濮建秀

摘 要：機(jī)車的車架側(cè)梁是由一長十多米的橫截面為U形鋼與相應(yīng)長度的底板組焊而成，現(xiàn)有焊接方法焊接質(zhì)量很難控制。本文對此設(shè)計了一種可進(jìn)行自動組焊裝置，使用該車架側(cè)梁自動組焊裝置可保證產(chǎn)品的焊接質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：車架側(cè)梁；自動焊接；質(zhì)量；生產(chǎn)效率

1 概述

車架側(cè)梁自動組焊裝置主要由反撓度胎具、雙邊自動焊接小車、輸送小車、液壓夾緊裝置、液壓、電器控制系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)所組成，如圖1所示。在圖1中，上左側(cè)的調(diào)整座、6個支座及右側(cè)的調(diào)整座的上端面形成一反撓度胎具，6個支座上的液壓夾緊裝置，將工件壓緊在反撓度胎具上。雙邊自動焊接小車沿車架側(cè)梁兩側(cè)邊移動，確保兩邊焊縫同時同速焊接，焊縫質(zhì)量好，外觀漂亮。焊接小車的電源及氬氣的線纜由輸送小車供給，經(jīng)橫梁上的各滑輪掛件與焊接小車相連。輸送小車由馬達(dá)驅(qū)動，并使輸送小車的移動速度與焊接小車基本一致，從而在雙邊自動焊接小車移動焊接過程中，電源及氬氣能正常、安全地供應(yīng)。當(dāng)焊接小車將與液壓夾緊裝置相遇時，輸送小車也接觸左邊行程開關(guān)，電器和液壓控制系統(tǒng)會控制相應(yīng)支座上的液壓夾具打開，讓焊接小車通過液壓夾具后，輸送小車又接觸右邊行程開關(guān)，電器和液壓控制系統(tǒng)會控制相應(yīng)支座上的液壓夾具再夾緊，以確保焊接小車在焊接的同時安全經(jīng)過該液壓夾具所在的位置。本車架側(cè)梁自動組焊裝置，因是在預(yù)設(shè)的反撓度胎具上進(jìn)行焊接，可以抵消焊接變形，最終控制車架側(cè)梁的撓度在允許范圍內(nèi)，保證了產(chǎn)品焊接質(zhì)量；另外，使用雙邊自動焊接小車進(jìn)行自動化焊接，生產(chǎn)效率提高。

2 問題的提出

現(xiàn)機(jī)車車架側(cè)梁c由一長十多米的橫截面為U形鋼a與相應(yīng)長度的底板b焊接而成，如圖2中紅色圖形所示?，F(xiàn)有技術(shù)中的焊接方法是：采用夾具將車架側(cè)梁的U形鋼和底板固定，然后由工人在U形鋼兩側(cè)同步焊接，以形成橫截面類似口字形的車架側(cè)梁。由于各人焊接技術(shù)不同，很難達(dá)到完全同步，焊接出的車架側(cè)梁像麻花狀，故產(chǎn)品質(zhì)量難以控制。又由于焊縫比較長，工人手工焊接勞動強(qiáng)度大，也很難保證整條焊縫的內(nèi)外質(zhì)量。

3 車架側(cè)梁自動組焊裝置設(shè)計構(gòu)思

首先從組裝焊接過程考慮控制工件的初始狀態(tài)，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析焊接后會向底板方向產(chǎn)生彎曲變形，為此，使產(chǎn)品焊接前預(yù)設(shè)反撓度與焊接變形相抵消，最終控制車架側(cè)梁的撓度在允許范圍內(nèi)。

使用雙邊自動焊接小車，由馬達(dá)驅(qū)動，焊接速度可調(diào)。小車騎在U形鋼上進(jìn)行自動化焊接，兩條焊縫同時同速焊接，保證焊接后側(cè)邊無扭曲變形。采用氬弧焊提高焊縫質(zhì)量。電源及氬氣的線纜，由輸送小車供給。輸送小車經(jīng)橫梁上的各滑輪掛件與焊接小車相連。輸送小車由液壓馬達(dá)驅(qū)動，沿橫梁同向移動，并使輸送小車的移動速率與焊接小車基本一致，從而在焊接小車移動焊接過程中，電源及氬氣能正常、安全地供應(yīng)。

在焊接過程中，焊接小車遇到液壓夾具時，夾具要能抬起，讓焊接小車通過后，再放下液壓夾具并夾緊，通過兩端行程開關(guān)進(jìn)行控制，使整個焊接過程實現(xiàn)自動化。

4 設(shè)計結(jié)構(gòu)介紹

4.1 反撓度胎具

本車架側(cè)梁自動組焊裝置中，包括：用于放置車架側(cè)梁的兩調(diào)整座1、兩調(diào)整座1之間的6個支座3、支座3上的液壓夾具4和騎在車架側(cè)梁上的焊接小車8；兩調(diào)整座1包括：底座1-1、底座1-1底部的滾輪1-5、底座1-1上的前撐桿1-2和后撐桿1-3、絞接于前撐桿1-2和后撐桿1-3上端的支撐板1-4；前撐桿1-2為千斤頂。兩調(diào)整座1的下方有限位板1-6；調(diào)整座1通過滾輪1-5在各自下方的限位板1-6上滾動，每個限位板1-6上有2個用于固定滾輪1-5的限位鉤1-7。改變千斤頂?shù)母叨日{(diào)整撓度的大小，縱向移動兩端調(diào)整座1的位置滿足不同長度的側(cè)梁放置。

