劉萬付

（柳工機械股份有限公司，廣西 柳州 545007）

挖掘機，又稱挖掘機械（Excavating Machinery)，是用鏟斗挖掘高于或低于承機面的物料，并裝入運輸車輛或卸至堆料場的土方機械，是工程機械的主要機種之一。挖掘機回轉動作頻繁，回轉動作由下部機構、回轉支承和回轉平臺聯(lián)合實現(xiàn)，其中回轉平臺如同人的頭部及軀干般重要，若回轉平臺的平面度不能滿足小于1.2 mm 的要求，則會影響機器的整體狀態(tài)，使性能下降，最終導致機器故障的發(fā)生。

本文通過對回轉平臺焊接后環(huán)槽平面度的變化進行分析，提出有效的改進措施，為提高挖掘機產品可靠性提供了有力保證。

1 挖掘機回轉平臺環(huán)槽的品質特性

1.1 回轉平臺環(huán)槽介紹

行業(yè)內各廠家挖掘機回轉平臺的一般生產工藝為：主平臺拼焊→主平臺機加→回轉平臺拼焊→拋丸→涂裝。直接影響回轉平臺環(huán)槽平面度的環(huán)節(jié)，是回轉平臺的拼焊變形。

某企業(yè)20T 挖掘回轉平臺環(huán)槽重要參數(shù)：環(huán)槽內外圓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)槽正前方為起點按間隔22.5°順時針方向均分為16個影響區(qū)域。

1.2 回轉平臺環(huán)槽品質特性

某企業(yè)《挖掘機產品質量特性重要度分級通則》規(guī)定，回轉平臺是關鍵零部件，回轉平臺有2個關鍵品質特性、8個重要品質特性。其中環(huán)槽平面度1.2 mm 是回轉平臺的關鍵品質特性之一，其作為生產過程和檢驗過程中對關鍵或重要零部件品質控制的重要依據(jù)。

圖1 挖掘機回轉平臺環(huán)槽示意圖

2 某挖掘機回轉平臺環(huán)槽平面度分析

2.1 回轉平臺環(huán)槽平面度現(xiàn)狀

某公司20T 級挖掘機產品在回轉平臺生產初期，通過簡單隨機抽樣三坐標檢測，數(shù)據(jù)見表1（序號1 與序號17 標示同一點）。

表1 挖掘機回轉平臺環(huán)槽平面度檢測記錄

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

為返修回轉平臺環(huán)槽平面度滿足裝配要求，普遍采用研磨方法，返修時間較長且需要多次整改，浪費大量的人力物力，造成生產效率低下，嚴重影響回轉平臺的產出。

2.2 環(huán)槽平面度分析

針對回轉平臺環(huán)槽平面度不能滿足裝配要求的問題，從人、機、料、法等方面進行逐一分析：

（1）人。主平臺拼焊、主平臺機加工和回轉平臺拼焊工序操作人員需經過資質鑒定，持證上崗。經確認，拼焊工和加工中心操作工都具有操作證，且資質經過公司內部認證鑒定，符合要求；

（2）機。各工裝和加工設備的性能和精度符合加工要求。經確認，拼焊工序采用行業(yè)先進的液壓拼焊工裝，機加工序采用進口臥式加工中心，各設備定期進行精度檢測，各項參數(shù)滿足加工要求。

（3）料。經系統(tǒng)抽樣檢測，機加工前主平臺和拼焊前左右平臺的各尺寸滿足產品工藝要求。

（4）法。對挖掘機回轉平臺的各生產工序進行分析，發(fā)現(xiàn)2個問題：

一是主平臺環(huán)槽加工的裝夾方法對平面度有影響，定位主平臺底板平面度的A、B、C、D 這4 點都是可調整的，每次花費大量的時間調整，不易保證底板在一個平面內；主平臺底板的壓緊按1、2、3、4 的順序，壓緊3、4 時，對1、2 塊壓板壓緊有影響，造成底板壓緊變形大（見圖2）。

圖2 主平臺環(huán)槽加工工裝

二是主平臺與左右平臺連接的焊縫大小與焊接順序，對回轉平臺環(huán)槽平面度影響較大，現(xiàn)場普遍采用8 mm 角焊縫。

3 改進措施與效果

3.1 改進措施

關于主平臺底板加緊的定位，采取A、B、C 點固定，D 點可調整的方式，定位可靠，調整效率高；壓板的夾緊采取對角線法，按1、3、2、4 的順序裝夾，主平臺底板壓緊變形減小。主平臺與左右平臺的連接，與挖掘機產品設計人員進行充分地溝通，在滿足回轉平臺各連接處設計強度要求下，減小焊縫尺寸，焊縫由原來的8 mm 更改為6 mm，同時采取對稱焊接方式優(yōu)化焊接順序，在一定程度上減少對回轉平臺環(huán)槽平面度的影響。

經過以上兩個階段的改善，各項工藝改進固化后，回轉平臺環(huán)槽平面度由原來的2.51 mm 提高到1.65 mm，但還是滿足不了裝配要求。

再對回轉平臺焊接后環(huán)槽平面度的變化規(guī)律分析后，提出采用反變形法進行控制。一般的反變形法，是分析焊件焊后可能產生變形的方向和大小，在焊接前應使被焊件做大小相同、方向相反的變形，以抵消或補償焊后發(fā)生的變形，使之達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，如果對每條焊縫的影響進行詳細地分析和防變形驗證，計算模型較復雜且工作量較大。提出把反變形方法從回轉平臺焊接工序前移到主平臺環(huán)槽銑面工序，假設如下：過程能力穩(wěn)定，在主平臺環(huán)槽銑面時應用反變形原理，改變主平臺環(huán)槽的加工工藝，使主平臺環(huán)槽平面度變化如圖3 所示。

圖3 主平臺環(huán)槽加工平面度預期變化

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

原銑面工藝：Z-2.5；G3J718F2000；

改變后銑面工藝（假設圖1 的區(qū)域1 處為加工原點,5 處坐標為X1Y1，9 處坐標為X2Y2，13 坐標為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 改進效果

采用同樣抽樣方法，對回轉平臺焊后環(huán)槽平面度檢測，變化如圖4 所示。

關于圖4 的說明：

（1）折線——主平臺環(huán)槽平面度的預期變化；

圖4 改變工藝后平臺環(huán)槽平面度變化

（2）帶○的折線——改變工藝后主平臺環(huán)槽平面度的實際變化；

（3）帶△的折線——改變工藝前回轉平臺環(huán)槽平面度變化；

（4）帶□的折線——改變工藝后回轉平臺環(huán)槽平面度變化。

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

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

4 結束語

本文主要從人、機、料、法這4個方面，對挖掘機回轉平臺環(huán)槽平面度影響因素進行分析改進，采取系統(tǒng)的方法，運用反變形法改變主平臺銑面工藝，以減小焊接變形對回轉平臺環(huán)槽平面度的影響達35%左右。回轉平臺環(huán)槽平面度得到有效控制，可加快產品實現(xiàn)，減少返修工作量，提高挖掘機的整體性能。

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