簡易焊工考試用帶坡口鋼板火焰切割下料機設計*

李玉榮，申賓德，頡 棟

(武威職業學院機械工程系，甘肅武威 733000)

0 引言

鋼鐵行業一直被認為是衡量國民經濟發展的重要指標，而過半數的鋼鐵都要經過焊接的方法才能轉變成為各類機械供國民生產生活使用。隨著我國化工、機械和新能源等行業的高速發展，對焊接人員的需求又日益增加的趨勢，各類高等院校及職業培訓機構作為高技能焊接人才培養的主要陣地都面領著焊接實訓中心的建設。筆者簡單介紹了一種焊接實訓中焊工考試用帶坡口鋼板火焰切割下料機設計方案。

1 需求分析

職業技能鑒定國家題庫電焊工操作技能考核試題中經常考核焊工開坡口鋼板單面焊雙面成型操作技能，如圖1所示為某次考試手工焊單面焊雙面成型考試題目要求:母材鋼號 Q235，焊接尺寸:S×B×L=14×250×300(mm)，焊件坡口形式V形坡口。

面對上述要求，大多數焊接實訓中心的做法是首先采用剪板機將Q235鋼板剪切成14×250(mm)小方塊，然后用銑床或者坡口刨床加工30°坡口面角，或者用銼刀或角磨機簡單打磨坡口。前一種做法需要銑床加工，需要較大的資金投入，而且坡口加工時存在鋼板浪費現象;后一種做法只能用于學員的簡單練習，并且參數不符合要求，效果不好。

圖1 V形坡口鋼板對接焊接示意圖

2 鋼板火焰切割下料機設計思路

本機構主要包括工作臺、小車導軌、加緊機構和儲料箱四個部分，如圖2所示。

圖2 鋼板火焰切割下料機結構圖

2．1 設計原理

本機構設計過程中主要應用了杠桿原理和鉸鏈四桿機構運動原理。

(1)設計中腳踏板和配重以前立柱為支點構成了一個杠桿，在加載和拆卸鋼板時起到省力作用。

(2)設計中利用滑塊四桿機構運動原理將腳踏板和壓板使用鉸鏈連接起來構成鋼板夾緊機構，其工作原理如圖 3 所示［1－2］。

圖3 鋼板夾緊機構原理圖

2．2 工作原理

本機構在設計中充分利用杠桿機構的省力原理和鉸鏈四桿機構的運動原理將腳踏板和下料鋼板壓板連接成一個簡單的運動機構，使得鋼板帶坡口下料過程即簡便省力又節約鋼板，具體操作方法如下:

(1)將鋼板用剪板機按照焊縫長度尺寸下料為長條狀。

(2)踩下腳踏板，使工作臺上壓板升起。

(3)將長條狀鋼板放在工作臺上，松開腳踏板使壓板壓緊需火焰切割坡口的鋼板。

(4)調整好下料鋼板位置使用火焰切割機切割。

(5)待切割完成后，帶坡口成型鋼板直接掉入下面儲料箱，拉出儲料箱取出待焊工件。

3 基本參數

3．1 工作臺設計

工作臺作為整個裝置的基準部件，必須具有足夠的強度和水平度，因此設計采用角鋼參數為∠50×50×6(mm);主要尺寸參數為L×B1×B2×B3×H=1200×900×700×380×800(mm)，如圖2所示;焊接完畢后修正高度并采用水平儀測量確保工作臺保持水平。

3．2 夾緊機構設計

壓板L×B×δ=1300×100×8(mm);腳踏板考慮到夾緊力在其另一側必須有配重;在曲柄滑塊機構基礎上利用杠桿原理，最大程度起到鋼板火焰切割下料機操作方便省力的目的。

3．3 小車導軌設計

小車導軌設計過程一定要保證導軌平行和水平，否則在切割過程中容易出現切割嘴高度變化切割中斷或者切口不平滑缺陷;其次小車行走過程中其自重、切割火焰反作用力及電機工作時產生的震動都會影響切割過程的穩定性和切割后坡口平整度，因此道軌必須有足夠的剛度和表面平整度。

3．4 儲料箱設計

為了避免下料后工件和氧化渣散落到地面砸傷操作人員以及影響地面衛生，在工作臺下方設計了儲料箱。

儲料箱前端面設計為60°斜面主要考慮兩方面的因素:①當進行帶坡口鋼板下料時，火焰切割機噴嘴向操作員傾斜吹出氧化渣被斜面阻擋，保護了操作員安全;②儲料箱前端面設計為60°可以最大程度避免操作過程中腳踏板與儲料箱相互干涉。

4 結語

(1)本次設計的簡易焊工考試用帶坡口鋼板火焰切割下料機具有結構原理簡單，設計制造成本低，操作使用方便，結構參數可根據實際要求靈活調整等優點。

(2)該設備下料節省鋼板，坡口表面平整，能夠滿足焊工考試要求，生產效率較機床加工提高五倍以上，且操作方便。

(3)該焊工考試用帶坡口鋼板火焰切割下料機在武威市第十職業技能鑒定所焊工技能實操考試中應運效果較好，得到市安監局積極認可。

［1］ 張 策．機械原理與機械設計［M］．北京:機械工業出版社，2004．

［2］ 史瑞東，馬福強，秦紅星．可變腳踏式新型MINI四輪自行車設計［J］．機械研究與應用，2014(3):125 －126．