4.2 液壓夾緊裝置

反撓度胎具上，如圖2所示。在6個支座上有液壓夾緊裝置4，將工件壓緊并固定在反撓度胎具上?？紤]工件的上下胎具的吊裝，只能采用側(cè)面安裝液壓夾緊裝置4?，F(xiàn)通過上壓油缸壓緊工件，側(cè)推油缸及連桿組合使夾具打開和閉合，便于工件安放和卸下。

4.3 雙邊自動焊接小車

雙邊自動焊接小車8如圖3所示。包括：小車架8-1、小車架8-1底部兩側(cè)的滾動輪8-2、小車架8-1內(nèi)側(cè)兩端的限位輪8-3、小車架8-1底部的用于氬弧焊的氬氣管8-4和焊絲、以及用于驅(qū)動滾動輪8-2轉(zhuǎn)動的電動馬達(dá)。焊接小車8的滾動輪8-2沿車架側(cè)梁在U形鋼上滾動；焊接小車8的限位輪8-3使焊接小車始終保持穩(wěn)定移動，兩條焊縫同時同速焊接，確保焊縫質(zhì)量。

4.4 線纜輸送小車

線纜輸送小車7如圖3所示。由液壓馬達(dá)7-1驅(qū)動，用于輸送電源及氬氣的線纜12經(jīng)橫梁上的各滑輪掛件10與焊接小車8相連，并使線纜輸送小車7的移動速率與焊接小車8基本一致，從而在雙邊自動焊接小車8移動焊接過程中，電源及氬氣能正常、安全地供應(yīng)。

4.5 行程開關(guān)、電器和液壓控制系統(tǒng)

行程開關(guān)5-1、5-2如圖3所示。設(shè)于各支座3左右正上方的橫梁上。在焊接過程中，焊接小車8將與液壓夾具4相遇時，輸送小車7也接觸左行程開關(guān)5-1，電器和液壓控制系統(tǒng)控制相應(yīng)支座上的液壓夾具4松開，當(dāng)焊接小車8通過液壓夾具4的位置后，輸送小車7又接觸右行程開關(guān)5-2，電器和液壓控制系統(tǒng)控制相應(yīng)支座3上的液壓夾具4閉合夾緊，確保焊接小車8在焊接的同時安全經(jīng)過該液壓夾具所在的位置。

4.6 輔助系統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)

如圖1所示，在兩調(diào)整座1之間的一側(cè)設(shè)有8根立柱6，立柱6上端設(shè)有橫梁5，橫梁5上滑動連接一個由液壓馬達(dá)7-1驅(qū)動的輸送小車7和許多個滑輪掛件10；各滑輪掛件10在輸送小車7的一側(cè)，用于輸送電源及氬氣的線纜12，經(jīng)各滑輪掛件10和輸送小車7與焊接小車8相連。保證輸送小車7與焊接小車8）能同向同步運(yùn)行。

5 具體實施

以下以東風(fēng)8B為例：東風(fēng)8B機(jī)車側(cè)梁撓度350mm、長度17480mm。具體實施方法如下。

（1）調(diào)整用于放置車架側(cè)梁的反撓度胎具。焊接?xùn)|風(fēng)8B側(cè)梁時，兩調(diào)整座下千斤頂放在最低位，兩調(diào)整座各縱向外移375mm至限位板后用限位鉤固定。兩調(diào)整座之間的6個支座中，中間2支座的上端面等高?？客鈨啥说膬蓚€支座上的調(diào)整翻板翻開，兩調(diào)整座的上端面相對傾斜；使左側(cè)的調(diào)整座、各支座及右側(cè)的調(diào)整座的上端面形成反撓度350mm的曲面。

（2）液壓夾緊裝置將工件壓裝固定在胎具上。將工件吊放在反撓度胎具上，然后由支座上的液壓夾具將車架側(cè)梁的U形鋼和底板壓緊固定于反撓度胎具上。

（3）焊接前準(zhǔn)備工作。將雙邊自動焊接小車放置于側(cè)梁的最左端，調(diào)整焊接小車的速度，并使輸送小車的速度與其基本相同。

（4）側(cè)梁的自動化焊接。在焊接過程中，雙邊自動焊接小車騎在工件上沿側(cè)梁的兩側(cè)邊移動，保持兩條焊縫同時同速焊接。輸送電源及氬氣的線纜經(jīng)各滑輪掛件和輸送小車在液壓馬達(dá)的驅(qū)動下在立柱橫梁上同向同步行走。當(dāng)焊接小車接近工件上的液壓夾緊裝置時，輸送小車也接觸左行程開關(guān)，電器和液壓控制系統(tǒng)控制相應(yīng)支座上的液壓夾具打開，當(dāng)焊接小車通過液壓夾具后，輸送小車又接觸右行程開關(guān)，電器和液壓控制系統(tǒng)控制該液壓夾具閉合再夾緊，確保焊接小車在焊接的同時安全經(jīng)過該液壓夾具所在的位置，整個側(cè)梁組焊過程從一端到另一端需要通過6個液壓夾緊裝置。

6 結(jié)論

由于是在焊接前就預(yù)設(shè)了一個反撓度，在焊接完成后取下車架側(cè)梁時，車架側(cè)梁的變形與預(yù)設(shè)的反撓度相抵消，最終控制車架側(cè)梁的撓度在允許范圍內(nèi)，保障了產(chǎn)品焊接質(zhì)量。采用雙邊自動焊接，焊縫質(zhì)量高，提高了生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)

[1]《機(jī)械設(shè)計手冊》1-5卷（第五版）化學(xué)工業(yè)出版社、《非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計手冊》機(jī)械工業(yè)出版社