抬高顶梁体焊后抬高尺寸的控制

薛鹏源 王兴华 成振华

（郑州四维矿业机械有限责任公司，河南 郑州450000）

随着煤炭行业的发展，液压综采支护设备得到广泛推广，液压支架作为主要支护设备，其需求量不断提高。但液压支架的制造过程中，结构件焊接变形一直是影响产品质量和生产效率的重要问题。抬高顶梁体是经常采用的顶梁体结构形式，结构复杂、抬高部分变形量不易控制，尤其具有代表性[1]。

图1 带抬高的顶梁体

1 顶梁体变形分析

在顶梁体焊接过程中，顶梁体主要有纵向收缩变形和横向收缩变形：

1.1横向收缩变形可引起顶板横向弯曲，但通过打横向支撑和背撑的形式，基本可以将横向收缩变形控制在可接受范围内，此处不讨论。

1.2纵向收缩变形可引起顶板纵向弯曲，尤其是带有抬高的顶梁体，由于前端横向截面较窄因此刚度较小，致使前端横向收缩明显，导致抬高尺寸减小。因此将抬高尺寸的控制作为此处重点。

2 顶梁体抬高变形控制

2.1 现行工艺措施[2]

现行保证顶梁体抬高尺寸的工艺措施主要就是反变形和焊后矫正：

2.1.1 反变形主要是指下料时人为增加顶板及主筋板等的抬高尺寸，使焊后收缩变形后刚好满足抬高要求。反变形的缺点就是主筋板等筋板类零件抬高尺寸下料时不易控制，结果造成拼点后各位置抬高尺寸大小不一。

2.1.2 焊后矫正就是顶梁体焊接完成后，使用烤枪并辅以外力对抬高尺寸进行人为干预变形。焊后矫正缺点就是会直接降低矫正处调质类高强板强度，而且其矫正尺寸范围较小，还有就是对复杂变形的矫正不易控制。

2.2 工艺措施改进

图2 带抬高主筋板

经过以上分析，现以提高主筋板下料精度作为切入点对原有工艺措施加以改进。液压支架用结构件下料都是采用火焰热切割，而热切割下料不论是采用设置连接点还是优化切割顺序方式，经实验都无法完全有效控制此类零件抬高尺寸的变形，所以必须采用机械加工的方法来保证抬高尺寸，具体方法如下。

2.2.1 主筋板下料前排版

下料排版时，将主筋板的抬高尺寸在原有工艺尺寸基础上加大10mm（视主筋不同适当调整）。如对应顶板工艺抬高尺寸为H（+15～+17），可将主筋板抬高尺寸调整为H（+25～+27），具体方法为如下。

2.2.1.1 先画出抬高尺寸为H（+15～+17）的主筋板图形；

2.2.1.2 将画好的主筋板沿图3交点旋转，使旋转后抬高处尺寸比原主筋板高出10mm；

图3

图4

2.2.1.3 两主筋确定的外轮廓线即为新主筋板的外形（见图4）；

2.2.1.4 铰接孔及定位孔为旋转前后两组主筋板各孔的内切圆，过孔为两组主筋板过孔旋转后构成的长孔；

图5

2.2.1.5 适当位置设置连接点；

2.2.1.6 设置抬高处斜边先于直边切割的切割顺序。

（2）下料

不同排版位置主筋板下料后分开堆放，方便后续分组时挑选。

（3）分组拼点

选用同一排版位置的内外主筋板，抬高处斜边对齐后四件一组定位焊固定，挑选时注意四件主筋直边偏差最大处应小于附图尺寸A/2（A值根据实际下料图模拟）。

图6

2.2.4 刀检

按附图位置及尺寸(L1及L2根据实际情况模拟计算)摆放分组主筋板，并固定。若有主筋刀检不到，尺寸L1可适当降低3～5mm，保证刀检后主筋板工艺抬高尺寸H1±3。

图7

3 结论

通过使用刀检的方法提高主筋板下料精度，提高顶梁体拼装精度，辅以合理的抬高尺寸工艺和焊接顺序，可实现对顶梁体抬高尺寸的有效控制，保证产品质量，提高生产效率。

［1］王国法，等.高端液压支架及先进制造技术［M］.北京：煤炭工业出版社，2010.

［2］《焊接工艺与操作技巧丛书》编委会.焊接应力、变形的控制工艺与操作技巧［M］.辽宁科学技术出版社，2011.