履帶起重機桁架臂中間節(jié)組扇拼裝及定位焊質(zhì)量控制

李新群，余欽偉，李長洲

徐工集團(tuán)工程機械股份有限公司建設(shè)機械分公司 江蘇徐州 221000

1 序言

21世紀(jì)前10年，被稱為“中國工程機械發(fā)展的黃金時代”，中國工程機械行業(yè)得到了飛速的發(fā)展。履帶起重機具備起重能力強、接地比壓小、轉(zhuǎn)彎半徑小及帶載行走功能，滿足多種不同工況的要求，使其成為現(xiàn)代化施工中的重要起重設(shè)備，其顯著的優(yōu)越性得到施工單位的普遍認(rèn)可。

桁架臂作為履帶起重機的主要組成部分及受力部件，其質(zhì)量的優(yōu)劣，直接影響桁架臂安裝周期和整機使用性能。中間節(jié)作為桁架臂主要零部件之一，也是桁架臂中數(shù)量最多的結(jié)構(gòu)件，其質(zhì)量的合理控制一直是履帶起重機產(chǎn)品生產(chǎn)中需要攻克的難題，特別是履帶起重機桁架臂中間節(jié)組扇拼裝及定位焊質(zhì)量控制。

2 桁架臂中間節(jié)生產(chǎn)工藝流程

履帶起重機桁架臂中間節(jié)結(jié)構(gòu)由接頭A、接頭B、主弦管、直腹管、斜腹管組成，如圖1所示。

圖1 履帶起重機典型桁架臂中間節(jié)結(jié)構(gòu)件

各制造單位根據(jù)自身設(shè)備配置條件和實際生產(chǎn)水平，結(jié)合桁架臂主弦管直徑的大小和桁架臂截面尺寸的大小變化，實際生產(chǎn)制造工藝存在較大差異,常見履帶起重機典型桁架臂中間節(jié)結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)流程如下。

1）生產(chǎn)流程一：下料→桁架臂組管→主弦管與接頭焊接→桁架臂組扇→桁架臂組體→腹管焊接→機加工。

2）生產(chǎn)流程二：下料→桁架臂組扇→桁架臂組體→焊接→機加工。

3）生產(chǎn)流程三：下料→桁架臂組扇→桁架臂組體→焊接。

總結(jié)上面的生產(chǎn)工序，不管采用那種工藝流程，都有桁架臂組扇的工序。

3 桁架臂中間節(jié)組扇拼裝及定位焊生產(chǎn)現(xiàn)狀

生產(chǎn)流程一中，桁架臂中間節(jié)組扇拼裝及定位焊生產(chǎn)現(xiàn)狀如圖2所示。采用快速鎖緊銷將導(dǎo)軌、支承座A、支承座B、三維工作臺和移動機構(gòu)組成一個可變化的高精度平臺，通過組裝和調(diào)節(jié)定位結(jié)構(gòu)、工裝接頭A、工裝接頭B的相應(yīng)位置，結(jié)合V形塊高度調(diào)節(jié)器及定位銷軸既可保證桁架臂中間節(jié)組扇拼裝及定位焊質(zhì)量，又能夠減少工裝設(shè)計和制造成本。移動機構(gòu)的設(shè)計不僅滿足單扇取件的方便性，還拓寬了桁架臂的制造范圍，而且減少了工裝的調(diào)節(jié)時間，提升了生產(chǎn)效率。

圖2 生產(chǎn)流程一中桁架臂中間節(jié)組扇拼裝及定位焊

生產(chǎn)流程二、生產(chǎn)流程三中桁架臂中間節(jié)組扇拼裝及定位焊生產(chǎn)現(xiàn)狀如圖3所示。先由鉚工在拼裝及定位焊平臺上用粉線簡單地按照產(chǎn)品設(shè)計圖樣放樣，再找?guī)讐K小板或小管點焊在平臺上進(jìn)行組扇拼裝及定位焊。該生產(chǎn)現(xiàn)狀很難有效控制組扇拼裝及定位焊質(zhì)量，存在以下問題。

圖3 生產(chǎn)流程二、生產(chǎn)流程三中桁架臂中間節(jié)組扇拼裝及定位焊

1）長期在平臺上點焊定位塊會導(dǎo)致平臺的平面度降低，從而導(dǎo)致桁架臂組扇拼裝及定位焊質(zhì)量難以控制。

2）從單根主弦管的角度來看，不僅有定位無加緊，而且主弦管兩端均有定位塊，存在過定位現(xiàn)象，直接影響組扇拼裝及定位焊效率和質(zhì)量，并且增加了放取件難度。

3）從整體組扇的角度來看，均存在有定位無加緊現(xiàn)象，而且兩根主弦管兩端和外側(cè)均有定位塊，存在過定位現(xiàn)象，直接影響組扇拼裝及定位焊效率和質(zhì)量，并且增加取件難度。

4）直腹管無定位，直接影響組扇拼裝及定位焊質(zhì)量及后續(xù)與直腹管相關(guān)零部件的拼裝及定位焊質(zhì)量。

5）主旋桿與腹管拼裝及定位焊時，定位焊不規(guī)范，未點固，極易產(chǎn)生焊后角變形。

4 桁架臂中間節(jié)組扇拼裝及定位焊質(zhì)量控制優(yōu)化改進(jìn)

針對生產(chǎn)流程二、生產(chǎn)流程三中桁架臂中間節(jié)組扇拼裝及定位焊存在的問題，結(jié)合三維柔性拼裝及定位焊工裝的兩化三性（模塊化、通用化，經(jīng)濟性、靈活性和精確性[1]）特點，設(shè)計了桁架臂中間節(jié)組扇拼裝及定位焊工裝，如圖4所示。

