關于港口機械堆高機主體鋼結構件的施工工藝的分析

張海月

摘要：為了推進堆高機實現流水線式精益生產，最大化利用現有產能，提升生產效率，降低綜合制造成本。精細的生產設計和適宜的施工工藝至關重要。本文詳細闡述了一種港口機械堆高機的主體鋼結構件的施工工藝。

Abstract： In order to promote the stacker， realize assembly line lean production， maximize the use of existing production capacity， improve production efficiency and reduce comprehensive manufacturing cost. Fine production design and appropriate construction technology are very important. This paper describes in detail the construction technology of the main steel structure of a port mechanical stacker.

關鍵詞：堆高機;外滑架;內滑架;施工工藝

Key words： stacker;outer carriage;inner carriage;construction technology

中圖分類號：U691+.5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）04-0057-03

0 ?引言

近幾年，隨著中國大力發展一帶一路，原多用于港口碼頭的集裝箱空箱堆高機，在一帶一路的發展建設上也大展拳腳?？障涠迅邫C是集裝箱運輸的關鍵設備，廣泛用于港口、碼頭、鐵路公路中轉站以及集裝箱堆場等地，用于集裝箱空箱的堆垛和轉運。具有堆垛層數高，轉運速度快，機動靈活的特點?？捎行Ч澕s集裝箱堆放場地。同時堆高機還可一機多用，即可做水平運輸，又可堆高碼垛、裝卸搬運、拆裝集裝箱作業等，使用非常方便。一臺空箱堆高機的動力系統是決定其作業效率、起重能力的重要因素。通常具有較高動力系統的堆高機普遍采用內燃機式機械動力，相應承載重量范圍比較大。機體主要的鋼結構件相對受力強度及尺寸精度要求也比較高。

江蘇潤邦重工股份有限公司作為KALMAR品牌——專業設計制造港口集裝箱搬運機械的全球知名品牌的優質供應商，常年穩定的為其提供各種型號的空箱堆高機的主體鋼結構件。在確保高質量完美交付產品的前提下，為了推進堆高機實現流水線式精益生產，最大化利用現有產能，提升生產效率，降低綜合制造成本。精細的生產設計和適宜的施工工藝至關重要。下面筆者就堆高機三個主體鋼結構件中關鍵技術質量控制部位進行詳細闡述其施工工藝。

1 ?施工工藝

1.1 產品概述

堆高機的主體鋼結構分為如下3個構件：

見圖1為外滑架;

見圖2為內滑架;

見圖3為小車。

1.2 工藝順序

1.2.1 內外滑架工字梁的裝焊

堆高機堆高升降運行時內外滑架的工字梁就是滑輪的導軌，因此內外滑架的工字梁槽口開檔尺寸及整體直線度的要求就很重要，直接影響機械設備的運行是否順暢。工字梁的截面圖及焊接要求見圖4。

①首先工字梁的腹板和面板長度方向下料時加放8mm的焊接收縮量，確保完工總長度尺寸在公差范圍內。且在設計下料時工字梁的腹板和面板均不允許斷開;腹板的寬度下料尺寸A±1mm，由鉗工在寬度Amm位置處劃線，打磨工打磨腹板寬度達到A±0.5mm;此操作是為了確保工字梁面、腹板裝配時裝配間隙盡可能的密合，以減少后續的焊接變形。工字梁在專門的工裝上裝配，工字梁開檔尺寸裝配時控制在A±0.5mm;面板和腹板焊縫區域裝配好后先進行清潔、打磨;工字梁上下、左右旁彎控制在1mm/m，總長不大于4mm，盡量少用機械和火工校正。

