施洪慧

（領(lǐng)新（南通）重工有限公司 工程技術(shù)研發(fā)中心，江蘇 南通 226017）

0 引言

液壓大型抓斗由于尺寸和體積較大，一般都設(shè)計(jì)多個油缸鉸鏈用于抓斗的開啟與閉合。鏈接這些油缸的鉸鏈板分別焊接在橫梁和鏟體上，加上鏟體與橫梁本身的固定連接結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)錯綜復(fù)雜，給產(chǎn)品的裝配順序、焊接及隨后的機(jī)加工帶來了很大難度。焊接產(chǎn)生的應(yīng)力集中導(dǎo)致焊接變形，一些尺寸的累積誤差影響了產(chǎn)品要求極高的同軸度，最終均會導(dǎo)致抓斗閉合時有間隙，開啟時不能完全打開，從而使產(chǎn)品滿足不了使用要求。本文采用局部構(gòu)件先整體機(jī)加工，以主梁為整個產(chǎn)品的尺寸參照基準(zhǔn)，以輔助連接安裝工裝代替油缸進(jìn)行預(yù)裝配過程的固定，以及適宜的焊接方法減少焊接變形等工藝，從而解決了這一工藝難題。[1]

1 結(jié)構(gòu)原理

本文研究的液壓抓斗總長8 900 mm，高度達(dá)2 400 mm，主要由橫梁（上下橫梁合為一體）、鏟體、液壓系統(tǒng)組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。橫梁上端的吊環(huán)與吊機(jī)的吊鉤連接，橫梁的下端焊接有6套鉸接板與兩片鏟體連接，在橫梁的上部兩側(cè)分別以5組油缸與鏟體上的連桿連接，操作液壓油缸的伸縮來完成兩片鏟體的開啟和閉合。為保證抓斗的工作質(zhì)量，使鏟體在閉合時密合性好，所抓物料不掉落，在開啟時能開啟到設(shè)定角度位置，使所抓物料完全卸掉，對橫梁和鏟體各自的尺寸及之間的裝配關(guān)聯(lián)尺寸精度要求極高，尤其是液壓油缸鉸鏈孔的同軸度要求誤差在±0.5 mm范圍。

圖1 抓斗總體示意圖

2 制作步驟

2.1 橫梁基準(zhǔn)定位

先以主梁部件作為整個抓斗的基準(zhǔn)，將其所有零件全部按照圖紙尺寸和位置要求裝配焊接完成，然后利用自制的超長鏜桿鏜床進(jìn)行整體機(jī)加工，保證橫梁上的左右兩組油缸鉸鏈孔和鏟體鉸鏈孔尺寸和位置公差符合圖紙要求，如圖2所示。

圖2 橫梁基準(zhǔn)定位

2.2 鏟體油缸鉸鏈部件加工

將鏟體上與油缸的鉸鏈板部件進(jìn)行裝配，然后焊接，經(jīng)檢驗(yàn)合格后再進(jìn)行與油缸裝配的鉸鏈孔及左右油缸鉸鏈部件之間聯(lián)系孔的機(jī)加工，并檢驗(yàn)合格，如圖3所示。

圖3 鏟體上與油缸連接的鉸鏈部件

2.3 鏟體連桿、鏟體鄂片及與橫梁鉸鏈部件地裝配焊接

將鏟體連桿、鏟體鄂片及與橫梁鉸鏈部件裝配焊接，然后對焊接完成的構(gòu)件進(jìn)行整體機(jī)加工，如圖4所示。注意由于鏟體上與液壓油缸的鉸鏈部件全部裝配焊接在鏟體的連桿上，且其上的孔與橫梁鉸鏈部件上的孔在整體機(jī)加工時有位置限制無法同時加工，故此時鏟體上的與油缸鉸鏈部件先套在連桿上，暫時不固定。

