型鋼車輪壓裝合成與焊接點固一體化改造

李維龍，仇興輝，張德坤，李 勇（中國重汽（香港）有限公司部件制造部車輪加工部，濟南 250220）

型鋼車輪壓裝合成與焊接點固一體化改造

李維龍，仇興輝，張德坤，李 勇
（中國重汽（香港）有限公司部件制造部車輪加工部，濟南 250220）

型鋼車輪輪輞與輪輻合成，由先壓裝合成再取出后進行三點焊接點固，優化為在油壓機壓制保壓過程中，完成四點焊接點固，實現壓裝合成與焊接點固一體化，穩定壓裝合成高度，減少配合過盈量，減少焊接變形，穩定車輪加工過程的關鍵尺寸的質量控制。

壓裝合成；焊接點固；一體化

1　概況

型鋼車輪總成質量控制以端跳動、徑跳動和內平面度為重要控制要素。型鋼車輪焊接總成主要加工過程有：輪輞體車內孔、沖氣門口、輪輻與輪輞體缺口與氣門孔對正、壓裝合成、焊接點固、焊內外環縫、去飛濺等工序。實際生產中各工序銜接十分重要，特別是壓裝合成工序，其壓裝合成時的過盈量大小是下道內外環縫焊接工序加工時因焊接熱應力變形引起平面度超差的決定因素。因此加工過程中控制過盈量，確保壓裝合成的工藝尺寸要求，是車輪總成的關鍵質量控制工序。

2　存在問題

型鋼車輪總成焊接前，先將輪輞體的內大孔車削加工，再將輪輻放入輪輞體內，使輪輻銑缺口與輪輞體氣門孔對正，送入四柱油壓機內的壓裝模具壓制，利用輪輞體和輪輻的過盈配合使二者合為一體，再將合成體從油壓機內取出，然后使用交流焊機進行人工三點點焊固定，再送入流水線軌道流轉至下道焊接工序。

為防止壓裝合成后取出到點焊前的壓裝變形，壓裝過程輪輻和輪輞配合必須留有足夠的過盈量。但在下道工序內外環縫滿圈焊接時由于有較高的熱應力變形，造成總成外凸變形量大，平面度超差，影響到了產品質量。同時，為了保證輪輞體與輪輻的過盈配合，輪輞體與輪輻結合面材料必須留有一定厚度，合成前需經過立車車床車削加工，由于車削量不等，加工量大，車床強度大，效率低，損耗大，浪費材料，操作人員勞動強度大等。

一般工藝過程

3　問題解決方法及實施方案

將輪輞體和輪輻在滿足過度配合尺寸下，在油壓機壓制保壓過程中直接自動完成四點焊接點固，確保后道焊接工序的焊接應力變形對產品的質量影響降至最小。在工藝上實施型鋼車輪合成壓裝與焊接點固一體化，關鍵工作有：設計制作自動焊槍進退機械手、45°曲柄焊槍、焊機的合理選用、氣動管路的集成、與原設備運行相配合的電控系統。

所述焊槍進退自動機械手，由氣缸、直線導軌、焊槍調整座（縱向調整及仰角調整）、焊槍夾緊座（具有進退距離調整）、焊槍絕緣套組成。四套機械手均布安裝在工裝的四個工藝孔外，利用氣缸行程實現焊槍的進退，調整座、夾緊座實現焊槍的三維調整。

所述45°曲柄焊槍，其由45°焊槍桿、焊嘴、導風套組成，實現與合成的車輪總成外環縫垂直對正，保證焊接位置及焊點焊接質量。所述焊機電源，其屬成型通用設備，選擇上嚴格考慮焊接質量要求，選用節能高效、負載率高的逆變式NBC-350氣體保護焊機。

所述氣動管路系統，其由單電電磁閥、管路保護管、分路器等部件組成，實現在密集焊接飛濺、頻繁啟動的復雜工作環境中的可靠運行。

所述電控系統，其通過壓裝油壓機設備電控系統的延伸與結合，通過PLC編程，實現壓制-保壓-焊槍進-施焊-焊槍退-回程的半自動運行，具備點時間的可調和點焊半自動的調整等功能。

一體化工藝過程

4　實施結果及效果

該工藝技術革新使型鋼車輪輪輞和輪輻合成由兩道工序優化為一道工序。實現了產品重要加工參數的控制與降低，極大提高產品質量。具有構思巧妙、技術先進、降本增效、結構緊湊，使用安全、安裝方便、實用性強等特點。

效果及效益分析，質量控制方面：型鋼車輪產品質量大幅度提升，車輪產品的端跳100%≤1.2㎜（圖紙要求2㎜），內平面度100%≤0.2（圖紙要求0.3㎜），遠低于標準要求，售后故障大幅度降低。同時，由于實現外焊縫氣保焊點固，杜絕了交流焊機點固中存在的飛濺等外觀質量缺陷；成本方面，由于過盈量減少，輪輞原材料每件可原因有兩點。一是高速、超高速精密砂帶磨床高精度數控自動化技術的研發，在德國砂帶磨削最高線速度已可以接近100m/s.表面粗糙度Ra已達到0.01～0.025um［8］，已實現自動化生產，這類高精尖技術國內目前仍處于研發階段。二是砂帶磨床國家標準的制定，目前我國國內生產的磨床結構、參數、主要部件的精度與剛度標準各不相同，這就導致了同一產品加工同一工件，在不同的磨床上會加工出不同的表面質量與精度，這大大阻礙了產品的市場流通與新技術的推廣與應用。所以砂帶磨床的技術革新與標準化制定對我國砂帶磨削產業化發展具有重大意義。

5　結語

砂帶磨削是一種高效磨拋工藝，其用途廣泛具有很高的經濟與應用價值。但從總體上看，國內無論在砂帶磨削理論研究還是產品制造方面都與國外存在著一定的差距。目前國內業界人士正在加強對于砂帶磨削技術理論的研究，并在新產品與技術研發方面力求突破，以企業轉型擺脫國內現有的低成本、高銷量惡性競爭的低利潤傳統落后砂帶制品盈利的運營模式。企業也應與高校合作引入高技術人才，促進科研成果轉化為生產力，使砂帶磨削新工藝在工廠能得以應用，使科研與生產相結合，以科研促進生產，以生產保證科研，逐步深入，使發展走向良性循環。

［1］謝國如.砂帶磨削及其應用研究［J］.精密制造與自動化，2004（04）:15.

［2］H.K.Tonshoff.Bandschleifen von gestein mit Diamant werkzeugen.Bandschleifen von gesten.IDR1994，（03）165-169.

［3］李虹等.砂帶磨削技術的應用與發展［J］.華北工學院報，1999，20（04）.

［4］張磊等.12Cr1MoVG合金鋼管砂帶磨削試驗及工藝研究［J］.鋼管，2011，4（40-2）:29-34.

［5］黃云等.304不銹鋼砂帶磨削試驗研究［J］.中國機械工程，2011，2（22-3）:291-294.

［6］王維朗等.不銹鋼材料砂帶磨削試驗［J］.重慶大學學報（自然科學版），2006.10（29-10）:91-95.

［7］劉瑞杰等.基于鈦合金砂帶磨削的磨削率、表面質量及砂帶壽命性能試驗研究［J］.組合機床與自動化加工技術，2010（01）:18-21.

［8］張念淮等.砂帶磨削技術的新發展［J］.農業裝備與車輛工程，2009（10）:50-52.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.021