圖4 桁架臂中間節(jié)組扇拼裝及定位焊工裝

（1）工裝操作流程 該工裝操作流程如下。

1）采用快速鎖緊銷將支腿、三維工作臺組裝成一個基本單元。

2）采用快速鎖緊銷將U形方箱與基本單元組裝成整體。

3）采用快速鎖緊銷安裝長度方向左右兩側(cè)支撐角鐵、定位角尺定位主弦管側(cè)面。

4）采用快速鎖緊銷安裝主弦管一端的支撐角鐵、定位角尺定位主弦管端面。

5）按照3）和4）設(shè)定的定位面放置主弦管。

6）采用快速鎖緊銷安裝主弦管另一端的支撐角鐵（快速鎖緊銷不鎖死），通過180°夾緊器壓緊支撐角鐵，從而壓緊主弦管。

7）按照設(shè)計要求用90°夾緊器、180°夾緊器壓緊主弦管。

8）采用快速鎖緊銷按照設(shè)計要求安裝支撐角鐵和定位角尺，借助自制定位塊A和B定位一端直腹管。

9）采用快速鎖緊銷按照設(shè)計要求安裝定位角尺，借助自制定位塊A和B定位另一端直腹管。

10）拼裝及定位焊斜腹管，操作結(jié)束。

在以上操作過程中需注意：在組裝直腹管時，為了使直腹管順利放入正確位置，可以將右側(cè)主弦管的夾緊順序放到9）以后操作；8）和9）中的自制定位塊A和B需根據(jù)不同的產(chǎn)品尺寸來確定。

（2）工裝特點 該工裝具有如下特點。

1）桁架臂中間節(jié)組扇是根據(jù)桁架臂的特點及實際生產(chǎn)過程中質(zhì)量控制主要因素、工人的操作便利性而設(shè)計的，其工裝的設(shè)計原理通過X、Y、Z三個平面的定位和X、Y、Z三個方向的夾緊來實現(xiàn)。

2）桁架臂中間節(jié)組扇拼裝及定位焊順序是先定位、夾緊主弦管，再定位直腹管，之后點焊直腹管，最后拼裝及定位焊斜腹管。

3）桁架臂中間節(jié)組扇拼裝及定位焊工裝的三維工作臺、U形方箱、支撐角鐵、定位角尺及自制定位塊等各定位元件均通過數(shù)控加工中心一次性完成整體加工，保證各加工尺寸精度及相對位置關(guān)系。

4）考慮到桁架臂長度、寬度方向，以及主弦管、腹管直徑尺寸的多樣化，桁架臂中間節(jié)組扇拼裝及定位焊工裝能夠?qū)崿F(xiàn)靈活調(diào)整，通過自制定位塊的設(shè)計可以滿足各種噸位履帶產(chǎn)品桁架臂中間節(jié)組扇拼裝及定位焊的需要。

（3）工裝優(yōu)點 該工裝不僅能夠大幅提升桁架臂組扇拼裝及定位焊質(zhì)量，同時還具備以下優(yōu)點。

1）制造流程較短，節(jié)約廠房的實際使用空間，減少人員配置。

2）不僅工藝設(shè)計簡單，操作方便，而且該拼裝及定位焊工藝易推廣。

3）通過支腿、三維工作臺、U形方箱、支撐角鐵、定位角尺及夾緊器不同組合的靈活調(diào)整，不僅可以滿足各種規(guī)格的桁架臂中間節(jié)組扇拼裝及定位焊，還可以滿足異形結(jié)構(gòu)的桁架臂組扇拼裝及定位焊。

4）采用快速鎖緊銷實現(xiàn)定位、鎖緊，更換元件及成套工裝調(diào)整較方便，省時省力，在提高工作效率的同時還可降低員工勞動強度。

5）在桁架臂中間節(jié)組扇拼裝及定位焊工裝的設(shè)計階段，充分考慮員工的實際操作狀態(tài)，并結(jié)合人體力學(xué)工程，采取立式操作方式，可有效地提高員工工作效率，降低員工勞動強度。

針對桁架臂中間節(jié)組扇拼裝及定位焊不規(guī)范現(xiàn)象，同時結(jié)合實際生產(chǎn)過程中質(zhì)量控制主要因素、工人的操作便利性等規(guī)范定位焊。定位焊是否規(guī)范在主弦管和直腹管拼焊時影響較大，隨意的定位焊會造成桁架臂焊接嚴(yán)重變形和焊縫根部缺陷，影響桁架臂的使用性能，降低桁架臂的安全性。根據(jù)結(jié)構(gòu)件的拼焊位置，規(guī)范定位焊的位置與焊接順序（見圖5），若結(jié)構(gòu)件的拼焊位置較好，則可采用4點對稱的定位焊法則，這能夠進(jìn)一步有效地控制焊接變形[2]。

圖5 定位焊示意

5 結(jié)束語

通過采取多種綜合措施，桁架臂中間節(jié)組扇拼裝及定位焊質(zhì)量得到有效控制，同時也滿足了操作指導(dǎo)書規(guī)定的要求，減少了生產(chǎn)現(xiàn)場質(zhì)量反饋次數(shù)。以上控制方式提高了組扇拼裝及定位焊質(zhì)量，降低了返修率和生產(chǎn)成本，提升了企業(yè)的生產(chǎn)效率。通過總結(jié)桁架臂中間節(jié)組扇拼裝及定位焊質(zhì)量控制方法，為其他桁架結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的組扇拼裝及定位焊提供了參考依據(jù)。