工程機(jī)械大型結(jié)構(gòu)件的構(gòu)造

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工程機(jī)械主要包括挖掘機(jī)械、起重機(jī)械、鏟土運(yùn)輸機(jī)械、混凝土機(jī)械、路面機(jī)械等幾大類。大型結(jié)構(gòu)件是工程機(jī)械的骨架，而且是主要承力部件，工程機(jī)械大型結(jié)構(gòu)件按照使用位置和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要分為以下幾類：一、履帶式工程機(jī)械履帶架，如常見(jiàn)的挖掘機(jī)、推土機(jī)履帶架；二、車架類，如裝載機(jī)的前、后車架，推土機(jī)的中心支架，各種工程車輛的車架等；三、臂類，挖掘機(jī)的動(dòng)臂、斗桿，裝載機(jī)的搖臂，混凝土泵機(jī)的布料臂等；四、回轉(zhuǎn)操縱平臺(tái)類，如各類挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)平臺(tái)；五、斗類，如各種挖掘機(jī)的挖斗、裝載機(jī)的鏟斗、推土機(jī)的推土鏟等。雖然各類大型結(jié)構(gòu)件在工程機(jī)械中使用位置及結(jié)構(gòu)有很大的差異，但是工程機(jī)械大型結(jié)構(gòu)件都具有以下共性：由多種不同規(guī)格、材質(zhì)的鋼板、型鋼、鑄件或鍛件等焊接成型并加工出的質(zhì)量大、尺寸大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且加工精度要求較高的大結(jié)構(gòu)件。

雖然工程機(jī)械大型結(jié)構(gòu)件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、種類多樣、形狀各異，但生產(chǎn)工藝基本相似，都需要經(jīng)歷以下基本工藝流程，大型結(jié)構(gòu)件基本工藝流程：備料→拼裝（搭焊）→焊接→加工→拋丸→涂裝；對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型結(jié)構(gòu)件可能會(huì)經(jīng)過(guò)多次拼裝、焊接、加工工序，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)的每一道工序都需要進(jìn)行檢查或精度控制，以保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

1.備料

工程機(jī)械大型結(jié)構(gòu)件備料主要包括以下作業(yè)工序及內(nèi)容：鋼板（型材）的切割、焊接坡口的加工（切割），鋼板的成型、鋼板、鑄造件、鍛造件的加工等。在批量生產(chǎn)中，對(duì)于質(zhì)量大、數(shù)量多、種類多、形狀復(fù)雜的工件采用樣板檢查確認(rèn)，提高了檢查的效率，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，具有準(zhǔn)確、快速的優(yōu)點(diǎn)；對(duì)于螺栓孔和螺紋孔的加工，采用搖臂鉆床使用鉆模進(jìn)行加工，減少了劃線工序，提高了尺寸精度的穩(wěn)定性，大大提高了加工效率，具有精度穩(wěn)定性好、效率高、成本低的優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)先進(jìn)切割設(shè)備和成型設(shè)備的應(yīng)用，如數(shù)控等離子切割機(jī)、數(shù)控激光切割機(jī)、各類機(jī)器人切割系統(tǒng)、數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控滾床等，也大大提高了料件的精度和生產(chǎn)效率，同時(shí)使后期工序的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量也得到大大改善。這些設(shè)備的應(yīng)用為批量化生產(chǎn)提供前提條件。

2.拼裝(搭焊)

批量生產(chǎn)時(shí)，必須使用專用拼裝工裝進(jìn)行制作，否則無(wú)法保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，降低了生產(chǎn)效率，增加工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)設(shè)計(jì)制作拼裝工裝時(shí)，要考慮增加工件焊接反變形量，對(duì)于批量較大的結(jié)構(gòu)件，可設(shè)計(jì)制造氣動(dòng)或液壓拼裝工裝，以進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。對(duì)于復(fù)雜的大型結(jié)構(gòu)件，可以將其分解成多個(gè)簡(jiǎn)單的部件進(jìn)行拼裝及焊接后，再進(jìn)行整體的拼裝、焊接，可以減少焊接變形，提高產(chǎn)品合格率和生產(chǎn)效率，如圖一所示挖斗分解制作工藝。通常工程機(jī)械大型結(jié)構(gòu)件批量生產(chǎn)時(shí)，拼裝工裝與焊接工裝分開(kāi)，避免因焊接時(shí)長(zhǎng)時(shí)間占用拼裝工裝，影響產(chǎn)品生產(chǎn)效率。

