1 回轉(zhuǎn)支承安裝座結(jié)構(gòu)

液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)支承安裝座是連接其上、下車的關(guān)鍵部件，不僅承受上車、工作裝置的重力和重力矩，同時(shí)還承受工作時(shí)的沖擊力，其品質(zhì)優(yōu)劣直接影響挖掘機(jī)質(zhì)量和工作性能?；剞D(zhuǎn)支承安裝座結(jié)構(gòu)分為焊接式和整體式 2 種，中小型挖掘機(jī)一般采用生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)效率高的焊接式結(jié)構(gòu)。

焊接式結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)支承安裝座主要由座圈和卷圓板組成，如圖 1 所示。其下部的卷圓板為鋼板卷圓焊接而成，再與上部座圈焊接在一起。座圈與卷圓板連接處的內(nèi)、外圈均需焊接，待與下車架完成組焊后再進(jìn)行整體加工。焊縫是回轉(zhuǎn)支承安裝座最薄弱、最關(guān)鍵部位，在生產(chǎn)制造時(shí)必須保證焊縫無缺陷，若出現(xiàn)焊縫開裂現(xiàn)象，將導(dǎo)致下車架結(jié)構(gòu)件整體報(bào)廢。

2 存在問題

原 XG815FL 型、XG822FL 型系列挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)支承安裝座的座圈與卷圓板采用半自動焊接機(jī)器人進(jìn)行焊接，其存在 2 個(gè)問題，如下所述。

2.1 焊縫質(zhì)量差

采用半自動焊接機(jī)器人焊接回轉(zhuǎn)支承安裝座時(shí)，焊槍固定不動，回轉(zhuǎn)支承安裝座使用夾具固定在轉(zhuǎn)盤上，隨著轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動進(jìn)行環(huán)形焊縫焊接。由于焊接過程不穩(wěn)定，造成焊縫出現(xiàn)氣孔、飛濺、表面成型粗糙等質(zhì)量缺陷，容易導(dǎo)致焊縫開裂。

若檢驗(yàn)出焊縫質(zhì)量缺陷，返修過程復(fù)雜且耗時(shí)較長，由此增加制造成本。若沒有檢測出焊縫質(zhì)量缺陷，則會留下了嚴(yán)重隱患，在挖掘機(jī)交變載荷作用下極易發(fā)生早期損壞，這樣須更換整個(gè)下車架，將造成更大損失。半自動焊接機(jī)器人焊接質(zhì)量缺陷如圖 2 所示。

2.2 焊接效率低

由于半自動焊接機(jī)器人無自動校準(zhǔn)功能，每個(gè)工件均需手工校對，當(dāng)回轉(zhuǎn)支承安裝座安裝在夾具上的位置稍有偏差時(shí)，需焊工進(jìn)行調(diào)整，焊接過程從頭至尾都要由焊工進(jìn)行現(xiàn)場看護(hù)，造成焊接效率低、勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)成本高。

3 改進(jìn)措施

針對回轉(zhuǎn)支承安裝座焊接工藝存在的上述問題，我們決定將半自動焊接機(jī)器人焊接改進(jìn)為全自動焊接機(jī)器人焊接，改進(jìn)的重點(diǎn)是設(shè)計(jì)焊接夾具和設(shè)定焊接工藝參數(shù) 2 個(gè)方面。

3.1 設(shè)計(jì)焊接夾具

我們設(shè)計(jì)的夾具主要由底板、定位座和夾緊裝置組成。焊接回轉(zhuǎn)支承安裝座時(shí)，其座圈在下、卷圓板在上，用座圈內(nèi)圈的 3 點(diǎn)進(jìn)行定位，并限制卷圓板的 4 個(gè)自由度。在垂直于底板方向設(shè)置壓緊裝置將座圈壓緊，限制其 2 個(gè)自由度。該夾具留有足夠的空間，可保證其不與機(jī)械手發(fā)生干涉，可完整焊接內(nèi)、外焊縫。

該夾具可焊接多種機(jī)型回轉(zhuǎn)支承安裝座，其內(nèi)側(cè) 3 個(gè)定位座用于 XG815FL 型挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)支承安裝座的夾緊定位，其外側(cè) 3 個(gè)定位座用于 XG822FL 型挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)支承安裝座的夾緊定位?；剞D(zhuǎn)支承安裝座全自動機(jī)器人焊接夾具如圖 3 所示。

3.2 設(shè)定焊接工藝參數(shù)

全自動焊接機(jī)器人采用二氧化碳與氬氣的混合氣體進(jìn)行保護(hù)焊，根據(jù)回轉(zhuǎn)支承安裝座加工圖標(biāo)注的焊縫尺寸，我們用不同的焊接電流、焊接電壓、焊接速度及擺動弧度等焊接工藝參數(shù)對試件進(jìn)行焊接試驗(yàn)，并對試件進(jìn)行超聲波探傷、拉伸、沖擊和疲勞試驗(yàn)，得出最合理的焊接工藝參數(shù)。試驗(yàn)過程如圖4 所示。

3.3 焊接試驗(yàn)

運(yùn)用所設(shè)計(jì)的夾具和試件所得的焊接工藝參數(shù)對回轉(zhuǎn)支承座進(jìn)行焊接試驗(yàn)，采用二層二道焊即打底填充焊和蓋面焊，焊后對回轉(zhuǎn)支承安裝座進(jìn)行超聲波無損探傷檢測，未發(fā)現(xiàn)任何焊接缺陷，焊縫表面成型美觀。全自動機(jī)器人實(shí)際焊接過程如圖 5 所示。

4 改進(jìn)效果

我們采用上述改進(jìn)措施對焊接完成的回轉(zhuǎn)支承安裝座進(jìn)行檢測，未發(fā)現(xiàn)任何焊縫缺陷，焊接氣孔產(chǎn)生率接近 0%，焊縫表面成型美觀。此后向客戶交付 10 臺挖掘機(jī)進(jìn)行實(shí)際工況試驗(yàn)，這 10 臺挖掘機(jī)每臺工作 6000h，回轉(zhuǎn)支承安裝座焊縫均未出現(xiàn)任何問題，這說明此項(xiàng)焊接工藝改進(jìn)措施獲得了成功。

半自動焊接機(jī)器人焊接單臺回轉(zhuǎn)支承安裝座所用工時(shí)為 2.4h，改用全自動焊接機(jī)器人后，單臺回轉(zhuǎn)支承安裝座焊接工時(shí)為 1.2h，所用工時(shí)減少一半，生產(chǎn)效率提高 1 倍，經(jīng)計(jì)算每年可節(jié)約人工、返修、售后等各種成本約 10 萬元。全自動焊接機(jī)器人帶有自動尋位功能，可先自動校準(zhǔn)工件位置后再進(jìn)行焊接，大幅度降低了焊工的勞動強(qiáng)度。

作者：楊 英

來源：《工程機(jī)械與維修》2018年第6期