【正文】 展從而影響國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展， 或者說液壓挖掘機(jī)的制造技術(shù)和生產(chǎn)能力也可以反映出一個(gè)國家工程機(jī)械的整體水平，從而也可以反應(yīng)出該國家的裝備制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和水平。 液壓挖掘機(jī)的應(yīng)用非常廣泛，在交通運(yùn)輸、民用建筑、礦山開采、市政工程 、現(xiàn)代軍事化工程 等場所有著重要的工作地位。 2020 年 4 月，神鋼展出最新概念挖掘機(jī) — 油電混合動(dòng)力挖掘機(jī)。 1919 年，阿特拉斯在德國成立 1921 年 5 月 13 日，小松制作所在東京成立。 40 附錄 Ⅰ 39 致謝 37 結(jié) 論 31 本章小結(jié) 31 機(jī)械加工工藝規(guī)程 16 焊接準(zhǔn)備 13 對動(dòng)臂和斗桿的工藝設(shè)計(jì)分析及其組裝焊接 10 對液壓挖掘機(jī)逐個(gè)結(jié)構(gòu)件的分析及其組裝焊接方法 6 液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件用材料及其焊接性 然而液壓挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)件的加工工藝 成為挖掘機(jī)整機(jī)質(zhì)量及性能的重要決定因素 ，從結(jié)構(gòu)件的組裝，焊接，到機(jī)械加工對液壓挖掘機(jī)有著重要的意義。本文 通過對結(jié)構(gòu)件的 焊接工藝和機(jī)械加工工藝分析 ，設(shè)計(jì)出最省時(shí)省力的工藝過程，讓生產(chǎn)以最小的成本，制造出最高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)件，使整機(jī)的適應(yīng)能力進(jìn)一步加強(qiáng)。 技術(shù)要求與主要內(nèi)容： 要掌握整個(gè)結(jié)構(gòu)件的加工過程，從毛坯下料到過程加工 ，機(jī)械加工了如指掌才能對其加工工藝過程步驟做出精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)，對 工藝過程中難題要有良好的解決辦法，制造出高品質(zhì)的零件。 本文主要從液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件的組裝工藝，焊接工藝和機(jī)械加工工藝以及部分設(shè)備對其進(jìn)行加工的設(shè)計(jì)分析。 3 國內(nèi)液壓挖掘機(jī)發(fā)展概況 5 本章小結(jié) 11 對回轉(zhuǎn)平臺(tái)（上車架）的工藝設(shè)計(jì)分析及其組裝焊接 14 對挖斗的工藝設(shè)計(jì)分析及其組裝焊接 21 液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件的機(jī)械加 工設(shè)備介紹 41 附錄 Ⅱ 1925 年， HOLT 公司和 推土機(jī)公司合并，成立卡特彼勒公司。 在國際上曾經(jīng)合作過的知名工程機(jī)械企業(yè)： Pamp。主要用于建筑工程中拆除和地基挖掘，水利工程中開往溝槽和疏浚河道，道路建設(shè)中路面的平整和演示的破碎，市政建設(shè)中鋪設(shè)管道和破碎路面，還有些新型挖掘機(jī)可以水下作業(yè) ，從而大大的減輕了工人繁重的體力勞動(dòng)，提高了施工的機(jī)械化水平，提高了施工速度節(jié)省了施工時(shí)間，促進(jìn)了各種工程項(xiàng)目發(fā)展 。 在未來挖掘機(jī)行業(yè)必然有著飛 躍性的發(fā)展，像遙控液壓挖掘機(jī)，自響，對國家來說也會(huì)有深遠(yuǎn)的影響。 1873 年，可回轉(zhuǎn) 的機(jī)械式 挖掘機(jī)誕 生，但是可回轉(zhuǎn)的角度很小 ，也沒能擺脫有軌式移動(dòng)。 挖掘機(jī)的定義 挖掘機(jī)，又稱挖掘機(jī)械（ excavating machinery)，是用鏟斗挖掘高于或低于承機(jī)面的物料，并裝入運(yùn)輸車輛或卸至堆料場的土方機(jī)械。從外觀來看挖掘機(jī)由工作裝置、上部轉(zhuǎn)臺(tái)和行走機(jī)構(gòu)組成。 挖掘機(jī)分類三：按照用途劃分，挖掘機(jī)可分為通用挖掘機(jī)、礦用挖掘機(jī)、船用挖掘機(jī)、特種挖掘機(jī)等不同的類別 。正鏟挖掘機(jī)主要用于挖掘地表以上的物料，反鏟挖掘機(jī)更多用于挖 掘地表以下的物料。