【正文】 背剛性固定法 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） 13 圖 2— 3 液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)平臺(tái)支撐架 工裝剛性固定法 對(duì)行走架（下車(chē)架）工藝設(shè)計(jì)分析及其組裝焊接方法 行走架主要由： X 架、行走減速機(jī)安裝座、履帶架三部分構(gòu)成。 其上還有鏈軌護(hù)板， 也是簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)件， 用以保護(hù)履帶上黏著的泥土影響履帶的運(yùn)動(dòng)。重要的是下車(chē)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(chē)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。 焊接機(jī)器人的在 X架的應(yīng)用如圖所示： 圖 2— 5 液壓挖掘機(jī) X 架采用的焊接機(jī)器人 對(duì) 動(dòng)臂和斗桿的工藝設(shè)計(jì)分析及其組裝焊接 由于動(dòng)臂和斗桿都屬于箱體式焊接件，在這里可以一起分析。 箱體式的結(jié)構(gòu)件 的有些軸套需要經(jīng)過(guò)機(jī)械加工，跟它們配套使用的還有連桿和搖臂 也屬于結(jié)構(gòu)件，相比來(lái)說(shuō)其加工過(guò)程比較簡(jiǎn)單不復(fù)雜而且工藝步驟也少。如下面兩圖所示： 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） 15 圖 2— 6 斗桿焊接機(jī)器人 圖 2— 7 動(dòng)臂焊接機(jī)器人 對(duì)挖斗的工藝設(shè)計(jì)分析及其組裝焊接 挖斗是挖掘機(jī)直接執(zhí)行工況的易損元件，所以挖斗的斗型、強(qiáng)度、焊縫、板材等參數(shù)直接決定其使用壽命。 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(guò) 24 小時(shí)以上的保溫時(shí)間，這樣可以提高焊接韌性。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） 16 挖斗的焊接也屬于對(duì)稱焊縫焊接 ，大多數(shù)用人工焊接也有焊接機(jī)器人焊接，對(duì)于大批量生產(chǎn)我們可以用焊接機(jī)器人焊接，對(duì)于產(chǎn)品試制火小批量生產(chǎn)我們可以一般采用人工手動(dòng)焊接，因?yàn)橐獙?duì)小批量生產(chǎn)或試制產(chǎn)品制作夾具和工裝費(fèi)時(shí)費(fèi)力而且增加成本，得不償失。挖斗焊接機(jī)器人如下圖所示： 圖 2— 8 挖斗焊接機(jī)器人 焊接工藝規(guī)程 JB／ T 9186— 1999《二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊工藝規(guī)程》適用于直徑不超過(guò) 實(shí)芯焊絲的、結(jié)構(gòu)鋼的二氧化碳?xì)怏w保護(hù)半自動(dòng)和自動(dòng)焊接工藝，不涉及二氧化碳保護(hù)點(diǎn)焊及氣電立焊工藝。平焊位置施焊，若焊槍噴嘴不需伸入坡口時(shí)，坡口角度應(yīng)選下限。 3)焊絲、坡口及坡口周?chē)?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。工藝評(píng)定的內(nèi)容和要求，可根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求或供需雙方協(xié)商的結(jié)果由制造廠擬定，并經(jīng)制造廠技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)后執(zhí)行。 焊接工藝參數(shù)選擇 (1)工藝評(píng)定試驗(yàn)的焊接工藝參數(shù)選擇 1)焊絲直徑可按 下 表選用焊絲。 表 2— 1 母材厚度與焊絲直徑對(duì)照表 母材厚度 /mm ≤ 4 ＞ 4 焊絲直徑 /mm ～ ～ 焊絲伸出長(zhǎng)度與焊絲直徑、焊接電流及焊接電壓有關(guān)。 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。 表 2— 2 焊接電流與焊絲直徑對(duì)照表 焊絲直徑 /mm 焊接電流 /A 30～ 70 49～ 90 50～ 120 焊絲直徑 /mm 焊接電流 /A 70～ 180 90～ 350 150～ 500 、仰焊時(shí)以及對(duì)接接頭橫焊焊縫表面焊道的施焊，當(dāng)所用焊絲直徑≥ 時(shí)，應(yīng)選用較小的焊接電流，見(jiàn) 下 表。不同直徑的焊絲常用電流與相應(yīng)電弧電壓的匹配關(guān)系見(jiàn)圖。 5)焊接速度 a．半自動(dòng)焊時(shí)，焊接速度一般不超過(guò) 30m/h；自動(dòng)焊時(shí)，焊接速度不超過(guò) 90m/h。 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。 (2)推薦使用的半自動(dòng)及自動(dòng)焊工藝參數(shù)見(jiàn) 下 表所示。 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） 20 表 2— 5 定位焊縫的長(zhǎng)度和間距 mm （ JB/T91861999） 板 厚 /mm 定位焊縫長(zhǎng)度 定位焊縫間距 ＜ 2 8～ 12 50～ 70 2～ 6 12～ 20 70～ 200 ＞ 6 20～ 50 200～ 500 焊接過(guò)程 1)必須根據(jù)被焊工件結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，選擇合理的焊接順序。如發(fā)現(xiàn)定位焊縫有夾渣、氣孔和裂紋等缺陷，應(yīng)將缺陷部分除盡后再補(bǔ)焊。焊接時(shí)應(yīng)注意防止未熔合缺陷的產(chǎn)生。 5)焊接區(qū)域的風(fēng)速應(yīng)限制在 ，否則應(yīng)采用擋風(fēng)裝置。在不能使用引弧板和引出板時(shí)，應(yīng)注意防止在引弧處和收弧處產(chǎn)生焊接缺陷。半自動(dòng)焊接時(shí)，送絲軟管的曲率半徑不得小于 150mm。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。 本章小結(jié) 本章針對(duì)液壓挖掘機(jī) 結(jié)構(gòu)件的組裝焊接工藝做了簡(jiǎn)單的分析設(shè)計(jì)，對(duì)特殊要求的部分做出 明確的規(guī)定 ， 并且就各個(gè)結(jié)構(gòu)件焊接工藝給出圖片示例焊接機(jī)器人 ，最后 介紹了 企業(yè)內(nèi)部的 焊接工藝規(guī)程 。如果生產(chǎn)的產(chǎn)品為試制或者小批量生產(chǎn)我們一般會(huì)選擇大型的通用設(shè)備，對(duì)于零件的裝夾固定比較麻煩；如果是大批量的生產(chǎn)我們可以考慮制造專用夾具或者設(shè)計(jì)專用機(jī)床。 龍門(mén)式數(shù)控加工中心結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： ⑴ 高剛性、長(zhǎng)久的精度保持性，機(jī)床主要大件：底座、工作臺(tái)、立柱、橫梁、滑座、滑枕均采用優(yōu)質(zhì)樹(shù)脂砂造型、高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)鑄鐵，具有完善的熱處理工藝過(guò)程來(lái)消除殘余應(yīng)力，并布置足夠的加強(qiáng)筋板，保證整機(jī)具有足夠的強(qiáng)度、剛性和高穩(wěn)定性； XY 軸采用進(jìn)口重載滾柱導(dǎo)軌，剛性強(qiáng)、動(dòng)態(tài)精度佳；三軸傳動(dòng)采用臺(tái)灣產(chǎn)大直徑研磨雙螺母滾珠絲桿，結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、精度高。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(mén)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(mén)寬保證了加工范圍更廣。工作臺(tái)為機(jī)械傳動(dòng)，橫向移動(dòng)數(shù)顯定位亦可進(jìn)給加工，可廣泛應(yīng)用于工程、礦山、電機(jī)、船舶、鋼鐵、軍工等企業(yè)大型工件完成鉆、擴(kuò)、鏜孔、切溝槽及平面銑削加工。按數(shù)控編程設(shè)置可加工兩側(cè)各項(xiàng)工序及同軸度要求高的各類孔系 ； ⑶ 主要技術(shù)參數(shù)： 左右主軸直徑 ㎜ ф130 左右主軸錐孔 公制 80＃ 左右主軸電機(jī)功率 kW 22（變頻） 左右主軸轉(zhuǎn)速 r/min 3～ 700(無(wú)級(jí) ) 左右滑枕端面尺寸 （長(zhǎng) 寬） mm 350420 工作臺(tái)面 尺寸 （寬 長(zhǎng)） mm 14004000 工作臺(tái)橫向行程（ X） mm 4000 左右主軸箱垂直行程（ Y） mm 2020 左右主軸軸向行程（ Z） mm 700 左右滑枕行程（ W） mm 700 左右立柱滑座縱向行程（ W） mm 600 鏜軸、滑枕進(jìn)給速度（ Z、 W） mm/min 1～ 2020 主軸箱進(jìn)給速度（ Y） mm/min 2～ 3000 立柱、滑座進(jìn)給速度（ W） mm/min 4～ 3000 工作臺(tái)進(jìn)給速度 （ X） mm/min ～ 112 工作臺(tái)快速移動(dòng)速度（ X） mm/min 2020 工作臺(tái)承重 T 10 機(jī)床電機(jī)總功率 kW 120 機(jī)床總重量 T 85 機(jī)床外形尺寸（長(zhǎng) 寬 高） mm 1075083005900 ； 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） 24 圖 3— 3 臥式數(shù)控對(duì)頭鏜 床 對(duì)結(jié)構(gòu)件 機(jī)械 加工工藝分類設(shè)計(jì) 回轉(zhuǎn)平臺(tái)（上車(chē)架） 液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)平臺(tái)是挖掘機(jī)的上車(chē)部分，該部件的質(zhì)量直接影響整機(jī)的性能和外觀質(zhì)量，故需要高精度設(shè)備以保證零件的質(zhì)量?