佘之盛

（永煤集團(tuán)股份有限公司，河南 商丘 476600）

0 引言

煤礦綜采設(shè)備液壓支架結(jié)構(gòu)件中頂梁、掩護(hù)梁的設(shè)計，大多為分體式、獨(dú)立結(jié)構(gòu)。頂梁與掩護(hù)梁各彈簧導(dǎo)桿、千斤頂導(dǎo)桿位置分布，均與頂板平行呈水平狀態(tài)，與其聯(lián)接的側(cè)護(hù)板管座也呈水平狀態(tài)。針對ZF3200/16/24型放頂煤液壓支架結(jié)構(gòu)件的制作，其頂梁與掩護(hù)梁設(shè)計為一體式（簡稱頂掩一體式），側(cè)護(hù)板的外形結(jié)構(gòu)，呈鈍角的“L”形。在其水平長邊段設(shè)有3個連接管座，斜邊短邊段設(shè)有2個聯(lián)接管座，兩邊夾角為151°。在整體裝配時，出現(xiàn)側(cè)護(hù)板安裝后伸縮反彈效果差的情況。

1 問題現(xiàn)象

如圖1所示，問題如下：1）管座5、管座6兩個管座聯(lián)接的彈簧導(dǎo)桿、千斤頂導(dǎo)桿與頂梁體的鋼管傾斜，兩者非平行狀態(tài)；2）上板2的右上角（圖1中虛線位置），與頂梁體前端的頂板上下間隙大；3）筋板3周邊焊縫與頂梁體頂板外側(cè)開口方槽存在干涉；4）焊后調(diào)直工序中，部分上板變形量大，經(jīng)火焰校正也無法完全到位。

圖1 頂掩一體式側(cè)護(hù)板結(jié)構(gòu)圖

2 原因分析

2.1 兩件導(dǎo)桿組裝后非平行狀態(tài)

1）對照圖紙檢查，與管座5、管座6對應(yīng)的頂梁體鋼管孔，其中心距與圖紙相符。檢查側(cè)護(hù)板管座的中心距，存在3 mm的偏差。

2）在側(cè)板1整體鏜孔工序中，采用組合夾具一次裝夾12件，整體加工5-φ122孔。通過現(xiàn)場檢查，各側(cè)板上下并不完全對齊，出現(xiàn)加工后的側(cè)板孔心與相應(yīng)的棱邊存在位置偏差。

2.2 上板右上角與頂梁體頂板的間隙大

1）頂梁體、側(cè)護(hù)板兩種部件均按圖紙加工，對頂梁體焊后情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)其插裝伸縮梁的腔體頂板位置存在一定程度的拱起變形。

2）采用拉線測量側(cè)護(hù)板活動的區(qū)域（頂梁體小頂板位置），在圖1虛線處存在負(fù)偏差。

2.3 筋板焊縫與頂梁體頂板的方槽干涉

檢查側(cè)護(hù)板筋板3（δ=20 mm）周邊焊縫，大小均為12 mm的角焊縫，符合圖紙要求。再檢查與其對應(yīng)的方槽開口寬度尺寸，槽寬為30 mm，兩者配合間隙小。

2.4 側(cè)護(hù)板上板變形量大

根據(jù)分體式頂梁側(cè)護(hù)板的焊接經(jīng)驗(yàn)，對照ZF3200支架側(cè)護(hù)板的焊接過程，部分焊接環(huán)節(jié)不規(guī)范，造成局部變形量過大。

3 工藝改進(jìn)措施

3.1 提高兩件導(dǎo)桿組裝后的整體平行度

1）在側(cè)板下料環(huán)節(jié)中，針對大而長的零件，可每隔1 000 mm左右設(shè)置一個“間斷點(diǎn)”（如圖2中的▲標(biāo)識）。數(shù)控下料人員按照程序切割時，到達(dá)該點(diǎn)后將割槍升起，移動40 mm后再按照程序繼續(xù)切割，保持該點(diǎn)與鋼板本體不分離。通過該種方法下料，可以有效地減少其變形量。

2）側(cè)板下料完畢后，需要將各間斷點(diǎn)的連線切割去除。如圖2中虛線框圖，A圖為切割不到位的，B圖是符合要求的。氣割去除時，盡量讓切割位置線在側(cè)板邊線以內(nèi)，超過側(cè)板邊線后直接影響整體組合鏜孔。

圖2 側(cè)護(hù)板側(cè)板零件圖

3）圖中顯示的“R104”位置，即側(cè)板夾角 151°的圓弧處。按照圖紙設(shè)計，各個標(biāo)注尺寸線均從該處兩直線的交點(diǎn)引出。但是該“交點(diǎn)”在下料后實(shí)際上并不存在，若以此點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行鏜孔之前的鉗工劃線，將直接影響到整體精確度。因此，應(yīng)以實(shí)際存在點(diǎn)（如側(cè)板右側(cè)的端點(diǎn)），逐步向一個方向進(jìn)行劃線、鏜孔，從而可以有效地保證加工精度。