應(yīng)為正鏟挖掘力比較大，能開挖停機(jī)以上的土石方，宜用于挖掘高度不大于 2m 的干燥基坑，但是必須預(yù)留上下的坡道。 新中國剛成立時(shí)期，我國主要以測繪仿制前蘇聯(lián)二十世紀(jì)三十到四十年代的 W50 W50 W100 W1002 等型號的機(jī)械式單斗挖掘機(jī)，并由此開辟了中國挖掘機(jī)生產(chǎn)的歷史紀(jì)元。并且中 、 小型的液壓挖掘機(jī)已經(jīng)形成系列，斗容量有 ～179。機(jī)械傳動(dòng)式單斗挖掘機(jī)， 1m179。的船用挖掘機(jī)。因?yàn)橹袊慕?jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，國內(nèi)對液壓挖掘機(jī)的需求量也 不斷 的增加而且多樣化， 由于國有 大中型企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，使得其他一些機(jī)械行業(yè)的制造廠商加入了液壓挖掘機(jī)的生產(chǎn)行列。直至 1836 年出現(xiàn)了蒸汽機(jī)以后，于是誕生了由蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的“動(dòng)力鏟”， 可以模擬人的挖土工作。二十世紀(jì)五十年代液壓技術(shù)開始應(yīng)用 于 挖掘機(jī)，并出現(xiàn)的半液壓傳動(dòng)的挖掘機(jī)。伴隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展的加快，挖掘機(jī)制造商和品種迅速增加，挖掘機(jī)的產(chǎn)量也迅猛增加，到 了 七十年代 ，液壓挖掘機(jī)已經(jīng)成為了挖掘機(jī)行業(yè)的主流產(chǎn)品，已占據(jù)了挖掘機(jī)市場的大部分份額。它是生產(chǎn)過程主要部分。 正確的選擇加工工藝可以讓我們的生產(chǎn)在最短的時(shí)間內(nèi)得到最高質(zhì)量、最低成本的零件，這是我們每一位設(shè)計(jì)者和生產(chǎn)者所追求的目標(biāo) 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)遠(yuǎn)程教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第二章 液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件分析及加工方法選擇 液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件 焊接工藝分析 液壓挖掘機(jī)結(jié) 構(gòu)件用材料及其焊接性 現(xiàn)在液壓挖掘機(jī)焊接節(jié)后見所 需用的鋼材絕大多數(shù)為低碳合金鋼，其中以 Q345（ 16Mn）的 使用量 最多，其他還包括國產(chǎn)的 Q23 Q29 HQ60、 HQ100等；日本產(chǎn)的 SS400、 SM490 等；美國產(chǎn)的 T1；德國產(chǎn)的 STE690 等等。使用焊接性 是指材料經(jīng)過行街加工所形成的焊接接頭能滿足產(chǎn)品制造技術(shù)條件及安全服役要求的程度，結(jié)構(gòu)及其 所采用的材料不同，具體要求和指標(biāo)也不同。如果 CE＜ 時(shí) ，鋼材的淬硬傾向不大，焊接性比較好，焊接前可以不預(yù)熱；如果 CE=~ 時(shí)鋼材的淬硬傾向增大，焊接前要進(jìn)行與熱處理，控制焊接工藝參數(shù)、環(huán)冷或者消除擴(kuò)散氫等工藝措施；如果 CE＞ 時(shí)，鋼材的淬硬傾向強(qiáng)，屬于難焊接鋼材，需要采取較高的余熱溫度和嚴(yán)格 的 工 藝 措 施 。挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件主 要 材料 Q345D 的焊接接頭沖擊試驗(yàn)值如下表所示： 表 2— 2 Q345D鋼焊接接頭沖擊韌性 板厚 （ mm） 焊接材料 沖擊部位 Akv20℃ /J 規(guī)定值 12 ER70G實(shí)芯焊絲 焊縫 92， 86， 92 ≥ 27 12 熱影響區(qū) 85， 94， 94 焊接材料選擇 液壓挖掘機(jī)的工況條件十分惡劣 , 除了載荷復(fù)雜外 ( 交變載荷、沖擊載荷 ), 還受嚴(yán)寒地區(qū)冬季 (4O℃左右 )作業(yè)的考驗(yàn) , 低溫作業(yè)和載荷的沖擊性是液壓挖掘機(jī)工況條件的主要特點(diǎn)。 