劉萬(wàn)付

（柳工機(jī)械股份有限公司，廣西 柳州 545007）

挖掘機(jī)，又稱(chēng)挖掘機(jī)械（Excavating Machinery)，是用鏟斗挖掘高于或低于承機(jī)面的物料，并裝入運(yùn)輸車(chē)輛或卸至堆料場(chǎng)的土方機(jī)械，是工程機(jī)械的主要機(jī)種之一。挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)動(dòng)作頻繁，回轉(zhuǎn)動(dòng)作由下部機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)支承和回轉(zhuǎn)平臺(tái)聯(lián)合實(shí)現(xiàn)，其中回轉(zhuǎn)平臺(tái)如同人的頭部及軀干般重要，若回轉(zhuǎn)平臺(tái)的平面度不能滿(mǎn)足小于1.2 mm 的要求，則會(huì)影響機(jī)器的整體狀態(tài)，使性能下降，最終導(dǎo)致機(jī)器故障的發(fā)生。

本文通過(guò)對(duì)回轉(zhuǎn)平臺(tái)焊接后環(huán)槽平面度的變化進(jìn)行分析，提出有效的改進(jìn)措施，為提高挖掘機(jī)產(chǎn)品可靠性提供了有力保證。

1 挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)平臺(tái)環(huán)槽的品質(zhì)特性

1.1 回轉(zhuǎn)平臺(tái)環(huán)槽介紹

行業(yè)內(nèi)各廠家挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)平臺(tái)的一般生產(chǎn)工藝為：主平臺(tái)拼焊→主平臺(tái)機(jī)加→回轉(zhuǎn)平臺(tái)拼焊→拋丸→涂裝。直接影響回轉(zhuǎn)平臺(tái)環(huán)槽平面度的環(huán)節(jié)，是回轉(zhuǎn)平臺(tái)的拼焊變形。

某企業(yè)20T 挖掘回轉(zhuǎn)平臺(tái)環(huán)槽重要參數(shù)：環(huán)槽內(nèi)外圓Φ 1 305～1 436 mm，深度2.5 mm，螺紋孔36-M22，分布如圖1 所示，以環(huán)槽正前方為起點(diǎn)按間隔22.5°順時(shí)針?lè)较蚓譃?6個(gè)影響區(qū)域。

1.2 回轉(zhuǎn)平臺(tái)環(huán)槽品質(zhì)特性

某企業(yè)《挖掘機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量特性重要度分級(jí)通則》規(guī)定，回轉(zhuǎn)平臺(tái)是關(guān)鍵零部件，回轉(zhuǎn)平臺(tái)有2個(gè)關(guān)鍵品質(zhì)特性、8個(gè)重要品質(zhì)特性。其中環(huán)槽平面度1.2 mm 是回轉(zhuǎn)平臺(tái)的關(guān)鍵品質(zhì)特性之一，其作為生產(chǎn)過(guò)程和檢驗(yàn)過(guò)程中對(duì)關(guān)鍵或重要零部件品質(zhì)控制的重要依據(jù)。

圖1 挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)平臺(tái)環(huán)槽示意圖

2 某挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)平臺(tái)環(huán)槽平面度分析

2.1 回轉(zhuǎn)平臺(tái)環(huán)槽平面度現(xiàn)狀

某公司20T 級(jí)挖掘機(jī)產(chǎn)品在回轉(zhuǎn)平臺(tái)生產(chǎn)初期，通過(guò)簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣三坐標(biāo)檢測(cè)，數(shù)據(jù)見(jiàn)表1（序號(hào)1 與序號(hào)17 標(biāo)示同一點(diǎn)）。

表1 挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)平臺(tái)環(huán)槽平面度檢測(cè)記錄

由表1 可知，超差較大區(qū)域集中在點(diǎn)4、5、6、12、13、14，此6 點(diǎn)主要是主平臺(tái)與左右平臺(tái)有大量焊縫連接的區(qū)域，且整個(gè)環(huán)槽平面度普遍有下凹變形趨勢(shì)，平面度平均值計(jì)算得2.51 mm。

