孫響 王磊

先進(jìn)的挖掘裝載機(jī)斗桿工藝

孫響 王磊

斗桿作為挖掘裝載機(jī)挖掘部分的關(guān)鍵零部件，其與挖臂、挖斗以及液壓缸等相連，屬于長臂類零件，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是鉸接孔多，且鉸接孔間有一定的同軸度和平行度要求。其加工工藝直接影響產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。本文從點(diǎn)焊工裝和鏜工裝的設(shè)計、以及焊接機(jī)器人的使用等方面介紹一種先進(jìn)的斗桿加工工藝。

挖掘裝載是一種前端裝載、后端挖掘的特種工程機(jī)械。斗桿作為挖掘裝載機(jī)挖掘部分的關(guān)鍵零部件（見圖1），其通過鉸接孔D1～D5與挖斗、挖臂、液壓缸、小搖臂及連桿等相連構(gòu)成挖掘裝載機(jī)的挖掘工作機(jī)構(gòu)，鉸接孔間有較高的同軸度和平行度要求，因此斗桿加工工藝為焊接后整體進(jìn)行鏜加工。

斗桿的工藝流程為：下料→單板件加工→總成鉚焊→總成通焊→人工補(bǔ)焊→總成鏜→拋丸、涂裝→入庫待裝。

研究斗桿加工工藝流程后發(fā)現(xiàn)，影響斗桿生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量的主要工序為總成鉚焊、總成滿焊和總成鏜。本文主要介紹這三個工序的工藝及其工裝夾具設(shè)計。

1. 斗桿鉚焊工藝及其工裝

斗桿鉸接孔D1～D5上焊套鉚焊前加工出底孔（單邊留3.5mm余量），其余單板件加工至圖樣尺寸；鉚焊工藝：將側(cè)板吊上工裝后，依次用心軸定位鉸接孔D1～D5焊套，并將其余側(cè)板鉚焊；然后將底板吊上工裝鉚焊、筋板（中間所有筋板）和板定位鉚焊，并將內(nèi)部所有焊縫焊滿；最后將上板吊上工裝定位鉚焊，并將其與小件定位鉚焊。

斗桿點(diǎn)焊工裝（見圖2）由底座、鉸接孔D1～D5 定位機(jī)構(gòu)、水平夾緊結(jié)構(gòu)和豎直夾緊機(jī)構(gòu)四部分組成。焊套定位采用心軸定位，大缺口墊片螺母配合式快速夾緊機(jī)構(gòu)，具有定位準(zhǔn)確，易于操作的特點(diǎn)；豎直夾緊機(jī)構(gòu)采用旋轉(zhuǎn)式快速夾緊機(jī)構(gòu)，水平采用大螺栓頂緊墊板夾緊，具有夾緊力大，夾緊快速的特點(diǎn)。

圖1 斗桿結(jié)構(gòu)

圖2 鉚焊工裝示意

圖3 焊接機(jī)器人工作照片

2. 斗桿通焊

為減小斗桿的焊接變形，我公司斗桿主要焊縫采用焊接機(jī)器人工作站（見圖3）焊接的通焊

工藝，這大大降低了焊接質(zhì)量對工人技能的依賴，減小了人為不確定因素的影響。由于船型焊縫是最適合機(jī)器人焊接，所以我們設(shè)計頭尾架式雙支撐單軸變位機(jī)，實現(xiàn)斗桿焊接過程中的位置調(diào)節(jié)，保證焊接質(zhì)量。

在機(jī)器人上完成的焊縫有：側(cè)板（左右各一塊）分別與底板和上板間的四條長直焊縫（見圖1），其為角焊縫，焊腳高為8mm，每條焊縫長達(dá)1.7m；鉸接孔（D2～D4）的焊套四周的環(huán)焊縫，其也為角焊縫，焊腳高為8mm。通焊要求：焊接順序為先焊接四條長直焊縫，然后焊接D2～D4鉸接孔。焊接長直焊縫時，為了利于預(yù)熱和散熱，減小焊接變形，要求從大頭向小頭進(jìn)行焊接，同時利用焊接變位機(jī)翻轉(zhuǎn)斗桿，實現(xiàn)對稱焊接；焊接參數(shù)如附表所示。

3. 鏜加工

斗桿鏜加工主要完成D1～D5五個鉸接孔系的加工，其尺寸精度要求為H8，相互間平行度要求為0.2mm。為了保證進(jìn)度要求，我們采用精密落地對頭鏜床配合鏜工裝的方法加工。精密鏜床

具有兩個雙交換工作平臺，可以實現(xiàn)一個平臺進(jìn)行鏜加工，另一平臺進(jìn)行裝夾工件。

鏜工裝的設(shè)計原則為：定位快速準(zhǔn)確，夾緊可靠，且設(shè)計為兩組同步工裝，實現(xiàn)兩個斗桿同時加工，這種設(shè)計大大提高了鏜加工效率。

斗桿鏜工裝（見圖4）由底座、錐形定位機(jī)構(gòu)、壓緊機(jī)構(gòu)、頂緊機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu)等組成，錐形定位機(jī)構(gòu)由一組正反旋傳動絲桿、定位錐和定位座等組成，通過定位錐快速定位鉸接孔D2和D4，然后調(diào)節(jié)好定位機(jī)構(gòu)，通過壓緊機(jī)構(gòu)和頂緊機(jī)構(gòu)將斗桿固定，最后取下定位錐進(jìn)行鏜加工。

4. 結(jié)語

本文從工裝夾具的設(shè)計、焊接機(jī)器人工作站和先進(jìn)機(jī)床的使用等方面介紹一種先進(jìn)的斗桿加工方法。

圖4 鏜工裝

具有以下特點(diǎn)：

（1）鉚焊工裝以孔定位，定位準(zhǔn)確，采用機(jī)械式定位快速加緊機(jī)構(gòu)，定位夾緊效率高。

（2）通焊采用焊接機(jī)器人工作站焊接，降低了對工人技能的依賴，焊接質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高。

（3）鏜加工采用先進(jìn)的加工設(shè)備，具有雙交換平臺，鏜工裝設(shè)計為兩組同步工裝，大大提高了加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

[1] 陳煥明．焊接工裝設(shè)計[M].北京：航空工業(yè)出版社，2006．

[2]劉偉、周廣濤、王玉松．焊接機(jī)器人基本操作及應(yīng)用[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2012．

[3] 吳拓．現(xiàn)代機(jī)床夾具設(shè)計（二版）[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006．

斗桿焊接參數(shù)

孫響等，徐州徐工特種工程機(jī)械有限公司。