摘 要:隨著客戶需求的不斷升級,平地機車型也呈現(xiàn)多樣化的發(fā)展趨勢。后車架作為平地機的主要結構件,其種類及數(shù)量也逐步增加。在傳統(tǒng)的組合平臺上進行后車架的拼焊時,存在操作難度大、生產效率低等問題。針對后車架結構及零部件尺寸特征,設計了一種通用型的后車架拼焊工裝。在該拼焊工裝上,可以生產多種車型的后車架,節(jié)約了車間生產場地,提高了拼焊效率,也降低了操作者勞動強度。
關鍵詞:平地機;后車架;拼焊工裝
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.005
平地機作為一種重要的工程機械,在構筑路基路面、修筑邊坡、開挖邊溝等方面發(fā)揮著不可替代的作用。后車架是平地機上的主要構件之一,起到承載發(fā)動機、前車架、油箱及松土器等部件重量的作用[1]。在傳統(tǒng)的組合平臺上拼焊后車架時,受生產條件的影響,生產效率偏低,已成為平地機生產的瓶頸。而隨著平地機的多樣化發(fā)展,機型種類不斷增加,現(xiàn)有的組合平臺及生產場地,已經不能滿足生產的需要。因此,急需設計一種通用型的后車架拼焊工裝,來解決這一瓶頸問題。
1 后車架結構及制造工藝
平地機主要結構件有前車架、后車架、牽引架、回轉圈、鏟刀體、松土器等,其結構及分布位置如圖1所示。后車架在平地機的后部,其前部與前車架鉸接,后部與松土器連接。后車架結構復雜,零部件較多,主要由前上鉸接板、前下鉸接板、槽鋼、尾板、前側板、后橋支座、變速箱支座及諸多尺寸不一的螺母板組成,其結構如圖2所示。
后車架一般采用模塊化的制造工藝,先將前上鉸接板、前下鉸接板、槽鋼等拼焊為組合件,然后在組合平臺上將上述組合件拼焊為后車架框架,最后拼焊數(shù)量諸多的螺母板等小部件。組合拼臺是通用型拼臺,可以進行多種結構件的拼焊作業(yè)。拼焊后車架時,受組合拼臺尺寸及場地等因素的限制,一次只能拼焊一臺后車架,導致組合平臺利用率不高、生產組織效率低。因此,設計一種通用型的后車架拼焊工裝,滿足多機型生產需要,是迫在眉睫的問題。
2 后車架拼焊工裝的設計
隨著平地機產品多樣化,為以縮短工裝制造時間,提高工裝通用性,對后車架拼焊工裝也提出了模塊化、通用化的設計思想[2]。工裝設計時,既要考慮不同后車架的定位基準及尺寸特征,設計不同的定位模塊,以實現(xiàn)通用性,也要考慮不同后車架的結構及尺寸差異對工裝設計難度的影響。根據(jù)對后車架的結構分析,其零部件種類、數(shù)量雖然較多,但其結構保持相對一致,大部分零件具有通用性。因此,確認主要結構件的定位尺寸的差異,并制定合理的定位方案,是工裝設計成功與否的關鍵點。經梳理,后車架的結構涉及的關鍵定位尺寸,如圖3所示。
其中,各個尺寸代號及含義如下:
L:后車架主定位孔到尾板距離;
H:槽鋼下表面到前下鉸接板距離;
W:后車架寬度;
D1:前上鉸接板定位孔直徑;
D2:前下鉸接板定位孔直徑;
L1:前鉸接板定位孔到后橋支座距離;
L2:前鉸接板定位孔到變速箱支座距離。
經過對各種機型后車架的結構及尺寸分析,最終確定四種機型的結構及尺寸差異較小,適合設計通用型拼焊工裝,其關鍵定位尺寸,如表1所示。表1的數(shù)據(jù)顯示,四種機型的后車架主定位孔、車架寬度及高度等尺寸一致,主要差異點是后車架長度及變速箱支座位置不一致。因此,后車架拼焊工裝的設計,必須考慮這些差異點的定位方法。
后車架通用拼焊工裝采用Creo制圖軟件設計,設計效果如圖4所示。前下鉸接板的定位銷采用固定銷結構形式;前上鉸接板的定位銷采用旋轉機構形式,并與定位套配合使用,可實現(xiàn)快速裝夾;左右槽鋼零件采用內側偏心旋轉機構定位、外部夾緊的方式,后車架出模方便、避免與工裝干涉卡滯;變速箱支座零件采用了不同的定位銷定位,拼焊不同機型車架時切換對應機型的定位銷,即可實現(xiàn)準確定位;尾板設計前后雙重夾緊機構,以實現(xiàn)不同長度后車架的拼焊。后車架通用拼焊工裝完成數(shù)模設計后,需將這四種機型后車架,按照預先設定的工藝對整個拼焊過程進行仿真分析,查找潛在問題并改進設計,如圖5所示。設計方案經評審可行后,方可開始加工生產。
3 后車架拼焊工裝的應用
后車架拼焊工裝加工完畢后,經三坐標測量,其定位銷、定位面等關鍵定位尺寸均達到了設計要求。在工裝上對這四種平地機后車架進行拼焊驗證,后車架各部件裝夾牢固、定位準確,出模方便、與工裝沒有干涉卡滯等異常情況,后車架拼焊后的尺寸符合工藝要求,如圖6所示。
后車架通用型拼焊工裝經過三個月使用后,對后車架拼焊作業(yè)時間進行測定,相對在組合拼臺上生產時,四種車型后車架的平均拼焊時間降低了70分鐘,生產效率提升了29%,如表2所示。后車架通用型拼焊工裝的應用,提升了后車架拼焊效率,降低了操作者勞動強度及對組合拼臺的依賴,達到了預期的效果。
4 結束語
通過設計一套通用型拼焊工裝,實現(xiàn)了多機型后車架的生產,對生產效率的提升具有重大意義,同時也節(jié)約了車間場地,降低了操作者勞動強度。后車架拼焊工裝模塊化、通用化的設計思想,對具有類似結構及尺寸結構件的生產制造,具有較高的借鑒及推廣價值。
參考文獻:
[1]陳沛,黃皓,陳文,郭世旺.平地機后機架工況分析與試驗測試[J].工程機械,2011(06):32-36.
[2]梁春芝,黃河杰.淺談工藝裝備設計發(fā)展趨勢[J].裝備制造技術,2015(11):109-111.
作者簡介:蘭偉斌(1964-),男,廣西柳州人,大專,高級主管工藝師,主要從事產品工藝裝備、機械加工及焊接技術等方面研究。