平地機(jī)后車架拼焊工裝的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

摘 要：隨著客戶需求的不斷升級(jí)，平地機(jī)車型也呈現(xiàn)多樣化的發(fā)展趨勢。后車架作為平地機(jī)的主要結(jié)構(gòu)件，其種類及數(shù)量也逐步增加。在傳統(tǒng)的組合平臺(tái)上進(jìn)行后車架的拼焊時(shí)，存在操作難度大、生產(chǎn)效率低等問題。針對(duì)后車架結(jié)構(gòu)及零部件尺寸特征，設(shè)計(jì)了一種通用型的后車架拼焊工裝。在該拼焊工裝上，可以生產(chǎn)多種車型的后車架，節(jié)約了車間生產(chǎn)場地，提高了拼焊效率，也降低了操作者勞動(dòng)強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞：平地機(jī)；后車架；拼焊工裝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.005

平地機(jī)作為一種重要的工程機(jī)械，在構(gòu)筑路基路面、修筑邊坡、開挖邊溝等方面發(fā)揮著不可替代的作用。后車架是平地機(jī)上的主要構(gòu)件之一，起到承載發(fā)動(dòng)機(jī)、前車架、油箱及松土器等部件重量的作用[1]。在傳統(tǒng)的組合平臺(tái)上拼焊后車架時(shí)，受生產(chǎn)條件的影響，生產(chǎn)效率偏低，已成為平地機(jī)生產(chǎn)的瓶頸。而隨著平地機(jī)的多樣化發(fā)展，機(jī)型種類不斷增加，現(xiàn)有的組合平臺(tái)及生產(chǎn)場地，已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需要。因此，急需設(shè)計(jì)一種通用型的后車架拼焊工裝，來解決這一瓶頸問題。

1 后車架結(jié)構(gòu)及制造工藝

平地機(jī)主要結(jié)構(gòu)件有前車架、后車架、牽引架、回轉(zhuǎn)圈、鏟刀體、松土器等，其結(jié)構(gòu)及分布位置如圖1所示。后車架在平地機(jī)的后部，其前部與前車架鉸接，后部與松土器連接。后車架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件較多，主要由前上鉸接板、前下鉸接板、槽鋼、尾板、前側(cè)板、后橋支座、變速箱支座及諸多尺寸不一的螺母板組成，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

后車架一般采用模塊化的制造工藝，先將前上鉸接板、前下鉸接板、槽鋼等拼焊為組合件，然后在組合平臺(tái)上將上述組合件拼焊為后車架框架，最后拼焊數(shù)量諸多的螺母板等小部件。組合拼臺(tái)是通用型拼臺(tái)，可以進(jìn)行多種結(jié)構(gòu)件的拼焊作業(yè)。拼焊后車架時(shí)，受組合拼臺(tái)尺寸及場地等因素的限制，一次只能拼焊一臺(tái)后車架，導(dǎo)致組合平臺(tái)利用率不高、生產(chǎn)組織效率低。因此，設(shè)計(jì)一種通用型的后車架拼焊工裝，滿足多機(jī)型生產(chǎn)需要，是迫在眉睫的問題。

2 后車架拼焊工裝的設(shè)計(jì)

隨著平地機(jī)產(chǎn)品多樣化，為以縮短工裝制造時(shí)間，提高工裝通用性，對(duì)后車架拼焊工裝也提出了模塊化、通用化的設(shè)計(jì)思想[2]。工裝設(shè)計(jì)時(shí)，既要考慮不同后車架的定位基準(zhǔn)及尺寸特征，設(shè)計(jì)不同的定位模塊，以實(shí)現(xiàn)通用性，也要考慮不同后車架的結(jié)構(gòu)及尺寸差異對(duì)工裝設(shè)計(jì)難度的影響。根據(jù)對(duì)后車架的結(jié)構(gòu)分析，其零部件種類、數(shù)量雖然較多，但其結(jié)構(gòu)保持相對(duì)一致，大部分零件具有通用性。因此，確認(rèn)主要結(jié)構(gòu)件的定位尺寸的差異，并制定合理的定位方案，是工裝設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵點(diǎn)。經(jīng)梳理，后車架的結(jié)構(gòu)涉及的關(guān)鍵定位尺寸，如圖3所示。

