缩空气通过脉冲阀在控制仪的控制下，每隔一定时间，自动对系统滤件由里至外进行反吹清灰，反吹过程中颗粒粉尘落入灰斗内收集，灰斗内积累到一定量的粉尘可外运。净化后的烟气室内循环排放。通过实际应用，该焊接系统运行稳定可靠，对中厚板焊接领域存在的工件尺寸、焊脚尺寸较大，焊接坡口加工、110建设机械技术与管理 2023.05 工件组对精度较差等问题进行了解决，焊缝成型效果和焊接稳定性较好，降低了劳动强度，提高了生产效率。3.2 前机架的焊接针对平地机前机架的工艺特点，总组对后焊缝主要为两端周圈焊缝，因此设计头尾式焊接变位机进行前机架的焊接和修磨。变位机承重 3T，头尾架式可翻转结构，主要包图 5 焊接烟尘收集装置括主回转架、头尾架回转支撑、头尾架夹具、尾座滑台（可在夹具平台上设计滑移）、头尾架同步升降、安全刹车、防掉等装置组成，工件装卸方便、快捷，采用机械夹紧方式。头架和尾架均带有升降装置，保证头尾架同步升降且可在任意位置停止，并能实现无级变速，任意高度实现翻转功能，整机设计有撞机保护，避免工件翻转时与地面干涉，升降机构设计锁止及电器双重安全保护功能；头架采用伺服电机+减速机+回转支撑翻转方式，尾架回转支撑翻转做为从动端，应能实现无级变速且两端旋转中心高度一致，避免造成工件扭曲，可在翻转过程中任意位置停止，需要对翻转机构配备机械锁止及电器防护双重安全防护功能，且可以实现 360 旋转；工件翻转采用固定控制面板+遥控器，均设置变位机的翻转、升降、制动、紧急开关等按钮，可实现任意位置、任意角度翻转，夹具部分定位准确，夹紧可靠，避开焊接部位，有足够的空间方便焊接和修磨。4 结 论通过不断优化大马力平地机机架制造工艺，实现了大马力平地机机架组焊质量的稳定性，满足产品的设计要求和使用性能的需求，更好地保证了整机的性能，并且通过推进机器人自动化焊接，提高了生产效率，降低了劳动强度，改善了工人的劳动环境，焊接变形规律一致性较好，为产品生产工艺的不断改善奠定了基础，从而不断推进产品质量不断地满足国际化的各种需求，让中国制造不断地走向世界。收稿日期：2023-06-05作者简介：李贺德，硕士，高级工程师，主要从事焊接工艺、非标工装、焊接装备及其自动化方面的研究。图 6 前机架焊接变位机设计方案kg，采购成品工装价格 2.3121000=2.8 万元；自制工装单价 7 元/kg,自制工装价格 2.371000=1.6 万元，目前生产节拍，一次排产 5 台地下铲运机，需同时制作 5 套工装，共节约制作成本（2.8 1.6）5=6 万元。5 总 结成套化工装的使用降低了整机装配过程中工人劳动强度和工作难度，提高了生产效率，降低了人工成本和采购成本，且工装通用化程度较高，能用于目前所有机型的地下铲运机。成套化工装的设计理念和设计方案为公司其他产品工装设计提供了有效参考。参考文献1 成大先.机械设计手册（第六版）M.北京：化学工业出版社发行，2016.2 陈宏钧.实用机械加工工艺手册（第 4 版）M.北京：机械工业出版社发行，2016.3 J/BT 5500-2015 地下铲运机 S.4 J/BT5945-2018 工程机械装配通用技术条件 S.5 Q/XGJC 22033-2015 工艺装备设计程序 S.收稿日期：2023-06-15作者简介：李清宇，学士，工程师，主要从事工程机械工艺技术研究。上接第 107 页