浅谈机床焊接结构的设计

钟杰

摘 要：我国改革开放以来，在党和国家政策的号召下，成千上万的民营工厂不断创办起来，正是这些民营工厂的兴办，使得我国国民经济在短时间内得到飞速发展。工厂的生产离不开机床，也正是这些数以万计的机床拉动了国民经济，因此我国有“在机床上的国家”一称。

关键词：机床;焊接结构;设计

引言

工厂中被用来生产和制造零部件或成品的机器被称为生产母机，简称机床。由于跟零部件的生产或制造有关，所以机床的种类繁多，主要有木工机床、锻压机床以及新出现的数控机床等。尽管机床的种类有很多，但所有机床都是由一块一块零部件相互焊接后制造出来的。因此机床的制造对焊接水平的要求极高，并且合理的焊接结构才能保证制造出的产品质量合格。机床的大致组成部件有支撑其他零件重量和压力的承重部件，如机床的床身和立柱便是承重部件;改变主机运行速度的调速部件;用于输送和输出制造零件和成品零件的进给部件;以及操纵系统和冷却系统。下面文章将结合机床的主要结构部件，讨论一下机床焊接结构的设计。

1.减轻机床重量增加灵活性

现阶段机床大都是一体焊接式，这就在极大程度上限制了机床灵活性，除了特殊情况外需要挪动机床，一般来讲自机床生产安装后一直到损坏，机床至始至终都会在一个位置。因此要保持机床灵活性就要减轻机床重量，在造型设计上尽量在保证实用性基础上缩小机床的规模，可使各部件叠加化以减少占地面积，在材料使用上灵活运用，不一定每个部件都需要钢板来制作，一些边角甚至是无关紧要的的部位可采用可拆卸轻钢来安装，保证机床的灵活性、可移动性。在重要的结构部件可采用加强肋，定型框来焊接，既保证质量还提高灵活性。在设置操纵杆时可以集中设置到一个单元中，避免操作杆过多造成使用的复杂性。

2.机床结构的焊缝

机床由于是各个零部件组成后焊接到一起的，所以在焊接时往往会留下许多焊缝痕迹，这也是机床在长时间使用后易发生故障的一个因素。因此在制造机床的时候应适当减少焊缝工作。想要减少焊缝前期设计时就要合理布局，一些零件还可以通过使用集成板或成型版拼装省去焊接步骤，如此以来减少焊接工作后焊接痕迹也大大减少。这不仅减少机器发生故障的概率，还很大程度上使机床更加美观、一体化。

3.机床焊接结构设计所需注意事项

机床的承重部件是整个机床中刚度最高的部件，由于其作用是承受来自整个机床其他部件的重量和压力，因此其刚度比正常部件高几倍到几十倍不等。为了使承重部件的整个部件刚度统一均匀，并在成型后尽量保证部件和机床平整，要在设计和焊接机床时注意以下问题：

3.1设计部件重量均匀

为了使机床承重部件的承重和抗压均匀，在设计机床时要考虑除承重部件以外其他部件的重量和工作中形成的压力，要避免质量较大的部件都集中在一个区域或者产生大压力的部件组合在一起，这会导致机床使用时承重部件磨损过大以至于发生故障

3.2部件密闭与开放式设计

一些机床在工作时需要空气通透性对机床进行冷却处理，因此在设计时需要对相应部位进行开放式处理，但又为了防止灰尘杂物吸入，所以开放式设计并不是要经机床内部零件完全暴露在空中，而是在焊接设计时，对焊接断面进行打孔，打孔直径要控制在五毫米内，在此可以选择水枪打孔。而在一些需要提高刚度的部位需要进行密闭处理，来保障零件的安全运行，但在焊接时由于焊接部位相对脆弱会影响刚度，因此可以用焊接曲面来将一条焊接痕分成两条，从而使所受压力也被分散开，防止集中于一个部位造成断面。

3.3各部件的焊接要点

在将各部件与外钢板焊接相互焊接时，要采取提高高度或加赠钢板的方式，对焊接部位进行加固，防止在运行中，由于共振或者压力过大发生表层断面，或者各部件脱离导致机床报废。并且加固钢板时要在钢板内侧加固，因为机器共振往往是从机床内向外扩散，因此在内侧加装钢板可以有效地缓解共振带来的大频率振辐。

4.机床结构的焊接设计

机床的主要结构有承重结构、调速部件、进给部件、操纵系统和冷却系统。在设计机床时要从最基础的部件开始制造，就如在建造楼房时从打地基开始施工。机床最基础的部件就是承重结构，这也是机床最为重要的部件，因为整个机床将在承重部件之上建造。在制造承重部件时应该直接选用一体式部件，避免焊接后由于焊接点刚度低而造成的焊接面斷面。并且适当在承重部件上加装承重柱来分散重力和压力。在制造好承重部件后应由内而外地焊接机床，这种焊接方式可防止在焊接内部结构时由于其他部件的遮挡而无法焊接。可以从进给部件和制造系统开始焊接，先将制造系统和操作系统相连，确保操纵杆可以完全控制制造系统工作后再进行焊接，然后再将进给部件焊接上去。为了提高机床工作效率，可以将一个进给系统对准两个制造系统，实现一机两用，再统一使用出件口生产出产品，而为了方便维修可以将两个制造系统并联，在使用同一个主干路时遇到突发故障互不影响工作。最后焊接的则是冷凝系统和调速系统，冷却系统加装在整个制造系统上，及时为制造系统冷却，并可以在一个系统冷却时另一系统正常工作。最后将整个制造流程中使用的系统与承重系统相焊接，在焊接时务必保证焊接牢固，对准孔位，谨防出现人工失误，机床在使用时出现断面情况。一些开放式部件可以使用焊接阻拦网，来保证在通气状态下，防止灰尘杂物的卷入。

结束语

国内机床制造厂商现阶段对效仿国外制造机床的技术已经相对成熟，但是在设计焊接结构时仍处于发展阶段，一些遇到的新问题只有在实际操作中才可以发现，从而进行总结得出自己的经验，并再应用到结构焊接设计中。机床厂商设计制造的进步便是得益于这些点点滴滴的问题。相信我国机床制造行业的发展将不断前进，各方面技术也将得到完善和优化。

参考文献

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[2]邓坤，苑明海，俞红焱，董蓉.螺旋叶片自动焊接机床的设计与分析[J].机械设计与制造工程，2016，4507：62-64.

（作者单位：成都理工大学）