地下铲运机大臂焊接工装设计

郭 兵 傅 挺

(山东金岭矿业股份有限公司)

地下铲运机大臂焊接工装设计

郭 兵 傅 挺

(山东金岭矿业股份有限公司)

大臂是地下铲运机工作机构的主要部件之一，连接着铲斗和前机架，同时与翻斗油缸和连杆机构铰接。工作时需要承受多种巨大交变载荷，对制造加工精度提出了较高要求。为了保证焊缝质量和控制焊接变形，针对地下铲运机大臂组件的结构特点、工艺特点和实际加工情况，设计了一套简易的焊接工装，不仅保证了焊接质量，降低了成本，而且在实际生产中应用效果良好。

地下铲运机 工作机构 大臂 焊接工装

地下电动铲运机主要用于矿山井下铲装、运输爆破后的松散物料，也可用于铁路、公路以及水利等隧道工程，特别适合于工作条件恶劣，作业现场狭窄、低矮以及泥泞的作业面。随着这几年采矿技术的不断进步，大型地下矿山采掘向无轨化、大型化和自动化方向发展。地下铲运机主要由工作机构、前车架、后车架、驱动装置等部件组成，体积大，质量重，结构复杂，焊缝较多，对加工精度要求比较严格。为了保证最终装配精度和焊接质量，各部件在专用焊接工装上焊接。因此，在满足质量要求的情况下，采用一些简易工装是提高产品生产效率，降低成本的有效途径。

1 工作机构

WJD-2型地下铲运机的工作机构为正转六杆机构，由铲斗、大臂、连杆、摇臂、翻斗油缸和前机架组成，见图1。其中大臂主要起着骨架作用，无论地下铲运机的工作机构是铲入、举升，还是卸料和运输，都承受非常复杂的载荷，尤其是承受着来自铲斗、摇臂、举升油缸和前机架的共同作用。因此，大臂的结构应力分布与工作机构的刚度、强度乃至整机性能密切相关。

图1 WJD-2型地下铲运机工作机构

2 大臂结构

大臂主要由主梁和横梁两大部分组成。主梁包括顶板、左侧板和右侧板，横梁主要包括小臂和钢管，主要材料为Q345A碳素结构钢和抗扭刚度较大的管材，都具有良好的焊接性能。地下铲运机大臂的主要组成部分见图2。

图2 大臂结构

大臂作为工作机构中的主要承载件，体积较大，质量重，结构复杂；各组成零件有尺寸要求，并且有多个轴孔，孔间距尺寸要求严格，孔之间有同心度要求；焊缝分布不均匀，且尺寸较长，同时焊接后存在较大的焊接应力，容易出现大的变形。因此，为了保证其焊接质量和最终装配精度，必须设计一套简单合理的焊接工装。

3 大臂焊接工装设计

根据大臂的结构特点和焊接质量要求，组焊主要满足以下几点：

(1)焊件上有很多轴孔，保证孔间距尺寸要求。

(2)保证主梁和横梁的位置要求和垂直度。

(3)保证主梁各板之间的尺寸要求，以及左侧板和右侧板的对称度。

(4)保证主梁内左右销座的同轴度，以及与两侧板的垂直度。

(5)保证主梁内轴套与两侧板的垂直度，以及与顶板的位置要求。

(6)保证横梁中摇臂固定板与钢管的位置要求和垂直度。

(7)保证横梁中小臂和钢管的位置要求和垂直度。

设计的大臂焊接工装的结构主要由左压板、锁紧螺母、垫圈、工艺轴、隔套、锥形套、右压板组成，见图3。

图3 大臂焊接工装

根据大臂的结构特点，将焊接过程分解，先将部分零件下料组装，组焊成组合件，最后由若干零件及组合件组焊成焊接总成。用左右压板把大臂整体压紧，安装工艺轴a，并拧紧螺母使其锁紧；安装削边芯轴，使摇臂固定板和钢管成为一体；装夹工艺轴b时，配上限位隔套a、b、c，同时拧紧螺母，用锥形套将其夹紧。焊接工装装夹完毕后，对大臂焊接总成进行最终组焊。焊后必须对大臂进行必要退火处理，消除约束应力和残余应力，减小焊后变形。该焊接工装具有以下特点：

(1)结构简单，易加工，易组装，易拆卸和易操作。

(2)使工件处于最佳的施焊部位，焊缝的成型性良好，工艺缺陷明显降低，焊接速度得以提高。

(3)在保证组装精度和焊接要求的同时，减少了焊接过程中焊接件的变位操作，降低了生产强度，提高了生产安全。

4 结 论

目前，该大臂焊接工装已经投入生产使用，保证了焊接质量，提高了生产效率，降低了成本，满足了各项技术性能指标要求，得到了职工们的好评，具有广阔的推广前景。

2014-08-25)

郭 兵(1981—)，男，工程师，255081 山东省淄博市张店区中埠镇。