為返修回轉(zhuǎn)平臺(tái)環(huán)槽平面度滿(mǎn)足裝配要求，普遍采用研磨方法，返修時(shí)間較長(zhǎng)且需要多次整改，浪費(fèi)大量的人力物力，造成生產(chǎn)效率低下，嚴(yán)重影響回轉(zhuǎn)平臺(tái)的產(chǎn)出。

2.2 環(huán)槽平面度分析

針對(duì)回轉(zhuǎn)平臺(tái)環(huán)槽平面度不能滿(mǎn)足裝配要求的問(wèn)題，從人、機(jī)、料、法等方面進(jìn)行逐一分析：

（1）人。主平臺(tái)拼焊、主平臺(tái)機(jī)加工和回轉(zhuǎn)平臺(tái)拼焊工序操作人員需經(jīng)過(guò)資質(zhì)鑒定，持證上崗。經(jīng)確認(rèn)，拼焊工和加工中心操作工都具有操作證，且資質(zhì)經(jīng)過(guò)公司內(nèi)部認(rèn)證鑒定，符合要求；

（2）機(jī)。各工裝和加工設(shè)備的性能和精度符合加工要求。經(jīng)確認(rèn)，拼焊工序采用行業(yè)先進(jìn)的液壓拼焊工裝，機(jī)加工序采用進(jìn)口臥式加工中心，各設(shè)備定期進(jìn)行精度檢測(cè)，各項(xiàng)參數(shù)滿(mǎn)足加工要求。

（3）料。經(jīng)系統(tǒng)抽樣檢測(cè)，機(jī)加工前主平臺(tái)和拼焊前左右平臺(tái)的各尺寸滿(mǎn)足產(chǎn)品工藝要求。

（4）法。對(duì)挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)平臺(tái)的各生產(chǎn)工序進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)2個(gè)問(wèn)題：

一是主平臺(tái)環(huán)槽加工的裝夾方法對(duì)平面度有影響，定位主平臺(tái)底板平面度的A、B、C、D 這4 點(diǎn)都是可調(diào)整的，每次花費(fèi)大量的時(shí)間調(diào)整，不易保證底板在一個(gè)平面內(nèi)；主平臺(tái)底板的壓緊按1、2、3、4 的順序，壓緊3、4 時(shí)，對(duì)1、2 塊壓板壓緊有影響，造成底板壓緊變形大（見(jiàn)圖2）。

圖2 主平臺(tái)環(huán)槽加工工裝

二是主平臺(tái)與左右平臺(tái)連接的焊縫大小與焊接順序，對(duì)回轉(zhuǎn)平臺(tái)環(huán)槽平面度影響較大，現(xiàn)場(chǎng)普遍采用8 mm 角焊縫。

3 改進(jìn)措施與效果

3.1 改進(jìn)措施

關(guān)于主平臺(tái)底板加緊的定位，采取A、B、C 點(diǎn)固定，D 點(diǎn)可調(diào)整的方式，定位可靠，調(diào)整效率高；壓板的夾緊采取對(duì)角線法，按1、3、2、4 的順序裝夾，主平臺(tái)底板壓緊變形減小。主平臺(tái)與左右平臺(tái)的連接，與挖掘機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員進(jìn)行充分地溝通，在滿(mǎn)足回轉(zhuǎn)平臺(tái)各連接處設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求下，減小焊縫尺寸，焊縫由原來(lái)的8 mm 更改為6 mm，同時(shí)采取對(duì)稱(chēng)焊接方式優(yōu)化焊接順序，在一定程度上減少對(duì)回轉(zhuǎn)平臺(tái)環(huán)槽平面度的影響。

經(jīng)過(guò)以上兩個(gè)階段的改善，各項(xiàng)工藝改進(jìn)固化后，回轉(zhuǎn)平臺(tái)環(huán)槽平面度由原來(lái)的2.51 mm 提高到1.65 mm，但還是滿(mǎn)足不了裝配要求。