②工字梁的焊接采用專門的自主設計的工字梁焊接工裝。示意圖見圖5。此工裝的好處是可以使用船型自動焊，角焊縫的熔深及外觀均能得以保障，焊接的過程中利用圖5中件4，件5，件6，件7，件8，多個鎖緊定位銷，將工字梁牢牢鎖緊在工裝上，也減少了焊后且工字梁的旁彎、扭曲等焊接變形。節約矯正成本的同時也可以提升現場的生產效率。船型焊焊接好一側后，將工裝圖5中的件9鎖緊裝置松開，翻轉工裝90度后，再利用工裝圖中的件2鎖緊裝置鎖緊，繼續工字梁另一側的船型焊。同一側的兩道焊縫焊接完成后，將工字梁取出翻轉180度后繼續放入此工裝中，同樣的方法焊接另外一側的兩道焊縫，這樣就確保了工字梁的4道焊縫全部采用船型自動焊，角焊縫的熔深于焊接外觀均得到保障;保持工字梁焊接過程中始終處于鎖緊狀態，也盡最大可能的減少了因焊接熱輸入產生的內用力導致的工字梁扭曲變形。當然，隨著數字化、自動化技術的不斷成熟，后續有機會也可將此工裝改進為液壓全自動鎖緊的方式，減少人工手動松脫、鎖緊的耗時耗力，利用機械自動化設備會更加節約人工成本。

③焊接方法及注意事項：工字梁腹板和面板焊接的方向需一致，待焊接完成自然冷卻后方可松開鎖緊設施脫離胎架;如圖6所示，需保證腹面板的四條焊縫方向一致且每條焊縫一次性焊接完成。

1）滑架焊接時須用數個壓緊定位銷，確保工字梁牢牢鎖緊在工裝上。

2）焊接時注意在第一道和第二道焊縫完全自然冷卻的情況下，方可將工裝壓板取開，將工字梁吊出，翻身吊進工裝內。再次進行壓緊固定，注意這時要從中間往兩端依次壓緊壓板，同時銷緊鐵針，再此基礎上進行另外兩道焊縫的焊接，最后，必須等到焊縫完全冷卻后，才能從工裝中將焊接完成的工字梁取出，進行數據測量。

3）當測量的數據有偏差時，第一時間通知技術人員到現場進行查看，仔細測量核查偏差位置及原因，再對癥做出相應的變形矯正處理措施，方法有二：其一，局部火工矯正;其二，機械油壓矯正。

1.2.2 其他先行小裝配件裝焊

1.2.2.1 外滑架中間槽形梁先行小組裝焊

共3種類型的槽形梁，見圖7。拱形面板下料后油壓折彎，注意角度控制。裝配前，務必確認部材折彎尺寸，保證U型折彎材的四點在同一水平面上。裝配時，利用門形工裝和油泵等輔助工具進行無“馬”裝配。確保設備外觀。避免后期馬腳打磨損傷母材等事項對設備外觀產生不利影響。在可旋轉焊接胎架上施船型焊，焊接順序嚴格按照先內后外，先中間后兩邊的順序施焊。焊接后校驗尺寸，局部火工調整。

1.2.2.2 內滑架中間槽形梁先行小組裝焊

共1種類型的槽形梁，見圖8。拱形面板下料后油壓折彎，注意角度控制。裝配前，務必確認部材折彎尺寸，保證U型折彎材的四點在同一水平面上。裝配時，利用門形工裝和油泵等輔助工具進行無“馬”裝配。確保設備外觀。避免后期馬腳打磨損傷母材等事項對設備外觀產生不利影響。在可旋轉焊接胎架上施船型焊，焊接順序嚴格按照先內后外，先中間后兩邊的順序施焊。焊接后校驗尺寸，局部火工調整。

1.2.2.3 內滑架鏈條箱先行小裝配制作

內滑架鏈條箱見圖9。裝配時利用裝配平臺上的卡板定位，注意裝配垂直度按圖紙要求，轉配完成尺寸校驗合格后進行焊接。

1.2.2.4 內、外滑架工字梁上小肘板的裝焊及焊后整體機加工

外滑架工字梁上在槽形連接橫梁的位置，工字梁外側有對應的小肘板，使用劃線鋼帶進行小肘板的定位，注意以沒有輪軸的一側為基準劃線。將小肘板裝焊好后，送機加工處首先進行工字梁端面銑，確保工字梁總長度在公差范圍內，其次將工字梁上軸孔的鏜孔及一些螺紋孔的底孔機加工到位。注意成對制作，避免方向混淆。

內滑架工字梁上，在輪軸孔位置外側加強腹板，需要先行定位裝焊在工字梁上，焊接完成后，送機加工處首先進行工字梁端面銑，確保工字梁總長度在公差范圍內，其次將工字梁上軸孔的鏜孔及一些螺紋孔的底孔機加工到位。注意成對制作，避免方向混淆。

