【正文】 效的減小其焊接變形量。 對(duì)于其下焊接基本上在胎具上完成。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?；剞D(zhuǎn)平臺(tái)的焊接是借助于剛性固定法來(lái)完成， 這種方法可以有效的減少焊接變形。 其加工 工藝 過(guò)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(duì)于 中厚板材（超過(guò)12mm 以上）一般用氧炔 火焰切割 ，對(duì)于薄板材（ 10mm 以 下）一般用 等離子切割 ，下料完成后經(jīng)過(guò)打磨去除毛刺切割殘留熔渣等 ； 由液壓折彎?rùn)C(jī)或者成形壓力機(jī) ， 對(duì)于厚板材的焊接需要對(duì)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(guò)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(duì)其焊接拉筋（因?yàn)樽?右架的焊接屬于非對(duì)稱焊接，對(duì)其平面度影響會(huì)比較大） ；左右架焊接完成后對(duì)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(guò)拋丸消除部分應(yīng)力后， 通過(guò)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(guò)最后的組焊以后， 需要 對(duì)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。左右架主要由薄板材經(jīng)過(guò)鈑金工藝成形加工，再經(jīng)過(guò)焊接而成，回轉(zhuǎn)支撐架主要由中厚板材經(jīng)過(guò)焊接而成。 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(guò)程基本一致像下料、打 磨去飛邊毛刺、鈑金等過(guò)程一致，就回轉(zhuǎn)平臺(tái)詳細(xì)說(shuō)明，對(duì)于其它結(jié)構(gòu)件只會(huì)之處其中不同之處。然而多層多道焊接時(shí)正確的焊接次序以及方向可以有效的抵消焊接結(jié)構(gòu)整體產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變。 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。合理的焊接順序會(huì)使焊縫自由收縮，所以要焊接收縮大的焊縫以及工作時(shí)受力大的焊縫。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。 ⑴反變形法根據(jù)生產(chǎn)中已經(jīng)發(fā)生的變性規(guī)律，預(yù)先把焊接件人為的加工產(chǎn)生一個(gè)變形，使這個(gè)變形與焊接后發(fā)生的變形方向相反而數(shù)值相等這種犯法稱為反變形法。 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。 液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件的焊接變形，會(huì)影響到生產(chǎn)工藝流程的正常進(jìn)行，迫使結(jié)構(gòu)件的外形尺寸和吃尋精度嚴(yán)重超差，焊后矯正焊接變形，是生產(chǎn)成本增加，還會(huì)增加機(jī)械加工、裝配等后續(xù)工序的難度，并且焊接變形會(huì)降低結(jié)構(gòu)件的承載能力，造成產(chǎn)品質(zhì)量部穩(wěn)定等不良后果。因此，控制焊接變形就必須控制焊接應(yīng)力。例如：焊接方法的影響，熔焊是焊縫及 其附近的母材經(jīng)理了一個(gè)加熱和冷卻的熱過(guò)程，由于溫度分布不均勻，焊縫收到一次復(fù)雜的冶金過(guò)程，焊縫周圍受到一次不同規(guī)范的熱處理，引起相應(yīng)的組織和性能的變化，直接影響焊縫質(zhì)量。影響焊接變形的因素很多，但歸納起來(lái)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。液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件焊縫焊接的主要設(shè)計(jì)形式是對(duì)接焊縫和角焊縫，焊接變形主要為角變形、收縮變形和扭曲變形。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。 / 圖 2— 1 液壓挖掘機(jī)焊接機(jī)器人工作站 液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件焊接變形形式 焊接變形主要有六種形式：角變形，縱向和橫向收縮變形，彎曲變形、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） 10 扭曲變形、波浪邊形和錯(cuò)邊變形。 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。 ⑵ 等成分原則， 選用低氫焊接材料，是為了改善液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件焊接接頭的抗冷裂性能，要求使用低氫焊接材料，也就是焊條電弧焊采用低 氫型焊條，二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊要選用擴(kuò)散氫含量低的焊絲，由于藥芯焊絲的擴(kuò)散氫含量高于實(shí)芯焊絲，故優(yōu)先考慮使用實(shí)芯焊絲。 6 焊接 WELDOX960 鋼：選用焊絲 UnionX90 或 GM120 或等強(qiáng)度工藝匹配焊材。 4 焊接 WELDOX700 鋼及 DOMEX700MC 鋼：選用焊絲 SLD70 或等強(qiáng)度工藝匹配焊材。 2 焊接 DOMEX650MC 鋼：選用焊絲 SLD70或等強(qiáng)度工藝匹配焊材。 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） 8 表 2— 3 液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件材料力學(xué)性能分析 鋼號(hào) 力學(xué)性能 備注 b/Mpa s/ Mpa /% A/Kv（ J） Q345A(16Mn) 470630 345 21 SM490B 490600 ≥ 345 ≥ 15 常溫≥ 47 日本 A633D 485620 ≥ 345 ≥ 21 40℃≥ 27 國(guó)產(chǎn) T1 852 ＞ 80 17 50℃ 62 美國(guó) STE690 790940 ≥ 690 ≥ 16 40℃ 31 德國(guó) NKHITEN780A 780930 ≥ 685 ≥ 24 20℃≥ 35 日本 Welten780 780930 ≥ 680 ≥ 24 20℃≥ 47 日本 焊接材料選擇的 具體原則有： ⑴等強(qiáng)度或者低強(qiáng)度匹配原則，按照液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件所用鋼材的強(qiáng)度來(lái)選擇相應(yīng)等強(qiáng)度級(jí)別的焊接材料， 對(duì)受力情況復(fù)雜的焊接結(jié)構(gòu)，有時(shí)也選用比母材強(qiáng)度級(jí)別低一級(jí)的焊接材料。 