【正文】 大型挖掘機(jī)產(chǎn)品，可采用龍門式加工中心和大型數(shù)控臥式鏜銑床組合的形式完成加工過程。設(shè)備主要參數(shù)如下： 工作臺(tái)尺寸 5000mm 2020mm X、 Y、 Z軸位移 6000mm 3000mm 1000mm W軸位移 1500mm 主軸轉(zhuǎn)速 15r/min~1500r/min 主電機(jī)功率 30KW ⑵行走減速機(jī)安裝座 一般情況下采用行走減速機(jī)安裝座與 U 形梁拼焊前進(jìn)行加工的方案，焊接后不再進(jìn)行加工。各油缸、銷軸連接孔有一定的同軸度和平行度要求，相對(duì)應(yīng)的各孔平行度為Ф 0. 5mm，各孔的同軸度為Ф 零件焊接后進(jìn)行整體加工，以確保零件的位置公差要求。該機(jī)床的缺點(diǎn)就是兩個(gè)立柱在使用一段時(shí)間后，需對(duì)兩個(gè)立柱進(jìn)行對(duì)中、調(diào)零 。 ⑵鏟斗焊前進(jìn)行加工 將鏟斗的后板、立板與加強(qiáng)板組焊后，作為小部件進(jìn)行加工，加工后再與其他部件總體拼焊。 ⑴整體組焊后進(jìn)行加工 此種工藝方案的優(yōu)點(diǎn)是能保證裝配的一致性，保證裝配的精度。如圖所示加工示意圖。這種方法設(shè)備投資少，小松山推、山東臨工挖掘機(jī)分廠、廣西柳工股份挖掘機(jī)分廠、常州現(xiàn)代公司都采用這種工藝方法。 第一種工藝方案：回轉(zhuǎn)支撐連接體與 X 架拼焊前加工。這就能有效地保證加工后的上車架尺寸公差、形位公差等精度 ,使加工可靠穩(wěn)定 ,加工質(zhì)量提高。單個(gè)零件的加工約為2h，如果年產(chǎn)量大于 2 000 臺(tái)，可以把回轉(zhuǎn)支撐支承的結(jié)合面和回轉(zhuǎn)減速機(jī)安裝面的螺栓孔拿下來，定位孔在龍門加工中心進(jìn)行加工，其余螺栓孔放在搖臂鉆 (Z3080)上進(jìn)行加工，可節(jié)約設(shè)備投資。液壓挖掘機(jī)上車和下車是通過回轉(zhuǎn)平臺(tái)相結(jié)合的。組成穩(wěn)定的高剛 性機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)；橫梁采用階梯式結(jié)構(gòu)，橫梁截面大，導(dǎo)軌跨距大，主軸中心到導(dǎo)軌面距離段，翻轉(zhuǎn)力矩小，結(jié)構(gòu)剛性好；高剛性的臺(tái)灣產(chǎn)龍門專用主軸，采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，可使主軸軸承得到恒定和可靠的潤(rùn)滑，既經(jīng)濟(jì)環(huán)保又實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)期免保養(yǎng)； ⑵ 高精度、高動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，主軸采用三點(diǎn)支撐，前后端各采用一個(gè)雙列圓柱滾子軸承，中間采用兩列成組高精度角接觸球軸承，軸承內(nèi)孔直徑100mm，使主軸獲得高剛性的同時(shí)，獲得極高的主軸回轉(zhuǎn)精度； XY 軸滾柱導(dǎo)軌精度高、承載大，摩擦系數(shù)僅為 ，減少機(jī)床低速爬行現(xiàn)象，定位精度好，同時(shí)獲得高的動(dòng)態(tài)響應(yīng) 特性； Z 軸采用雙氮?dú)馄胶飧捉Y(jié)構(gòu)，其動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度要高于傳統(tǒng)的液壓平衡結(jié)構(gòu)，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便； ⑶ 高效率，主軸轉(zhuǎn)速可達(dá) 4000rpm，三軸快速移動(dòng)可達(dá) 10m/min，切削進(jìn)給速度可達(dá) 7m/min； ⑷ 加工范圍大，與同等規(guī)格機(jī)床相比較，本機(jī)床 的門寬保證了加工范圍更廣。在返修焊前必須將影響返修焊質(zhì)量的焊接缺陷徹底清除。焊接時(shí)應(yīng)注意防止未熔合缺陷的產(chǎn)生。 6)氣體流量 時(shí)，氣體流量一般為 6～ 15L/min；焊絲直徑大于 時(shí)，氣體 流量應(yīng)取 15～ 25L/2nin。 3)焊 接電流 a．在保證母材焊透又不致燒穿的原則下，應(yīng)根據(jù)母材厚度、接頭形式以及焊絲直徑正確選用焊接電流。 3)焊絲、坡口及坡口周圍 10～ 20mm 范圍內(nèi)必須保持清潔，不得有影響焊接質(zhì)量的鐵銹、油污、水和涂料等異物。 挖斗的焊接中， 對(duì)于斗齒座板與斗齒座的焊接有特殊要求，焊接前要先預(yù)熱，焊后 要經(jīng)過 24 小時(shí)以上的保溫時(shí)間，這樣可以提高焊接韌性。重要的是下車架的焊接工藝順序 是挖掘機(jī)履帶架的焊接順序： 圖 2— 4 液壓挖掘機(jī)下車架的焊接順序 由于焊縫呈對(duì)稱分布，故采用對(duì)稱焊接： 上： FRH→ SRRH→ FLH→ S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） 14 RLH→ RLH→ SFLH→ RRH→ SFRH 下： RRH→ SFLH→ RLH→ SRLH→ FLH→ SRRH→ FRH→ SFRH。 