挖掘机结构件机械加工工艺探讨

f公用工程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 IMk饥龇J加枷 【文章编号】1007．9467(2008)08．0082-03 挖掘机结构件机械加工工艺探讨 ■叶道军(机械工业第一设计研究院，安徽蚌埠233017) 【摘要】对目前履带作为液压挖掘机行业中焊接结构件的 机械加工工艺进行了分析． 【关键词】挖掘机；结构件；机械加工工艺 【中图分类号】1’G506 【文献标志码】B TheMechanicalProcessingTecllIlologyabout 廿leStructIlresoftheExcaVator． ⅦD州岫 (Firstd船i印＆re{渤Irchin{；ti删emichilla，BeIlgbu233017， Chi舱、 【Abstrad】A舱lysisnleweIdinginI呻s仃眦tureofme maclIiningproce鼹ofthecrawlcrexc孙咖． 【Keywords】exca、，ator；s劬lctIl聆；machiningtecbnology． 履带作为液压挖掘机结构件，是产品的主要部 分，也是各主机厂制造的关键零件。下面就挖掘机 (以20t挖掘机产品为例)各主要结构件机械加工工 艺进行分析。 1回转平台 挖掘机回转平台是挖掘机的上车部分，其质量 的好坏直接影响整机的性能和外观质量，必须建立 起高精度的设备来保证零件的质量。用专机加工虽 然效率高，但难以满足多品种的需要；采用普通设 备，则需多次安装，由于零件的尺寸较大，零件的安 装辅助时间较长，加工精度很难保证。回转平台主 要由三大部件组成，即主平台、左侧平台、右侧平 82 台。主要加工内容是主平台，主平台的加工部位有： 与回转支承的结合面、回转减速机的安装面及安装 孔、与动臂及动臂油缸连接的连接孔。挖掘机上车 和下车是通过回转平台相结合的。动臂及动臂油缸 连接的两个连接孔的平行度为O．001mm，两孔的同 轴度为咖O．001衄。根据产品设计要求，有以下几 种加工方法： 1)主平台的大梁采用整体式 该种设计方式使得主平台尺寸较大，一般情况 下零件尺寸为：1330I砌×3270啪，为了保证产品 的质量和提高生产效率，可以采用以下两种方式进 行加工。 第一种方式：采用龙门式加工中心(五面体)进 行加工。 龙门加工中心可带有交换工作台，一个零件安 装，另一个零件在加工，可节省零件的安装、检测时 间。零件需2次安装才能完成所有的加工内容。小 松山推、山东众有、徐州卡特等公司均采用这种加 工方法。该生产设备投资较大，一般情况下单台设 备投资约为120万美元左右。单个零件的加工约 为2h，如果年产量大于2000台，可以把回转支撑 支承的结合面和回转减速机安装面的螺栓孔拿 下来，定位孔在龙门加工中心进行加工，其余螺栓 孔放在摇臂钻床(Z3080)上进行加工，可节约设备 投资。 第二种方式：采用卧式加工中心(双工作台)进 行加工。采用这种方式加工，零件需立起来装夹， 如图1所示，被加工部位离机床的工作台面为 l360II吼，使得零件的夹具设计要求刚性强度大，零 件装夹较上一种生产方式更困难，零件一次装夹可 完成所有加工内容。设备主要参数如下： X轴主要行程30‰ y轴主要行程2300衄 Z轴主要行程1600衄 形轴主要行程7‰ 工作台尺寸2000mm×2200mm 工作台数量 2台 主轴直径 咖150衄 。 主电机功率22kW 刀库容量 60件 日 日。 碴 ，Q． ．厂1．： 聚If H。 图1卧式加工工作台 2)主平台的大梁采用分体式 这种设计使得主平台的尺寸较小，一般情况下 零件尺寸为：l330lI皿×500lnm，在普通的卧式加工 中心上即可进行加工，卧式加工中心可带有交换工 作台，一台加工中心可满足2000台挖掘机生产的 需要。 2行走架 行走架一般采用焊前加工，其加工零件可 分为三部分，即X架、行走减速机安装座、履带 架。 1)X架 公用工程设计I 蹦如饥妇妇腑谤“ X架根据产品的设计要求，其加工有两种工艺 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 第一种工艺方案：回转支承联结体与X架拼焊 前加工。该零件属于圆盘类零件，比较适合采用立 式车床进行面的加工，螺纹孔采用摇臂钻床进 行加工。这种方法设备投资少，山东众有、广西 柳工股份挖掘机分厂、常州现代公司都采用这 种工艺方法。 