挖掘機左右車架焊接變形控制

賈德厚

1. 概述

左右車架是挖掘機上車架的組成部分，挖掘機的工作油箱、液壓油箱、水箱、駕駛室及車身外罩等零部件與之連接，并承載其重量。在該機型小批量試制時發現，左右車架C型板長梁直線度出現了不同程度的超差。其中長梁兩端與中部的最大彎曲量達到了16mm，而設計要求直線度≤3mm。為了解決這個問題，我們在分析了左右車架、焊接變位機具體結構特點，以及焊后變形規律后，決定采取反變形方法來糾正焊接引起的變形。經過我們多次試驗，最終使C型板長梁直線度達到了設計要求。

2. 左右車架焊接變形分析

（1）左右車架結構 左右車架較長的外端邊分別由一條2m多長的折彎C型板長梁和多個短橫板組成（見圖1、圖2）。其中短橫板按照設計圖樣要求分別與C型板長梁進行焊接，其中短橫板一端在組裝時插入C型板內，另一端懸空。待左、右車架各自分別焊接完成后，其短橫板的懸空端再與中框架左右立板分別拼裝焊接。

圖1 左車架結構

圖2 右車架結構

（2）焊接變位機 左右車架經組裝合格后，在3m多長且能進行360°旋轉的兩根U型梁焊接變位機上進行焊接，C型板長梁懸空放在變位機機體的長梁上，短橫梁搭在變位機的右側梁上，左右車架的前后端及中部再由各自夾具壓緊。由于變位機僅起壓緊工件和方便焊工焊接操作作用，所以焊工往往按照工藝要求根據焊接工藝順序調節變位機的角度，從而使工件的焊縫位置達到平位焊接方式的要求。

（3）焊接變形 左右車架由于其自身的結構設計特點，C型板長梁板總長為2 850mm，且板較薄（4mm），剛性差，所以焊接完成后極易造成C型板長梁發生焊后彎曲變形，從而導致C型板長梁側焊后直線度嚴重超差。我們對前期的8臺份C型板長梁焊后用平板尺測量，左右車架C型板長梁直線度出現了不同程度的超差，其中長梁兩端與中部的最大彎曲量達到了16mm（左右C型板長梁具體檢測結果見圖3）。

3. 焊接變形控制措施

（1）焊接變位機的改造 為了能有效控制C型板長梁的焊后直線度要求，結合焊接變位機自身的實際構造情況，我們用改造焊接變位機的辦法實現反變形來控制C型板長梁的焊后直線度，使之達到設計要求。具體方法是在焊接變位機自身夾緊的梁上各焊裝一塊搭子，以保證兩搭子外側之間形成的直線與裝夾的C型板長梁平行，再在焊接變位機的中部焊接一個加緊裝置，以保證反變形措施的實施（焊接變位機改造見圖4）。

（2）反變形控制措施 左右車架在焊接前將C型板長梁的底端與兩個搭子靠實，測量夾緊裝置自由狀態螺桿伸出的長度尺寸；再用焊接變位機中間夾緊裝置對C型長梁進行反變形加力，并測量夾緊后螺桿伸出的長度尺寸。整個左右車架焊接完成后再用平板尺檢測車架C型長梁的直線度。重復上述操作，反復調整夾緊力，找出保證C型板長梁直線度要求的夾緊尺寸范圍，定能滿足設計要求。左右車架焊接操作如圖5所示。

4. 反變形措施實施效果

反變形控制措施實施效果如附表所示。從表中結果看，當用焊接變位機中間夾緊裝置對C型長梁進行反變形加力，使螺桿伸出的長度尺寸與夾緊裝置自由狀態螺桿伸出的長度為5mm時，左右框架焊后C型板梁直線度就可以完全達到設計要求（見圖6）。

5. 結語

通過對焊接變位機的改造和試驗驗證，最終用反變形法實現了左右車架C型板長梁的焊接變形控制，保證了圖樣的設計要求。同時通過多次試驗的數據分析，最終確立了左右車架焊前的反變形控制量。給操作者在實現C型板長梁直線度控制方面提供了操作依據，也為以后類似問題的解決，提供了正確的思路和經驗。

圖3 C型板長梁焊后彎曲

圖4 焊接變位機改造

圖5 左右車架改善后操作

圖6 C型長梁反變形后的直線度

反變形控制措施實施后試驗數據 （mm）

[1] 史光遠.焊接結構設計與制造[M].北京：黃河水利出版社，2006：8.

[2] 陳煥明.焊接工裝設計[M].北京：航空工業出版社，2006：8.