液壓缸焊接工藝設(shè)備的研制

康凱

摘 要：文章以原有CA6140車床為基礎(chǔ)，通過變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)主軸無級(jí)調(diào)速及焊接件的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，利用三爪卡盤與尾座頂尖實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定心夾緊，采用專用卡具實(shí)現(xiàn)焊槍5個(gè)自由度調(diào)整，研制了液壓缸焊接工藝設(shè)備。經(jīng)使用證明，能夠滿足液壓缸焊接工藝的要求，保證了焊接質(zhì)量、提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：液壓缸；環(huán)縫焊接；對(duì)比分析

中圖分類號(hào)：TH137.51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）09-0001-01

隨車起重運(yùn)輸車是一種通過液壓舉升及伸縮系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)貨物的升降、回轉(zhuǎn)、吊運(yùn)的設(shè)備，通常裝配于載貨汽車上。其主要組成部件支腿液壓缸性能的可靠與否，直接關(guān)系到隨車起重運(yùn)輸車操縱的安全性、穩(wěn)定性和方便性。支腿液壓缸的缸體與底座、活塞桿與輸出端連接件均采用環(huán)形焊接而成，焊接工藝的設(shè)備是保證焊接質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵點(diǎn)，也是本文研究的重點(diǎn)。目前國內(nèi)采用焊接方法基本為兩種：一種是手工焊接，一種是自動(dòng)焊接，原采用手工焊接，其生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品合格率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，很難實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。本文利用現(xiàn)有車床等設(shè)備研制液壓缸焊接工藝設(shè)備，確保高質(zhì)量的批量生產(chǎn)。經(jīng)使用證明，液壓缸焊接工藝設(shè)備定位準(zhǔn)確、焊接時(shí)間短、減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高了生產(chǎn)效率，產(chǎn)品合格率由原來的90%提高到99.9%，其經(jīng)濟(jì)效益是非?？捎^的。

1 設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

液壓缸焊接工藝設(shè)備主要應(yīng)用在重型運(yùn)輸車生產(chǎn)企業(yè)，屬于機(jī)械制造設(shè)備。其主要功能是能夠完成隨車起重運(yùn)輸車支腿液壓缸缸體與底座的焊接，及液壓缸活塞輸出端與連接件的焊接。

設(shè)備由導(dǎo)軌床體、滑臺(tái)機(jī)構(gòu)、金橋ALP-D變頻器控制的工作旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、工件頂緊機(jī)構(gòu)，焊槍調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、焊槍夾持機(jī)構(gòu)以及CO2氣體保護(hù)焊機(jī)等組成，其結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

①機(jī)械設(shè)計(jì)：床身采取的是臥式結(jié)構(gòu)，由原有機(jī)床CA6140改造而成，并裝有一套不易變形的導(dǎo)軌，用于焊槍調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和工件頂緊機(jī)構(gòu)的移動(dòng)。在主軸的端部安裝有三爪卡盤，用于裝夾定位需焊接的工件，并可自動(dòng)定心。

②控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：設(shè)備主轉(zhuǎn)動(dòng)部分主要采用原車床的減速機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳動(dòng)，利用交流變頻器控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為無級(jí)調(diào)節(jié)，適用不同壁厚液壓缸，穩(wěn)定可靠。

③軸向和徑向移動(dòng)設(shè)計(jì)：設(shè)備利用車床的絲杠調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)焊槍的軸向位置，利用車床滑板箱來手動(dòng)調(diào)節(jié)焊槍與工件距離。焊槍夾持機(jī)構(gòu)采用自制十字調(diào)架，焊接角度可靈活地進(jìn)行三維調(diào)節(jié)，焊槍夾持牢固可靠。

④頂緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：頂緊機(jī)構(gòu)可在床身導(dǎo)軌上滑動(dòng)，通過調(diào)整機(jī)頭尾座的距離以適應(yīng)不同長度的工件；采用手動(dòng)頂緊方式，便于工件的頂緊和放松。

⑤焊接工藝選擇：設(shè)備采用CO2氣體保護(hù)電源（熔化極），利用CO2氣體做保護(hù)。CO2氣體熔敷速度快、焊件基體熔池深、熔化效率高，而且價(jià)格低，抗銹及抗裂性能好。

