【正文】 展從而影響國民經(jīng)濟的發(fā)展， 或者說液壓挖掘機的制造技術和生產能力也可以反映出一個國家工程機械的整體水平，從而也可以反應出該國家的裝備制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和水平。 液壓挖掘機的應用非常廣泛，在交通運輸、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 — 油電混合動力挖掘機。 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 論 31 本章小結 31 機械加工工藝規(guī)程 16 焊接準備 13 對動臂和斗桿的工藝設計分析及其組裝焊接 10 對液壓挖掘機逐個結構件的分析及其組裝焊接方法 6 液壓挖掘機結構件用材料及其焊接性 然而液壓挖掘機的結構件的加工工藝 成為挖掘機整機質量及性能的重要決定因素 ，從結構件的組裝，焊接，到機械加工對液壓挖掘機有著重要的意義。本文 通過對結構件的 焊接工藝和機械加工工藝分析 ，設計出最省時省力的工藝過程，讓生產以最小的成本，制造出最高質量的結構件，使整機的適應能力進一步加強。 技術要求與主要內容： 要掌握整個結構件的加工過程，從毛坯下料到過程加工 ，機械加工了如指掌才能對其加工工藝過程步驟做出精準的設計，對 工藝過程中難題要有良好的解決辦法，制造出高品質的零件。 本文主要從液壓挖掘機結構件的組裝工藝，焊接工藝和機械加工工藝以及部分設備對其進行加工的設計分析。 3 國內液壓挖掘機發(fā)展概況 5 本章小結 11 對回轉平臺（上車架）的工藝設計分析及其組裝焊接 14 對挖斗的工藝設計分析及其組裝焊接 21 液壓挖掘機結構件的機械加 工設備介紹 41 附錄 Ⅱ 1925 年， HOLT 公司和 推土機公司合并，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，道路建設中路面的平整和演示的破碎，市政建設中鋪設管道和破碎路面，還有些新型挖掘機可以水下作業(yè) ，從而大大的減輕了工人繁重的體力勞動，提高了施工的機械化水平，提高了施工速度節(jié)省了施工時間，促進了各種工程項目發(fā)展 。 在未來挖掘機行業(yè)必然有著飛 躍性的發(fā)展，像遙控液壓挖掘機，自響，對國家來說也會有深遠的影響。 1873 年，可回轉 的機械式 挖掘機誕 生，但是可回轉的角度很小 ，也沒能擺脫有軌式移動。 挖掘機的定義 挖掘機，又稱挖掘機械（ excavating machinery)，是用鏟斗挖掘高于或低于承機面的物料，并裝入運輸車輛或卸至堆料場的土方機械。從外觀來看挖掘機由工作裝置、上部轉臺和行走機構組成。 挖掘機分類三：按照用途劃分，挖掘機可分為通用挖掘機、礦用挖掘機、船用挖掘機、特種挖掘機等不同的類別 。正鏟挖掘機主要用于挖掘地表以上的物料，反鏟挖掘機更多用于挖 掘地表以下的物料。應為正鏟挖掘力比較大，能開挖停機以上的土石方，宜用于挖掘高度不大于 2m 的干燥基坑，但是必須預留上下的坡道。 新中國剛成立時期，我國主要以測繪仿制前蘇聯(lián)二十世紀三十到四十年代的 W50 W50 W100 W1002 等型號的機械式單斗挖掘機，并由此開辟了中國挖掘機生產的歷史紀元。并且中 、 小型的液壓挖掘機已經(jīng)形成系列，斗容量有 ～179。機械傳動式單斗挖掘機， 1m179。的船用挖掘機。因為中國的經(jīng)濟發(fā)展迅速，國內對液壓挖掘機的需求量也 不斷 的增加而且多樣化， 由于國有 大中型企業(yè)產品結構的調整，使得其他一些機械行業(yè)的制造廠商加入了液壓挖掘機的生產行列。直至 1836 年出現(xiàn)了蒸汽機以后，于是誕生了由蒸汽機驅動的“動力鏟”， 可以模擬人的挖土工作。二十世紀五十年代液壓技術開始應用 于 挖掘機，并出現(xiàn)的半液壓傳動的挖掘機。