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(yōu)化為在油壓機壓制保壓過程中，完成四點焊接點固，實現(xiàn)壓裝合成與焊接點固一體化，穩(wěn)定壓裝合成高度，減少配合過盈量，減少焊接變形，穩(wěn)定車輪加工過程的關(guān)鍵尺寸的質(zhì)量控制。

壓裝合成；焊接點固；一體化

1　概況

型鋼車輪總成質(zhì)量控制以端跳動、徑跳動和內(nèi)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(nèi)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(nèi)外環(huán)縫、去飛濺等工序。實際生產(chǎn)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(nèi)外環(huán)縫焊接工序加工時因焊接熱應(yīng)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(guān)鍵質(zhì)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(nèi)大孔車削加工，再將輪輻放入輪輞體內(nèi)，使輪輻銑缺口與輪輞體氣門孔對正，送入四柱油壓機內(nèi)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(nèi)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(zhuǎn)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(nèi)外環(huán)縫滿圈焊接時由于有較高的熱應(yīng)力變形，造成總成外凸變形量大，平面度超差，影響到了產(chǎn)品質(zhì)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(jié)合面材料必須留有一定厚度，合成前需經(jīng)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(yīng)力變形對產(chǎn)品的質(zhì)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(guān)鍵工作有：設(shè)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(shè)備運行相配合的電控系統(tǒng)。

所述焊槍進退自動機械手，由氣缸、直線導(dǎo)軌、焊槍調(diào)整座（縱向調(diào)整及仰角調(diào)整）、焊槍夾緊座（具有進退距離調(diào)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(xiàn)焊槍的進退，調(diào)整座、夾緊座實現(xiàn)焊槍的三維調(diào)整。

所述45°曲柄焊槍，其由45°焊槍桿、焊嘴、導(dǎo)風(fēng)套組成，實現(xiàn)與合成的車輪總成外環(huán)縫垂直對正，保證焊接位置及焊點焊接質(zhì)量。所述焊機電源，其屬成型通用設(shè)備，選擇上嚴(yán)格考慮焊接質(zhì)量要求，選用節(jié)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(tǒng)，其由單電電磁閥、管路保護管、分路器等部件組成，實現(xiàn)在密集焊接飛濺、頻繁啟動的復(fù)雜工作環(huán)境中的可靠運行。

所述電控系統(tǒng)，其通過壓裝油壓機設(shè)備電控系統(tǒng)的延伸與結(jié)合，通過PLC編程，實現(xiàn)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(diào)和點焊半自動的調(diào)整等功能。

一體化工藝過程

4　實施結(jié)果及效果

該工藝技術(shù)革新使型鋼車輪輪輞和輪輻合成由兩道工序優(yōu)化為一道工序。實現(xiàn)了產(chǎn)品重要加工參數(shù)的控制與降低，極大提高產(chǎn)品質(zhì)量。具有構(gòu)思巧妙、技術(shù)先進、降本增效、結(jié)構(gòu)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(zhì)量控制方面：型鋼車輪產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提升，車輪產(chǎn)品的端跳100%≤1.2㎜（圖紙要求2㎜），內(nèi)平面度100%≤0.2（圖紙要求0.3㎜），遠低于標(biāo)準(zhǔn)要求，售后故障大幅度降低。同時，由于實現(xiàn)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(zhì)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(shù)控自動化技術(shù)的研發(fā)，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(xiàn)自動化生產(chǎn)，這類高精尖技術(shù)國內(nèi)目前仍處于研發(fā)階段。二是砂帶磨床國家標(biāo)準(zhǔn)的制定，目前我國國內(nèi)生產(chǎn)的磨床結(jié)構(gòu)、參數(shù)、主要部件的精度與剛度標(biāo)準(zhǔn)各不相同，這就導(dǎo)致了同一產(chǎn)品加工同一工件，在不同的磨床上會加工出不同的表面質(zhì)量與精度，這大大阻礙了產(chǎn)品的市場流通與新技術(shù)的推廣與應(yīng)用。所以砂帶磨床的技術(shù)革新與標(biāo)準(zhǔn)化制定對我國砂帶磨削產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有重大意義。

5　結(jié)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(jīng)濟與應(yīng)用價值。但從總體上看，國內(nèi)無論在砂帶磨削理論研究還是產(chǎn)品制造方面都與國外存在著一定的差距。目前國內(nèi)業(yè)界人士正在加強對于砂帶磨削技術(shù)理論的研究，并在新產(chǎn)品與技術(shù)研發(fā)方面力求突破，以企業(yè)轉(zhuǎn)型擺脫國內(nèi)現(xiàn)有的低成本、高銷量惡性競爭的低利潤傳統(tǒng)落后砂帶制品盈利的運營模式。企業(yè)也應(yīng)與高校合作引入高技術(shù)人才，促進科研成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，使砂帶磨削新工藝在工廠能得以應(yīng)用，使科研與生產(chǎn)相結(jié)合，以科研促進生產(chǎn)，以生產(chǎn)保證科研，逐步深入，使發(fā)展走向良性循環(huán)。

［1］謝國如.砂帶磨削及其應(yīng)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(shù)的應(yīng)用與發(fā)展［J］.華北工學(xué)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(xué)學(xué)報（自然科學(xué)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(zhì)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(shù)，2010（01）:18-21.

［8］張念淮等.砂帶磨削技術(shù)的新發(fā)展［J］.農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2009（10）:50-52.

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