1.2.2.5 內、外滑架工字梁上輪軸軸銷的裝焊

內、外滑架工字梁上輪軸軸銷為同一規格的軸銷，因此焊接方式相同。但因軸銷采用30CrMo材質，焊接極易產生裂紋，因此焊接過程有如下注意點：

①先對板材及焊縫周圍150mm區域內進行預熱，可以使用火工用烘槍;

②使用測溫儀對預熱區域進行溫度測量，保證材料及焊縫區域溫度達到350度以上;

③見軸銷的圖示——圖10，優先焊接1位置，同時對焊縫2位置進行保溫;

④焊接1位置時使用TWE-711 ￠1.2mm焊絲。焊接電流為220～240A，焊接電壓為30～34V，焊接速度為450～500cm/min。注意焊道間的清渣處理，防止出現夾渣;

⑤焊后立即對1位置進行保溫處理，同時焊接2位置，采用如上相同的焊接參數;

⑥焊接完成后立即使用烘槍對板材及焊縫周圍150mm內后熱處理，要求溫度達到400度以上;

⑦使用測溫儀測量合格后對焊縫及周邊母材作保溫處理，直至自然冷卻;

⑧保溫處理后使用小榔頭對焊縫周邊板材敲打一遍，盡量讓內應力釋放;

⑨待焊縫完全冷卻后，對焊接區域做PT實驗，確保焊縫質量。

1.2.3 總裝

內、外滑架在總裝組裝工裝胎架上進行，首先將兩根工字鋼吊上組裝胎架定位，上下口尺寸可以適當調整。在保證工字梁腹板開檔的同時需要保證工字梁面板板邊間距，外滑架為兩根工字梁面板的內邊緣距離，內滑架為兩根工字梁面板的外邊緣距離。若面板在下料的過程中寬度尺寸有偏差，在裝配時需根據開檔尺寸的公差要求調節后定位;其次，安裝定位橫向中間槽型梁，先中間后兩邊。最后波浪形魚尾板的安裝定位及其他附屬小件的安裝。裝配完成后尺寸報驗，合格后開始焊接。焊接時注意滑架在工裝上所有軸銷需要確保鎖緊。按照先中間后兩邊的順序，左右工字梁上對稱施焊，先立焊后平焊，先對接后角接。確保所有焊接完成并冷卻后脫胎?；鸸の⒄{后進行尺寸報驗。以外滑架組裝為例，工裝胎架如圖11。利用工裝確保左右兩側工字梁的內開檔公差（+2～+4mm）。

小車的總裝：小車因構件整體尺寸不大，重量較輕，因此采用直接工作臺靠山固定裝配的方式，在總裝一次性散件合攏的裝配方式。先行小組裝僅需要預先將裝有輪軸軸銷的腹板及其上的翼板進行裝焊。軸銷的焊接依然采用上述1.2.2.5內、外滑架工字梁上輪軸軸銷的裝焊工藝。焊接驗收合格后直接利用總裝工作臺的靠山定位，裝配定位注意監測左右兩側輪軸軸銷開檔尺寸確保在公差范圍內。所有零件總裝裝配完成后盡量使用平角焊的焊接方式確保焊接外觀，采用構件多次翻轉的方式滿足平角焊位置后再行施焊。焊接后測量尺寸，局部火工微調。

1.2.4 整體機加工

對外滑架上左右工字梁上油缸眼板位置對稱雙面鏜孔。

2 ?結語

上述堆高機三個主體鋼結構件的施工工藝，其優點在于便于實現標準的流水線式生產，盡可能的減少結構整體裝配焊接完工后的整體機加工工作量，將機加工的工作量盡可能提前至小尺寸的裝配件上完成。降低對機加工機床設備硬件設施的要求，并且過程中利用工裝、鎖緊胎架等簡易工具，最大化節約施工過程的人工成本，提升工作效率;同時對于重要的開檔尺寸，利用工裝做靠山，也避免了裝配工自行測量定位誤讀尺寸造成的裝配失誤，從而確保完工構件的尺寸及精度要求。最終降低綜合制造成本，助推產品的市場占有率。當然，隨著工業自動化的不斷進步發展，對于產品的施工工藝也需要我們不間斷的摸索改進。讓成本更低，制造的過程更加節能環保是我們不斷追求的目標。

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