伴隨經(jīng)濟發(fā)展的加快，挖掘機制造商和品種迅速增加，挖掘機的產量也迅猛增加，到 了 七十年代 ，液壓挖掘機已經(jīng)成為了挖掘機行業(yè)的主流產品，已占據(jù)了挖掘機市場的大部分份額。它是生產過程主要部分。 正確的選擇加工工藝可以讓我們的生產在最短的時間內得到最高質量、最低成本的零件，這是我們每一位設計者和生產者所追求的目標 。 哈爾濱工業(yè)大學遠程教育本科畢業(yè)設計（論文） 6 第二章 液壓挖掘機結構件分析及加工方法選擇 液壓挖掘機結構件 焊接工藝分析 液壓挖掘機結 構件用材料及其焊接性 現(xiàn)在液壓挖掘機焊接節(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，其他還包括國產的 Q23 Q29 HQ60、 HQ100等；日本產的 SS400、 SM490 等；美國產的 T1；德國產的 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品制造技術條件及安全服役要求的程度，結構及其 所采用的材料不同，具體要求和指標也不同。如果 CE＜ 時 ，鋼材的淬硬傾向不大，焊接性比較好，焊接前可以不預熱；如果 CE=~ 時鋼材的淬硬傾向增大，焊接前要進行與熱處理，控制焊接工藝參數(shù)、環(huán)冷或者消除擴散氫等工藝措施；如果 CE＞ 時，鋼材的淬硬傾向強，屬于難焊接鋼材，需要采取較高的余熱溫度和嚴格 的 工 藝 措 施 。挖掘機結構件主 要 材料 Q345D 的焊接接頭沖擊試驗值如下表所示： 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 液壓挖掘機的工況條件十分惡劣 , 除了載荷復雜外 ( 交變載荷、沖擊載荷 ), 還受嚴寒地區(qū)冬季 (4O℃左右 )作業(yè)的考驗 , 低溫作業(yè)和載荷的沖擊性是液壓挖掘機工況條件的主要特點。 液壓挖掘機焊接材料選擇是根據(jù)結構材料的化學成分、力學性能、焊接工藝性、使用 條件 、焊接件的 結構特點 及剛性、 焊接方法 焊接設備和現(xiàn)在場環(huán)境等因素綜合考慮的 ，必要時采取試驗的方法確定 。 2 焊接 DOMEX650MC 鋼：選用焊絲 SLD70或等強度工藝匹配焊材。 6 焊接 WELDOX960 鋼：選用焊絲 UnionX90 或 GM120 或等強度工藝匹配焊材。 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力而失去穩(wěn)定性，焊后使構件呈波浪形。影響焊接變形的因素很多，但歸納起來主要有三個方面：材料性能、設計結構和焊接工藝三個方面。因此，控制焊接變形就必須控制焊接應力。 液壓挖掘機結構件焊接變形控制方法 控制焊接變形的方法有很多，各種方 法的具體應用要根據(jù)工件的實際結哈爾濱工業(yè)大學遠程教育本科畢業(yè)設計（論文） 11 構形式、鋼板厚度、焊接方法等具體分析確定。特別是對于結構形式比較復雜，焊縫設計不對稱的構件，焊縫主 要集中在工件的一側時剛性固定 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到控制焊接變形的目的。 但是也要根據(jù)結構實際狀況采取相應改變措施。 對 液壓挖掘機 逐個 結構件 的分析及其組裝焊接方法 由于結構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，就回轉平臺詳細說明，對于其它結構件只會之處其中不同之處。 