圖4 鏟體部件圖

2.4 橫梁與半成品鏟體進(jìn)行預(yù)裝配

為了使抓斗兩側(cè)共10組油缸最終的工作步驟保持一致，橫梁上的油缸鉸鏈孔與鏟體上的油缸鉸鏈孔之間的間距必須保證符號要求（圖紙尺寸為開啟1 054 mm，閉合1 470 mm，公差要求為±0.5mm），且兩個部件上的油缸孔必須同軸（同軸度要求為±0.5 mm）。此時我們按照閉合狀態(tài)尺寸設(shè)計(jì)了一輔助安裝工裝代替油缸，如圖5所示。此連桿共設(shè)計(jì)有4根，兩側(cè)鏟體各用2根。為避免焊接應(yīng)力集中，對鏟體連桿與與油缸的鉸鏈板部件之間的焊接采取對稱及間斷裝配焊接的方法。[2]

圖5 輔助安裝工裝（代替油缸用）

2.5 鏟體連桿與油缸的鉸鏈部件裝配焊接

先將鏟體和橫梁通過與橫梁的鉸鏈部件進(jìn)行安裝連接；然后將與油缸的鉸鏈部件組裝焊接并進(jìn)行機(jī)加工到尺寸；再將左右加工好的油缸鉸鏈部件分別以銷軸螺栓裝配；最后利用輔助連桿安裝工裝將鏟體上與油缸的鉸鏈部件在閉合狀態(tài)進(jìn)行裝配，并保證與橫梁的相對精度位置和尺寸，如圖6所示。

具體裝配焊接順序如下：（1）先將4組油缸鉸鏈部件用4套連桿工裝在序號1#和2#分別對稱安裝(A1#，B1#，A2#，B2#，以下類推)；（2）焊接 1# 的油缸鉸鏈部件與鏟體連桿之間的焊縫；（3）拆除 1# 工裝，并將拆下的工裝安裝3#鉸鏈部件；（4）焊接2#鉸鏈部件焊縫；（5）拆除2#工裝，并將拆下工裝安裝4#鉸鏈部件；（6）焊接3#鉸鏈部件焊縫；（7）拆除3#工裝，并將拆下工裝安裝5#鉸鏈部件；（8）焊接4#鉸鏈部件焊縫；9）焊接5#鉸鏈部件焊縫；（10）拆除4#和5#工裝，為接下來的抓斗開啟閉合試驗(yàn)做準(zhǔn)備。

圖6 鏟體連桿上與油缸連接的鉸鏈部件裝配焊接順序圖

3 試驗(yàn)結(jié)果

用32D噸雙梁橋式起重機(jī)模擬工況進(jìn)行開啟和閉合試驗(yàn)。具體試驗(yàn)過程為：

（1）以卸扣吊具吊于橫梁吊環(huán)，作為提升整體抓斗的吊點(diǎn)支撐。

（2）在左右鏟體兩端用鋼絲繩牽引提升鏟體，對抓斗進(jìn)行開啟閉合試驗(yàn)。

（3）經(jīng)試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，最大尺寸偏差為±0.5 mm，最大同軸度偏差為±0.5 mm，滿足圖紙技術(shù)規(guī)范要求，此組裝制作工藝有效，詳細(xì)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 18m3抓斗開啟閉合測試數(shù)據(jù)

4 結(jié)束語

本文采用的處理方法解決了焊接應(yīng)力集中而導(dǎo)致的構(gòu)件變形、大尺寸連桿同軸孔的加工精度高要求的難題，也避免了同一連桿上兩組孔位置相碰無法同時整體機(jī)加工的問題，保證了抓斗整體尺寸尤其是同軸度關(guān)鍵的要求，順利實(shí)現(xiàn)了抓斗開啟和閉合工作精度要求。

[1]付榮柏.焊接變形的控制與矯正[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[2]顧祥明,欒運(yùn)山.大中型儲罐焊接應(yīng)力與變形的消除方法探究[J].甘肅科技，2010(13):34-35.