液壓挖掘機(jī)焊接材料選擇是根據(jù)結(jié)構(gòu)材料的化學(xué)成分、力學(xué)性能、焊接工藝性、使用 條件 、焊接件的 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 及剛性、 焊接方法 焊接設(shè)備和現(xiàn)在場環(huán)境等因素綜合考慮的 ，必要時(shí)采取試驗(yàn)的方法確定 。 2 焊接 DOMEX650MC 鋼：選用焊絲 SLD70或等強(qiáng)度工藝匹配焊材。 6 焊接 WELDOX960 鋼：選用焊絲 UnionX90 或 GM120 或等強(qiáng)度工藝匹配焊材。 ⑷操作工藝性，可根據(jù)焊縫空間位置選用適合平焊、 立焊、 仰焊 以 及全位置焊接材料。由于焊縫收縮使薄板局部引起較大的壓應(yīng)力而失去穩(wěn)定性，焊后使構(gòu)件呈波浪形。影響焊接變形的因素很多，但歸納起來主要有三個(gè)方面：材料性能、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和焊接工藝三個(gè)方面。因此，控制焊接變形就必須控制焊接應(yīng)力。 液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件焊接變形控制方法 控制焊接變形的方法有很多，各種方 法的具體應(yīng)用要根據(jù)工件的實(shí)際結(jié)哈爾濱工業(yè)大學(xué)遠(yuǎn)程教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 構(gòu)形式、鋼板厚度、焊接方法等具體分析確定。特別是對于結(jié)構(gòu)形式比較復(fù)雜，焊縫設(shè)計(jì)不對稱的構(gòu)件，焊縫主 要集中在工件的一側(cè)時(shí)剛性固定 法 可以很好的控制焊接變形，常見的方式主要是點(diǎn)焊拉筋，使用剛性軸，工裝剛性制約以及依靠工件背對背相互制約變形的方法都可以達(dá)到控制焊接變形的目的。 但是也要根據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際狀況采取相應(yīng)改變措施。 對 液壓挖掘機(jī) 逐個(gè) 結(jié)構(gòu)件 的分析及其組裝焊接方法 由于結(jié)構(gòu)件的某些工藝過程基本一致像下料、打 磨去飛邊毛刺、鈑金等過程一致，就回轉(zhuǎn)平臺(tái)詳細(xì)說明，對于其它結(jié)構(gòu)件只會(huì)之處其中不同之處。 其加工 工藝 過程 設(shè)計(jì) ： 由板材下料 (全自動(dòng)數(shù)控火焰切割機(jī)自動(dòng)下料，程哈爾濱工業(yè)大學(xué)遠(yuǎn)程教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 序由 CAXA 繪圖再由 FAST CAM 生成程序進(jìn)行排版切割 )，對于 中厚板材（超過12mm 以上）一般用氧炔 火焰切割 ，對于薄板材（ 10mm 以 下）一般用 等離子切割 ，下料完成后經(jīng)過打磨去除毛刺切割殘留熔渣等 ； 由液壓折彎機(jī)或者成形壓力機(jī) ， 對于厚板材的焊接需要對厚板材 打坡口 (用機(jī)械加工方法刨床或者銑床成形和火焰切割打坡口兩種方法），例如回轉(zhuǎn)架中間支撐板與側(cè)板之間的焊接位置，將成形后的零件通過胎具進(jìn)行定位組裝點(diǎn)焊 （左右架）或者完全焊接（回轉(zhuǎn)支撐架） ， 其中左右架 部分焊縫需要直接焊接完成（為了減小焊接變形量），例如左右架槽缸和邊板之間的焊縫 ，并且左右架在在點(diǎn)焊完成后需要對其焊接拉筋（因?yàn)樽?右架的焊接屬于非對稱焊接，對其平面度影響會(huì)比較大） ；左右架焊接完成后對其進(jìn)行機(jī)械加工主要是定位孔加工，先由劃線機(jī)劃線定位后再由鉆床鉆通孔絲孔， 最后 將三個(gè)部件 經(jīng)過拋丸消除部分應(yīng)力后， 通過液壓胎具組裝 (適用于大批量生產(chǎn) )或者平臺(tái)組裝（適用于產(chǎn)品試制），經(jīng)過最后的組焊以后， 需要 對回轉(zhuǎn)平臺(tái)的 支撐座位置進(jìn)行平面度加工， 回轉(zhuǎn)平臺(tái)的加工工藝完成。主要以中厚板材為主 ，焊縫比較多，而且多為坡口焊，對于焊接工藝要求比較嚴(yán)格，要制定固定的焊接順序以保證其焊接變形量。采用這樣的焊接順序可以有效的減小其焊接變形量。 對于斗桿動(dòng)臂的組裝我們以軸套（軸套先用車床經(jīng)過粗加工，留出一定的加工量為后面焊接后的精加工做準(zhǔn)備）為基準(zhǔn)對它們進(jìn)行組裝 ，組裝時(shí)進(jìn)行點(diǎn)焊定形，再用焊接機(jī)器人進(jìn)行焊接。 