3.焊接

焊接是結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)中最重要的工序，由于大型結(jié)構(gòu)件在工程機(jī)械中都是承力部件，所以焊接質(zhì)量直接影響工程機(jī)械的整機(jī)性能，所以大部分大型結(jié)構(gòu)件在焊接后都需要進(jìn)行無(wú)損探傷檢查，以保證工件的質(zhì)量，同時(shí)由于焊接量大，焊接變形嚴(yán)重。由于大型結(jié)構(gòu)件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，質(zhì)量大，焊接時(shí)為了保證焊接質(zhì)量和提高焊接效率，通常采用焊接變位機(jī)來(lái)調(diào)整工件焊接時(shí)的位置，提高工件翻轉(zhuǎn)時(shí)的效率，并使工件處于最佳的焊接位置，保證焊接質(zhì)量；同時(shí)，通過(guò)拼裝時(shí)增加焊接反變形量及焊接反變形工裝的使用，嚴(yán)格按照焊接工藝參數(shù)及順序進(jìn)行焊接，大部分結(jié)構(gòu)件可以不需要焊后矯形，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了成本；另外，工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件弧焊機(jī)器人系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)生產(chǎn)效率提高、焊接變形控制、及焊接質(zhì)量保證有著非常好的效果，非常適合工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件的批量生產(chǎn)，如圖二所示為挖掘機(jī)動(dòng)臂弧焊機(jī)器人系統(tǒng)。

4.加工

工程機(jī)械大型結(jié)構(gòu)件具有很多連接與裝配孔等，這些部位加工的精度、尺寸主要是通過(guò)鏜削、銑削來(lái)加工結(jié)構(gòu)件上連接孔與裝配孔的表面與端面。這里僅闡述為了滿足批量生產(chǎn)需要對(duì)加工過(guò)程的改善。工程機(jī)械大型結(jié)構(gòu)件的加工通常使用臥式加工中心或大型落地鏜銑床進(jìn)行一次裝夾加工，由于大型結(jié)構(gòu)件加工位置多、精度要求高、加工工時(shí)長(zhǎng)，在批量生產(chǎn)中，為了改善加工精度及裝夾效率，必須設(shè)計(jì)使用專用夾具，同時(shí)可根據(jù)情況在夾具上設(shè)計(jì)加工余量檢測(cè)裝置，取消工件劃線工序的同時(shí)，降低工件因加工余量不足造成的裝夾、返修工時(shí)的浪費(fèi)，提高設(shè)備的使用率。同時(shí)可以使用一些特殊或?qū)Ｓ眉庸ぴO(shè)備來(lái)提高加工效率，如批量臂類的加工通常使用雙面銑鏜床，從工件的兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行加工，一次裝夾完成，不需要掉頭，既保證了加工精度，同時(shí)也大大提高了生產(chǎn)效率。

5.拋丸與涂裝

工程機(jī)械大型結(jié)構(gòu)件由于制作工序多、生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)，不適合采用前處理方法（即對(duì)整塊鋼板的預(yù)處理），同時(shí)由于大型結(jié)構(gòu)件體積大、質(zhì)量大，也不適合采用酸洗的方法和打磨的方法對(duì)工件進(jìn)行預(yù)處理，所以對(duì)于批量生產(chǎn)的工程機(jī)械大型結(jié)構(gòu)件的預(yù)處理通常采用拋丸法進(jìn)行處理，處理工序通常選擇在涂裝前，以保證拋丸后能及時(shí)進(jìn)行涂裝，保證工件的涂裝質(zhì)量，這時(shí)由于前期制造工序都已經(jīng)完成，為了保護(hù)加工及裝配孔，必須要制作、使用屏蔽工裝，對(duì)于螺紋孔可定制不同規(guī)格的橡膠或塑料塞進(jìn)行保護(hù)，屏蔽工裝和螺紋保護(hù)塞的使用，不但保證了工件質(zhì)量、提高了生產(chǎn)效率、而且通過(guò)重復(fù)使用降低了制造成本；同時(shí)為了避免拋丸后涂裝不及時(shí)及效率低的問(wèn)題，可以設(shè)計(jì)建造大型結(jié)構(gòu)件拋丸涂裝生產(chǎn)線，將拋丸與涂裝工序有機(jī)的結(jié)合在一起，為了適應(yīng)大型結(jié)構(gòu)件體積大、質(zhì)量大的特點(diǎn)，可采用懸掛通過(guò)式拋丸室及涂裝室，生產(chǎn)線由上件、拋丸、吹塵、涂裝、流平找補(bǔ)、烘干和下件等工位組成，工位間通過(guò)懸掛或軌道輸送，形成了從工件的預(yù)處理到噴涂的涂裝工藝完整的生產(chǎn)流程，可以大大提高結(jié)構(gòu)件的涂裝質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

6.結(jié)論

工程機(jī)械是人類社會(huì)基礎(chǔ)建設(shè)前進(jìn)的“雙足”和“手臂”，在人類社會(huì)高速建設(shè)的今天，工程機(jī)械的結(jié)構(gòu)件批量生產(chǎn)勢(shì)在必行。作者通過(guò)分析工程機(jī)械大型結(jié)構(gòu)件在批量生產(chǎn)過(guò)程中存在的影響產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率的問(wèn)題，結(jié)合國(guó)內(nèi)外先進(jìn)大型結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)工藝和裝備實(shí)例，提出了工藝與裝備的改善方法，保證了產(chǎn)品批量生產(chǎn)時(shí)的產(chǎn)品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率，降低了制造成本，增強(qiáng)了企業(yè)在行業(yè)中的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。