半自动焊在平地机铲刀体焊接上的应用

贾晓东，伍俊杰，蓝伟斌

（广西柳工机械股份有限公司，广西 柳州 545007）

半自动焊在平地机铲刀体焊接上的应用

贾晓东，伍俊杰，蓝伟斌

（广西柳工机械股份有限公司，广西 柳州 545007）

为提高平地机铲刀体焊接效率，根据铲刀体的结构特点，改进拼焊工艺，设计新的焊枪夹具，实现了铲刀体导板的半自动焊。半自动焊具有操作方便，焊接效率高，焊缝质量高，成本低廉，劳动强度低等特点，对类似结构件的焊接有较高的应用推广价值。

铲刀体；半自动焊；焊枪夹具；焊接效率

铲刀体是平地机的重要结构件之一，结构复杂，焊缝众多。其中，导板位置有四条等长直焊缝，总长度超过13m。由于手工焊效率不高，制约了产能提升。通过采用半焊接小车，设计焊接夹具，采用双枪焊接，实现了导板的半自动焊，提高了焊接效率，降低了工人的劳动强度，改善了焊接操作环境。

1 铲刀体结构工艺分析

铲刀体由刀板组件、槽钢和导板等拼焊而成，如图1所示。铲刀体的拼焊工艺为：先将刀板等部件拼焊为刀板组件，然后将刀板组件与槽钢拼焊，最后拼焊两根导板。其中，两根导板上的四条角焊缝，特点可总结为：等长度、等焊角尺寸、焊缝长直，宜采用半自动焊。

图1 铲刀体结构图

2 半自动焊小车原理

半自动焊小车采用侧吸结构形式。其主要由行走机构、侧吸机构、焊枪调整机构和控制机构组成，如图2所示。各机构的作用如下：

（1）行走机构：主要为焊接小车车身，安装有侧吸机构、焊枪调整机构和焊枪控制机构。

（2）侧吸机构：主要为前后两个可调的不等长的侧吸轮，如图3所示。侧吸轮靠紧侧吸板时，车身与侧吸板呈一定夹角θ(θ<90°)，焊接小车行走时，会有向侧吸面行走的趋势，形成侧吸力，以保证焊接小车紧沿侧吸面行走。其中，夹角θ越大，侧吸力越大，行走阻力也越大。θ宜选用较小值，一般不大于10°。

（3）焊枪调整机构：装夹焊枪，并对焊枪进行全方位调整，以适应不同位置焊缝的焊接。

（4）控制机构：控制焊接小车的行走方向、速度等，以适应不同尺寸焊缝的焊接。

图2 半自动焊小车

图3 侧吸机构原理图

3 铲刀体半自动焊工艺工装改进

由于铲刀体外形尺寸较大、结构复杂，按照传统拼焊工艺，焊接导板焊缝时，铲刀体需要翻转180°，焊缝到焊接平台的距离差超过185mm，其空间位置也各不相同，所以，焊接小车上焊枪装夹高度和角度差异较大，远超焊接小车自身的可调范围。如何使焊接小车的焊枪达到焊缝的位置，方便调整焊枪的不同装夹角度，并最大程度降低焊接变形，提高焊接效率，是本次应用的难点。

通过改变铲刀体拼焊工艺，先拼焊导板和槽钢，焊缝距焊接平台距离最大只有65mm，四条焊缝高度均在焊小车调整范围内。同时，导板和槽钢拼焊后结构简单，起吊方便，还可以直接使用槽钢和导板做装夹的定位面，使焊缝均在水平位置。槽钢的装夹采用面和孔结合方式，焊接平台上安装有两件等高圆搭，用以支撑槽钢和导板。借助槽钢上一组圆孔，用螺栓将槽钢压紧固定，以控制焊接变形[1]。

当确定铲刀体的拼焊工艺后，经过各种姿态下的焊接过程模拟，设计一套焊枪夹具，实现了焊枪不同装夹角度及位置的调整。焊枪夹具主要包括加长杆和焊枪夹头。加长杆固定在焊接小车上，焊枪夹头用于夹持焊枪。焊枪夹头采用方形结构，装在进加长杆内，可以伸缩调整伸长量，有效地避免了焊枪旋转。夹头位置为两个半圆槽结构，装进焊枪后，用螺栓紧固，就可以夹紧焊枪。加长杆上开有螺纹孔，用螺栓固定，保证焊枪夹头安装后的稳定性，如图4所示。导板侧面经过加工，在工装上拼搭后，侧面与焊缝始终平行，选择导板侧面作为侧吸板，在导板两侧各放置两台焊接小车，采用双枪对称焊，以提高焊接效率，降低焊接变形[2]。焊接小车前进时，侧吸轮就紧沿导板侧面行走，焊枪可以保持较高的位置精度。送丝机构及其管线全部悬挂在送丝架上，可以来回滑动，焊接小车拖动管线行走时，管线不会与工件刮碰缠绕，使用起来更灵活[3]，如图5所示。

图4 焊枪夹具示意图

图5 送丝架示意图

4 实施过程及效果

导板上正反两面各两条等长焊缝，分两次焊接，由两台半自动焊小车，双枪对称焊接。具体焊接过程为，第一次焊反面焊缝，如图6所示。反面焊完后，翻转装夹工件，再焊正面焊缝，如图7所示。焊接方法为MAG焊，采用80%Ar+20%CO2作为保护气体。

图6 焊接示意图(反面)

图7 焊接示意图(正面)

经过现场调试，当前后侧吸轮到侧吸面的距离差为15mm时，侧吸面与车身的夹角θ约为5°，焊接小车行走稳定，并制定如下焊接工艺参数，如表1所示。经过一段时间实施后，进行了现场评定，与手工焊相比，焊接效率提高了46.2%，焊接变形小，并保持了较好的焊接质量，特别是焊缝成形更加平滑美观，飞溅少。

表1 半自动焊工艺参数

5 结束语

铲刀体导板半自动焊操作方便，焊接效率高，也改善了焊接操作环境，降低了焊接弧光烟尘的危害，对类似的结构件，具有较高的推广意义。

[1]方洪渊，等.焊接结构学[M].北京：机械工业出版社，2010.

[2]屈晓斌，刘长勇，段金钟.双焊枪自动焊在行走架单梁焊接中的应用[J].工程机械，2007，38(2)：42-43.

[3]王宗杰，等.熔焊方法及设备[M].北京：机械工业出版社，2007.

App lication of Sem i-Automatic Welding on the Blade

JIA Xiao-dong，WU Jun-jie，LANWei-bin
（Guangxi LiugongMachinery Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi545007，China）

In order to improve the welding efficiency of the blade,according to the structural characteristics of the blade,by improving tailor-welded process,designing new welding fixture,the semi-automatic welding of the guide plate of the blade is fulfilled.Semi-automatic welding has advantages of easy operation,high welding efficiency,high weld quality,low cost,and low labor strength,which has a good practical popularize value to welding the similar structure.

blade；semi-automaticwelding；welding fixture；weldingefficiency

TG44

B

1672-545X（2014）04-0200-02

2014-01-07

贾晓东（1988—），男，河南叶县人，助理工程师，学士，主要从事产品结构工艺、焊接等研究；伍俊杰（1986—），男，湖南衡南县人，工艺师，学士，主要从事焊接、机械加工技术等研究；蓝伟斌（1964—），男，广西柳州人，技师，大专，主要从事产品工艺装备、机械加工技术等研究。