第二种工艺方案：回转支承联结体与X架拼焊 后加工，拼焊后零件比较大，对机床要求也比较大， 安装、加工较费时，一般都采用龙门加工中心进行 加工，设备投资较大，合肥日立挖掘机公司、徐州卡 特都采用这种方式。设备主要参数如下： 工作台尺寸5000I】咖×2000舢 X、l，、Z轴位移6000nlm×30№×1000舢咀 形轴位移15岫 主轴转速15r／min～150蛐 主电机功率30kW 2)行走减速机安装座 一般情况下采用行走减速机安装座与U形梁 拼焊前进行加工的方案，焊接后不再进行加工。采 用的设备一般为立式车床和摇臂钻床，设备投资 少。 3)履带架 履带架根据产品的设计要求，其加工有两种工 艺方案。 第一种工艺方案：涨紧装置支架与U形梁拼焊 后组成履带架，焊接后不再进行支重轮、托链轮安 装面加工，U形梁拼焊单独加工，支重轮、托链轮安 装螺栓孔采用钻模进行加工，不需钻前划线加工。 这种方法设备投资少，小松山推、山东临工挖掘机 分厂、广西柳工股份挖掘机分厂、常州现代公司都 采用这种工艺方法。 第二种工艺方案：行走减速机安装座、涨紧装 置支架与U形粱拼焊后组成履带架，拼焊后零件比 较大，对机床要求也比较大，安装、加工较费时，焊 I公用工程设计 lA止k饥越幽腑枷l 接后进行支重轮、托链轮安装面加工，支重轮、托链 轮安装螺栓孔采用钻模进行加工，不需钻前划线加 工。一般都采用龙门加工中心进行加工，设备投资 较大，合肥日立挖掘机公司、徐州卡特都采用这种 方式。 3动臂、斗杆 动臂和斗杆均属于长臂件，结构相似，加工内 容相当。各油缸、销轴连接孔有一定的同轴度和平 行度要求，相对应的各孔平行度为伽．5衄，各孔 的同轴度为咖．25I砌，零件焊接后进行整体加工， 以确保零件的位置公差要求。履带式液压挖掘 机有多种用于不同场合的工作装置，动臂和斗 杆的种类很多，尺寸差别大。动臂和斗杆一般 都采用双面加工的方式，可采用以下几种机床进行 加工： 1)采用数控(数显)双面卧式镗铣床进行加工 用数控(数显)双面卧式镗铣床进行加工，不 带有刀库，机床采用人工换刀，机床不具备刀具 的检测、补偿功能。根据机床的布置方式可分为二种型 式： ①机床的工作台移动，机床主轴沿Y、Z轴移 动，可实现同时铣削端面和镗孔，机床的主要参数 为： 左右主轴直径 咖130衄 左右主轴锥孔锥度公制8矿 左右主轴最大许用扭矩3400N·m 左右主轴转速范围3．5r／min～70眦／min 工作台尺寸 9000衄×1600舢 左右主轴箱垂直行程2000衄 主电机功率 2×15l【w ②机床的立柱移动，工作台不移动。该机床的 缺点就是两个立柱在使用一段时间后，需对两个立 柱进行对中、调零。 2)采用双立柱加工中心进行加工 双立柱加工中心进行加工的好处，在于每个立 柱均有单独的驱动系统进行控制，每个立柱均可独 立完成各自的加工任务。双立柱加工中心带有刀 库，根据动臂和斗杆的加工内容，最多需配30把 刀。小松山推、合肥日立、常州现代等都采用这种加 工方式。 4铲斗 挖掘机的铲斗生产工艺可分为整体组焊后进 行加工和焊前进行加工两种方式，后一种加工方法 是国内挖掘机厂家普遍采用的方法。 1)整体组焊后进行加工 这种工艺方案的优点在于能保证装配的一致 性，保证装配的精度。装配、焊接工序分开，有利于 提高各工种生产效率和按节拍组织流水线生产。由 于相对刚度大，有利于减少焊接变形，缩短起吊运 输工作时间。缺点是整体焊接难以实现焊接自动 化，铲斗焊接完成后整体在双面卧式镗铣床或专用 机床上进行加工，工件吊装、找正和装夹很烦琐，同 时由于侧板干涉，使得镗杆行程过长，致使加工难 度增加，而且设备投资较大。 2)铲斗焊前进行加工 将铲斗的后板、立板与加强板组焊后，作为 小部件进行加工，加工后再与其它部件总体拼 焊。由于其余焊缝大多呈对称状态分布在其两 侧，只要采用合适的焊接顺序，整体焊接后对加工 精度影响很小，能满足其公差要求。这种加工方法 的优点在于小部件镗孔易于找正、装夹，同时也 缩短了镗杆的行程，使加工更方便，提高了生产效 率，设备投资小，在一般的卧式镗床上就可以进行 加工。搪 【收稿日期】2008．05．06 鳞者简黝 叶道军(1968～)，男，安徽蚌埠人，高级工程师，从事机 械工厂设计与研究，(电子信箱)yed撕lln2008@126．com。 挖掘机结构件机械加工工艺探讨 作者： 叶道军， YE Dao-jun 作者单位： 机械工业第一设计研究院,安徽,蚌埠,233017 刊名： 工程建设与设计 英文刊名： CONSTRUCTION & DESIGN FOR PROJECT 年，卷(期)： 2008，""(8) 被引用次数： 0次 相似文献(10条) 1.