異型鋼管工程機械論文

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1異型鋼管與板材拼焊工藝比較

1.1拼焊結(jié)構(gòu)與工藝

在機械產(chǎn)品中存在一些箱型結(jié)構(gòu)的零件，過去這些箱型結(jié)構(gòu)零件幾乎都采用板材拼焊而成，拼焊結(jié)構(gòu)也有多種，圖2a完全采用拼焊，圖2b、c、d則部分采用折彎成型，然后拼焊。為了獲得較好的外觀，有時候還需要將焊縫打磨平整。圖2中4種拼焊結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)工藝路線。在機械產(chǎn)品中，矩形箱型結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)工藝相對簡單，而一些異形截面的箱型結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)工藝則更為復雜，不僅需要多次折彎，還需要多次組對、焊接，而且圖紙形狀不易保證，外觀較差。在長度方向上存在圓弧形的箱型結(jié)構(gòu)件，可能還會用卷板機卷彎，組對焊接工藝與工裝也更為復雜。一些薄板拼焊的箱型結(jié)構(gòu)件，由于板材本身較薄，焊縫不需要開坡口，可直接采用搭接角焊縫。對于一個成品件而言，焊接后還會有鉆孔、攻絲、鏜孔、銑面等機械加工工序以及與其它工件的焊接工序，如圖4中所示的工件，還需要焊接支座、鉆孔、攻絲等。

1.2異型鋼管的工藝

由于異型鋼管本身已經(jīng)是成型的箱型構(gòu)件，只需按照長度進行切割即可。在長度方向上存在圓弧的工件，可采用彎管機及相關(guān)模具進行彎曲。由于異型鋼管表面質(zhì)量好且不需要焊接，因此整體外觀質(zhì)量好。異型鋼管切割后，根據(jù)工件使用要求，也可能會有切割、鉆孔、攻絲、鏜孔、銑面（坡口）等機械加工工序以及與其它工件的焊接工序。對于異型鋼管不同面上的方孔、圓孔以及非平面斷面等，可采用三維切割工藝一次完成，不僅速度快，而且尺寸精度高。

1.3異型鋼管與拼焊工藝比較

實際應用的異型鋼管結(jié)構(gòu)會有各種各樣形狀的零件，生產(chǎn)工藝也各不相同。對于簡單形狀的零件，分別采用拼焊結(jié)構(gòu)和矩形管，拼焊結(jié)構(gòu)需要采用4個零件（3種）進行焊接，而采用矩形管只需1根整體管件彎曲即可。采用拼焊工藝的工序多，用的設備也多，尤其是成型過程，不僅需要卷板機、折彎機，還需要組焊工裝；而采用異型管所用設備只有2種，即切割和成型設備，如果按長度定制，連切割設備也不需要。當然，板料切割機、校平機、卷板機、折彎機都是通用設備，使用范圍廣，而彎管機及其配套使用的模具相對專用，對多品種、小批量的生產(chǎn)顯然不合適，但對于大批量生產(chǎn)不僅效率高，而且成本低。

2異型鋼管在工程機械中的典型應用

2.1駕駛室

傳統(tǒng)的駕駛室采用板材折彎拼焊成不規(guī)則截面的立柱作為主要骨架，工藝流程為：下料→折彎→焊接（成管）→焊接（非直線拼接）→加工（孔）→焊接（總焊）→涂裝，其中拼焊成立柱的工作量大。而采用與不規(guī)則截面立柱相同的異形管材，則工序大大簡化，流程為：（下料）→彎管→加工→焊接（總焊）→涂裝。目前，國內(nèi)已經(jīng)有鋼材加工企業(yè)開發(fā)生產(chǎn)專門用于工程機械駕駛室的異型鋼管材，管材截面可根據(jù)駕駛室具體骨架設計。工程機械駕駛室采用異型鋼管以及相應的彎管工藝、三維激光切割工藝，在縮短新產(chǎn)品開發(fā)時間、提高批量生產(chǎn)效率、減少焊接量等方面有著十分明顯的優(yōu)勢［7］。盡管異型鋼管加工使用的彎管機和三維激光切割機價格較高，但可以省去板材切割、折彎、拼焊等相關(guān)的工序及設備，綜合成本并不高，且產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能和外觀質(zhì)量都有較大提高，因此工程機械駕駛室采用異型鋼管材正在成為一種趨勢。

2.2推土機推桿

推土機工作裝置中的推桿對結(jié)構(gòu)強度要求高，其主梁為箱型結(jié)構(gòu)，過去是采用4塊板拼焊而成，如圖8所示。工件中的4個零件經(jīng)下料、校平后焊接，由于主梁較長，焊接的工作量很大。后在市場上發(fā)現(xiàn)大截面矩形管后，將其用到推土機推桿上，通過材料強度試驗、計算模擬以及小批量應用試驗，證明合適壁厚與截面的矩形管能滿足某些型號推土機推桿的使用要求。目前矩形管已經(jīng)替代一些型號的推土機推桿拼焊主梁，工序簡單，節(jié)省了組對焊接工裝、焊絲及人工。工藝從下料→校平→焊接→修磨4步縮短為下料一步完成，周期大大縮短。

作者：張瑞 單位：山東山推機械有限公司