；剞D(zhuǎn)平臺(tái)由三大部件組成 ：主平臺(tái)、左側(cè)平臺(tái)、右側(cè)平臺(tái)。液壓挖掘機(jī)上車(chē)和下車(chē)是通過(guò)回轉(zhuǎn)平臺(tái)相結(jié)合的。根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，有以下幾種加工方案： ⑴主平臺(tái)的大梁采用整體式 這種結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)使得主平臺(tái)尺寸較大，一般情況零件的尺寸為：1330mm 3270mm，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下來(lái)提高生產(chǎn)效率可以采用以下兩種方式進(jìn)行加工 。 龍門(mén)加工中心可帶有交換工作臺(tái)，一個(gè)零件安裝，另一個(gè)零件在加工，可節(jié)省零件的安裝、檢測(cè)時(shí)間。小哈爾濱工業(yè)大學(xué)遠(yuǎn)程教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 松山推、 山重建機(jī) 、徐州卡特等公司均采用這種加工方法。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(lái)，定位孔在龍門(mén)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。但是該種加工方法，生產(chǎn)設(shè)備投資較大 數(shù)控五面加工中心有 5 個(gè)方向的數(shù)控軸 ,多軸的運(yùn)動(dòng)和各軸的配合使用 ,能極大地?cái)U(kuò)大加工范圍和提高加工能力 ,提高該設(shè)備加工的靈活性。考慮到上車(chē)架的上下左右表面都要加工 ,所以配置了液壓翻轉(zhuǎn)夾具 ,在工作臺(tái)上能夠?qū)崿F(xiàn) 360176。液壓翻轉(zhuǎn)夾具裝上工件后的夾緊命令由程序控制指令來(lái)完成 (靠輔助指令 M代碼實(shí)現(xiàn) )。這就能有效地保證加工后的上車(chē)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。主要工藝包括：數(shù)控臥式加工中心加大型彎板立式裝夾 — 粗、精加工回轉(zhuǎn)支撐安裝面、回轉(zhuǎn)減速機(jī)安裝孔 — 采用數(shù)控回轉(zhuǎn)平臺(tái)工件轉(zhuǎn)動(dòng) — 完成動(dòng)臂、舉升油缸孔加工 — 其余連接孔由搖臂鉆床補(bǔ)充加工完成。針對(duì)大型挖掘機(jī)產(chǎn)品，可采用龍門(mén)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(guò)程。 行走架（下車(chē)架） 行走架一般采用焊前加工，加工零件分為三部分： X 架、行走減速及安裝座、履帶架。 第一種工藝方案：回轉(zhuǎn)支撐連接體與 X 架拼焊前加工。這種方法設(shè)備投資少，山重建機(jī)、柳工 、常州現(xiàn)代都采用這種工藝方法。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。 ⑶ 履帶架 履帶架根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，其加工有兩種工藝方案。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。一般都采用龍門(mén)加工中心進(jìn)行加工，設(shè)備投資較大，合肥日立挖掘機(jī)公司、徐州卡特都采用這種方式。各油缸、銷(xiāo)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。如圖所示其結(jié)構(gòu)圖。如圖所示加工示意圖。根據(jù)機(jī)床的布置方式可分為兩種形式： ㈠機(jī)床的工作臺(tái)移動(dòng)，機(jī)床主軸沿 Y、 Z 軸移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)同時(shí)銑削端面和鏜孔，機(jī)床的主要參數(shù)為： 左右主軸直徑 Ф 130mm 左右主軸錐孔錐度 公制 80176。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 。雙立柱加工中心帶有刀庫(kù)，根據(jù)動(dòng)臂和斗桿的加工內(nèi)容， 最多需配 30 把刀。 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。由于相對(duì)剛度較大，有利于減少焊接變形，縮短起吊運(yùn)輸時(shí)間。 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。這種假工方法的優(yōu)點(diǎn)是：小部件鏜孔易于找正、裝夾，同時(shí)也大大縮短了鏜桿的行程，是加工更方便快捷，提高了實(shí)際生產(chǎn)效