李玉榮，申賓德，頡 棟

(武威職業(yè)學(xué)院機(jī)械工程系，甘肅武威 733000)

0 引言

鋼鐵行業(yè)一直被認(rèn)為是衡量國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要指標(biāo)，而過半數(shù)的鋼鐵都要經(jīng)過焊接的方法才能轉(zhuǎn)變成為各類機(jī)械供國民生產(chǎn)生活使用。隨著我國化工、機(jī)械和新能源等行業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)焊接人員的需求又日益增加的趨勢(shì)，各類高等院校及職業(yè)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)作為高技能焊接人才培養(yǎng)的主要陣地都面領(lǐng)著焊接實(shí)訓(xùn)中心的建設(shè)。筆者簡(jiǎn)單介紹了一種焊接實(shí)訓(xùn)中焊工考試用帶坡口鋼板火焰切割下料機(jī)設(shè)計(jì)方案。

1 需求分析

職業(yè)技能鑒定國家題庫電焊工操作技能考核試題中經(jīng)?？己撕腹ら_坡口鋼板單面焊雙面成型操作技能，如圖1所示為某次考試手工焊單面焊雙面成型考試題目要求:母材鋼號(hào) Q235，焊接尺寸:S×B×L=14×250×300(mm)，焊件坡口形式V形坡口。

面對(duì)上述要求，大多數(shù)焊接實(shí)訓(xùn)中心的做法是首先采用剪板機(jī)將Q235鋼板剪切成14×250(mm)小方塊，然后用銑床或者坡口刨床加工30°坡口面角，或者用銼刀或角磨機(jī)簡(jiǎn)單打磨坡口。前一種做法需要銑床加工，需要較大的資金投入，而且坡口加工時(shí)存在鋼板浪費(fèi)現(xiàn)象;后一種做法只能用于學(xué)員的簡(jiǎn)單練習(xí)，并且參數(shù)不符合要求，效果不好。

圖1 V形坡口鋼板對(duì)接焊接示意圖

2 鋼板火焰切割下料機(jī)設(shè)計(jì)思路

本機(jī)構(gòu)主要包括工作臺(tái)、小車導(dǎo)軌、加緊機(jī)構(gòu)和儲(chǔ)料箱四個(gè)部分，如圖2所示。

圖2 鋼板火焰切割下料機(jī)結(jié)構(gòu)圖

2．1 設(shè)計(jì)原理

本機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中主要應(yīng)用了杠桿原理和鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理。

(1)設(shè)計(jì)中腳踏板和配重以前立柱為支點(diǎn)構(gòu)成了一個(gè)杠桿，在加載和拆卸鋼板時(shí)起到省力作用。

(2)設(shè)計(jì)中利用滑塊四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理將腳踏板和壓板使用鉸鏈連接起來構(gòu)成鋼板夾緊機(jī)構(gòu)，其工作原理如圖 3 所示［1－2］。

圖3 鋼板夾緊機(jī)構(gòu)原理圖

2．2 工作原理

本機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)中充分利用杠桿機(jī)構(gòu)的省力原理和鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理將腳踏板和下料鋼板壓板連接成一個(gè)簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使得鋼板帶坡口下料過程即簡(jiǎn)便省力又節(jié)約鋼板，具體操作方法如下:

(1)將鋼板用剪板機(jī)按照焊縫長(zhǎng)度尺寸下料為長(zhǎng)條狀。

(2)踩下腳踏板，使工作臺(tái)上壓板升起。

(3)將長(zhǎng)條狀鋼板放在工作臺(tái)上，松開腳踏板使壓板壓緊需火焰切割坡口的鋼板。

(4)調(diào)整好下料鋼板位置使用火焰切割機(jī)切割。

(5)待切割完成后，帶坡口成型鋼板直接掉入下面儲(chǔ)料箱，拉出儲(chǔ)料箱取出待焊工件。

3 基本參數(shù)

3．1 工作臺(tái)設(shè)計(jì)

工作臺(tái)作為整個(gè)裝置的基準(zhǔn)部件，必須具有足夠的強(qiáng)度和水平度，因此設(shè)計(jì)采用角鋼參數(shù)為∠50×50×6(mm);主要尺寸參數(shù)為L(zhǎng)×B1×B2×B3×H=1200×900×700×380×800(mm)，如圖2所示;焊接完畢后修正高度并采用水平儀測(cè)量確保工作臺(tái)保持水平。

3．2 夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

壓板L×B×δ=1300×100×8(mm);腳踏板考慮到夾緊力在其另一側(cè)必須有配重;在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上利用杠桿原理，最大程度起到鋼板火焰切割下料機(jī)操作方便省力的目的。

3．3 小車導(dǎo)軌設(shè)計(jì)

小車導(dǎo)軌設(shè)計(jì)過程一定要保證導(dǎo)軌平行和水平，否則在切割過程中容易出現(xiàn)切割嘴高度變化切割中斷或者切口不平滑缺陷;其次小車行走過程中其自重、切割火焰反作用力及電機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)都會(huì)影響切割過程的穩(wěn)定性和切割后坡口平整度，因此道軌必須有足夠的剛度和表面平整度。

3．4 儲(chǔ)料箱設(shè)計(jì)

為了避免下料后工件和氧化渣散落到地面砸傷操作人員以及影響地面衛(wèi)生，在工作臺(tái)下方設(shè)計(jì)了儲(chǔ)料箱。

儲(chǔ)料箱前端面設(shè)計(jì)為60°斜面主要考慮兩方面的因素:①當(dāng)進(jìn)行帶坡口鋼板下料時(shí)，火焰切割機(jī)噴嘴向操作員傾斜吹出氧化渣被斜面阻擋，保護(hù)了操作員安全;②儲(chǔ)料箱前端面設(shè)計(jì)為60°可以最大程度避免操作過程中腳踏板與儲(chǔ)料箱相互干涉。

4 結(jié)語

(1)本次設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易焊工考試用帶坡口鋼板火焰切割下料機(jī)具有結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)制造成本低，操作使用方便，結(jié)構(gòu)參數(shù)可根據(jù)實(shí)際要求靈活調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)。

(2)該設(shè)備下料節(jié)省鋼板，坡口表面平整，能夠滿足焊工考試要求，生產(chǎn)效率較機(jī)床加工提高五倍以上，且操作方便。

(3)該焊工考試用帶坡口鋼板火焰切割下料機(jī)在武威市第十職業(yè)技能鑒定所焊工技能實(shí)操考試中應(yīng)運(yùn)效果較好，得到市安監(jiān)局積極認(rèn)可。

［1］ 張 策．機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004．

［2］ 史瑞東，馬福強(qiáng)，秦紅星．可變腳踏式新型MINI四輪自行車設(shè)計(jì)［J］．機(jī)械研究與應(yīng)用，2014(3):125 －126．