抬高頂梁體焊后抬高尺寸的控制

薛鵬源 王興華 成振華

（鄭州四維礦業(yè)機(jī)械有限責(zé)任公司，河南 鄭州450000）

隨著煤炭行業(yè)的發(fā)展，液壓綜采支護(hù)設(shè)備得到廣泛推廣，液壓支架作為主要支護(hù)設(shè)備，其需求量不斷提高。但液壓支架的制造過程中，結(jié)構(gòu)件焊接變形一直是影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的重要問題。抬高頂梁體是經(jīng)常采用的頂梁體結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、抬高部分變形量不易控制，尤其具有代表性[1]。

圖1 帶抬高的頂梁體

1 頂梁體變形分析

在頂梁體焊接過程中，頂梁體主要有縱向收縮變形和橫向收縮變形：

1.1橫向收縮變形可引起頂板橫向彎曲，但通過打橫向支撐和背撐的形式，基本可以將橫向收縮變形控制在可接受范圍內(nèi)，此處不討論。

1.2縱向收縮變形可引起頂板縱向彎曲，尤其是帶有抬高的頂梁體，由于前端橫向截面較窄因此剛度較小，致使前端橫向收縮明顯，導(dǎo)致抬高尺寸減小。因此將抬高尺寸的控制作為此處重點(diǎn)。

2 頂梁體抬高變形控制

2.1 現(xiàn)行工藝措施[2]

現(xiàn)行保證頂梁體抬高尺寸的工藝措施主要就是反變形和焊后矯正：

2.1.1 反變形主要是指下料時人為增加頂板及主筋板等的抬高尺寸，使焊后收縮變形后剛好滿足抬高要求。反變形的缺點(diǎn)就是主筋板等筋板類零件抬高尺寸下料時不易控制，結(jié)果造成拼點(diǎn)后各位置抬高尺寸大小不一。

2.1.2 焊后矯正就是頂梁體焊接完成后，使用烤槍并輔以外力對抬高尺寸進(jìn)行人為干預(yù)變形。焊后矯正缺點(diǎn)就是會直接降低矯正處調(diào)質(zhì)類高強(qiáng)板強(qiáng)度，而且其矯正尺寸范圍較小，還有就是對復(fù)雜變形的矯正不易控制。

2.2 工藝措施改進(jìn)

圖2 帶抬高主筋板

經(jīng)過以上分析，現(xiàn)以提高主筋板下料精度作為切入點(diǎn)對原有工藝措施加以改進(jìn)。液壓支架用結(jié)構(gòu)件下料都是采用火焰熱切割，而熱切割下料不論是采用設(shè)置連接點(diǎn)還是優(yōu)化切割順序方式，經(jīng)實(shí)驗(yàn)都無法完全有效控制此類零件抬高尺寸的變形，所以必須采用機(jī)械加工的方法來保證抬高尺寸，具體方法如下。

2.2.1 主筋板下料前排版

下料排版時，將主筋板的抬高尺寸在原有工藝尺寸基礎(chǔ)上加大10mm（視主筋不同適當(dāng)調(diào)整）。如對應(yīng)頂板工藝抬高尺寸為H（+15～+17），可將主筋板抬高尺寸調(diào)整為H（+25～+27），具體方法為如下。

2.2.1.1 先畫出抬高尺寸為H（+15～+17）的主筋板圖形；

2.2.1.2 將畫好的主筋板沿圖3交點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，使旋轉(zhuǎn)后抬高處尺寸比原主筋板高出10mm；

圖3

圖4

2.2.1.3 兩主筋確定的外輪廓線即為新主筋板的外形（見圖4）；

2.2.1.4 鉸接孔及定位孔為旋轉(zhuǎn)前后兩組主筋板各孔的內(nèi)切圓，過孔為兩組主筋板過孔旋轉(zhuǎn)后構(gòu)成的長孔；

圖5

2.2.1.5 適當(dāng)位置設(shè)置連接點(diǎn)；

2.2.1.6 設(shè)置抬高處斜邊先于直邊切割的切割順序。

（2）下料

不同排版位置主筋板下料后分開堆放，方便后續(xù)分組時挑選。

（3）分組拼點(diǎn)

選用同一排版位置的內(nèi)外主筋板，抬高處斜邊對齊后四件一組定位焊固定，挑選時注意四件主筋直邊偏差最大處應(yīng)小于附圖尺寸A/2（A值根據(jù)實(shí)際下料圖模擬）。

圖6

2.2.4 刀檢

按附圖位置及尺寸(L1及L2根據(jù)實(shí)際情況模擬計算)擺放分組主筋板，并固定。若有主筋刀檢不到，尺寸L1可適當(dāng)降低3～5mm，保證刀檢后主筋板工藝抬高尺寸H1±3。

圖7

3 結(jié)論

通過使用刀檢的方法提高主筋板下料精度，提高頂梁體拼裝精度，輔以合理的抬高尺寸工藝和焊接順序，可實(shí)現(xiàn)對頂梁體抬高尺寸的有效控制，保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。

［1］王國法，等.高端液壓支架及先進(jìn)制造技術(shù)［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2010.

［2］《焊接工藝與操作技巧叢書》編委會.焊接應(yīng)力、變形的控制工藝與操作技巧［M］.遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2011.