蘇文瑛，劉德平

(1.鄭州大學(xué)機(jī)電一體化研究所，河南鄭州450001;2.河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校，河南新鄉(xiāng)453000)

LD型電動(dòng)單梁起重機(jī)是一種與CD1或MD1型電動(dòng)葫蘆配套使用的有軌運(yùn)行的 輕小型起重機(jī) (起重量為1～10 t，跨度為7.5～22.5 m)，工作環(huán)境溫度為－20～60℃，具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝、維修快捷方便，操作簡便易學(xué)，安裝價(jià)格相對(duì)便宜等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于機(jī)加工、裝配、修理及倉庫等場(chǎng)合，越來越受到中小企業(yè)的青睞［1］。然而，現(xiàn)有的LD型電動(dòng)單梁起重機(jī)∏型主梁采用的是沖壓成形、多段拼接的生產(chǎn)工藝，已不能滿足當(dāng)今社會(huì)低耗能、集成生產(chǎn)、低人工投入的生產(chǎn)要求。

作者通過分析總結(jié)傳統(tǒng)∏型主梁制作工藝的缺點(diǎn)，提出了主梁成形的新工藝，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 改進(jìn)前∏型主梁的制作工藝及缺點(diǎn)

1.1 傳統(tǒng)∏型主梁焊接結(jié)構(gòu)及制作工藝

目前，國內(nèi)生產(chǎn)的LD型電動(dòng)單梁起重機(jī)主梁大多采用箱形工字梁，即采用壓制的∏型槽鋼與工字鋼組合焊接而成，電動(dòng)葫蘆以工字鋼下翼緣板為軌道［2］。

主梁焊接結(jié)構(gòu)所采用的工字型組合截面如圖1所示，首先筋板6以1 m為間隔與∏型槽1焊為一體，然后與工字鋼3組焊，接著，兩條側(cè)板2與工字鋼3和∏型槽1再焊接在一起，主梁兩端各焊接一塊預(yù)先加工好的連接板5，最后，連接板5與端梁4采用螺栓連接。

多年來，傳統(tǒng)的∏型梁是將多個(gè)∏型槽拼接在一起而形成的。通常∏型槽采用5～6 mm的鋼板一次壓制成型，槽長受剪板機(jī)剪口長度和壓力機(jī)工作臺(tái)長度的限制［3］，因此∏型槽太短，需要將多個(gè)∏型槽拼接在一起，從而使得主梁縱向拼接焊縫增多。傳統(tǒng)的∏型槽制作工藝如圖2所示。

圖1 工字型組合截面

圖2 改進(jìn)前∏型槽的制作工藝

1.2 傳統(tǒng)∏型梁制作工藝的缺點(diǎn)

(1)產(chǎn)品質(zhì)量低。主梁采用箱型工字梁，工字型組合截面通過角焊縫將翼緣板與腹板拼接而成。而主梁∏型槽的拼接又使得主梁縱向焊縫增多，增大了因焊接缺陷帶來的不安全因素［4］。

(2)生產(chǎn)效率低。主梁∏型槽使用沖壓成型多段拼接的工藝，需要多人多天才能完成一臺(tái)起重機(jī)主梁的加工。另外，生產(chǎn)不同規(guī)格的∏型槽時(shí)需要更換不同的胎具。

(3)焊接帶來的污染多。由于∏型槽的拼接，使得需要施焊的部位多，導(dǎo)致污染加重。

2 冷彎成型技術(shù)在∏型主梁中的應(yīng)用

針對(duì)以上∏型主梁制作工藝的缺點(diǎn)，作者著重對(duì)∏型主梁∏型槽的制作工藝進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的主梁∏型槽采用冷彎成型技術(shù)加工。

2.1 冷彎成型技術(shù)

冷彎成型 (Cold Roll Forming)是板金屬加工的重要方法之一，是將卷料或單張板料通過由多對(duì)具有一定形狀成型軋輥組成的成型機(jī)對(duì)坯料逐步彎曲變形，從而得到均一截面產(chǎn)品的塑性加工方法，又可以稱作輥彎成型［5－8］。其輥彎成型變形過程如圖3所示。冷彎成型是一種節(jié)材、節(jié)能、高效、先進(jìn)適用的板金屬成型工藝。