在組裝時(shí)，一般以側(cè)刃板為基準(zhǔn)，用卷板機(jī)對斗內(nèi)板成形，然后點(diǎn)焊組裝各個(gè)零件。 焊接準(zhǔn)備 1)坡口形式與 尺寸坡口形式及尺寸與接頭型式、板厚、焊接位置、施工條件等因素有關(guān)，按 GB／ T9851988《氣焊、手工電弧焊及氣體保護(hù)焊焊縫坡口的基本形式與尺寸》選用。 4)應(yīng)根據(jù)工藝評定試驗(yàn)的結(jié)果編制產(chǎn)品的焊接工藝，以確定是否焊前預(yù)哈爾濱工業(yè)大學(xué)遠(yuǎn)程教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 熱、預(yù)熱規(guī)范、層間溫度、焊接工藝參數(shù)以及是否焊后 熱處理及熱處理規(guī)范等。 2)焊絲伸出長度 。 b．各種直徑焊絲的常用的焊接電流范圍見 下 表 。 b．提高電弧電壓，可以顯著增大焊縫寬度。 b．焊接電流越大，焊接速度越高，在室外焊接以及仰焊時(shí)，應(yīng)采用較大的氣體流量。 2)定位焊縫應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，一般定位焊縫的長度和間距見表 5。 4)保護(hù)氣體應(yīng)有足夠的流量并保持層流 ，應(yīng)及時(shí)清除附在導(dǎo)電嘴和噴嘴上的飛濺物，確保好的保護(hù)效果。 7)應(yīng)經(jīng)常清理送絲軟管內(nèi)的污物。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)按產(chǎn)品要求嚴(yán)格限制返修次數(shù)。 例如大型龍門 式 數(shù)控 加工中心，臥式雙面鏜銑床 ，雙立柱加工中心等等 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)遠(yuǎn)程教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 3— 1 龍門式數(shù)控加工中心 臥式鏜銑床 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： ⑴主要部件是主軸箱，安裝在立柱側(cè)面，采用雙立柱的熱對稱結(jié)構(gòu) ,將主軸箱置于立柱中間的最大特點(diǎn)是剛性、平衡性、散熱性能好，為主軸箱高速運(yùn)行提供了可靠保證； ⑵臥式數(shù)控鏜銑床主軸系統(tǒng)采用現(xiàn)代高速電主軸結(jié)構(gòu)，具有轉(zhuǎn)速高，運(yùn)行速度快，高效、高精的優(yōu)點(diǎn)； ⑶鏜桿伸縮式結(jié)構(gòu)其速度有限，可進(jìn)行深孔加工，且功率大，可進(jìn)行滿負(fù)荷加工，效率高； 哈爾濱工業(yè)大學(xué)遠(yuǎn)程教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 3— 2 臥式鏜銑床 臥式對頭鏜銑床 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： ⑴ 有二套數(shù)控系統(tǒng)可分別控制的雙面刨臺(tái)臥式帶滑枕的銑鏜床。使用專機(jī)加工 雖然效率比較高，但是難以滿足多品種的加工需要；采用普通設(shè)備，則需要多次安裝，因?yàn)榱慵叽绫容^大，安裝輔助時(shí)間比較長，并且加工精度難于保證。動(dòng)臂及動(dòng)臂油缸連接的 連接 孔的平行度為 ，兩個(gè)孔的同軸度為Ф 。零件需 2次安裝才能完成所有的加工內(nèi)容。 采用該 種加工方法除了可以適應(yīng)中型挖掘機(jī)產(chǎn)品主平臺(tái)的需求外，還可以適應(yīng)大型挖掘機(jī)主平臺(tái)的加工，加工柔性較好。的旋轉(zhuǎn) ,可以靈活地達(dá)到加工過程中所需 的工件位置。 第二種方式：采用臥式加工中心 (雙工作臺(tái) )進(jìn)行加工 采用此種方式加工，零件在裝夾時(shí)需要立起來，如圖所示，被加工部位里機(jī)床的工作臺(tái)面為 1360mm，使得零件的夾具設(shè)計(jì)要求剛性強(qiáng)度極大，零件裝夾與上一種相比較生產(chǎn)方式更困難，零件一次裝夾可完成所 有加工內(nèi)容。 圖 3— 4 數(shù)控臥式加工中心進(jìn)行加工一 哈爾濱工業(yè)大學(xué)遠(yuǎn)程教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 3— 5 數(shù)控臥式加工中心進(jìn)行加工二 ⑵ 主平臺(tái)的大梁采用分體式 這種設(shè)計(jì)使得這平臺(tái)的尺寸比較小，一