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 。 早期 ,液壓挖掘機(jī)焊接結(jié)構(gòu)件選材原則局限于滿足強(qiáng)度要求 ,而對(duì)鋼材其它方面性考慮較少 ,因而在北方高寒地區(qū)作業(yè)的液壓挖掘機(jī) ,斷裂事故時(shí)有發(fā)生。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)。 ② 焊接沖擊韌性 母材和焊接區(qū)如果有足夠的強(qiáng)度、塑形和缺口韌性，則說(shuō)明焊接結(jié)構(gòu)具有可靠地使用性能。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 。冷裂紋的出現(xiàn)會(huì)嚴(yán)重降低接頭的塑形，開始少量出現(xiàn)，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） 7 隨時(shí)間增長(zhǎng)逐漸增多和擴(kuò)展。使用焊接性 是指材料經(jīng)過(guò)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。焊接性受母材、焊接方法、焊接構(gòu)件類型以及使用要求四個(gè)方面因素的影響。 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。 液壓挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)件大多為 鋼 板材料和軸套料的組合，我們所要選擇的加工工藝過(guò)程也就 :熱切割，鈑金，焊接，車，銑，刨，鉆，鏜等，需要選擇的設(shè)備很明顯要有：火焰切割機(jī)，折彎?rùn)C(jī)，焊機(jī)，車床，刨床，鉆床，鏜床等。 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) 。工藝過(guò)程又是由一個(gè)或若干個(gè)順序排列的工序組成的。它是生產(chǎn)過(guò)程主要部分。 現(xiàn)今 液壓 技術(shù)不斷成 熟 完善 ， 加上 信息技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù) 的迅速發(fā)展，讓未來(lái)國(guó)際上液壓挖掘機(jī)行業(yè) 的 發(fā)展趨向 更加豐富 ，未來(lái)挖掘機(jī)的生產(chǎn)和研發(fā)朝著高效化、節(jié)能化、小型化、多功能化、人性化甚至智哈爾濱工業(yè)大學(xué)遠(yuǎn)程教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 能化的方向發(fā)展。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(chǎng)的大部分份額。雖然說(shuō)初期研制的液壓挖掘機(jī)在液壓技術(shù)上有些缺陷，主要 采取的機(jī)床和飛機(jī)的液壓技術(shù) ，其液壓元件的制造質(zhì)量不穩(wěn)定和水平也達(dá)不到液壓挖掘機(jī)所需求的標(biāo)準(zhǔn)，但是液壓技術(shù)的應(yīng)用還是讓液壓挖掘機(jī)成為了新寵。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)。第一次世界大戰(zhàn)之后，汽油機(jī)和柴油機(jī) 被 應(yīng)用到挖掘機(jī)上，從而大大改善了挖掘機(jī)的使用性能和范圍，也使得挖掘機(jī)得到了推廣和發(fā)展。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。當(dāng)下應(yīng)該著手研究如何運(yùn)用電液控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)液壓挖掘機(jī)操縱的自動(dòng)化。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。 改革開放以后，我國(guó)積極引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐積極的消化吸收，從而促進(jìn)了我國(guó)挖掘機(jī)行業(yè)的迅猛發(fā)展。的船用挖掘機(jī)。的長(zhǎng)臂挖掘機(jī)， 1000m179。機(jī)械傳動(dòng)式單斗挖掘機(jī)， 1m179。的挖掘機(jī)以及大型礦用的 10m179。并且中 、 小型的液壓挖掘機(jī)已經(jīng)形成系列，斗容量有 ～179。從 1967 年以后，中國(guó)開始自主研制液壓挖掘機(jī)。 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。正鏟挖掘機(jī)的挖掘方式根據(jù)開挖路線與運(yùn)輸車的相對(duì)位置不同，挖土和卸土方式有兩種：正向挖土，反向卸土；正向挖土，側(cè)向卸土。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?？梢杂糜谕C(jī)作業(yè)面以下的挖掘 ，其基本作業(yè)方式有：溝端溝側(cè)挖掘、直線曲線挖掘、保持一定角度挖掘、超深溝挖掘和溝坡挖掘等 。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。其中機(jī)械挖掘機(jī)主要應(yīng)用在一些大型礦山上。 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 。其中電動(dòng)挖掘機(jī)主要應(yīng)用在高原缺氧的與地下礦井和其他一些易燃易爆的場(chǎng)所。從外觀來(lái)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。從近幾年工程機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r ，挖掘機(jī)的發(fā)展 速度 相對(duì) 來(lái)說(shuō)比 較快， 然 而挖掘機(jī)作為工程建設(shè)中最主要的工程機(jī)械機(jī)型之一，其正確的選型也顯得 尤 為重要。 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(chǎng)的土方機(jī)械。 1951 年，第一臺(tái)全液壓反鏟挖掘機(jī)由法國(guó)的 Poclain( 波克蘭 ) 工廠推出 ， 在挖掘機(jī)的技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域開創(chuàng)了全新空間 。 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