4）在管座拼對過程中，要對拼后的尺寸進(jìn)行測量。不僅要檢查圖紙基本尺寸、關(guān)鍵尺寸，而且對圖1中的序號管座5、管座6管座的斜向中心距離也要測量，確保符合要求。

3.2 減小上板右上角與頂梁體頂板之間的間隙

根據(jù)頂梁體整體焊接情況，通過鋼板尺、拉線檢測的方法，發(fā)現(xiàn)頂梁體前端向下變形4～6 mm。在支架整體組裝現(xiàn)場，側(cè)護(hù)板安裝后，上板的前端距頂梁體頂板間距達(dá)12～15 mm，與圖紙要求的5 mm相差較大。由于頂梁體焊接4～6 mm的變形量很難再降低，因此在側(cè)板下料之前，對下料的工藝圖進(jìn)行改進(jìn)，具體如圖3所示。

圖3 修改側(cè)護(hù)板側(cè)板的前端尺寸

從最右邊φ122孔起，向上畫出其圓心與側(cè)板邊線的交點(diǎn)（圖中的A點(diǎn)）。側(cè)板的右上角端點(diǎn)，垂直向下平移8mm（圖中的B點(diǎn)）。將A、B兩點(diǎn)連線，作為改進(jìn)之后的側(cè)板邊線，并將原先圖紙設(shè)計的側(cè)板邊線（圖中虛線表示）刪除。

3.3 解決側(cè)護(hù)板筋板焊縫與頂梁體頂板方槽干涉的辦法

1）根據(jù)制作多種型號支架側(cè)護(hù)板經(jīng)驗(yàn)，將圖1中的筋板3的板厚，由原先設(shè)計的20 mm，改為16 mm。按照圖紙技術(shù)要求，筋板周邊焊縫為12 mm，完全不影響其整體強(qiáng)度。

2）對頂梁體頂板外側(cè)的方槽進(jìn)行改進(jìn)，原先的30mm，其寬度過小。側(cè)護(hù)板安裝后，伸縮時與其存在干涉。具體改進(jìn)前后示意如圖4所示。

圖4 頂梁體小頂板改進(jìn)前后對比圖

原設(shè)計圖中各方槽均為矩形，寬度窄，開口處無前后移動的空間。當(dāng)側(cè)護(hù)板上的筋板伸到此處，由于空間小，焊縫直接與方槽接觸，產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。按照改進(jìn)之后的圖制作，將方槽改為梯形槽，槽寬開口處加大到60 mm，并設(shè)4個R=10 mm的圓角。通過以上兩種方案的改進(jìn)，大大提高了側(cè)護(hù)板的自由伸縮反彈效果。

3.4 降低側(cè)護(hù)板焊接變形量

1）側(cè)護(hù)板焊接必須遵照焊接工藝要求進(jìn)行，先打底焊，后成型焊。

2）針對這種結(jié)構(gòu)側(cè)護(hù)板，先分段對長焊縫進(jìn)行加固焊，然后對內(nèi)側(cè)焊縫打底。打底不能從右端直接焊到左端。應(yīng)分三段進(jìn)行焊接，先從圓弧位置焊到最左下方，其次從最右端焊到最右邊管座位置，最后由管座位置焊到圓弧位置。

3）內(nèi)側(cè)打底結(jié)束后，翻面，對外側(cè)焊縫打底，打底原則及要求按照上述執(zhí)行。打底之后，直接進(jìn)行成型焊。

4）之后再翻到內(nèi)側(cè)，將內(nèi)側(cè)焊縫焊成。

5）以上焊接要特別注意焊接電流的控制，不允許過大。以北京時代逆變二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊機(jī)（型號NB-500A）為例，空載調(diào)節(jié)電流要控制在180A以內(nèi)。

按照以上焊接要求執(zhí)行，側(cè)護(hù)板上板的變形量在5 mm以內(nèi)。通過火焰校正即可達(dá)到圖紙標(biāo)準(zhǔn)，滿足支架組裝要求。

4結(jié)語

通過上述對側(cè)護(hù)板加工中的下料、鉗工劃線、機(jī)加工鏜孔、拼對、焊接等工序的分析，提出了有針對性的改進(jìn)措施。應(yīng)用效果非常明顯，基本杜絕了上面出現(xiàn)的問題，省去了人工處理的麻煩，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］ 汪國法，史元偉，陳忠恕，等.液壓支架技術(shù)［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，1999.

［2］ MT/T587-1996 液壓支架結(jié)構(gòu)件制造技術(shù)條件［S］.