圖3 輥彎成型變形過程示意圖

20世紀(jì)80年代以來，冷彎成型技術(shù)在我國得到了廣泛的應(yīng)用。在國內(nèi)外，由于技術(shù)資料缺乏，工程技術(shù)人員經(jīng)常要進(jìn)行探索和利用試錯(cuò)法解決工程問題［5］。近年來，輥彎成型工藝向成型難度較大的方向發(fā)展，其成型斷面復(fù)雜，外觀尺寸要求越來越高。

2.2 實(shí)施過程

改進(jìn)后的主梁∏型槽采用冷彎成型機(jī)加工，無需進(jìn)行多個(gè)∏型槽的焊接對(duì)接。加工流程如圖4所示。首先，開卷機(jī)將卷板進(jìn)行開卷，送入矯平機(jī)，將鋼板矯平整，再用剪板機(jī)把鋼板剪成合適的尺寸，然后通過鋼板對(duì)中裝置將鋼板送入冷彎成型機(jī)，成型后的∏型槽通過牽引輸送裝置以及平移裝置送入到筋板焊接工序。

圖4 ∏型槽冷彎成型加工工藝

全機(jī)采用PLC控制自動(dòng)完成，需要的操作人員很少。

2.3 采用新工藝的優(yōu)點(diǎn)

(1)降低了生產(chǎn)成本。冷彎工藝加工的∏型槽無焊縫，因此不需要焊條費(fèi)、勞務(wù)費(fèi);冷彎工藝采用卷板，通常卷板的市場(chǎng)價(jià)格要比平板的低。

(2)提高了產(chǎn)品質(zhì)量。采用冷彎成型∏型槽無焊縫加工，使得整個(gè)主梁的焊接缺陷減少，從而提高了主梁的質(zhì)量。

(3)提高了生產(chǎn)效率。與沖壓成型多段拼接傳統(tǒng)工藝相比，采用冷彎成型新工藝，所需人工少，生產(chǎn)效率高。

(4)減輕了焊接污染。施焊的過程中會(huì)有大量有害物質(zhì)釋放出來，而一次性整體成型的∏型槽無焊縫，從而減少了主梁制造過程中所產(chǎn)生的污染。

3 結(jié)論

改進(jìn)后的工藝解決了設(shè)備占地面積大、生產(chǎn)不同規(guī)格∏型槽需要更換不同胎具的這一問題，無論從產(chǎn)品質(zhì)量還是生產(chǎn)效率上都得到了一定的提高，已成功地應(yīng)用于新鄉(xiāng)市起重機(jī)廠。冷彎成型新工藝使得LD型電動(dòng)單梁起重機(jī)主梁的制造實(shí)現(xiàn)了“優(yōu)質(zhì)、高效、低消耗、低污染”。

【1】胡秉霜．電動(dòng)單梁起重機(jī)脫軌墜落事故分析［J］．安全，2009(10):50－51．

【2】宮本智．LD型電動(dòng)單梁起重機(jī)主梁的制作與矯正［J］．起重運(yùn)輸機(jī)械，1986(12):31－35．

【3】曹光敏，丁高耀，全維軍，等．電動(dòng)單梁起重機(jī)不同結(jié)構(gòu)形式主梁性能分析［J］．起重運(yùn)輸機(jī)械，2010(12):57－58．

【4】付榮柏．起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)焊接制造技術(shù)［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2010．

【5】小奈弘，劉繼英．冷彎成型技術(shù)［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2007．

【6】馬立東．輥彎成型過程數(shù)值模擬及網(wǎng)絡(luò)化研究［D］．秦皇島:燕山大學(xué)，2010．

【7】崔高健，呂相艷，遲正洪．冷彎型鋼成型技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀［J］．機(jī)械制造，2005(10):41 －42．

【8】王曉斌．基于ANSYS的槽鋼輥彎成型過程有限元分析［J］．機(jī)電信息，2011(18):163－164．