其中，各個(gè)尺寸代號(hào)及含義如下：

L：后車架主定位孔到尾板距離；

H：槽鋼下表面到前下鉸接板距離；

W：后車架寬度；

D1：前上鉸接板定位孔直徑；

D2：前下鉸接板定位孔直徑；

L1：前鉸接板定位孔到后橋支座距離；

L2：前鉸接板定位孔到變速箱支座距離。

經(jīng)過對(duì)各種機(jī)型后車架的結(jié)構(gòu)及尺寸分析，最終確定四種機(jī)型的結(jié)構(gòu)及尺寸差異較小，適合設(shè)計(jì)通用型拼焊工裝，其關(guān)鍵定位尺寸，如表1所示。表1的數(shù)據(jù)顯示，四種機(jī)型的后車架主定位孔、車架寬度及高度等尺寸一致，主要差異點(diǎn)是后車架長度及變速箱支座位置不一致。因此，后車架拼焊工裝的設(shè)計(jì)，必須考慮這些差異點(diǎn)的定位方法。

后車架通用拼焊工裝采用Creo制圖軟件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)效果如圖4所示。前下鉸接板的定位銷采用固定銷結(jié)構(gòu)形式；前上鉸接板的定位銷采用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)形式，并與定位套配合使用，可實(shí)現(xiàn)快速裝夾；左右槽鋼零件采用內(nèi)側(cè)偏心旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)定位、外部夾緊的方式，后車架出模方便、避免與工裝干涉卡滯；變速箱支座零件采用了不同的定位銷定位，拼焊不同機(jī)型車架時(shí)切換對(duì)應(yīng)機(jī)型的定位銷，即可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位；尾板設(shè)計(jì)前后雙重夾緊機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)不同長度后車架的拼焊。后車架通用拼焊工裝完成數(shù)模設(shè)計(jì)后，需將這四種機(jī)型后車架，按照預(yù)先設(shè)定的工藝對(duì)整個(gè)拼焊過程進(jìn)行仿真分析，查找潛在問題并改進(jìn)設(shè)計(jì)，如圖5所示。設(shè)計(jì)方案經(jīng)評(píng)審可行后，方可開始加工生產(chǎn)。

3 后車架拼焊工裝的應(yīng)用

后車架拼焊工裝加工完畢后，經(jīng)三坐標(biāo)測量，其定位銷、定位面等關(guān)鍵定位尺寸均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。在工裝上對(duì)這四種平地機(jī)后車架進(jìn)行拼焊驗(yàn)證，后車架各部件裝夾牢固、定位準(zhǔn)確，出模方便、與工裝沒有干涉卡滯等異常情況，后車架拼焊后的尺寸符合工藝要求，如圖6所示。

后車架通用型拼焊工裝經(jīng)過三個(gè)月使用后，對(duì)后車架拼焊作業(yè)時(shí)間進(jìn)行測定，相對(duì)在組合拼臺(tái)上生產(chǎn)時(shí)，四種車型后車架的平均拼焊時(shí)間降低了70分鐘，生產(chǎn)效率提升了29%，如表2所示。后車架通用型拼焊工裝的應(yīng)用，提升了后車架拼焊效率，降低了操作者勞動(dòng)強(qiáng)度及對(duì)組合拼臺(tái)的依賴，達(dá)到了預(yù)期的效果。

4 結(jié)束語

通過設(shè)計(jì)一套通用型拼焊工裝，實(shí)現(xiàn)了多機(jī)型后車架的生產(chǎn)，對(duì)生產(chǎn)效率的提升具有重大意義，同時(shí)也節(jié)約了車間場地，降低了操作者勞動(dòng)強(qiáng)度。后車架拼焊工裝模塊化、通用化的設(shè)計(jì)思想，對(duì)具有類似結(jié)構(gòu)及尺寸結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)制造，具有較高的借鑒及推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳沛，黃皓，陳文，郭世旺.平地機(jī)后機(jī)架工況分析與試驗(yàn)測試[J].工程機(jī)械，2011（06）：32-36.

[2]梁春芝，黃河杰.淺談工藝裝備設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢[J].裝備制造技術(shù)，2015（11）：109-111.

作者簡介：蘭偉斌（1964-），男，廣西柳州人，大專，高級(jí)主管工藝師，主要從事產(chǎn)品工藝裝備、機(jī)械加工及焊接技術(shù)等方面研究。