其加工 工藝 過程 設計 ： 由板材下料 (全自動數(shù)控火焰切割機自動下料，程哈爾濱工業(yè)大學遠程教育本科畢業(yè)設計（論文） 12 序由 CAXA 繪圖再由 FAST CAM 生成程序進行排版切割 )，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 ； 由液壓折彎機或者成形壓力機 ， 對于厚板材的焊接需要對厚板材 打坡口 (用機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），例如回轉架中間支撐板與側板之間的焊接位置，將成形后的零件通過胎具進行定位組裝點焊 （左右架）或者完全焊接（回轉支撐架） ， 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 ，并且左右架在在點焊完成后需要對其焊接拉筋（因為左 右架的焊接屬于非對稱焊接，對其平面度影響會比較大） ；左右架焊接完成后對其進行機械加工主要是定位孔加工，先由劃線機劃線定位后再由鉆床鉆通孔絲孔， 最后 將三個部件 經(jīng)過拋丸消除部分應力后， 通過液壓胎具組裝 (適用于大批量生產 )或者平臺組裝（適用于產品試制），經(jīng)過最后的組焊以后， 需要 對回轉平臺的 支撐座位置進行平面度加工， 回轉平臺的加工工藝完成。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備）為基準對它們進行組裝 ，組裝時進行點焊定形，再用焊接機器人進行焊接。 在組裝時，一般以側刃板為基準，用卷板機對斗內板成形，然后點焊組裝各個零件。 焊接準備 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，按 GB／ T9851988《氣焊、手工電弧焊及氣體保護焊焊縫坡口的基本形式與尺寸》選用。 4)應根據(jù)工藝評定試驗的結果編制產品的焊接工藝，以確定是否焊前預哈爾濱工業(yè)大學遠程教育本科畢業(yè)設計（論文） 17 熱、預熱規(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，應采用較大的氣體流量。 2)定位焊縫應有足夠的強度，一般定位焊縫的長度和間距見表 5。 4)保護氣體應有足夠的流量并保持層流 ，應及時清除附在導電嘴和噴嘴上的飛濺物，確保好的保護效果。 7)應經(jīng)常清理送絲軟管內的污物。為了保證產品質量應按產品要求嚴格限制返修次數(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)大學遠程教育本科畢業(yè)設計（論文） 22 圖 3— 1 龍門式數(shù)控加工中心 臥式鏜銑床 結構特點： ⑴主要部件是主軸箱，安裝在立柱側面，采用雙立柱的熱對稱結構 ,將主軸箱置于立柱中間的最大特點是剛性、平衡性、散熱性能好，為主軸箱高速運行提供了可靠保證； ⑵臥式數(shù)控鏜銑床主軸系統(tǒng)采用現(xiàn)代高速電主軸結構，具有轉速高，運行速度快，高效、高精的優(yōu)點； ⑶鏜桿伸縮式結構其速度有限，可進行深孔加工，且功率大，可進行滿負荷加工，效率高； 哈爾濱工業(yè)大學遠程教育本科畢業(yè)設計（論文） 23 圖 3— 2 臥式鏜銑床 臥式對頭鏜銑床 結構特點： ⑴ 有二套數(shù)控系統(tǒng)可分別控制的雙面刨臺臥式帶滑枕的銑鏜床。使用專機加工 雖然效率比較高，但是難以滿足多品種的加工需要；采用普通設備，則需要多次安裝，因為零件尺寸比較大，安裝輔助時間比較長，并且加工精度難于保證。動臂及動臂油缸連接的 連接 孔的平行度為 ，兩個孔的同軸度為Ф 。零件需 2次安裝才能完成所有的加工內容。 采用該 種加工方法除了可以適應中型挖掘機產品主平臺的需求外，還可以適應大型挖掘機主平臺的加工，加工柔性較好。的旋轉 ,可以靈活地達到加工過程中所需 的工件位置。 第二種方式：采用臥式加工中心 (雙工作臺 )進行加工 采用此種方式加工，零件在裝夾時需要立起來，如圖所示，被加工部位里機床的工作臺面為 1360mm，使得零件的夾具設計要求剛性強度極大，零件裝夾與上一種相比較生產方式更困難，零件一次裝夾可完成所 有加工內容。 圖 3— 4 數(shù)控臥式加工中心進行加工一 哈爾濱工業(yè)大學遠程教育本科畢業(yè)設計（論文） 27 圖 3— 5 數(shù)控臥式加工中心進行加工二 ⑵ 主平臺的大梁采用分體式 這種設計使得這平臺的尺寸比較小，一