半自動焊在平地機鏟刀體焊接上的應用

賈曉東，伍俊杰，藍偉斌

（廣西柳工機械股份有限公司，廣西 柳州 545007）

半自動焊在平地機鏟刀體焊接上的應用

賈曉東，伍俊杰，藍偉斌

（廣西柳工機械股份有限公司，廣西 柳州 545007）

為提高平地機鏟刀體焊接效率，根據鏟刀體的結構特點，改進拼焊工藝，設計新的焊槍夾具，實現了鏟刀體導板的半自動焊。半自動焊具有操作方便，焊接效率高，焊縫質量高，成本低廉，勞動強度低等特點，對類似結構件的焊接有較高的應用推廣價值。

鏟刀體；半自動焊；焊槍夾具；焊接效率

鏟刀體是平地機的重要結構件之一，結構復雜，焊縫眾多。其中，導板位置有四條等長直焊縫，總長度超過13m。由于手工焊效率不高，制約了產能提升。通過采用半焊接小車，設計焊接夾具，采用雙槍焊接，實現了導板的半自動焊，提高了焊接效率，降低了工人的勞動強度，改善了焊接操作環境。

1 鏟刀體結構工藝分析

鏟刀體由刀板組件、槽鋼和導板等拼焊而成，如圖1所示。鏟刀體的拼焊工藝為：先將刀板等部件拼焊為刀板組件，然后將刀板組件與槽鋼拼焊，最后拼焊兩根導板。其中，兩根導板上的四條角焊縫，特點可總結為：等長度、等焊角尺寸、焊縫長直，宜采用半自動焊。

圖1 鏟刀體結構圖

2 半自動焊小車原理

半自動焊小車采用側吸結構形式。其主要由行走機構、側吸機構、焊槍調整機構和控制機構組成，如圖2所示。各機構的作用如下：

（1）行走機構：主要為焊接小車車身，安裝有側吸機構、焊槍調整機構和焊槍控制機構。

（2）側吸機構：主要為前后兩個可調的不等長的側吸輪，如圖3所示。側吸輪靠緊側吸板時，車身與側吸板呈一定夾角θ(θ<90°)，焊接小車行走時，會有向側吸面行走的趨勢，形成側吸力，以保證焊接小車緊沿側吸面行走。其中，夾角θ越大，側吸力越大，行走阻力也越大。θ宜選用較小值，一般不大于10°。

（3）焊槍調整機構：裝夾焊槍，并對焊槍進行全方位調整，以適應不同位置焊縫的焊接。

（4）控制機構：控制焊接小車的行走方向、速度等，以適應不同尺寸焊縫的焊接。

圖2 半自動焊小車

圖3 側吸機構原理圖

3 鏟刀體半自動焊工藝工裝改進

由于鏟刀體外形尺寸較大、結構復雜，按照傳統拼焊工藝，焊接導板焊縫時，鏟刀體需要翻轉180°，焊縫到焊接平臺的距離差超過185mm，其空間位置也各不相同，所以，焊接小車上焊槍裝夾高度和角度差異較大，遠超焊接小車自身的可調范圍。如何使焊接小車的焊槍達到焊縫的位置，方便調整焊槍的不同裝夾角度，并最大程度降低焊接變形，提高焊接效率，是本次應用的難點。

通過改變鏟刀體拼焊工藝，先拼焊導板和槽鋼，焊縫距焊接平臺距離最大只有65mm，四條焊縫高度均在焊小車調整范圍內。同時，導板和槽鋼拼焊后結構簡單，起吊方便，還可以直接使用槽鋼和導板做裝夾的定位面，使焊縫均在水平位置。槽鋼的裝夾采用面和孔結合方式，焊接平臺上安裝有兩件等高圓搭，用以支撐槽鋼和導板。借助槽鋼上一組圓孔，用螺栓將槽鋼壓緊固定，以控制焊接變形[1]。

當確定鏟刀體的拼焊工藝后，經過各種姿態下的焊接過程模擬，設計一套焊槍夾具，實現了焊槍不同裝夾角度及位置的調整。焊槍夾具主要包括加長桿和焊槍夾頭。加長桿固定在焊接小車上，焊槍夾頭用于夾持焊槍。焊槍夾頭采用方形結構，裝在進加長桿內，可以伸縮調整伸長量，有效地避免了焊槍旋轉。夾頭位置為兩個半圓槽結構，裝進焊槍后，用螺栓緊固，就可以夾緊焊槍。加長桿上開有螺紋孔，用螺栓固定，保證焊槍夾頭安裝后的穩定性，如圖4所示。導板側面經過加工，在工裝上拼搭后，側面與焊縫始終平行，選擇導板側面作為側吸板，在導板兩側各放置兩臺焊接小車，采用雙槍對稱焊，以提高焊接效率，降低焊接變形[2]。焊接小車前進時，側吸輪就緊沿導板側面行走，焊槍可以保持較高的位置精度。送絲機構及其管線全部懸掛在送絲架上，可以來回滑動，焊接小車拖動管線行走時，管線不會與工件刮碰纏繞，使用起來更靈活[3]，如圖5所示。

圖4 焊槍夾具示意圖

圖5 送絲架示意圖

4 實施過程及效果

導板上正反兩面各兩條等長焊縫，分兩次焊接，由兩臺半自動焊小車，雙槍對稱焊接。具體焊接過程為，第一次焊反面焊縫，如圖6所示。反面焊完后，翻轉裝夾工件，再焊正面焊縫，如圖7所示。焊接方法為MAG焊，采用80%Ar+20%CO2作為保護氣體。

圖6 焊接示意圖(反面)

圖7 焊接示意圖(正面)

經過現場調試，當前后側吸輪到側吸面的距離差為15mm時，側吸面與車身的夾角θ約為5°，焊接小車行走穩定，并制定如下焊接工藝參數，如表1所示。經過一段時間實施后，進行了現場評定，與手工焊相比，焊接效率提高了46.2%，焊接變形小，并保持了較好的焊接質量，特別是焊縫成形更加平滑美觀，飛濺少。

表1 半自動焊工藝參數

5 結束語

鏟刀體導板半自動焊操作方便，焊接效率高，也改善了焊接操作環境，降低了焊接弧光煙塵的危害，對類似的結構件，具有較高的推廣意義。

[1]方洪淵，等.焊接結構學[M].北京：機械工業出版社，2010.

[2]屈曉斌，劉長勇，段金鐘.雙焊槍自動焊在行走架單梁焊接中的應用[J].工程機械，2007，38(2)：42-43.

[3]王宗杰，等.熔焊方法及設備[M].北京：機械工業出版社，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

賈曉東（1988—），男，河南葉縣人，助理工程師，學士，主要從事產品結構工藝、焊接等研究；伍俊杰（1986—），男，湖南衡南縣人，工藝師，學士，主要從事焊接、機械加工技術等研究；藍偉斌（1964—），男，廣西柳州人，技師，大專，主要從事產品工藝裝備、機械加工技術等研究。