再對(duì)回轉(zhuǎn)平臺(tái)焊接后環(huán)槽平面度的變化規(guī)律分析后，提出采用反變形法進(jìn)行控制。一般的反變形法，是分析焊件焊后可能產(chǎn)生變形的方向和大小，在焊接前應(yīng)使被焊件做大小相同、方向相反的變形，以抵消或補(bǔ)償焊后發(fā)生的變形，使之達(dá)到防止焊后變形的目地。

由于焊接變形的影響因素較多，且現(xiàn)有工藝已優(yōu)化規(guī)范，如果對(duì)每條焊縫的影響進(jìn)行詳細(xì)地分析和防變形驗(yàn)證，計(jì)算模型較復(fù)雜且工作量較大。提出把反變形方法從回轉(zhuǎn)平臺(tái)焊接工序前移到主平臺(tái)環(huán)槽銑面工序，假設(shè)如下：過(guò)程能力穩(wěn)定，在主平臺(tái)環(huán)槽銑面時(shí)應(yīng)用反變形原理，改變主平臺(tái)環(huán)槽的加工工藝，使主平臺(tái)環(huán)槽平面度變化如圖3 所示。

圖3 主平臺(tái)環(huán)槽加工平面度預(yù)期變化

圖3 中，直線是原工藝主平臺(tái)環(huán)槽平面度的變化；折線是改變工藝后預(yù)期的主平臺(tái)環(huán)槽平面度變化。

原銑面工藝：Z-2.5；G3J718F2000；

改變后銑面工藝（假設(shè)圖1 的區(qū)域1 處為加工原點(diǎn),5 處坐標(biāo)為X1Y1，9 處坐標(biāo)為X2Y2，13 坐標(biāo)為X3Y3）：

G3 X1Y1 J718 Z-1.8 F2000；

G3 X2Y2 J718 Z-2.5 F2000；

G3 X3Y3 J718 Z-1.8 F2000；

G3 X0Y0 J718 Z-1.8 F2000；

3.2 改進(jìn)效果

采用同樣抽樣方法，對(duì)回轉(zhuǎn)平臺(tái)焊后環(huán)槽平面度檢測(cè)，變化如圖4 所示。

關(guān)于圖4 的說(shuō)明：

（1）折線——主平臺(tái)環(huán)槽平面度的預(yù)期變化；

圖4 改變工藝后平臺(tái)環(huán)槽平面度變化

（2）帶○的折線——改變工藝后主平臺(tái)環(huán)槽平面度的實(shí)際變化；

（3）帶△的折線——改變工藝前回轉(zhuǎn)平臺(tái)環(huán)槽平面度變化；

（4）帶□的折線——改變工藝后回轉(zhuǎn)平臺(tái)環(huán)槽平面度變化。

由圖4 可知：新加工方法所得主平臺(tái)平面度環(huán)槽變化情況，與期望基本吻合，說(shuō)明機(jī)加過(guò)程較穩(wěn)定，偏差可能由制造與測(cè)量誤差引起。

由于機(jī)加后主平臺(tái)環(huán)槽平面的凹凸情況，與回轉(zhuǎn)平臺(tái)焊接后環(huán)槽平面的變形方向相反，采用新加工方法后，回轉(zhuǎn)平臺(tái)環(huán)槽平面度改進(jìn)0.53 mm，環(huán)槽平面度的平均值達(dá)1.12 mm，滿(mǎn)足裝配要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文主要從人、機(jī)、料、法這4個(gè)方面，對(duì)挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)平臺(tái)環(huán)槽平面度影響因素進(jìn)行分析改進(jìn)，采取系統(tǒng)的方法，運(yùn)用反變形法改變主平臺(tái)銑面工藝，以減小焊接變形對(duì)回轉(zhuǎn)平臺(tái)環(huán)槽平面度的影響達(dá)35%左右?；剞D(zhuǎn)平臺(tái)環(huán)槽平面度得到有效控制，可加快產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)，減少返修工作量，提高挖掘機(jī)的整體性能。

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