先进的挖掘装载机斗杆工艺

孙响 王磊

先进的挖掘装载机斗杆工艺

孙响 王磊

斗杆作为挖掘装载机挖掘部分的关键零部件，其与挖臂、挖斗以及液压缸等相连，属于长臂类零件，结构特点是铰接孔多，且铰接孔间有一定的同轴度和平行度要求。其加工工艺直接影响产品的生产效率和产品质量。本文从点焊工装和镗工装的设计、以及焊接机器人的使用等方面介绍一种先进的斗杆加工工艺。

挖掘装载是一种前端装载、后端挖掘的特种工程机械。斗杆作为挖掘装载机挖掘部分的关键零部件（见图1），其通过铰接孔D1～D5与挖斗、挖臂、液压缸、小摇臂及连杆等相连构成挖掘装载机的挖掘工作机构，铰接孔间有较高的同轴度和平行度要求，因此斗杆加工工艺为焊接后整体进行镗加工。

斗杆的工艺流程为：下料→单板件加工→总成铆焊→总成通焊→人工补焊→总成镗→抛丸、涂装→入库待装。

研究斗杆加工工艺流程后发现，影响斗杆生产效率和加工质量的主要工序为总成铆焊、总成满焊和总成镗。本文主要介绍这三个工序的工艺及其工装夹具设计。

1. 斗杆铆焊工艺及其工装

斗杆铰接孔D1～D5上焊套铆焊前加工出底孔（单边留3.5mm余量），其余单板件加工至图样尺寸；铆焊工艺：将侧板吊上工装后，依次用心轴定位铰接孔D1～D5焊套，并将其余侧板铆焊；然后将底板吊上工装铆焊、筋板（中间所有筋板）和板定位铆焊，并将内部所有焊缝焊满；最后将上板吊上工装定位铆焊，并将其与小件定位铆焊。

斗杆点焊工装（见图2）由底座、铰接孔D1～D5 定位机构、水平夹紧结构和竖直夹紧机构四部分组成。焊套定位采用心轴定位，大缺口垫片螺母配合式快速夹紧机构，具有定位准确，易于操作的特点；竖直夹紧机构采用旋转式快速夹紧机构，水平采用大螺栓顶紧垫板夹紧，具有夹紧力大，夹紧快速的特点。

图1 斗杆结构

图2 铆焊工装示意

图3 焊接机器人工作照片

2. 斗杆通焊

为减小斗杆的焊接变形，我公司斗杆主要焊缝采用焊接机器人工作站（见图3）焊接的通焊

工艺，这大大降低了焊接质量对工人技能的依赖，减小了人为不确定因素的影响。由于船型焊缝是最适合机器人焊接，所以我们设计头尾架式双支撑单轴变位机，实现斗杆焊接过程中的位置调节，保证焊接质量。

在机器人上完成的焊缝有：侧板（左右各一块）分别与底板和上板间的四条长直焊缝（见图1），其为角焊缝，焊脚高为8mm，每条焊缝长达1.7m；铰接孔（D2～D4）的焊套四周的环焊缝，其也为角焊缝，焊脚高为8mm。通焊要求：焊接顺序为先焊接四条长直焊缝，然后焊接D2～D4铰接孔。焊接长直焊缝时，为了利于预热和散热，减小焊接变形，要求从大头向小头进行焊接，同时利用焊接变位机翻转斗杆，实现对称焊接；焊接参数如附表所示。

3. 镗加工

斗杆镗加工主要完成D1～D5五个铰接孔系的加工，其尺寸精度要求为H8，相互间平行度要求为0.2mm。为了保证进度要求，我们采用精密落地对头镗床配合镗工装的方法加工。精密镗床

具有两个双交换工作平台，可以实现一个平台进行镗加工，另一平台进行装夹工件。

镗工装的设计原则为：定位快速准确，夹紧可靠，且设计为两组同步工装，实现两个斗杆同时加工，这种设计大大提高了镗加工效率。

斗杆镗工装（见图4）由底座、锥形定位机构、压紧机构、顶紧机构和定位机构等组成，锥形定位机构由一组正反旋传动丝杆、定位锥和定位座等组成，通过定位锥快速定位铰接孔D2和D4，然后调节好定位机构，通过压紧机构和顶紧机构将斗杆固定，最后取下定位锥进行镗加工。

4. 结语

本文从工装夹具的设计、焊接机器人工作站和先进机床的使用等方面介绍一种先进的斗杆加工方法。

图4 镗工装

具有以下特点：

（1）铆焊工装以孔定位，定位准确，采用机械式定位快速加紧机构，定位夹紧效率高。

（2）通焊采用焊接机器人工作站焊接，降低了对工人技能的依赖，焊接质量好，生产效率高。

（3）镗加工采用先进的加工设备，具有双交换平台，镗工装设计为两组同步工装，大大提高了加工效率和产品质量。

[1] 陈焕明．焊接工装设计[M].北京：航空工业出版社，2006．

[2]刘伟、周广涛、王玉松．焊接机器人基本操作及应用[M]．北京：电子工业出版社，2012．

[3] 吴拓．现代机床夹具设计（二版）[M]．北京：化学工业出版社，2006．

斗杆焊接参数

孙响等，徐州徐工特种工程机械有限公司。