期刊 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 范存超.李祥忠.崔继永.彭德林 小型挖掘机结构件焊接变形的控制 -工程机械2008,39(2) 履带式挖掘机的结构件主要是上、下车架和动臂、斗杆、铲斗,车架是工作装置与行走机构连接的载体,是挖掘机的重要组要组成部分,结构件的质量 直接影响挖掘机的工作性能和使用寿命.由于结构件的钢板厚度规格跨度大,焊接工艺参数变化也较大,且主要结构件是箱形结构,如工艺控制不当,焊接变 形仍然较大.针对小型挖掘机结构件不同的焊接变形,提出了反变形法、背靠背刚性固定焊接法和严格控制焊接顺序等控制焊接变形的方法,不但减少了矫 正焊接变形的工作量,而且保证了结构件的质量,从而提高整机的可靠性和寿命. 2.期刊论文 王晋生.陈丽中.郑春刚 P&H2300XP矿用挖掘机结构件展开图形的设计与计算 -重型机械科技 2003,""(2) 介绍了P&H2300XP矿用挖掘机结构件展开图形的设计与计算在设计中,重点考虑了结构与受力分析和焊接过程的工艺要求.如:压边余量、钢板对接及 钢板的后期处理.应用展开放样的基本方法一平行线法、放射线法以及三角形法等15种常用非圆曲线和展开图形,设计出能够适用于数控火焰切割机的专 用系统.可以提高板金放样的产品质量和工作效率. 3.学位论文 王天武 挖掘机大型结构件焊接工艺研究 2003 挖掘机由于它所处的工况条件决定,必须有坚固的整体结构和可靠性.因此,研究大型结构件的焊接制造技术对提高结构件的制造水平及提高企业的竞 争能力无疑具有很大的现实意义和经济价值. 4.期刊论文 魏建平 大型挖掘机结构件用钢的失效分析 -科技情报开发与经济2004,14(7) 针对某矿山用大型挖掘机焊接结构构件的开裂事故,模拟实际工况研究了15MnV钢的动态断裂特性,分析了产生脆性开裂的原因. 5.会议论文 刘雅娣.陈卓华 大型挖掘机结构件用CF60钢的焊接试验及应用研究 1997 介绍了ＣＦ６０钢在大型挖掘机制造中的焊接试验及应用研究。根据大型挖掘机斗杆与起重臂结构件承受动载荷的特点，着重介绍了ＣＦ６０钢及 焊接接头的动态断裂韧性，采用ＣＦ６０钢制造的大型挖掘机的主要受力结构件可满足严寒地区矿山的使用要求。 6.期刊论文 李飞.屈长珠 简述液压挖掘机主要结构件机械加工方案 -工程建设与设计2010,""(7) 对目前履带式液压挖掘机行业中焊接结构件的机械加工主要工艺方法进行简述. 7.会议论文 王昌章 PC600—6型挖掘机铲斗的制作焊接工艺 2008 本文介绍了PC600—6挖掘机铲斗制作焊接工艺，通过投入试用，产品质量稳定，验证了所采取的焊接工艺是可靠的，不仅节约资金，也为我们制作 同类产品积累了丰富的经验，同时也起到抛砖引玉作用，共同探讨重型机械金属结构件的焊接技术。 8.期刊论文 厉中刚 对履带式挖掘机的部分构件加工技术工艺分析 -科技资讯2009,""(36) 本文是作者结合多年工作经验,主要针对目前履带式挖掘机的部分构件的加工技术工艺做出了一些简单的阐述,以供参考. 9.学位论文 赵京星 挖掘机动臂有限元分析与优化设计 2006 本文首先分析了挖掘机的市场需求和技术现状，提出了提高挖掘机产品质量的重要性和意义。通过挖掘机工作装置设计的分析技术介绍，针对挖掘 机动臂设计存在问题，引出了挖掘机工程分析的有关理论，阐述了运动仿真和有限元分析的方法和步骤。 提出了运动仿真的方法，在不同工况和载荷组合下对动臂指定部位进行应力普查分析，然后根据分析结果，从中选出对结构强度影响最大的工况和 载荷，作为下一步有限元分析的工况和载荷。并根据有限元分析结果对动臂结构进行设计优化。然后以CLG806动臂为例,阐述了在设计过程中，如何利用 有限元方法分析动臂的应力分布、发现设计中的问题并及时解决，成功地对其动臂结构进行优化设计，从而缩短设计、研发时间，降低设计过程中对物 理样机的依赖程度，降低开发成本。并将有限元方法推广运用到其它老产品动臂设计改进及新产品结构件设计优化中去，从而提高产品结构件的可靠性 ，取得了良好的运用效果，为企业创造了良好的经济效益和社会价值。 10.会议论文 刘雅娣.陈卓华 国内外大型挖掘机主要受力结构件用钢的差异 1990 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_gcjsysj200808025.aspx 授权使用：北京理工大学(北京理工大学)，授权号：f19513db-b2e3-4e76-b7df-9e0f00dd737a 下载时间：2010年10月14日