它是挖掘機(jī)最重要的結(jié)構(gòu)件之一，整機(jī)的工作裝置、司機(jī)室、動(dòng)力等都是安裝在它之上的。以下是制定合理焊接順序的原則： ① 對(duì)稱焊縫盡量采用對(duì)稱焊接； ② 不對(duì)稱的焊縫先焊接短而小、焊縫少的一側(cè)； ③ 對(duì)于長(zhǎng)焊縫采取分段退焊法、中間分段退焊法、跳焊法 以及交替焊法。所以，根據(jù)焊接變形的不同形式，去控制盒消除液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件的焊接變形十分重要。 焊接變形可以分為在焊接過程中發(fā)生的瞬態(tài)熱變形和在溫室條件下的殘余變形。 ⑶工作條件和使用性能，低溫工作情況使用時(shí)選用低溫用鋼焊接材料，受振動(dòng)載荷和沖擊載荷的要選用強(qiáng)度，塑性韌性高的焊接材料。 例如： 1 焊接 Q550 鋼：選用焊絲 SLD70 或等強(qiáng)度工藝匹配焊材。對(duì)低溫下使用的挖掘機(jī)結(jié)合構(gòu)件的焊接，其 V 型缺口沖擊值的下線要達(dá)到其規(guī)定的溫度韌性保證值，用來防止結(jié)構(gòu)在負(fù)荷時(shí)脆性破損 。工藝焊接性是指材料經(jīng)焊接加工后形成完整焊接接頭的能力，通常以材料對(duì)形成例如裂紋、氣孔等焊接缺陷敏感性的大小，以及所采取的工藝措施的復(fù)雜程度來比較工藝焊接性的優(yōu)劣。一個(gè)零部件的加工工藝就是它整個(gè)的單一零件的加工工 藝過程。尤其是到了六十年代，出現(xiàn)了專門為液壓挖掘機(jī)設(shè)計(jì)的液壓技術(shù)和液壓元件，液壓挖掘機(jī)正式的踏上了蓬勃發(fā)展的道路。 國(guó)外挖掘機(jī)發(fā)展概況 在國(guó)外，挖掘機(jī)最早的雛形出現(xiàn)在十六世紀(jì)意大利的威尼斯，那時(shí)還是靠人力驅(qū)動(dòng) 用于運(yùn)河的疏浚工程。/h 的推土機(jī)等，還開發(fā)研制了斗容量為 179。 二十世紀(jì)八十年代末，中國(guó)的挖掘機(jī)生產(chǎn)廠家已經(jīng)突破 30 家，生產(chǎn)機(jī)型已經(jīng)有 40 余種。 正鏟挖掘機(jī)的鏟土動(dòng)作形式，其特點(diǎn)是“前進(jìn)向上，強(qiáng)制切土”。 挖掘機(jī)分類二：按行走的方式不同，挖掘機(jī)可分為履帶式挖掘機(jī)和輪式哈爾濱工業(yè)大學(xué)遠(yuǎn)程教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 挖掘機(jī) 。由剛開始的拖拉機(jī)上配裝液壓反鏟的懸掛式挖掘機(jī)，到 今天的 拖式全回轉(zhuǎn)液壓挖掘機(jī)和履帶式全液壓挖掘機(jī)。 液壓挖掘機(jī)的整體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 ，整機(jī)的零部件有 3000 多件，包含機(jī)械、液壓、石油化工和電氣等行業(yè)，它的發(fā)展可以帶動(dòng)這些產(chǎn)業(yè)的發(fā)展從而影響國(guó)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(guó)家工程機(jī)械的整體水平，從而也可以反應(yīng)出該國(guó)家的裝備制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和水平。 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)。 31 機(jī)械加工工藝規(guī)程 16 焊接準(zhǔn)備 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(duì)液壓挖掘機(jī)有著重要的意義。 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(duì)其加工工藝過程步驟做出精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)，對(duì) 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。 21 液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件的機(jī)械加 工設(shè)備介紹 1925 年， HOLT 公司和 推土機(jī)公司合并，成立卡特彼勒公司。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 。 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)。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。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。 新中國(guó)剛成立時(shí)期，我國(guó)主要以測(cè)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(hào)的機(jī)械式單斗挖掘機(jī)，并由此開辟了中國(guó)挖掘機(jī)生產(chǎn)的歷史紀(jì)元。