該設(shè)備采用轉(zhuǎn)動(dòng)端夾緊工件，另一端頂緊工件的方式，CO2焊槍相對(duì)不動(dòng)的原理與焊接電源匹配實(shí)現(xiàn)液壓缸環(huán)縫的焊接。

2 主要技術(shù)指標(biāo)

①變頻器選用的是上海金橋ALP-D型號(hào)，與原機(jī)床CA6140電機(jī)配套，用來控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)，使工件旋轉(zhuǎn)速度在0～ 1 500 rpm之間無級(jí)調(diào)整，并且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，使焊材堆高一致、焊縫美觀。

②焊槍選用型號(hào)為NBC-350 A，適用于0.8～1.2 mm實(shí)芯或藥芯的焊絲類型。

③卡具選用15吋三爪卡盤和莫氏5號(hào)頂尖構(gòu)成，可方便焊接工件夾持并自動(dòng)定心，從而使焊槍與工件的距離和相對(duì)位置穩(wěn)定，以保證焊接質(zhì)量。

3 液壓缸焊接工藝設(shè)備與人工焊接技術(shù)對(duì)比分析

3.1 效率對(duì)比

為了驗(yàn)證該液壓缸焊接工藝設(shè)備的工藝效率，進(jìn)行了該設(shè)備與人工焊接技術(shù)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，見表1。

由表1中顯示的人工焊接技術(shù)與液壓缸焊接工藝設(shè)備的效率數(shù)據(jù)對(duì)比，可以看出液壓缸焊接工藝設(shè)備的使用，可以大幅度提高企業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率；產(chǎn)品質(zhì)量也得到了保證，合格率由原來的90%提高到了99.9%。

3.2 時(shí)間對(duì)比

為了驗(yàn)證該設(shè)備的焊接時(shí)間，進(jìn)行了該設(shè)備與人工焊接技術(shù)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，見表2。

以往的缸體與底座及活塞桿與輸出端的焊接均采用手工焊接技術(shù)進(jìn)行環(huán)縫焊接。由表2可看出，熟練焊工將一套組合件焊接完畢大約需要12 min。

而使用液壓缸焊接工藝設(shè)備，把缸體與底座或活塞桿與輸出端在焊接機(jī)床夾緊、固定后，便可進(jìn)行環(huán)縫焊接，總計(jì)焊接時(shí)間僅為5 min。且該焊接過程定位準(zhǔn)確，可一次性完所有的焊接過程。

3.3 經(jīng)濟(jì)效益分析

以規(guī)格為100 mm缸體與底座焊接為例：原焊接一套工件，焊工的工時(shí)費(fèi)用0.34元，組焊工時(shí)費(fèi)用0.66元，氣消耗費(fèi)用0.82元，本設(shè)備推廣后使用，將把兩道工序合并為一道工序完成。焊接工時(shí)費(fèi)用為0.65元、氣消耗費(fèi)用0.50元，計(jì)每套可節(jié)約人工費(fèi)用 0.35元、節(jié)約氣消耗費(fèi)用0.32元，按年組焊各種規(guī)格圓形件3萬套計(jì)算，其他項(xiàng)目不計(jì)，一臺(tái)設(shè)備生產(chǎn)產(chǎn)品的焊接成本費(fèi)用就可節(jié)約2萬元左右。而此設(shè)備研制費(fèi)用僅用了0.2萬元。原手工焊接合格率一直在90%左右，現(xiàn)達(dá)到100%，由此可見，其經(jīng)濟(jì)效益是非?？捎^的。

4 結(jié) 語

高效、清潔、低成本是焊接技術(shù)長期追求的目標(biāo)，用本文研制的液壓缸焊接工藝設(shè)備進(jìn)行環(huán)縫焊接替代傳統(tǒng)的手工焊接，是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的開始，該焊接設(shè)備操作簡單、維修方便，具有較高的工藝穩(wěn)定性，顯著提高了焊接質(zhì)量。對(duì)于小型企業(yè)更為適用。除具有省工、省時(shí)及焊接操作簡便的特點(diǎn)外，液壓缸焊接工藝設(shè)備還可以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工作環(huán)境，顯著提高焊接生產(chǎn)效率。

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