機(jī)械傳動(dòng)式單斗挖掘機(jī)， 1m179。因?yàn)橹袊?guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，國(guó)內(nèi)對(duì)液壓挖掘機(jī)的需求量也 不斷 的增加而且多樣化， 由于國(guó)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。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)。它是生產(chǎn)過程主要部分。 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(guó)產(chǎn)的 Q23 Q29 HQ60、 HQ100等；日本產(chǎn)的 SS400、 SM490 等；美國(guó)產(chǎn)的 T1；德國(guó)產(chǎn)的 STE690 等等。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 。 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(chǎng)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 。 6 焊接 WELDOX960 鋼：選用焊絲 UnionX90 或 GM120 或等強(qiáng)度工藝匹配焊材。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。因此，控制焊接變形就必須控制焊接應(yīng)力。特別是對(duì)于結(jié)構(gòu)形式比較復(fù)雜，焊縫設(shè)計(jì)不對(duì)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(duì)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。 對(duì) 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(duì)于其它結(jié)構(gòu)件只會(huì)之處其中不同之處。主要以中厚板材為主 ，焊縫比較多，而且多為坡口焊，對(duì)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。 對(duì)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(duì)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。 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。 2)焊絲伸出長(zhǎng)度 。 b．提高電弧電壓，可以顯著增大焊縫寬度。 2)定位焊縫應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，一般定位焊縫的長(zhǎng)度和間距見表 5。 7)應(yīng)經(jīng)常清理送絲軟管內(nèi)的污物。 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 。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(zhǎng)，并且加工精度難于保證。零件需 2次安裝才能完成所有的加工內(nèi)容。的旋轉(zhuǎn) ,可以靈活地達(dá)到加工過程中所需 的工件位置。 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，一般情況下尺寸為： 1330mm500mm，在普通臥式加工中心就可以完成加工過程，臥式加工中心可帶有交換工作臺(tái)，一臺(tái)加工中心可以滿足 2020 臺(tái)挖掘機(jī)的生產(chǎn)需要。設(shè)備一般采用立式車床和搖臂鉆床，設(shè)備投資較少。履帶式液壓挖掘機(jī)有多種用于不同場(chǎng)合的工作裝置，動(dòng)臂和斗桿的種 類很多，尺寸差別大。 ⑵采用雙立柱加工中心進(jìn)行加工雙立柱加工中心進(jìn)行加工的好處在于每個(gè)立 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） 31 柱均有單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制，每個(gè)立柱均可立完成各自的加工任務(wù)。因?yàn)椴捎煤侠淼暮附禹樞?，使得整體焊接后對(duì)加工精度的影響很小，能滿足其公差要求。 鏟斗 液壓挖掘機(jī)的鏟斗生產(chǎn)工藝科分為整體組焊后進(jìn)行加工和焊前進(jìn)行加工兩種方式，后一種方式技工方法是國(guó)內(nèi)挖掘機(jī)生產(chǎn)商普遍采用的方法。 圖 3— 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） 30 動(dòng)臂和斗桿都采用雙面加工的方式。 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） 29 第